Ученые ТУСУРа работают над программным комплексом для проектирования помехозащищённых силовых шин электропитания космических аппаратов

В основу проекта по созданию программного комплекса легла работа, которая выполнялась коллективом кафедры телевидения и управления в рамках ФЦП «Теоретические и экспериментальные исследования по синтезу оптимальной сети высоковольтного электропитания для космических аппаратов», который был реализован в 2017–2019 годах совместно с АО «Решетнёв».

 «В рамках ФЦП мы создали аппаратно-программный комплекс для синтеза и испытаний оптимальной сети высоковольтного электропитания космического аппарата, результатом которого являлся прототип силовой шины электропитания, – рассказывает докторант кафедры ТУ Максим Комнатнов. – Этот комплекс и результаты испытаний шины подтолкнули нас к решению задачи, над которой мы работаем в рамках программы «Приоритет 2030»: создать комплекс программ для проектирования лёгких помехозащищённых силовых шин электропитания перспективных космических аппаратов. В настоящее время нет единой концепции по созданию подобных конструкций, вследствие чего силовые шины электропитания каждый раз проектируются индивидуально под заданные требования, к сожалению, не без ошибок. Разработанный нами комплекс программ позволит для конкретных задач синтезировать геометрические и электрические параметры проектируемой силовой шины электропитания. Кроме того, используя разработанный комплекс программ, помимо прочего, станет возможным спроектировать шину и сделать её более устойчивой к воздействию электростатического разряда, повысить пробивное напряжение при минимальных массогабаритных показателях, минимизировать ошибки при сборке конструкции».

Силовые шины электропитания известны давно, в основном они применяются для электрического соединения источника и потребителя электроэнергии. Использование шин электропитания в космических аппаратах позволяет не только уменьшить вес, но и повысить надёжность и помехозащищенность. Включение в электрические межсоединения шины дополнительных помехоподавляющих фильтров позволит повысить помехозащищенность модулей, блоков и космического аппарата в целом.

«К силовой шине электропитания космического аппарата предъявляются высокие требования в плане надежности, поскольку она не резервируется, а её пробой приводит к выходу из строя всего космического аппарата» – рассказывает Максим Комнатнов.

Первый этап посвящён разработке математических моделей для вычисления оптимальных геометрических форм силовой шины электропитания и её отводов, электромагнитного воздействия, схемотехнического анализа и локализации мест пробоя изоляторов. «Мы предполагаем разработку математических моделей для выявления и локализации мест, в которых возможны высокие амплитуды напряженности электрического поля, что может привести к пробою изолятора – уточняет Максим Комнатнов. – Локализация мест позволит за счёт добавления разнородных диэлектрических слоев в изолятор повысить уровень пробивного напряжения шины, а также учесть места, где может повлиять человеческий фактор при установке шины на космический аппарат».

На втором этапе математические модели будут объединены в программные модули. После их верификации будет создан комплекс программ, который позволит проектировать легкие помехозащищенные силовые шины электропитания космических аппаратов.

Завершение работы планируется в 2025 году.