גלגלי התגובה הם מכשירים אלקטרו-מכניים המספקים שליטה מדויקת, נטולת דחף על הגישה של החללית.על ידי סיבוב רוטטור לאחסון מומנטום זוויתי ולאחר מכן מאמתים את התנופה באמצעות מנוע, גלגלי התגובה מאפשרים התאמות עדין חיוניות להתבוננות כדור הארץ, תקשורת, כלי תקשורת, כלי תקשורת מדעיים ומשימות בין כוכבי הלכת.הבחירה של גלגל התגובה משפיעה ישירות על דיוק, כוח מצביע על לוח זמנים, מסה, ניתוח משימות תפעוליות, ומעבדות מתקדמות, ומעבדות מתקדמות.

תגובות גדולות לגלגל מותג וקווי המוצר שלהם

שוק הגלגל התגובה מוגש על ידי שילוב של ראשי תעופה מבוססים ספקים קטנים וספקים ייחודיים של צמחי מרפא.למטה הוא מבט מפורט על חמשת המותגים המודגשים בניתוח המקורי, יחד עם מידע נוסף על משפחות המוצר שלהם ויישומים טיפוסיים.

כוח השמש

כוח השמש, חלק מקבוצת Ametek, ידועה בזכות המקררים והגלגלים של ה-Ametek, הגלגלים התגובה שלהם נועדו לחיים ארוכים, יישומים של בידוד נמוך, לעתים קרובות בשימוש בלווינינים מדעיים וכדור הארץ-observation.Spowers.S. Powers.S. בדרך כלל תכונות קנייניות של סיכה ואלגוריתמים שליטה מתקדמים המפחיתים את ה-Rateque, מה שהופך אותם אידיאליים עבור לוויינים יציבים 5.

צפוןרופ גרמן

(לשעבר באמצעות חטיבת החלל האסטרונומיה) מייצרת כמה גלגלי התגובה החזקים והחזקים ביותר בשוק.גלגליהם משמשים לווייני תקשורת גיאוסטציונריים גדולים, חלליות צבאיות, וחקירה עמוקה של החלל.גלגלי נורתרופוממן לעתים קרובות עולים על 0.2 Nm בקיבולת ה-RLRLRL200, עם כמה מודלים המגיעים ל- 100 מטרד"מ, כולל את האלקטרוניקה המוקפת של Rv1, ו-FRLR.

Blue Canyon Technologies

Blue Canyon Technologies (BCT) צברה במהירות נתח שוק במגזר הקטן של סלקטי וקוביה (CubSat) הגלגלים התגובה שלהם הם קומפקטיים, קלים, ולעתים קרובות משולבים עם מערכת הגישה של החברה ומערכת הבקרה (AD) כחבילה שלמה.גלגלי BCT בדרך כלל צריכים לנרק יכולות סביב 0.01–0.05 Nm ו- angular של 0.1-5 Nm, אשר מספיק כדי לעקוב אחר כדור הארץ.

מיקרוקוסמוס

מיקרוקוסמוס, הבעלים של רכב השיגור Scorpius ויצרן של "גלגל תגובהMicrocosm" (MRW) סדרה, מתמקדת ב-Comact, גלגלים בעלי כוח נמוך עבור CubeSats ו microsatellites. MRW-10, למשל, שוקל פחות מ -200 גרם וצורכים רק 1-2 W במהלך ניתוח טיפוסי.

דבש

Honeywell הוא ספק ארוך טווח של גלגלי תגובה גבוהים וגלגלי תנופה עבור יישומים מסחריים וצבאיים כאחד טווח המוצר שלהם כולל את סדרת "HR", אשר מכסה תנופה זוויתית מ -10 עד 200 Nms, ואת סדרת "HRI" המיועדת למשימות תגובה גבוהה.

ביצועי מפתח ב Depth

השוואת גלגלי התגובה דורשת הבנה מעמיקה של המדדים השולטים על גישת החללית, להלן אנו מרחיבים את חמשת מדדי הליבה מהמאמר המקורי, ומספקים ערכים טיפוסיים והשלכות הנדסיות.

