Отзыв оппонента (Система генерирования электроэнергии с увеличенным сроком активного существования для малого космического аппарата)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТАна диссертационную работу Вячеслава Сергеевича Тарасова на тему:«Система генерирования электроэнергии с увеличенным сроком активногосуществования для малого космического аппарата»,представленную на соискание учѐной степени кандидата технических наукпо специальности 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы»Актуальность темыКонструкция и характеристики энергосистемы малых космическихаппаратов (МКА) в большой степени определяют его функциональныевозможности, надежность, массогабаритные и экономические показатели, отказкоторых ведет к невозможности дальнейшего выполнения программы полета.Поэтому цикл исследованийработоспособности, надежностии качествафункционирования энергосистем МКА, создание информационно-методическойсистемы их обслуживания представляют задачу исключительной важности,причѐм, определение влияния характеристик энергосистемы, прежде всегоисточников электроэнергии, на функционирование бортовой аппаратуры ивыполнение полетного задания МКА в целом носит определяющий характер.

Вэтой связи диссертационная работа является весьма актуальной.Автор основное внимание уделил разработке методики снятия магнитныххарактеристик аккумуляторной батареи (АБ), с помощью которых оцениваетсявнешняя электромагнитная совместимость батареи с оборудованием МКА. Какизвестно, магнитный момент МКА оказывает существенное влияние на динамикуугловой стабилизации и систему ориентации самого аппарата. Для уменьшенияэтоговлиянияэлектромагнитавтором(срассчитываетсяиспользованиемнеобходимыйснятыхкомпенсационныймагнитныххарактеристик1аккумуляторнойбатареи).Такимобразом,характеристикаккумуляторнойбатареиэлектромагнитапредставляетактуальныйзадачаиснятиярасчетаинтересмагнитныхкомпенсационногодляпотенциальныхконструкторов МКА.Наиболее важная часть диссертации, на мой взгляд, связана с разработкойметодикивходногоконтроляаккумуляторнойбатареи,включающейеѐдополнительные испытания, например, методику расчета тепловыделения,прогнозирования надежности, термовакуумных испытаний, снятия магнитныххарактеристик.

На основе этой методики разработаны усовершенствованныеметодики технического обслуживания накопителя энергии на основе новыхникель-металлогидридных аккумуляторов. Это является весьма актуальнойзадачей, поскольку вновь проектируемые системы генерирования электроэнергииМКА, обеспечивающие высокую потребляемую мощность и большую частотуциклирования АБ в течение длительного времени, не позволяют использоватьранееразработанныетехническиерешения,впервуюочередь,из-заограниченного срока службы существующих батарей, выполняющих рольнакопителя энергии. Предлагаемая батарея имеет более высокие энергетическиепоказателипосравнениюсникель-кадмиевыми,никель-водороднымиаккумуляторами и большую надежность по сравнению с литий-ионнымиаккумуляторами.Ужесточение технических требований и появление новых задач при созданииМКА, например, обеспечение функционирования бортовой аппаратуры вусловиях открытого космического пространства, обеспечение электропитанияспециальной бортовой нагрузки, влечет за собой необходимость новыхтехнических решений для реализации оптимальных режимов работы, повышениянадежности и увеличения длительности автономного функционирования системгенерирования электроэнергии (СГЭ).

Поэтому дальнейшее повышение срокаслужбы,надежностифункционирования,безопасностиэксплуатацииаккумуляторной батареи являются актуальной задачей.2Краткое содержание работыДиссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 5 приложений. Работаизложена на 143 страницах основного текста, содержит 65 рисунков, 29 таблиц,библиографический список литературы насчитывает 60 наименований.Автором помимо анализа современного состояния систем генерированияэлектроэнергиисделанобзорпутейсозданияисточникаэнергии,обеспечивающего высокую потребляемую мощность в течение длительноговременифункционированияхарактеристикнакопителей,МКА.фотоэлектрическихтопливныхПроведенсопоставительныйпреобразователей,элементов,ядерныханализэлектрохимическихреакторныхустановок,аккумуляторов различных электрохимических систем, который позволил выбратьаккумуляторы никель-металлогидридной электрохимической системы.Последовательно проводится расчет требуемой емкости и определяетсясостав аккумуляторных батарей для МКА, расчет их тепловыделения иоценивается надежность.

