technical parameters is studied. Simulation results are presented. The correlation of
the technical parameters of the resonator from the geometry of its structural elements,
as well as from properties of the material from which it will be made, is revealed.
Keywords
:
gyroscope based on elastic waves in solids, metal resonator,
Q
-factor,
thermoelastic loss, finite element modeling, small spacecraft, strapdown inertial
navigation system, control system.
В настоящее время актуальной научно-технической задачей явля-
ется создание малогабаритной интегрированной бесплатформенной
инерциальной навигационной системы (БИНС) для малоразмерных
космических аппаратов (МКА).
При создании систем управления перспективных МКА суще-
ственно повышаются требования к таким показателям, как точность,
автономность, универсальность, надежность, помехозащищенность,
габаритно-массовые характеристики, энергопотребление, эксплуата-
ционные расходы и др.
В связи с этим существенное значение имеет создание перспек-
тивных систем навигации и ориентации, как одного из основных эле-
ментов систем управления МКА. Отечественные системы навигации
и ориентации существующих космических аппаратов уступают наи-
более совершенным зарубежным аналогам по точности определения
навигационных параметров, массе, энергопотреблению и ресурсу ап-
паратуры. В условиях широкого внедрения бортовых средств вычи-
слительной техники и информационных технологий все большую ак-
туальность приобретает проблема повышения точности и ресурсных
характеристик БИНС для управления параметрами движения МКА.
В качестве возможного перспективного чувствительного элемента
БИНС рассматриваются и волновые твердотельные гироскопы (ВТГ),
разработкой и исследованием которых занимаются как зарубежные
фирмы, например, Northrop Grumman (США), Marconi (Великобри-
тания), InnaLabs (Великобритания), Badin-Crouzet (Франция), так и
российские (РПКБ, НПП “Медикон”, ОАО “АНПП “ТЕМП-АВИА”
и др.).
В отличие от других типов гироскопов ВТГ устойчивы к воздей-
ствиям вибрационных и ударных нагрузок, отличаются высокой ради-
ационной стойкостью, а также не имеют вращающихся, оптических,
лазерных и микромеханических элементов. К достоинствам ВТГ сле-
дует отнести малое энергопотребление и высокую стабильность меха-
нических характеристик, обусловливающих его высокую конкуренто-
способность по отношению к другим измерителям угловой скорости.
К недостаткам, затрудняющим применение ВТГ в БИНС подвиж-
ных объектов, можно отнести следующие: сложность (функциониро-
вание ВТГ обеспечивают несколько электронных систем), меньший
диапазон измерений (по сравнению с оптическими гироскопами), а
самое главное, чувствительность ВТГ к качеству резонатора. Полусфе-
рический высокодобротный резонатор (обычно из кварцевого стекла),
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2014. № 4 81
