В МФТИ и МГТУ им. Н. Э. Баумана рассчитали, как перегрузки влияют на космические и авиационные антенны

Ученые из Московского физико-технического института в сотрудничестве со студентами из МГТУ им. Н. Э. Баумана провели исследование о влиянии перегрузок на работу фазированных антенных решеток, установленных на платформах-носителях.

Их работа позволила сформулировать требования к материалам, процессам установки и крепления антенн. Соблюдение этих рекомендаций может сократить воздействие перегрузок на 60–70% и продлить срок службы техники.

Фазированные антенные решетки используются для приема и передачи электромагнитных сигналов. Они состоят из антенн, расположенных в определенном порядке, и позволяют управлять направлением и мощностью излучения без изменения своей геометрии.

Эти устройства находят применение в радиотелескопах, радиолокационных станциях, базовых станциях сотовой связи, системах спутниковой связи и других устройствах, включая мобильные платформы, такие как автомобили, локомотивы, самолеты, беспилотники и космические аппараты.

Исследование ученых из МФТИ сосредоточено на эффектах, возникающих при работе фазированных антенных решеток на платформах-носителях. Они анализировали, как деформации, вызванные перегрузками, влияют на диаграмму направленности антенн.

«Сначала мы использовали один программный пакет для моделирования изменений, которые происходят в системе, во время механических нагрузок. Грубо говоря, как решетка выгибается под воздействием сил, возникающих в процессе приложения ускорения. Затем с помощью другой программы рассмотрели, какие при этом происходят процессы с точки зрения электродинамики, то есть как изменяются характеристики диаграммы направленности антенны», — рассказал один из авторов исследования, начальник отдела прикладных исследований и разработок перспективных решений сотовой связи НИЦ телекоммуникаций МФТИ Григорий Серегин.

На основе полученных данных ученые разработали методику для расчета изменений рабочих параметров фазированных антенных решеток, включая снижение коэффициента усиления антенны и смещение рабочего диапазона частот из-за изменений в геометрии элементов.

Эти данные могут быть использованы при проектировании антенных систем без излишнего запаса прочности, что особенно важно в отраслях, где вес имеет критическое значение, таких как авиация и космонавтика.

Использование данной методики может привести к разработке эффективных решений для установки фазированных антенных решеток на космических аппаратах или в самолетах таким образом, чтобы сохранить их функциональные свойства при пиковых перегрузках, не подвергая надежность конструкции риску.

Источник: Ученые рассчитали влияние перегрузок на работу космических и авиационных антенн — Журнал «За науку»