автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.02, диссертация на тему:Разработка методики проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов научного назначения

Сафронов Сергей Львович

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ПЛАТФОРМ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ 7 НАУЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.07.02 - Проектирование, конструкция и

производство летательных аппаратов

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 3 ДЕК 2012

Самара 2012 г.

005047401

Работа выполнена на кафедре летательных аппаратов федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет)» (СГАУ)

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Салмин Вадим Викторович Официальные оппоненты:

Балакин Виктор Леонидович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет)», профессор кафедры космического машиностроения;

Горелов Юрий Николаевич, доктор технических наук, профессор, ФГБУН «Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук», заместитель директора.

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие «Конструкторское бюро «Арсенал» имени М. В. Фрунзе, г. Санкт-Петербург.

Защита состоится « декабря 2012 года в га часов на заседании

диссертационного Совета Д 212.215.04 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет)» по адресу: 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34.

ч

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГАУ. Автореферат разослан ноября 2012 года.

Учёный секретарь диссерташ кандидат технических наук,;

А. Г. Прохоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена разработке методики проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов научного назначения.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Одним из направлений развития космической техники является создание малых космических аппаратов (МКА). Основные достоинства МКА - более низкая относительно больших космических аппаратов стоимость изготовления и запуска.

Одним из возможных путей сокращения времени разработки и снижения стоимости изготовления и запуска МКА является проектирование спутника с использованием платформы, обладающей определённой степенью универсальности, в состав которой входит неизменная базовая конструкция и отработанная аппаратура бортовых обеспечивающих систем.

Космическая универсальная платформа (или спутниковая универсальная платформа) (УП) - это общая унифицированная структура для построения МКА, которая включает в себя конструкцию, обеспечивающую аппаратуру, а также конструкцию модулей полезной нагрузки. Космическая универсальная платформа предназначена для дальнейшей установки и адаптации на ней целевой аппаратуры (ЦА) и обеспечения её всеми условиями для штатного функционирования и выполнения поставленных перед КА задач получения необходимого объёма научной информации.

Проектирование УП является итерационным процессом, который сопровождается эволюцией требований к критериям эффективности и проектным параметрам, протекающей в процессе периода проектирования. Он не может был. полностью формализован, так как на каждой итерации используется новая информация. Эффективность решения проектных задач может быть существенно повышена за счёт использования модульного принципа, приводящего в конечном итоге к уменьшению размерности вектора проектных параметров, а также за счёт декомпозиции задачи синтеза, т.е. решения совокупности частных проектных задач, объединённых ресурсными и информационными связями.

Облик универсальной платформы МКА зависит от того, какой аспект проектирования выбран в качестве ведущего. УП может рассматриваться либо как объект получения целевого эффекта, либо как система механических конструкций, в которой размещается обеспечивающая аппаратура и в которой необходимо разместить ЦА.

Методы проектирования универсальных платформ МКА должны учитывать специфику требований различной целевой аппаратуры и предусматривать оптимизацию состава аппаратуры обеспечивающих систем и элементов конструкции в зависимости от целевой задачи.

Проектирование МКА сводится к процедуре структурно-параметрического синтеза на основе системы физических, математических и комбинированных моделей. При этом применяется метод последовательных приближений с использованием на каждом шаге более подробных моделей. После того, как этап структурного синтеза УП завершён, можно переходить к выбору наилучших с точки зрения назначенных критериев эффективности значений проектных

параметров.

Использование в составе УП отработанных систем повышает надёжность выполнения целевой задачи.

В область разработки методов системного проектирования космических аппаратов научного назначения внесли свой вклад такие учёные, как Д. И. Козлов, Г. П. Аншаков, А. Н. Кирилин, Р. Н. Ахметов, Ю. JI. Тарасов, Н. А. Тестоедов, А. А. Александров, А. Г. Леонов, С. С. Станиславович, Г. М. Мураховский, Г. В. Малышев, М. Sweeting, J. Steinbach, и др.

Если к настоящему времени разработаны и успешно используются методы системного проектирования единичных (уникальных) космических аппаратов, в том числе малых КА, то методы проектирования УП малых космических аппаратов научного назначения разработаны недостаточно. В основном при решении проектных задач используются эвристические подходы, слабо использующие аппарат математических моделей взаимовлияния отдельных подсистем MICA.

В этой связи актуальной становится проблема разработки методики проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов научного назначения.

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является разработка методики проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов научного назначения с использованием совокупности частных математических моделей взаимосвязанных подсистем.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1) обосновать методический подход к решению задачи структурно-параметрического синтеза универсальной платформы МКА;

2) дать математическую постановку проблемы универсализации проектных параметров МКА, предназначенного для решения совокупности задач;

3) разработать математические модели для выбора оптимальных параметров основных обеспечивающих систем МКА;

4) разработать итерационную процедуру синтеза проектных параметров универсальной платформы МКА;

5) разработать алгоритмы и специализированное программное обеспечение для выбора основных проектных параметров универсальной платформы;

6) решить серию прикладных задач параметрического анализа и синтеза и формирования проектного облика МКА различного назначения.

Объект исследования: малый космический аппарат научного и прикладного назначения.

Предмет исследования: методика проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов.

Методы исследования: системный анализ, методы многокритериальной оптимизации, математическое моделирование задач проектирования.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в следующем:

1) разработана методика проектирования универсальных платформ МКА, предполагающая итерационную процедуру редукции многокритериальной задачи параметрической оптимизации к совокупности однокритериальных задач меньшей размерности;

2) разработана методика определения области допустимых проектных параметров универсальных платформ МКА, учитывающая массовые, геометрические, энергетические, конструктивно-компоновочные ограничения;

3) разработаны интерактивные алгоритмы автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров обеспечивающих подсистем МКА.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы заключается в:

- систематизации результатов проектных исследований в области создания малых космических аппаратов различного назначения на базе универсальных платформ, которые могут быть использованы в качестве прототипов на этапе эскизного проектирования;

- применении разработанных методик при синтезе проектных схем платформ малых космических аппаратов научного и прикладного назначения;

- разработке специализированного программного обеспечения, отвечающего целям автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров обеспечивающих подсистем МКА.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Научные и практические результаты работы, оформленные в виде научно-технических отчётов и проектно-конструкторских документов, используются в перспективных разработках ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» при синтезе проектного облика универсальной платформы, малых космических аппаратов научного и прикладного назначения серии «АИСТ», при создании инженерных моделей, что подтверждается актом внедрения.

Результаты работы включены в отчётные материалы по проектам: «Разработка методик формирования проектного облика и конструирования малых космических аппаратов многофункционального назначения» (Госконтракт № П682) и «Разработка методов конструирования унифицированных платформ малых космических аппаратов научного назначения на основе модульных технологий системного проектирования» (Госконтракт № 02.740.11.0155) в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Результаты работы используются в учебном процессе: в учебно-исследовательских работах студентов, при дипломном проектировании, отражены в учебном пособии «Проектирование малых космических аппаратов на основе модульных технологий», Самара, СГАУ, 2011 г.

АВТОР ВЫНОСИТ НА ЗАЩИТУ:

1) методику проектирования универсальных платформ МКА, реализующую итерационную процедуру редукции многокритериальной задачи параметрической оптимизации к совокупности однокритериальных задач меньшей размерности;

2) методику определения области допустимых проектных параметров универсальных платформ МКА, учитывающую массовые, геометрические, энергетические, конструктивно-компоновочные ограничения;

3) интерактивные алгоритмы автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров

обеспечивающих подсистем MECA, использующие модули специализированного программного обеспечения.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты диссертационной работы докладывались на международных и российских конференциях:

- Всероссийская научная конференция с международным участием «IX Королевские чтения», г. Самара (2007 г.);

-Международная конференция «Системный анализ, управление и навигация», г. Евпатория (2008 г.);

- Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники и её роль в устойчивом социально-экономическом развитии общества», г. Самара, (2009 г.);

- Международная конференция Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского и Международной академии астронавтики «Научные и технологические эксперименты на автоматических космических аппаратах и малых спутниках» «SPEXP-2011», г. Самара (2011 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертационной работы отражено в 9 печатных работах, из которых 3 статьи опубликованы в рецензируемых журналах, определённых ВАК Министерства образования и науки РФ.

ОБЪЁМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Общий объём 145 страниц, в том числе 36 таблиц, 70 рисунков. Список литературы включает 95 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко изложена актуальность темы, определён объект и предмет исследования, сформулирована цель и задачи исследований, дана краткая характеристика работы, изложена научная новизна результатов исследования.

В первой главе рассматривается проблема проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов. Описываются особенности проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов на основе рассмотрения семейства малых космических аппаратов (PROBA 1, DLRTubsat, LAPAN-Tubsat, QuickBird и др.) и платформ (SSTL - 50, SSTL - 100, SSTL — 150, Ямал, Яхта, и др.) зарубежных и отечественных разработчиков.

Проводится обзор существующих методов проектирования МКА, в том числе метода прототипа, метода прямого проектирования, метода структурного проектирования.

Отмечается необходимость более совершенных подходов к созданию универсальных платформ в целях эффективного решения малыми КА целевых задач.

Описывается концепция модульности платформы, суть которой заключается в обеспечении перехода к технологии ускоренного и экономичного производства МКА, состоящего из базового состава (БС) модулей, и целевого состава, отвечающего требованиям модуля целевой аппаратуры.

Описывается методология структурно-параметрического синтеза платформы МКА. Приводится модель-описание структуры платформы. Этап

параметрического синтеза УП сводится к одной из следующих задач:

1) к отысканию оптимального (по выбранному критерию Р") решения при имеющихся ограничениях;

2) к отысканию оптимального в смысле главного критерия решения руп при условии перевода других критериев в ограничения (многокритериальная

3) к отысканию области допустимых проектных решений Руп' с Руп, где все критерии Г2, имеют значения, не хуже заданных.

Сформулирована математическая постановка задачи универсализации платформы в терминах теории оптимальных покрытий: пусть задан некоторый диапазон задач 2, каждой из которых 2 <е 2 соответствует вектор характеристик г, = {г,/, г^}, описывающих задачу. Необходимо определить набор

проектных параметров базового состава рБС € РБС, (здесь РБС - множество допустимых проектных параметров размерности и), характеризующих базовый состав универсальной платформы (УП) (базовую стратегию А, состоящую из одного центра а), такой что:

а) платформа с параметрами базового состава рЕс, преобразованная из стратегии А в А* с помощью распределяющей функции, может выполнить любую задачу 2 е2\

б) максимальная степень неоптимальности платформы р(2,рш) (стратегии А *) на множестве 2 достигает минимального значения при рш = р'ш (руп -вектор проектных параметров УП).

Алгоритм задачи универсализации платформы сводится к определению вектора базового состава р^, отысканию оптимального решения для каждой задачи г е 2 (структурно-параметрический синтез) и анализу функции р(г, руц).

Во второй главе описана методика проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов.

В качестве основных критериев при выборе оптимальных проектных параметров УП рассматриваются следующие: срок существования, масса МКА, стоимость запуска МКА, объём целевой информации за период, объём целевой информации в единицу времени. Ограничения задачи: масса и зона дополнительной полезной нагрузки, предельная масса, объём, мощность потребления электроэнергии и выделяемая тепловая энергия г-го модуля.

В целях решения задачи синтеза УП в дополнение к существующим подходам предлагаются новые, которые заключаются в:

I)редукции многокритериальной задачи. Данный подход заключается в разбиении задачи на N частных задач меньшей размерности по нахождению векторов проектных параметров модулей:

совместном решении N задач и их последующем объединении посредством связей Рс = (Рс1,Рс2, ••;Рс^Т (параметров согласования), возникших при разбиении. В формуле: о, - вектор параметров /-го модуля; РМод - множество реализуемых модулей, £Г - множество мощностью М, которое является системой

задача);

подмножеств универсального множества V элементарных событий, определяющих элементы модуля; рсэп - параметры модуля системы электропитания (СЭП); рсотр — параметры модуля системы обеспечения теплового режима (СОТР); рБКУ — параметры модуля бортового комплекса управления (БКУ); рконстр - параметры конструкции; рБКС - параметры бортовой кабельной сети (БКС).

2) применении модели «плавающих» ограничений. Данный подход предполагает итерационную замену исходного вектора ограничений £ однокритериальной задачи на уточнённый вектор . При этом исходная область Р преобразуется в область Р* эР.В случае, если оптимальное решение задачи с исходным вектором ограничений принадлежало границе области и имело значение показателя эффективности Т7 = Р( ), то решение задачи в уточнённой постановке будет принадлежать новой границе, а его показатель эффективности будет лучше относительно исходного. Таким образом, реализуется интерактивная процедура проектирования как процесса, протекающего во времени, с изменяющимися условиями задачи.

Приведена модель выбора параметров модулей обеспечивающих систем и УП с учётом ограничений и требований ЦА. Модель для выбора проектных параметров УП включает:

1. Массово-геометрическую модель с учётом принципов интеграции и модульности (рисунок 1), пЗ?Ч

модулей/ _

применение которых приводит а) мал£Ш б) полная в) интеграция с к снижению массы бортовой интеграция интеграция учётом БКС

аппаратуры, бортовой Ри к ! . Компоновка МКА при различной

кабельной сети и конструкции, степени и ации

объёма, занимаемого

обеспечивающей аппаратурой. При описании модели вводится понятие «приведённого» объёма модуля (УМП), учитывающего объём модуля и геометрию бортовой кабельной сети и коэффициента интеграции (кИнт), равного отношению массы интегрированной бортовой аппаратуры к суммарной массе всех систем.

2. Математическую модель баллистического и динамического проектирования (выбор параметров орбит, модель возмущённого движения центра масс (ЦМ) и движения относительно ЦМ).

3. Математическую модель энергопотребления аппаратуры.

4. Математическую модель тепловых балансов.

5. Твердотельную модель УП и МКА в программе Рго/БЫСТМЕЕК.

На основе предложенных подходов предложен алгоритм выбора проектных параметров универсальной платформы малого космического аппарата. На рисунке 2 представлена блок-схема алгоритма. На блок-схеме: Ъбс ,Убс, 5>(„й бс, Тсущвс - вектор геометрических параметров, объём, площадь миделя и срок существования базового состава; СБ - солнечная батарея.

.Есть решение_2.

Все варианты ориентации __рассмотрены ?

Есть решение

Все схемы СБ рассмотрены ?

Выбор вектора рш е \рупРуПшх\ формирование вектора проектных параметров рМК1 путем решения частных задач и моделирования

Если Р,+&Ре[Р ММ, Р МАХ

н^—-—за--

Внешние неопред, (атмосф., Солнце)

Требования и ограничения ЦА

Оптимизация параметров УП из по одному из критериев

Внешние ограничения (несоударение при отделении, после _отделения)_

Оптимизация параметров модулей бортовых систем

I Начало I

--+ |-т|, -

Задание диапазона изменения Ьбс £ [/.¡Г, ¿к ] и шага изменения ДЬ

31

Выбор формы корпуса

Выбор вектора и определение Убс и З^дБС

Отбор по выбранному критерию. Получение оптимальных _основных проектных параметров УП_

¡Дальнейшая декомпозиция задачи системного проектирования |-►] Конец )

Рисунок 2 - Блок-схема алгоритма выбора оптимальных проектных характеристик УП

Разработанный алгоритм синтеза позволяет решить и «обратную задачу»: определить область допустимых характеристик ЦА, пригодной для установки на УП с заданными проектными параметрами обеспечивающей аппаратуры (ОА).