יכולת Torque

יכולת Torque, נמדדת ב- ניוטון-מטר (Nm), קובעת כמה מהר החללית יכולה לשנות את המהירות הזוויתית שלה ובכך כמה מהר זה יכול לכווץ או לייצב. High torque הוא חיוני עבור לווינים זריזים שחייבים להגיע במהירות בין מטרות (למשל, כדור הארץ מבסס קבוצות כוכבים גדולות יותר) נמוך ל-Torque הוא מקובל על מצב יציב או תמרונים איטיים.

רגע ngular Momentum

מומנטום Angular (N.m) הוא המוצר של הרגע של הגלגל של אינרציה ואת קצב הספין שלה.זה מייצג את המומנטום הכולל הגלגל יכול לאחסן לפני השקיה מהירה דורש ייבוש (בדרך כלל על ידי דחף או מסטיקנים מגנטיים) קצב אינטנסיבי יותר זוויתית גבוהה יותר, כלומר הלוויין יכול לשמור על הגישה לתקופות ארוכות יותר ללא פיצוי חיצוני.

כוח

צריכת חשמל היא פריט תקציבי קריטי עבור כל לווינים, במיוחד אלה קטנים. גלגלי התגובה לצרוך כוח הן כדי לשמור על ספינ (הפסדי חיכוך ורוחות) ולשנות את המהירות. כוח לעמוד (בקיצור RPM) יכול לנוע בין פחות מ 1 W עבור שולי mW של מיקרוקוסמוס, בעוד ש- 20-30 W עבור יחידות דבש גדולות יותר יכול להיות סדר גודל גבוה יותר.

אמינות ותוחלת החיים

גלגלי תגובה הם מכשירים מכניים עם נושאים הסובלים מנפיחות, השפלה סיכה, וצטברות contaminant. Lifespan הוא לעתים קרובות מובע בשנים או סך כל המהפכות המצטברות (למשל, 1010 מהפכות) גורמים מרכזיים כוללים עיצוב נושא (כדור מול היברידי), סיכה (מבודד או נוזל), ועיצוב חשמלי (איור, אדמוניות) בדרך כלל הוכחו של מחזור חיים של 5Bolreomreomrei) הוא לעתים קרובות לספק בדיקות אבטחה קריטיות או מ-R.

גודל ומשקל

מעטפה פיזית ומיסה הם ראשי תיבות של לווינים קטנים עם מגבלות נפח קפדניות. A 12U CubeSat יכול להיות רק כמה קילוגרמים של תקציב המוני עבור גלגלי תגובה. אלקטרוניקה הכוח ודיור לתרום גם.מדד MRW-10 של מיקרוקוסמוס בערך 60×50 מ"מ ומשקלו 170 גרם, בעוד שגודלו של Honeywell HR-300 גדול יותר מ 10 ק"ג.

השוואות בין מותגים

כדי להקל על השוואה ישירה, אנו יכולים לאסוף את המותגים המבוססים על טווחי ביצועים טיפוסיים.הסעיף הבא מפרט כיצד כל מותג מערערער ב- torque, מומנטום, כוח, אמינות וגודל / משקל.

טורי ורגע

Northrop Grumman שולט בפסגת הגלגלים המציעים 0.2-1 Nm torque ו 20-200 N-m-m-tellמנט המומנטום.אלה משמשים לווייני אוויר גדולים כמו לוויינים מזג האוויר GOES-R. סדרת משאבי אנוש של Honeywell מכסה טווח דומה, אך עם דגש חזק יותר על דיוק ושפל של נושאים עבור משימות מדע.

רגע ngular Momentum Density

דמות שימושית של ערך היא מומנטום לכל מסה יחידה (Nms/kg) של נורתרופ Grumman הגלגלים הגדולים של Northrop Grumman להשיג בערך 2-4 N.m/kg, בעוד הגלגלים הקטנים של Microcosm יכולים לעלות על 5 Nm/kg כי הסולם המנועי והאלקטרוניקה באופן שונה. Blue Technologies משיג בערך 1–3 Nm/kg בהתאם למודל.

