Дина Владимировна Васильева, Виктор Федорович Михайлов

 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» (ГУАП) (Санкт-Петербург, Россия)  dolli.dina@mail.ru,  vmikhailov@pochta.tvoe.tv

Постановка проблемы. На траектории спуска на землю космические аппараты подвергаются воздействию высокотемпературного аэродинамического нагрева и плазмы. Для защиты от внешних воздействий бортовые антенны закрывают нагревостойкой радиопрозрачной теплозащитой. Конструктивно бортовой излучатель и теплозащита образуют единую конструкцию, называемую антенным окном (АО). При высокотемпературном нагреве существенно изменяются электрические параметры теплозащиты и, как следствие, радиотехнические характеристики АО, в результате связь с космическим аппаратом на траектории спуска нарушается. 

Цель. Рассмотреть стенд, моделирующий условия высокотемпературного нагрева на штатных АО и воздействие плазменного образования с одновременным измерением основных характеристик бортовых антенн, определяющих радиосвязь.

Результаты. Проведена оценка изменений характеристик АО в условиях воздействия высоких температур и плазмы. Рассмотрен разработанный комплекс аппаратуры для моделирования аэродинамического нагрева и плазмы на штатных АО и  одновременного измерения их характеристик. Приведены схемы дугового плазмотрона постоянного тока и СВЧ-аппаратуры для исследования диаграммы направленности, коэффициента полезного действия, проводимости апертуры и шумовой температуры АО. Показана область применения обсуждаемого комплекса и направления дальнейшего исследования. 

Практическая значимость. Результаты экспериментального исследования обеспечивают создание АО за счет выбора конструкции и материала его теплозащиты, малочувствительных к воздействию высокотемпературного нагрева и плазмы.

Васильева Д.В., Михайлов В.Ф. Моделирование на бортовых антеннах аэродинамического нагрева и воздействия плазмы с одновременным измерением их радиотехнических характеристик // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. T. 74. № 11. С. 12–16. DOI: 10.18127/j20700784-202011-03.

1. Мартин Дж. Вход в атмосферу. М.: Мир. 1969.
2. Golden R., Hanawalt H., Ossman W. The predication and measurement of dielectric properties and RF transmission through ablating boron nitride antenna windows // AIAA 16 the thermophysics conference. June 1981. P. 46–53.
3. Bachynski M.P., Clouter R.F. Antenna Radiation Pattern in the Presence of a Plasma Sheath. Electromagnetic Aspects of Hypersonic Flight/ New York/ Spartan Books. 1964. P. 169–195.
4. Matsumoto M., Tsutsumi M., Kumagai N. Millimetre-wave radiation characteristics of a periodically plasma-induced semiconductor waveguide. Electronics Letters (1986). V. 22(13). P. 710–711.
5. Hubregt J.V. Antenna Theory and Applications. John Wiley & Sons. 2012.
6. Михайлов В.Ф., Победоносцев К.А., Брагин И.В. Прогнозирование эксплуатационных характеристик антенн с теплозащитой. СПб.: Судостроение. 1994.
7. Best S.R. Advance in the Design of Electrically Small Antennas. Short Course // IEEE AP Symposium. 2003. P. 18–27.
8. Михайлов В.Ф. Характеристики излучения круглого волновода через плоскую одно родную теплозащиту // Электромагнитные волны и электронные системы. 2019. № 1. С. 12–19.
9. Михайлов В.Ф. Определение КПД бортовых антенн возвращаемых космических аппаратов // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. Т. 73. № 11. С. 7–12. DOI: 10.18127/j20700784-201911-02.
10. Васильева Д.В., Михайлов В.Ф. Погрешность определения радиояркостной температуры плазмы // Междунар. форум «Метрологическое обеспечение инновационных технологий». СПб. ГУАП. 2020. С. 142–144.