Выбор оптимальных геометрических параметров БС по критерию Тсущвс -

Характеристики ЦА р _

Выбор схемы ориентации

Коррекция структуры БС УП ---

Задание диапазона изменения вектора проектных параметров УП и шага изменения АР дискретных значений

Ограничения - зона и масса дополнительной полезной нагрузки

Запись решения в массив

В третьей главе проанализировано применение разработанной методики при определении проектных параметров универсальных платформ. Проведены серии экспериментов по моделированию орбитального функционирования с учётом электронного макетирования.

1. Проведён анализ влияния параметров орбиты (рисунок 3) на проектные параметры МКА. ■ На рисунке: Охуг - связанная система координат; ]х' ^ ¥: •Л, - моменты инерции МКА относительно связанных осей; а, Ь, Ь- длины сторон корпуса МКА; V - направление полёта. Показано, что дата запуска и распределение масс по объёму корпуса МКА Рисунок 3 - К вопросу оказывает существенное влияние на мощность баллистического СЭП и время существования. проектирования

2. Для определения области допустимых проектных параметров УП с корпусом в виде прямоугольного параллелепипеда для заданной ЦА проведён совместный анализ проектных параметров с учётом технических ограничений:

РУП=(аЛ8Пов^СБ,кИкт...)СРуп; - = т ^ЕШ-

2-т..

Сущ '

' fóon. ~~1Сущ>

Sсб ~ к ' snoWz щ = ТСущ ■ Nm > wz% ,

где Рул - область допустимых проектных параметров (ОДПП) УП; 5 - баллистический коэффициент МКА; m\МКА , Ущд , V^¡¿t -масса, объём и допустимый объём МКА; ае[ош,ле[лтот,л„„] — допустимые диапазоны длины стороны основания и высоты корпуса МКА; Sa:- площадь СБ; сх -коэффициент аэродинамического сопротивления (сд. =2...2,5 ); sM -площадь миделя МКА; w¿""¡4 - допустимое значение суммарной

энергии питания ЦА за срок существования; NC3n - мощность СЭП; N^, И*Ц - среднесуточная мощность питания ЦА и её допустимое значение; cosa- среднеинтегральное значение косинуса угла между перпендикуляром к СБ и направлением на Солнце; NOA - среднесуточная мощность потребления ОА; Snoe - площадь поверхности корпуса; N'oa - мощность потреб-

ления i-ой ОА; 77

Суи,

'Г Дон » Сущ —

0,8 0,9 1 1,1 Высота корпуса, м

Рисунок 4 - ОДПП для неориентированного полета прямоугольной призмы

срок существования МКА и его допустимое значение.

В результате анализа строится область допустимых проектных параметров УП МКА. В качестве примера показана (ОДПП) для неориентированного полёта прямоугольной призмы (5„, = 25% от всей поверхности МКА) при постоянной массе 46 кг, в зависимости от объёма корпуса, СБ размещена на корпусе, А"™ = 12 Вт, =150 кВт-час, ТСущ > 365 сут (рисунок 4).

3. Проведено моделирование ориентированного и не ориентированного полёта МКА на базе УП при различных схемах расположения солнечных батарей. Рассмотрены формы корпуса и дана оценка эффективности применения УП при создании МКА, а также оценка влияния степени интеграции на проектные параметры. При увеличении кИнт возникает резерв массы и объёма, который может быть направлен на увеличение массы ЦА.

Исследовано влияние параметров модуля СЭП на проектные параметры МКА.

В случае, если форма и размеры корпуса с установленными на нём СБ не позволяют вырабатывать требуемой среднесуточной мощности, необходимо обеспечить МКА требуемую ориентацию.

В случае, если УП удовлетворяет требованиям ЦА по мощности СЭП в ориентируемом и в неориентируемом полёте, в качестве дополнительных критериев при выборе варианта могут выступить масса, объём и срок существования. В таблице 1 представлены варианты исполнения СБ МКА с мощностью СЭП 50 Вт.

Таблица 1 - Варианты исполнения СБ МКА

Ориентация Объём МКА, м3 Габариты а/Ь/И, м/м/м Площадь СБ/ссиа, м3/ед. Масса МКА, кг Срок сущ., сут

Неориентируемый полёт, СБ на корпусе 0,0745 0,58/0,58/0,22 1,23/0,19 45 478,5

Ориентируемый полёт СБ на корпусе 0,07 0,57/0,57/0,21 1,02/0,25 45 490

СБ на панели 0,05 0,35/0,35/0,4 0,24/1 45 550

Если найти решение не удаётся (например из-за ограничения на габариты МКА), то вводятся ограничения на программу работы целевой аппаратуры с целью уменьшения среднесуточной мощности электропотребления, т.е. фактически ограничивается время её суточной работы. При этом должен сохраниться объём целевых программ за счёт увеличения срока существования МКА при условии обеспечения энергобаланса.

Мощность СЭП оказывает существенное влияние на возможность проведения целевой работы. Установку ЦА можно осуществить на менее мощную УП путём смены вектора ^ на уточнённый вектор Р и реализации на борту режимов включения ЦА с учётом энергобаланса. Кроме того, возможно снизить стоимость проекта МКА на базе платформы за счёт варьирования кИнт , выбора площади и схемы размещения СБ и подбора режимов ориентации МКА.

4. Проведён анализ мощности питания ЦА с учётом работы плёночных электронагревателей системы обеспечения теплового режима (СОТР). Длительность суточной работы ЦА возможно изменять за счёт

перераспределения энергии от СОТР, при условии сохранения температурного режима.

На основе предлагаемой методики разработан моделирующий комплекс «SSD» (Small Spacecraft Designing) автоматизированного выбора проектных параметров УП МКА. Комплекс «SSD» создан на основе программного обеспечения (ПО), решающего частные задачи, и разработанного головного ПО «Project» автоматизированного проектирования УП МКА. Данное ПО реализует моделирование орбитального движения, оценивает энергобаланс на борту МКА, проводит выбор оптимальных массовых, геометрических и других проектных ; параметров УП. Согласованная работа комплекса обеспечена входящими в ПО «Project» алгоритмами передачи промежуточных массивов информации между приложениями.

ПО «Project» содержит: модуль ввода характеристик ЦА, модуль выбора структуры УП, модуль ввода внешних ограничений (атмосфера, орбита, дата старта, системные ограничения), модуль синтеза параметров УП, модуль связи со смежным ПО («Sintez», «Term», «Pro/ENGINEER»), имеет гибкий интерфейс, позволяющий проводить изменения, возникающие в процессе проектирования.

Использование комплекса ускоряет процесс согласования параметров и сокращает время проектирования.

На основе результатов анализа применения методики выбора проектных параметров УП МКА предложен алгоритм автоматизированного расчёта систем и параметров УП МКА.

В четвёртой главе приводятся примеры решения прикладных задач параметрического синтеза универсальных платформ малых космических аппаратов научного назначения.

1) Решена задача выбора формы корпуса УП, предназначенной для создания МКА научного назначения, выводимого КА-носителем (рисунок 5). В качестве основных особенностей такого запуска можно отметить ограничения на массу и габаритные размеры МКА, на направление и скорость отделения МКА от КА-носителя с точки зрения безударности с КА-носителем при автономном полёте МКА.