На основе расчета энергоресурса делается правильноерешениеоприменениеаппаратурырегулированияиконтроляциклов(заряд/разряд) и напряжения АБ.В силу специфичности МКА логично проводится исследование влиянияэлектромагнитной совместимости АБ с оборудованием МКА, рассчитываетсянеобходимый компенсационный электромагнит в составе СГЭ.На основе предварительно предложенных методик (глава 2) разрабатываютсяалгоритмы управления и контроля аккумуляторной батареей, формируютсякоманды, реализующие этот алгоритм, анализируется работа нового типа АБсовместно с системой генерации электроэнергии МКА, устанавливаютсяпараметрическиеограниченияаппаратурырегулированияиконтроля,реализующей алгоритмы управления и эксплуатации.И в заключении исследований логично разрабатываются практическиерекомендации по эксплуатации СГЭ МКА с никель-металлогидриднымиаккумуляторными батареями.3Результаты работы Усовершенствованасистемауправленияникель-металлогидриднымиаккумуляторами, позволяющая продлить срок их службы, т.е.

увеличитьдлительность активной эксплуатации МКА, надежность и безопасностьаккумуляторной батареи. Обоснован выбор никель-металлогидридных аккумуляторов, отвечающихсовременным требованиям эксплуатации МКА. На основе предложенных автором методики проверки аккумуляторной батареи нагерметичность, методики термовакуумных испытаний, методики прогнозированиярасчета надежности, методики теплового расчета повышается достоверностьпрогноза безотказной работы аккумуляторной батареи. На основе методики снятия магнитного поля никель-металлогидридныхаккумуляторов разработана методика компенсации суммарного магнитногополя АБ, что позволило компенсировать вредное воздействие на динамикуугловой стабилизации и систему ориентации МКА. Выполнено моделирование работоспособности компенсационного магнита. Разработанная автором система генерирования электроэнергии для МКАпозволяет благодаря унифицированной космической платформе сохранитьэкономические ресурсы и сократить сроки подготовки КА к полету. Благодаря методике расчета поглощения тепла при разряде возможноиспользование системы регулирования, не допускающей снижение рабочейтемпературы ниже требуемого уровня.Научная новизнаНовизнапредложенногометодаснятиямагнитныххарактеристикаккумуляторных батарей заключается в возможности рассчитать компенсирующийэлектромагнит, что позволяет скомпенсировать магнитное поле на МКА.Новизнаразработанногоинформационно-методическогообеспечениязаключается в возможности осуществления системного проектирования СГЭ, аименно:4— в результате проведенных наземных термовакуумных испытаний никельметаллогидридных АБ рекомендованы проектно необходимые ее энергетическиепараметры (токи заряда-разряда, рабочее напряжение, емкость заряда) для условийоткрытого космоса;— выявлены и установлены параметрические ограничения на режимныепараметры для аппаратуры регулирования и контроля СГЭ МКА;—предложенметаллогидриднойалгоритмАБпоуправленияосновнымиспособконтроляэлектрическимникель-характеристикам,обеспечивающим заданные показатели качества (надежность P≥0,998, длительныйресурс - до 7 лет,безопасность эксплуатации).

Сформирован перечень команд,реализующих предложенный алгоритм.Практическая ценностьПрактическая ценность разработанных методик расчета тепловыделения АБ,прогнозируемойнадежности,термовакуумныхиспытанийобусловленавозможностью разработки усовершенствованной информационно-методическойсистемы обслуживания накопителя энергии. Для практики эта системапредставляетинтерес,т.к.вновьпроектируемыесистемыгенерацииэлектроэнергии, обеспечивающие высокую потребляемую мощность и большуючастоту циклирования аккумуляторной батареи в течение длительного времени,позволили бы напрямую использовать ранее разработанные технические решенияв первую очередь из-за ограниченного срока службы накопителей на основеаккумуляторных батарей.Снятие магнитных характеристик аккумуляторных батарей представляеттакже практическое значение, т.к.

магнитные моменты аккумуляторов иаппаратуры МКА могут оказывать вредное влияние на динамику угловойстабилизации и систему ориентации аппарата.Достоверность результатовДостоверностьрезультатовработыподтвержденаиспользованиемсовременных вычислительных средств и средств моделирования, апробацией5предложенных методик исследования и анализа экспериментальных данных,совпадением теоретических расчетов и результатов испытаний.Достоверность результатов подтверждается также апробацией предложенныхразработок – методики термовакуумных испытаний никель-металлогидриднойаккумуляторной батареи, алгоритма контроля работоспособности изделия и вцелом – текущей телеметрической информацией с борта запущенного МКА.Результаты исследования обсуждались на международных конференциях(XXVиXXVIII«Академические«Радиоэлектроника,электротехникачтенияипокосмонавтике»,энергетика»),XVII-XIXопубликованыврецензируемых научных журналах (6 публикаций).ЗамечанияВ тоже время работа не лишена недостатков и по ней можно сделатьследующие замечания, часть из которых могут быть предметно обсуждены назащите диссертации:1) при обосновании выбора АБ следовало бы указать дополнительные ссылкина публикации, выполненные другими авторами.