Система управления электродинамическим ускорителем с вычислением параметров движения в реальном времени

DOI: 10.34759/trd-2022-124-20

Авторы

Пияков А. В.^*, Сухачев К. И.^**, Дорофеев А. С.^***, Бандяев В. А.^****

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

*e-mail: piyakov@ssau.ru
**e-mail: kir.sukhachev@gmail.com
***e-mail: alexandrdorofeev.ikp@yandex.ru
****e-mail: bandyaev.va@ssau.ru

Аннотация

В статье описан метод измерения параметров частицы позволявший изменить подход к формированию пачки импульсов на трубках дрейфа, создающих постоянно ускоряющее поле для заряженной частицы. Представлена схема системы управления, и описан её принцип работы. Разработано HDL описание, позволяющее в реальном времени производить необходимые расчеты и реализующее остальную логику управления ускорителем. Проведено временное моделирование разработанных модулей, и оценена погрешность вычисления.

Ключевые слова:

электродинамический ускоритель частиц, микрочастицы, система управления, ПЛИС, IP-ядро, микроконтроллеры

Библиографический список

1. Novikov L.S., Voronov K.E., Semkin N.D. et al. Measurement of solid microparticle flux in geosynchronous orbit // In: ESA Symp. Proc. on Environment Modelling for Space-based Applications, ESTEC, Noordwijk, 18-20 September, 1996, pp. 343-348.
2. Semkin N.D., Kalaev M.P., Telegin A.M. et al. Multilayer film structures under the influence of micrometeoroids and space debris // Applied Physics, 2012, vol. 2, pp. 104-115.
3. Назаренко А.И. Моделирование космического мусора: монография. — М.: ИКИ РАН, 2013. — 216 с.
4. Telegin A.M., Piyakov A.V. A study of the performance of an induction sensor for an accelerator of charged microparticles // Instruments and Experimental Techniques, 2017, vol. 60 (6), pp. 875-879. DOI: 10.1134/s0020441217060100
5. Ковалев Р.В., Лунев В.В., Минюшкин Д.Н. Взаимодействие высокоскоростных частиц с тонкостенной металлической оболочкой // Космонавтика и ракетостроение. 2000. № 18. С. 119-126.
6. Новиков Л.С. Воздействие твердых частиц естественного и искусственного происхождения на космические аппараты. — М.: Университетская книга, 2009. — 104 с.
7. Воробьев А.А., Зыкова Т.С., Спицын Д.Д. и др. Моделирование воздействия микрометеоритов и фрагментов космического мусора на космические аппараты // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2011. Т. 120. № 1. С. 27-30.
8. Thomas E., Simolka J., DeLuca M. et al. Experimental setup for the laboratory investigation of micrometeoroid ablation using a dust accelerator // Review of Scientific Instruments, 2017, pp. 1-12. DOI: 10.1063/1.4977832
9. Slattery J.C., Becker D.G., Hamermesh B., Roy N.L. A Linear Accelerator for Simulated Micrometeors // Review of Scientific Instruments, 1973, vol. 44, pp. 755-762.
10. Семкин Н.Д., Пияков А.В., Воронов К.Е., Помельников Р.А. Ускоритель высокоскоростных твердых частиц. Патент RU 2205525 С2. Бюл. № 15, 27.05.2003.
11. Wang Z., Wurden G.A. Hypervelocity dust beam injection for national spherical torus experiment // Review of Scientific Instruments, 2004, vol. 75, pp. 3436–3438.
12. Semkin N.D., Piyakov A.V., Voronov K.E. et al. A linear accelerator for simulating micrometeorites // Instruments and Experimental Techniques, 2007, vol. 50 (2), pp. 275-281.
13. Semkin N.D., Voronov K.E., Piyakov A.V. et al. Simulation of micrometeorites using an electrodynamical accelerator // Instruments and Experimental Techniques, 2009, vol. 52 (4), pp. 595-601. DOI: 10.1134/S0020441207020194
14. Tomas E., Simolka J., DeLuca M. et al. Experimental setup for the laboratory investigation of micrometeoroid ablation using a dust accelerator // Review of Scientific Instruments, 2017, DOI: 10.1063/1.4977832
15. Pozwolski A. A compact laser-driven accelerator of macroparticles // Laser and Particle Beams, 2000, vol. 19, pp. 249-252.
16. A. Shu, Collette A. et al. 3 MV hypervelocity dust accelerator at the Colorado Center for Lunar Dust and Atmospheric Studies // Review of Scientific Instruments, 2012. DOI: 10.1063/1.4732820
17. Piyakov A.V., Rodin D.V. et al. Numerical simulation of motion of dust particles in an accelerator path // CEUR Workshop Proceedings, 2017, vol. 1902, pp. 55-61. DOI:10.18287/1613-0073-2017-1902-55-61
18. Slattery J.C., Becker D.G. et al. A linear accelerator for simulated micrometeors // Review of Scientific Instruments, 1973, vol. 44, pp. 755-762. DOI: 10.1063/1.1686238
19. Пияков А.В., Родин Д.В. и др. Моделирование системы управления электродинамического ускорителя пылевых частиц // IV международная конференция и молодежная школа «Информационные технологии и нанотехнологии» (ИТНТ-2018): сборник трудов. — Самара: Новая техника, 2018. — С. 1987-1995.
20. Романов А.М. Оценка точности и синтез нелинейных импульсных математических операций // Труды МАИ. 2020. № 112. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=116374. DOI: 10.34759/trd-2020-112-14.
21. Матафонов Д.Е. Создание и отработка маршрутизатора в стандарте SpaceWire на отечественной программируемой логической интегральной схеме // Труды МАИ. 2018. № 103. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=100780
22. Константинов А.А. Методика реализации уравнений имитатора аэродинамических воздействий на программируемой логической интегральной схеме // Труды МАИ. 2014. № 77. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=53190
23. Воронов К.Е. Сухачев К.И., Воробьев Д.С. Разработка бортового модуля управления на базе вычислительного IP-ядра // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2021. T. 8. № 1. C. 24–38.

Скачать статью