В качестве исходных данных был рассмотрен ряд ЦА, различающихся по массе не более чем на 35 %. При решении задачи использованы параметры рабочей орбиты КА-носителя: высота 575 км и наклонение 64,9°, и характеристики «приведённой» ЦА («приведённая» -есть ЦА с максимальными требованиями из всех рассматриваемых ЦА). Был выбран вариант корпуса УП с формой прямоугольного параллелепипеда и размерами: h = 0,3 м, а = 0,4 м ,Ъ = 0,5 м, размещаемый в

I

установки

Рисунок 6 - Зона ДПН

зоне дополнительной полезной нагрузки (ДПН) (рисунок 6) с учётом устройства отделения, удовлетворяющий всем ограничениям и обладающий минимальным баллистическим коэффициентом.

Сформированы требования к предельным значениям угловых скоростей при отделении МКА от КА-носителя.

2) Проведена адаптация «приведённой» ЦА к УП и решена задача выбора проектных параметров базового состава УП.

По результатам итерационного расчёта параметров УП под установку «приведённой» ЦА был выбран вариант УП (рисунок 7) с параметрами:

1

туп = 25 КГ' N =5

1 СОТР

= 3,5 кг; тБКу = 2,3 кг; 5Р(0= 0,03 м2;

РО

Вт; МБКу = 4,5 Вт. На рисунке: 1 - СБ; 2 - антенное приёмное устройство; 3 — антенное передающее устройство; 4 - устройство отделения; 5 - корпус; 6 - навигационная антенна.

На рисунке 8 представлена структурно-функциональная схема СОТР УП. ¡1

Оценена применимость данной | т УП при установке ЦА из | [I _ I* рассмотренного ряда и оценены ! |111"""1'": проектные параметры МКА. С¿¡¡ЗЦЭ Моделирование при средней плотности атмосферы показало, что требования всех ЦА выполняются, за исключением ЦА, у которой требование по суммарной длительности работы не обеспечивалось. По

результатам анализа были сформированы рекомендации к дате запуска МКА с учётом выполнения данного

требования.

Интеграция бортовой аппаратуры в рассмотренном случае не требуется, так как снижение массы УП приведёт к изменению баллистического

Рисунок 7 - Облик УП

Тепловые трубы

I |{ичопл!лы -р аяЯатвуы

-""'■•■игич'гьчпц

Рисунок 8 - Структурно-функциональная схема СОТР УП МКА

Срок суш.

/

/

питания ЦА

&

— 300 8.

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Масса ПН, кг

Рисунок 9 - Мощность питания ЦА и время существования МКА в зависимости от массы ЦА

коэффициента, что не позволит реализовать требуемый срок существования.

На рисунке 9 представлена область возможных полезных нагрузок для УП.

3) Решена задача адаптации ЦА (научной аппаратуры (НА)) к УП, рассмотренной ранее в задачах 1 и 2. В состав НА входят модули суммарной массой 10 кг, объёмом для внутреннего размещения 0,009 м3 и внешнего размещения 0,003 м3. Длительность работы НА - не менее 500 сут; точная

ориентация МКА не требуется; мощность потребления НА - от 3 до 17 Вт. Данные характеристики реализуемы УП при компоновке научной аппаратуры на внешней поверхности корпуса.

Результаты моделирования позволили снизить площадь СБ. Проведена адаптация НА с учётом оптимального значения кИнт и площади СБ. В таблице 2 приведены значения параметров УП, удовлетворяющие всем требованиям НА, включая длительность её работы.

К проектированию рекомендуется принять вариант, соответствующий минимальному сроку существования с учётом ограничений на среднесуточную энергию питания НА.

Твердотельное моделирование МКА подтвердило возможность компоновки бортовых систем с учётом прокладки БКС и технологичности работ по сборке.

На рисунке 10 показаны ограничения на длительность постоянной работы НА в зависимости от потребляемой мощности и мощности СЭП.

Облик МКА менялся по мере накопления информации о проектируемой системе, эволюции вектора руп и изменении вектора, задающего ограничения (рисунок 11).

р пнп Рбс =(Рбы>Рбс2>—>Рбсл) Руп ~(Руп\'Руп1'—'Руш)' Руп-(.Рут-Рупъ-^Рт,)

1 итерация 2 итерация 3 итерация 4 итерация

Рисунок 11 - Итерационная схема проектирования МКА на основе УП Применение методики с учётом модульных принципов позволил уменьшить количество итераций (с 8 ... 10 до 4-х) и получить проектный облик научного МКА, который принят к разработке и изготовлению (рисунок 12). Его параметры: масса - 39 кг; мощность СЭП - не менее 10,2 Вт; мощность питания ЦА - 2 Вт.

Таблица 2 - Альтернативные варианты УП

Варианты 1 2 3 4 5 6

к-Инт 0,3 0,03 0,14 0,03 0,14 0,14

Ксэп, Вт 12,7 10,2 12,2 11,1 11,5 13

Тс™, сут. 879 1095 918 1006 972 860

Рисунок 10 — Ограничения на длительность работы НА

4) Проведены исследования и

предварительные оценки технических характеристик модулей и бортовых служебных систем с учетом их взаимосвязи с основными техническими характеристиками возможной ЦА в целях дальнейшего эффективного использования УП МКА. На рисунке 13 представлены результаты размещения другой ЦА, в частности аппаратуры дистанционного

зондирования Земли (ДЗЗ).

■ф.

Универсальная платформа МКА ДЗЗ

Параметры базового состава Параметры модулей с учётом адаптации: туп = модулей: туп = 25 кг' тАБ = 3'5 29 кг; Мсэп= 58 Вт; тАБ = 4,5 кг; т/жу = 5,1 кг; Яро = кг; тБКу = 2,3 кг; Бро = 0,03 м2; 0,07 м2; ИСОТр = 4,3 Вт; Ышу =5,9 Вт; ^сотр = 5 Вт; = 4,5 Вт Характеристики МКА: тмкл = 44 кг; ТСущ= 2,3 года Рисунок 13 - Перспективы использования УП МКА

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана методика проектирования универсальных платформ МКА, предполагающая итерационную процедуру редукции многокритериальной задачи параметрической оптимизации к совокупности однокритериальных задач меньшей размерности.

2. Разработана методика определения области допустимых проектных параметров универсальных платформ МКА, учитывающая массовые, геометрические, энергетические, конструктивно-компоновочные ограничения.

3. Разработаны интерактивные алгоритмы автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров обеспечивающих подсистем МКА.

4. Решены прикладные задачи параметрического анализа и синтеза и формирования проектного облика МКА различного назначения.

5. Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в возможности синтеза проектных схем платформ малых космических аппаратов научного и прикладного назначения; в разработке специализированного программного обеспечения, отвечающего целям автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров обеспечивающих подсистем МКА.

9»

Рисунок 12 - Научный МКА «АИСТ» на базе УП

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО: в рецензируемых журналах, определённых Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации:

1.Абрашкин, В. И. Эксперименты на борту КА «Фотон-М» №3 и некоторые результаты миссии [Текст] / В. И. Абрашкин, С. М. Шатохин, Т. Б. Ковалева, С. Л. Сафронов // Вестник СГАУ. - 2009. - №1. - С. 9-13.

2. Ткаченко, С. И. Проектный облик и основные характеристики малого космического аппарата СГАУ - ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» [Текст] / С. И. Ткаченко, В. В. Салмин, Н. Д. Сёмкин, В. И. Куренков, В. И. Абрашкин, А. Г. Прохоров, С. Л. Сафронов, И. С. Ткаченко //Вестник СГАУ. - 2010. - №2. - С. 154-165.

