МФТИ совместно с МГТУ рассчитали влияние перегрузок на работу авиа и космо антенн

Ученые с МФТИ в соавторстве со студентами с МГТУ имени Н. Э. Баумана с применением инновационного подхода рассчитали, как нагрузки, возникающие при передвижении платформы-носителя, воздействуют на операционную активность размещенных на ней фазированных антенных решеток.

Фото: flickr.com by Dmitry Terekhov is licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

Новейший метод, предложенный исследователями, способствует улучшению качества сигнала, снижению издержек на изготовление фазированных антенных решеток и продлению их срока службы.

Результаты научного исследования, полученные в процессе, позволили выработать требования к материалу, используемому для производства данных изделий, а также к методам их установки и крепления на носители. Соблюдение предложенных рекомендаций способствует сокращению воздействия нагрузок на 60-70 процентов, что, в конечном итоге, приведет к увеличению срока эксплуатации техники.

Фазированные антенные решетки представляют собой устройства, предназначенные для приема и передачи электромагнитных сигналов. Они состоят из однотипных излучающих элементов (антенн), расположенных в определенной последовательности.

Примечательной чертой таких продуктов является их способность изменять направление и мощность излучаемых или принимаемых электромагнитных волн, не меняя свою геометрию. Благодаря этим возможностям они способны обеспечивать связь одновременно в различных направлениях или отслеживать несколько быстро движущихся объектов.

На сегодняшний день фазированные антенные решетки широко используются в конструкциях радиотелескопов, радиолокационных станций, базовых станциях мобильной связи, системах спутниковой связи и других устройствах. Их также устанавливают на различные подвижные платформы: автомобили, поезда, воздушные суда, беспилотники и космические аппараты.

Исследование московских ученых посвящено воздействию, возникающему при использовании фазированных антенных решеток на таких носителях. Специалисты проанализировали, как деформации, подвергающиеся эти системы при нагрузках, влияют на диаграмму направленности антенны.

Один из авторов научной работы, глава отдела исследований и разработок перспективных решений в сфере сотовой связи НИЦ телекоммуникаций МФТИ Григорий Серегин, рассказал: "Сначала мы применили одно программное обеспечение для моделирования изменений, происходящих в системе в процессе механических нагрузок. Другими словами, мы исследовали, как решетка гнется под воздействием сил, возникающих при применении ускорения. Затем с использованием другой программы мы изучили процессы с точки зрения электродинамики, то есть как меняются характеристики диаграммы направленности антенны".

Основываясь на полученных данных, ученые разработали методику, которая позволяет определять изменения операционных параметров фазированной антенной решетки, включая снижение коэффициента усиления антенны. Также был проанализирован процесс смещения рабочего диапазона частот антенной системы, вызванный изменением геометрической конфигурации отдельных ее элементов.

Учет этих параметров на этапе разработки поможет создавать антенные системы без излишнего запаса по механическим характеристикам, что избавляет от избыточного обременения конструкции. Эта технология особенно важна в отраслях, где вес имеет решающее значение, например, в авиации и космонавтике.

Применение моделирования с использованием предложенной методики позволит найти оптимальное решение для крепления фазированных антенных решеток на космическом аппарате или воздушном судне таким образом, чтобы в моменты повышенных нагрузок сохранялись их функциональные свойства, но не страдала надежность конструкции.