Имеют ли солнечные панели Orion регулируемую стреловидность?

В этом видеообзоре предложенной НАСА миссии EM-1 солнечные панели на космическом корабле Orion изначально показаны перпендикулярно космическому кораблю (около 3:46).

Космический корабль Орион с ICPS и перпендикулярными панелями

Вскоре после этого, когда начинается маневр подъема перигея, панели показаны резко откинутыми назад (на 3:52):

Космический корабль Орион с ICPS и стреловидными панелями

В 5:24 на видео во время полета к Луне панели снова вытянуты перпендикулярно, но повернуты лицом к солнцу.

Космический корабль Орион на фоне Луны с перпендикулярно повернутыми солнечными панелями

В 6:18 во время маршевого маневра с использованием двигателей служебного модуля панели теперь унесены далеко вперед .

Двигатель пускового модуля космического корабля "Орион" с солнечными панелями вынесен вперед

Что тут происходит? Почему панели качаются и вперед, и назад?

Очевидно, что стреловидность предназначена не для аэродинамических целей.

Единственное объяснение, которое имеет для меня смысл, это:

  • Передняя стреловидность помогает убрать панели с пути расширяющегося выхлопного шлейфа двигателя служебного модуля ( AJ-10-190, перепрофилированного из OMS космического челнока );
  • Оплатив вес и сложность механизма прямого подметания, подметание назад с использованием того же механизма снижает механическую нагрузку на крепления во время ожогов ICPS.

Однако двигатель RL10 на ICPS развивает около 110 кН; против 40-тонной ступени и космического корабля в конце горения это ускорение всего около 1/3g. Кажется неправильным, что вытянутые солнечные панели не смогут выдержать собственного веса в условиях земного притяжения хотя бы для удобства сборки космического корабля.

Он использует панели, чтобы плавать в пространстве, как осьминог.
FWIW, на этом изображении blogs.esa.int/orion/files/2016/03/… отсюда blogs.esa.int/orion/2016/03/01/testing-solar-array действительно показаны шарнир и привод, который может двигаться они такие. И заявляет: «Стрессы от полета на Луну и дальше - и обратно - означают, что массив спроектирован так, чтобы изгибаться на 60º вперед и назад, как птица в полете».
Последняя ссылка действительно подтверждает, что они перемещаются «до 60º вперед и назад», хотя это не совсем удовлетворяет мой вопрос, почему.
Да, именно поэтому я не написал ответ.

Ответы (1)

Похоже, что механизм привода солнечной батареи (SADM) служит двум основным целям:

  1. Направьте солнечные панели к солнцу для максимальной выработки электроэнергии. Из космического полета 101 :

    Крыло соединено с конструкцией космического корабля через узел привода солнечной батареи с двумя степенями свободы, который позволяет ориентировать группу по двум независимым осям с помощью механизма привода солнечной батареи, который приводится в действие электроникой привода солнечной батареи (два блока, каждый с двумя каналами), которые используют входные данные от датчиков солнца и ориентации для оптимизации наведения солнечных батарей для максимальной выработки энергии.

  2. Уменьшите стресс во время маневров ускорения. Несмотря на то, что аэродинамическая нагрузка отсутствует, ускорение транспортного средства приводит к тому, что длинные солнечные батареи создают крутящий момент на приводном механизме. Во время Trans-Lunar Injection ускорение от верхней ступени SLS требует наклона панелей назад.

  3. Берегите солнечные батареи. Более низкое ускорение для выхода на лунную орбиту и трансземного впрыска двигателя ESM требует наклона вперед, чтобы панели не попадали в шлейф двигателя ESM. В этом нет необходимости для TLI, поскольку двигатель находится дальше в конце верхней ступени SLS.

Из ресурса ЕСА :

Для транслунной инжекции, выполняемой с помощью верхней ступени ракеты системы космического запуска, фактически iCPS (промежуточная криогенная двигательная ступень), массивы наклонены назад, чтобы выдерживать в развернутой конфигурации ускорение в 1 g. Для надземного впрыска, выполняемого с основным двигателем ESM, ускорение менее серьезное, и массивы должны быть наклонены вперед, чтобы предотвратить повреждения от шлейфа двигателя OMS-E при минимизации нагрузки на SAW.

Эту информацию можно подтвердить из информационного видео , опубликованного RUAG, производителем SADM. Эта статья из EDN также дает ту же информацию.

Ускорение космического корабля и, следовательно, крутящие моменты на панелях имеют одно и то же направление в TLI, LOI и TEI, то есть двигатели на служебном модуле направлены так же, как и на переходной ступени. Таким образом, объяснение Spaceflight101 не имеет смысла, и должна быть какая-то другая причина, чтобы иметь как позицию +55, так и позицию -60.
Я спросил своего бывшего коллегу, который работает над сервисным модулем, и, хотя он не сообщил мне много подробностей, я думаю, что это подтверждает ответ Мэтью Р.. Разница между двумя прожигами заключается в том, что для первого, упомянутого в цитате, прожиг осуществляется верхней ступенью ускорителя. Второй сделан с переработанным двигателем OMS на SM, и загрязнение, по-видимому, является огромной проблемой. Он не объяснил, почему массивы нельзя было наклонить вперед для первого прожига, а также для второго, так что я не полностью удовлетворен. Впрочем, для +1 достаточно.
Если я правильно понял ваш комментарий, наклон назад при 1-м ожоге необходим из-за большей перегрузки, чем при 2-м ожоге.
Смещение его вперед или назад на один и тот же угол приведет к одинаковым нагрузкам. Я не видел хорошего объяснения, почему он должен подметать в обе стороны.
Я согласен с тем, что крутящие моменты будут одинаковыми, но наклон вперед приведет к тому, что поступательная сила будет направлена ​​в сустав, а наклон назад приведет к тому, что сила вытянет сустав. Не уверен, насколько это актуально; Мне нужно посмотреть, есть ли какая-либо информация, подтверждающая это, в рамках процесса принятия решения.
Имеют ли солнечные панели Orion регулируемую стреловидность?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v