3. Волоцуев, В. В. Выбор проектных параметров универсальных платформ малых космических аппаратов [Текст] / В. В. Волоцуев, И. С. Ткаченко, С. Л. Сафронов // Вестник СГАУ, - 2012. - №2. - С. 35-47.

в других изданиях:

4. Ткаченко, И. С. Разработка концепции и выбор основных проектных характеристик малого университетского космического аппарата дистанционного зондирования Земли [Текст] / И. С. Ткаченко, В. В. Волоцуев, С. Л. Сафронов // В ¡сник Дшпропетровського ушверситету. - 2007. - № 9/2. - С. 205-211.

5. Стратилатов, Н. Р. «Фотон-М» №3: Очередной успех международного сотрудничества [Текст] / Н. Р. Стратилатов, В. И. Абрашкин, С. Л. Сафронов // Системный анализ, управление и навигация: Труды XII Международной конференции. - Москва: МАИ, 2008. - С. 31-33.

6. Абрашкин, В. И. Использование малого космического аппарата научного назначения для отработки перспективных служебных систем космических аппаратов [Текст]/

B. И. Абрашкин, Ю. Я. Пузин, С Л. Сафронов // Научно-техническая конференция молодых специалистов: Материалы конференции. - Железногорск, 2008. - С. 119.

7. Ткаченко, С. И. Проектный облик и основные характеристики малого космического аппарата СГАУ - ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» «АИСТ» [Текст] /

C. И. Ткаченко, В. В. Салмин, В. И. Куренков, А. Г. Прохоров, В. И. Абрашкин, С. Л. Сафронов, И. С. Ткаченко // Актуальные проблемы ракетно-космической техники и её роль в устойчивом социально-экономическом развитии общества: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. - СамНЦ РАН. -Самара, 2009. - С. 13-14.

8. Абрашкин, В. И. Технологическая унифицированная космическая платформа малого космического аппарата «АИСТ» [Текст] / В. И. Абрашкин, С. Л. Сафронов, С. И. Ткаченко, В. В. Салмин // Молодежь в ракетно — космической отрасли: Сб. тезисов Отраслевой научно-технической конференции молодых учёных и специалистов. - Королёв, 2009, - С. 187-188.

9. Абрашкин, В. И. Проектирование малых космических аппаратов на основе модульных технологий: учеб. пособие [Текст] / В. И. Абрашкин, В. В. Волоцуев, В. И. Куренков, А. Г. Прохоров, С. Л. Сафронов, В. В. Салмин, С. И. Ткаченко, И. С. Ткаченко. - Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм, ун-та, 2011. — 88 с.

Подписано в печать 26.11.2012. Формат 60x84 1/16, тираж 100 экз. Отпечатано с готового оригинал-макета 443086, г. Самара, СГАУ, Московское шоссе, 34

Введение

Список принятых сокращений

1 ПРОБЛЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ПЛАТФОРМ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.

1.1 Особенности проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов.

1.1.1 Проекты малых космических аппаратов.

1.1.2 Проекты платформ малых космических аппаратов.

1.1.3 Концепция модульности универсальной платформы.

1.2 Методология структурно-параметрического синтеза универсальной платформы малого космического аппарата.

1.2.1 Модель-описание структуры универсальной платформы.

1.2.2 Параметрический синтез.

1.3 Математическая постановка проблемы универсализации.

2 МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ПЛАТФОРМ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.

2.1 Способы решения задачи выбора проектных параметров универсальной платформы.

2.1.1 Классические способы решения.

2.1.2 Предлагаемые способы решения.

2.2 Интеграция и модульность при проектировании универсальной платформы.

2.3 Массовая и геометрическая модели универсальной платформы.

2.3.1 Бортовая аппаратура.

2.3.2 Бортовая кабельная сеть.

2.3.3 Конструкция.

2.3.4 Задача минимизации масс и габаритов универсальной платформы.

2.3.5 Алгоритм минимизации массы и габаритов малого космического аппарата с учётом схемы выведения, параметров КА-носителя и РН.

2.4 Баллистическое и динамическое проектирование.

2.4.1 Проектирование орбит из условия целевого назначения малого космического аппарата.

2.4.1.1 Выбор наклонения орбит.

2.4.1.2 Выбор высоты орбиты (периода обращения).

2.4.1.3 Выбор времени запуска.

2.4.2 Модель возмущённого орбитального движения.

2.4.3 Управление движением относительно центра масс.

2.4.4 Выбор массово-геометрических параметров с учётом динамики универсальной платформы.

2.5 Математические модели для оценки характеристик обеспечивающих систем.

2.5.1 Система электропитания.

2.5.2 Система обеспечения теплового режима.

2.6 Адаптация с учётом ограничений на работу целевой аппаратуры.

2.7 Методика выбора проектных параметров универсальных платформ малых космических аппаратов.

2.7.1 Моделирование работы бортовых систем.

2.7.2 Структура и алгоритм метода.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ВЫБОР ПРОЕКТНЫХ ПАРАМЕТРОВ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ПЛАТФОРМ.

3.1 Область допустимых геометрических параметров универсальной платформы.

3.2 Моделирование малого космического аппарата в ориентированном полёте.

3.2.1 Анализ формы корпуса.

3.2.2 Оценка эффективности применения универсальной платформы.

3.2.3 Оценка влияния степени интеграции на проектные параметры

3.3 Моделирование малого космического аппарата в неориентируемом полёте.

3.4 Анализ влияния параметров модуля системы электропитания на проектные параметры МКА.

3.5 Анализ влияния параметров модуля системы обеспечения теплового режима на проектные параметры МКА.

3.6 Методика выбора проектных параметров универсальной платформы.

3.7 Программное обеспечение для выбора основных проектных параметров универсальных платформ малых космических аппаратов.

3.7.1 Алгоритм проведения моделирования.

3.7.2 Интерфейс программного обеспечения «Project».

4. РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА И АНАЛИЗА УНИВЕРСАЛЬНЫХ ПЛАТФОРМ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НАУЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

4.1 Расчёт значений основных геометрических параметров базового состава универсальной платформы.

4.2 Выбор проектных параметров базового состава универсальной платформы.

4.3 Анализ энергетических и конструктивных характеристик универсальной платформы.

4.4 Оценка эффективности применения универсальной платформы для синтеза МКА научного назначения.

4.5 Оценка эффективности применения универсальной платформы для синтеза МКА дистанционного зондирования Земли.

Актуальность проблемы

Одним из направлений развития космической техники является создание малых космических аппаратов (МКА). Основные достоинства МКА - более низкая относительно больших космических аппаратов стоимость изготовления и запуска.

Одним из возможных путей сокращения времени разработки и снижения стоимости изготовления и запуска МКА является проектирование спутника с использованием платформы, обладающей определённой степенью универсальности, в состав которой входит неизменная базовая конструкция и отработанная аппаратура бортовых обеспечивающих систем.

Космическая универсальная платформа (или спутниковая универсальная платформа) (УП) - это общая унифицированная структура для построения МКА, которая включает в себя конструкцию, обеспечивающую аппаратуру, а также конструкцию модулей полезной нагрузки. Космическая универсальная платформа предназначена для дальнейшей установки и адаптации на ней целевой аппаратуры (ЦА) и обеспечения её всеми условиями для штатного функционирования и выполнения поставленных перед КА задач получения необходимого объёма научной информации.

Проектирование УП является итерационным процессом, который сопровождается эволюцией требований к критериям эффективности и проектным параметрам, протекающей в процессе периода проектирования. Он не может быть полностью формализован, так как на каждой итерации используется новая информация. Эффективность решения проектных задач может быть существенно повышена за счёт использования модульного принципа, приводящего в конечном итоге к уменьшению размерности вектора проектных параметров, а также за счёт декомпозиции задачи синтеза, т.е. решения совокупности частных проектных задач, объединённых ресурсными и информационными связями.

Облик универсальной платформы МКА зависит от того, какой аспект проектирования выбран в качестве ведущего. УП может рассматриваться либо как объект получения целевого эффекта, либо как система механических конструкций, в которой размещается обеспечивающая аппаратура и в которой необходимо разместить ЦА.

Методы проектирования универсальных платформ МКА должны учитывать специфику требований различной целевой аппаратуры и предусматривать оптимизацию состава аппаратуры обеспечивающих систем и элементов конструкции в зависимости от целевой задачи.

Проектирование МКА сводится к процедуре структурно-параметрического синтеза на основе системы физических, математических и комбинированных моделей. При этом применяется метод последовательных приближений с использованием на каждом шаге более подробных моделей. После того, как этап структурного синтеза УП завершён, можно переходить к выбору наилучших с точки зрения назначенных критериев эффективности значений проектных параметров.

Использование в составе УП отработанных систем повышает надёжность выполнения целевой задачи.

В область разработки методов системного проектирования космических аппаратов научного назначения внесли свой вклад такие учёные, как Д. И. Козлов, Г. П. Аншаков, А. Н. Кирилин, Р. Н. Ахметов, Ю. JI. Тарасов, Н. А. Тестоедов, А. А. Александров, А. Г. Леонов, С. С. Станиславович, Г. М. Мураховский, Г. В. Малышев, М. Sweeting, J. Steinbach, и др.

Если к настоящему времени разработаны и успешно используются методы системного проектирования единичных (уникальных) космических аппаратов, в том числе малых КА, то методы проектирования УП малых космических аппаратов научного назначения разработаны недостаточно. В основном при решении проектных задач используются эвристические подходы, слабо использующие аппарат математических моделей взаимовлияния отдельных подсистем МКА.

В этой связи актуальной становится проблема разработки методики проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов научного назначения.

Целью диссертационной работы является разработка методики проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов научного назначения с использованием совокупности частных математических моделей взаимосвязанных подсистем.

Задачи исследования:

1) обосновать методический подход к решению задачи структурно-параметрического синтеза универсальной платформы МКА;

2) дать математическую постановку проблемы универсализации проектных параметров МКА, предназначенного для решения совокупности задач;

3) разработать математические модели для выбора оптимальных параметров основных обеспечивающих систем МКА;

4) разработать итерационную процедуру синтеза проектных параметров универсальной платформы МКА;

5) разработать алгоритмы и специализированное программное обеспечение для выбора основных проектных параметров универсальной платформы;

6) решить серию прикладных задач параметрического анализа и синтеза и формирования проектного облика МКА различного назначения.

Объектом исследования является малый космический аппарат научного и прикладного назначения.

Предметом исследования является методика проектирования универсальных платформ малых космических аппаратов.

Методы исследований основаны на системном анализе, методах многокритериальной оптимизации, математическом моделировании задач проектирования.

Научная новизна заключается в следующем:

1) разработана методика проектирования универсальных платформ МКА, предполагающая итерационную процедуру редукции многокритериальной задачи параметрической оптимизации к совокупности однокритериальных задач меньшей размерности;

2) разработана методика определения области допустимых проектных параметров универсальных платформ МКА, учитывающая массовые, геометрические, энергетические, конструктивно-компоновочные ограничения;

3) разработаны интерактивные алгоритмы автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров обеспечивающих подсистем МКА.

Практическая значимость работы заключается в:

- систематизации результатов проектных исследований в области создания малых космических аппаратов различного назначения на базе универсальных платформ, которые могут быть использованы в качестве прототипов на этапе эскизного проектирования;

- применении разработанных методик при синтезе проектных схем платформ малых космических аппаратов научного и прикладного назначения;

- разработке специализированного программного обеспечения, отвечающего целям автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров обеспечивающих подсистем МКА.

Реализация результатов работы. Научные и практические результаты работы, оформленные в виде научно-технических отчётов и проектно-конструкторских документов, используются в перспективных разработках ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» при синтезе проектного облика универсальной платформы, малых космических аппаратов научного и прикладного назначения серии «АИСТ», при создании инженерных моделей, что подтверждается актом внедрения.

Результаты работы включены в отчётные материалы по проектам: «Разработка методик формирования проектного облика и конструирования малых космических аппаратов многофункционального назначения» (Госконтракт № П682) и «Разработка методов конструирования унифицированных платформ малых космических аппаратов научного назначения на основе модульных технологий системного проектирования» (Госконтракт № 02.740.11.0155) в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы.

Результаты работы используются в учебном процессе: в учебно-исследовательских работах студентов, при дипломном проектировании, отражены в учебном пособии «Проектирование малых космических аппаратов на основе модульных технологий», Самара, СГАУ, 2011 г. [89]

На защиту выносятся следующие положения:

1) методика проектирования универсальных платформ МКА, реализующую итерационную процедуру редукции многокритериальной задачи параметрической оптимизации к совокупности однокритериальных задач меньшей размерности;

2) методика определения области допустимых проектных параметров универсальных платформ МКА, учитывающую массовые, геометрические, энергетические, конструктивно-компоновочные ограничения;

3) интерактивные алгоритмы автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров обеспечивающих подсистем МКА, использующие модули специализированного программного обеспечения.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на международных и российских конференциях:

- Всероссийская научная конференция с международным участием «IX Королевские чтения», г. Самара (2007 г.);

- Международная конференция «Системный анализ, управление и навигация», г. Евпатория (2008 г.);

- Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники и её роль в устойчивом социально-экономическом развитии общества», г. Самара, (2009 г.);

- Международная конференция Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского и Международной академии астронавтики «Научные и технологические эксперименты на автоматических космических аппаратах и малых спутниках» «SPEXP-2011», г. Самара (2011 г.).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 9 печатных работах, из которых 3 статьи опубликованы в рецензируемых журналах, определённых ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Общий объём 149 страниц, в том числе 32 таблицы, 70 рисунков. Список литературы включает 95 наименований.

Основные результаты диссертационной работы приведены ниже.

1. Разработана методика проектирования универсальных платформ МКА, предполагающая итерационную процедуру редукции многокритериальной задачи параметрической оптимизации к совокупности однокритериальных задач меньшей размерности.

2. Разработана методика определения области допустимых проектных параметров универсальных платформ МКА, учитывающая массовые, геометрические, энергетические, конструктивно-компоновочные ограничения.

3. Разработаны интерактивные алгоритмы автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров обеспечивающих подсистем МКА.

4. Решены прикладные задачи параметрического анализа и синтеза и формирования проектного облика МКА различного назначения.

5. Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в возможности синтеза проектных схем платформ малых космических аппаратов научного и прикладного назначения; в разработке специализированного программного обеспечения, отвечающего целям автоматизированного проектирования универсальных платформ и оптимизации проектных параметров обеспечивающих подсистем МКА.

Заключение

1. Севастьянов, H. H. Анализ современных возможностей создания малых космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли Текст. / H. Н. Севастьянов, В. Н. Бранец, В. А. Панченко и др. // Труды МФТИ, 2009. Т.1 №3 С. 14-22.

2. Жирнов, М. А. Микрокосмические информационные аппараты на основе микросистемной техники текст. / М. А. Жирнов // Микросиситемная техника. 2000. - № 2. - С. 35-37.

3. Messerschmid, Е. Space Stations: systems and utilization текст. / E. Messerschmid, R. Bertrand. Berlin: Springer, 1999. 566 p.

4. Маркелов, В. В. Анализ тенденций разработок автоматических космических аппаратов текст. / В. В. Маркелов // Омский научный вестник. ОмГТУ, 2000. Вып. 10. - С. 53-57.

5. Yong, Z Development in multidisciplinary design optimization of the spacecraft текст. / Z. Yong, C. Xiao-Qian, W. Zhen-Guo. Yuhang Xuebao / J.Astronaut //journal. - Issue 27. - 2006. P. 227-232.

6. Гришин, С. Л. Индустриализация космоса: проблемы и перспективы текст. / С. Л. Гришин, Л. В. Лесков. М.: Наука, 1987. 352 с.

7. Brown, С. D. Spacecraft Mission Design, second edition текст. / С. D. Brown. -Reston. VA 20191, 1998. 183 p.

8. Маркелов, В. В. Анализ тенденций разработок автоматических космических аппаратов текст. / В. В. Маркелов // Омский научный вестник. ОмГТУ, 2000. Вып. 10. - С. 53-57.

9. Ross, F. Model Satellites and Spacecraft. Their stories and how to make them текст. / F. Ross. Lothrop, Lee&Shepard Co. - New York. 1969. 159 p.

10. Стреж, C.B. Создание космических систем на базе микроаппаратов текст. / C.B. Стреж, Е. В. Трошин // Микросистемная техника. №11, 2003 г.

11. Макриденко, JL А. Концептуальные вопросы создания и применения малых космических аппаратов текст. / J1. А. Макриденко, С. Н. Волков, В. П. Ходненко и др. // Вопросы электромеханики Т. 114. 2010 С. 15-26.

12. Афанасьев, И. Б. Тенденции и проблемы малоразмерных спутников дистанционного зондирования текст. / И. Б. Афанасьев // Журнал: Земля из космоса. Выпуск 11, Осень 2011. 2011 С. 76-86.

13. Копик, Н. Проект студенческого микроспутника текст. / Новости космонавтики. 2001. - №7. - С. 31-33.

14. Электронный ресурс. // Официальный сайт Федерального государственного унитарного предприятия «Научное производственное объединение имени С. А. Лавочкина». Режим доступа: www.laspace.ru, свободный.

15. Электронный ресурс. // Официальный сайт Бауманского университета. -Режим доступа: http://mirosat.sm.bmstu.ru/sourse/miewMICS.html, свободный.

16. Электронный ресурс. // Сайт с обзорами ракетно-космической техники. -Режим доступа: http://space.skyrocket.de/, свободный.'

17. Джонс, Д. К. Методы проектирования Текст. / Д. К. Джонс. М.: Мир, 1986.-326 с.

18. Auslander, D. М. Mechatronics: Mechanical System Interfacing Текст. / D. M. Auslander, С. J. Kempf. Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 1996. 242 p.

19. Малышев, Г. В. Проектирование автоматических космических аппаратов Текст./ Г. В. Малышев, X. С. Блейх, В. И. Зернов. М.: Машиностроение, 1982. - 151с.

20. Цвиркун, А. Д. Основы синтеза структуры сложных систем Текст. / А. Д. Цвиркун. М.: Наука, 1982. - 200 с.

21. Краснощеков, П. С. Декомпозиция в задачах проектирования Текст. / П. С. Краснощеков, В. В. Морозов, В. В. Федоров // Известия АН СССР, Техническая кибернетика, 1979. № 2. С. 7-18.

22. Мишин, В. П. Основы проектирования летательных аппаратов (транспортные системы) Текст. / В. П. Мишин, В. К. Безвербый,

23. Б. М. Панкратов и др.; под ред. В. П. Мишина. М.: Машиностроение, 1985.-360с.

24. Лебедев, А. А., Космические системы наблюдения Текст. А. А. Лебедев, О.П. Нестеренко. -М.: Машиностроение, 1991.

25. Лебедев, А. А. Основы синтеза систем летательных аппаратов: Учеб. пособие для студентов втузов Текст. / А. А. Лебедев, В. Н. Баранов, В. Т. Бобронников и др.; Под ред. А. А. Лебедева. М.: Машиностроение, 1987.-224 с.

26. Гущин, В. Н. Основы устройства космических аппаратов: Учебник для вузов Текст./ В. Н. Гущин. М.: Машиностроение, 2003. - 272 с.

27. Гущин, В. Н. Проектирование искусственных спутников Земли текст. / В. Н. Гущин // Лекции. М.: Изд-во МАИ, 1999., - 411 с.

28. Голубев, И. С. Проектирование конструкций летательных аппаратов текст./ И. С. Голубев, А. В. Самарин // Учебник для студентов втузов -М.: Машиностроение, 1991. 512 с.

29. Козлов, Д. И. Конструирование автоматических космических аппаратов Текст. / Д. И. Козлов, Г. П. Аншаков, В. Ф. Агарков и др. -М.: Машиностроение, 1996 -448 е., ил.

30. Мишин, В. П. Основы проектирования летательных аппаратов (транспортные системы) Текст. / В. П. Мишин, В. К. Безвербый, Б. М. Панкратов и др.; под ред. В. П. Мишина. // Учебник для технических вузов М.: Машиностроение, 1985. - 360 с.

31. Куренков, В. И. Методы расчета и обеспечения надежности ракетно-космических комплексов Текст./ В. И. Куренков, В. А. Капитонов // Учебное пособие. Самара: изд-во Самар. гос. аэрокосм, унт-та, 2007. - 319 с.

32. Микрин, Е. А. Бортовые комплексы управления космическими аппаратами и проектирование их программного обеспечения Текст. / Е. А. Микрин, МГТУ им. Баумана, 2003, - 300 с.

33. Караваев, И. И. Инженерный справочник по космической технике. Текст./ И. И. Караваев, А. А. Кудряшов, А. П. Лимаренко и др. Под ред. А. В. Солодова. М. Министерство обороны. 1969. - 693 с.

34. Гаврилов, В. Н. Автоматизированная компоновка приборных отсеков летательных аппаратов текст. / В. Н. Гаврилов // Учебное пособие. -М.: Машиностроение, 1988. 137 с.

35. Дубошин, Г. Н. Небесная механика: основные задачи и методы Текст. / Г. Н. Дубошин. М.: Наука. 1975. - 800 с.

36. Чернявский, Г. М. Управление орбитой стационарного спутника Текст. / Г. М. Чернявский, В. А. Бартенев, В. А. Малышев. М.: Машиностроение, 1984., - 142 с.

37. Аппазов, Р. Ф. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли Текст. / Р. Ф. Аппазов, О. Г. Сытин. М.: Наука, 1987. 46 - 440 с.

38. Попович, П. Р. Баллистическое проектирование космических систем Текст. / П. Р. Попович, Б. С. Скребушевский. М.: Машиностроение, 1987. - 240 с.

39. Авдуевский, В. С. Основы теории полета космических аппаратов. Текст. / В. С. Авдуевский. Б. М. Антонов, Н. А. Анфилов и др.; под редакцией Г. С. Нариманова и М. К. Тихонравова М.: Машиностроение, 1972. - 608 с.

40. Белоконов, И. В. Расчёт баллистических характеристик движения космических аппаратов Текст. / И. В. Белоконов // Учебное пособие. -Самара: изд-во Самар. гос. аэрокосм, унт-та, 1994 76с.

41. Антонов, А. В. Системный анализ Текст. / А. В. Антонов. — М.: Высшая школа, 2004. — 454 с.

42. Квейд, Э. Анализ сложных систем Текст. / Э. Квейд. М.: Советское радио, 1969. - 520 с.

43. Садовский, В. Н. Основания общей теории систем. Логико-методологический анализ Текст. / В. Н. Садовский. М.: Наука, 1974. - 279 с.

44. Холл, А. Опыт методологии для системотехники Текст. / А. Холл. -М.: Советское радио, 1975. 448 с.

45. Месарович, М. Теория иерархических многоуровневых систем Текст. / М. Месарович, Д. Мако, М. Такахара. М.: Мир, 1973. - 344 с.

46. Лебедев, А. А. Введение в анализ и синтез систем Текст. / А. А. Лебедев // Учебное пособие. М.: МАИ, 2001.-352 с.

47. Лебедев, А. А. Курс системного анализа Текст. / А. А. Лебедев. М.: Машиностроение, 2010. - 256 с.

48. Никаноров, С. П. Теоретико-системные конструкты для концептуального анализа и проектирования Текст. / С. П. Никаноров. М.: Концепт, 2008. - 312 с.

49. Гуд, Г. X. Системотехника. Введение в проектирование больших систем. Пер. с англ. Текст. / Г. X. Гуд, Р. Э. Макол. М.: Сов. радио, 1962. - 383 с.

50. Малышев, В. В. Спутниковые системы мониторинга. Анализ, синтез и управление Текст. / В. В. Малышев, В. Т. Бобронников, О. П. Нестеренко и др.; под редакцией В. В. Малышева. М.: Изд-во МАИ, 2000. - 568 с: ил.

51. Лебедев, А. А. Основы синтеза систем летательных аппаратов. 2-е изд., доп. и перераб. Текст. / А. А. Лебедев, Г. Г. Аджимамудов, В. Н. Баранов и др.; Под ред. А. А. Лебедева. М.: Изд-во МАИ, 1996. - 444 с.

52. Малышев, В. В. Методы оптимизации в задачах системного анализа и управления Текст. / В. В. Малышев. М.: МАИ - ПРИНТ. 2010. - 440 с.

53. Моисеев, H. Н. Элементы теории оптимальных систем Текст. / H. Н. Моисеев. М.: Наука, 1975. - 528 с.

54. Подиновский, В. В. Парето-оптимальные решения много-критериальных задач Текст. / В. В. Подиновский, В. Д. Ногин М.: Физмлтлит, 2007. - 256 с.

55. Соллогуб, А. В. Космические аппараты систем зондирования поверхности Земли: Математические модели повышения эффективности КА Текст. / А. В. Соллогуб, Г. П. Аншаков, В. В. Данилов; Под ред. Д. И. Козлова. -М. Машиностроение, 1993. 368с.

56. Давлетшин, Г. 3. Методы многокритериальной оптимизации параметров технических систем Текст. / Г. 3. Давлетшин. Калининград, Моск. обл.: ЦНИИмаш, 1993. -236 с.

57. Козлов, Д. И. Управление космическими аппаратами зондирования Земли: Компьютерные технологии Текст. / Д. И. Козлов, Г. П. Аншаков, Я. А. Мостовой и др. М.: Машиностроение, 1998. - 368 с.

58. Понтрягин, Л. С. Математическая теория оптимальных процессов Текст. / Л. С. Понтрягин, А. Г. Болтянский и др.; под ред. Л. С. Понтрягина. М.: Наука, 1976. - 392 с.

59. Константинов, М. С. Методы математического программирования при проектировании летательных аппаратов Текст. / М. С. Константинов. -М.: Машиностроение, 1975. 163 с.

60. Гермейер, Ю. Б. Введение в теорию исследования операций Текст. / Ю. Б. Гермейер. М.: Наука, 1971. - 383 с.

61. Емельянов, С. В. Системное проектирование средств автоматизации Текст. / С. В. Емельянов, H. Е. Костылева, Б. П. Матич и др. -М.: Машиностроение, 1978. 190 с.

62. Ханцеверов, Ф. Р. Моделирование космических систем изучения природных ресурсов Земли Текст. / Ф. Р. Ханцеверов, В. В. Остроухов. -М.: Машиностроение, 1989. 264 с.

63. Куренков, В. И. Основы устройства и моделирования целевого функционирования космических аппаратов наблюдения Текст. / В. И. Куренков, В. В. Салмин, Б. А. Абрамов // Учебное пособие. -Самара: изд-во Самар. гос. аэрокосм, унт-та, 2006. 296 с.

64. Куренков, В. И. Моделирование целевого функционирования космических аппаратов наблюдения с учетом энергобаланса Текст. / В. И. Куренков, В. В. Салмин, Б. А. Абрамов // Учебное пособие. -Самара: изд-во Самар. гос. аэрокосм, унт-та, 2007. 160 с.

65. Баженов, В. И. Моделирование основных характеристик и процессов функционирования космических аппаратов Текст. / В. И. Баженов, М. И. Осин, Ю. В. Захаров. М.: Машиностроение, 1983 г.

66. Осин, М. И. Методы автоматизированного проектирования летательных аппаратов Текст. / М. И. Осин, М.: Машиностроение, 1984 г.

67. Осин, М. И. Введение в машинное проектирование летательных аппаратов Текст. / М. И. Осин; Под редакцией академика В. П. Мишина. М.: Машиностроение, 1978 г.

68. Гост 25645.101-83. Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для проектных баллистических расчетов искусственных спутников земли.

69. Гост 25645.302-83. Расчеты баллистические искусственных спутников Земли. Методика расчета индексов солнечной активности.

70. Гост 25645.102-83. Атмосфера Земли верхняя. Методика расчета характеристик вариаций плотности.

71. Гост 25645.115-84. Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли.

72. Пиявский, С. А. Оптимизация параметров многоцелевых летательных аппаратов Текст. / С. А. Пиявский, В. С. Брусов, Е. А. Хвилон. -М.: Машиностроение, 1974. 168 с.

73. Ткаченко, С. И. Проектный облик и основные характеристики малого космического аппарата СГАУ ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» Текст. / С. И. Ткаченко, В. В. Салмин, С. Л. Сафронов, и др. // Вестник СГАУ, №2, 2010.-С. 154-165.

74. Абрашкин, В. И. Эксперименты на борту КА «Фотон-М» №3 и некоторые результаты миссии Текст./ В. И. Абрашкин, С. М. Шатохин, Сафронов С. Л. и др. // Вестник СГАУ, №2, 2008. С. 166-190.

75. Волоцуев, В. В. Выбор проектных параметров универсальных платформ малых космических аппаратов Текст. / В. В. Волоцуев, И. С. Ткаченко, С. Л. Сафронов // Вестник СГАУ, №2, 2012. С. 154-165.

76. Абрашкин, В. И. Проектирование малых космических аппаратов на основе модульных технологий Текст./ В. И. Абрашкин, В. В. Волоцуев, В. И. Куренков и др. // Учебное пособие. Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм, ун-та, 2011. - 88 с.

77. История Российской Советской космонавтики Электронный ресурс. // Сайт с обзорами космических аппаратов. Режим доступа: http://space.hobby.ru/, свободный.

78. Электронный ресурс. // Официальный сайт компании SSTL. Режим доступа: http://www.sstl.co.uk/, свободный.

79. Блинов, В. Н. Малые космические аппараты. Книга 3. Миниспутники. Унифицированные космические платформы для малых космических аппаратов текст./ В. Н. Блинов, H. Н. Иванов, Ю. Н. Сеченов и др. // Справочное пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. - 348 с.

80. Электронный ресурс. // Официальный сайт ГКНПЦ имени М. В. Хруничева. Режим доступа: http:// http://www.khrunichev.ru/main.php?id=::56, свободный.

81. Wilson, J. R. Satellite hopes ride on Orbital Express Текст./1 R. Wilson// Aerospace America, 2007. P. 30-35.

82. Grossman, E. M. Keith J. Costa Small, Experimental Satellite May Offer More Than Meets The Eye Текст./ E. M. Grossman, K. J. Costa// Inside The Pentagon, December 4, 2003.144