כוח ויציבות המסחר

גלגלי מיקרוקוסמוס צורכים את הכוח הקטן ביותר, לעתים קרובות מתחת ל 2 W במהירות נומינאלית, אבל הרוטטור הקטן שלהם אומר שהם צריכים לסובב מהר יותר כדי לאחסן מומנטום מספיק, המוביל ללבוש גבוה יותר ליחידת התנופה.בדרך כלל, Northropmman ו- Honeywell גלגלים להשתמש בגלגלים גדולים יותר, איטי יותר מקיפים של מיקרו-Switchs, אך שואבים כוח מוחלט עקב ניידות גבוהה יותר, כלומר, 10 מיליון שעות נוספות, לעומת זאת, 000 של גלגלים בינוניים, לעומת זאת, הם בעלי פחות גבוה יותר, בעוד ש- 10 שעות ארוכות טווח של 2.

גודל ומשקל ב-Sle-Satellite Segment

עבור CubeSats, Microcosm ו- Blue Canyon הם השחקנים העיקריים. mW-10 של מיקרוקוסמוס הוא הקטן והאורי ביותר כיום בשוק, במשקל 170 גרם בלבד של קניון כחול קניון RWP-100 (בשיתוף עם כוכב עוקב אחר כוכבים) שוקל כ- 500 גרם אך כולל פונקציונליות גישה נוספת.

הצעות מסחר ובחירת קריטריה

בחירת גלגל תגובה היא אופטימיזציה רב-אובייקטיבי.גורמי ההחלטות המרכזיים כוללים:

  1. (FLT:0) המשימה של כל החיים: ⁇ FLT:1 , משימות לטווח ארוך (10+ שנים) דורש גלגלים עם עמידות מוכחת, בדרך כלל מדבשוול או נורתרופ Grumman. קצר-דורה LEO CubeSats יכול להשתמש באפשרויות בעלות נמוכה יותר ממיקרוקוסמוס או קניון כחול.
  2. (FLT:0) נקודת מבט של יציבות ויציבות: קיד 1 (המשימה זקוקה ליציבות המצביעת של קשת שנייה (למשל, אינטרפרומטריה, התבוננות כדור הארץ ברזולוציה גבוהה) תועלת מגלגלי ההגשמה הנמוכה של השמש. Blue Canyon משולב של Blue Canyon ADCS גם מספק ביצועים מצוינים עבור לוויינים קטנים.
  3. (FLT:0) ,Environmental Constraints:IRLT:1 קרינת קרינה אלקטרוניקה מקשה הם הכרחי עבור מסלולים של meO או GEO; Northrop Grumman ו Honeywell מציעים חלקים מוסמכים.
  4. (FLT:0)Budget: FLT:1 Cost per Wheel יכול לנוע בין 50,000 $ עבור יחידת נורתרופ גרומן גבוהה מתחת 10,000 $ עבור מיקרוקוסמוס MRW-10 הנחות נפח עבור קבוצות קבוצות יכול להוריד עלויות יחידה.
  5. (FLT:0) אינטגרטיביות: FLT:1 כמה מותגים מספקים חבילות ADCS שלמות (קניון כחול), פשטו את הנדסת המערכת לבד.

דוגמה: החלטה מטריקס

עבור 6U CubeSat (6 ק"ג מסה, 10 W תקציב, 3 שנים משימה, דיוק הצבעה 1 מעלות) הבחירה הטובה ביותר תהיה מיקרוקוסמוס MRW-10 או Blue קניון RWP-100 (ללא מעקב כוכבים) עבור לוויין 500 ק"ג LEO (5 שנים, 0.1 מעלות הצבעה, זריזות גבוהה), התשובה יכולה להיות שני גלגלים כוח השמש בתוספת גלגל אחד עבור מוטמעה אחת עבור כל משימה ייחודית.

דוגמאות למקרים ודוגמאות

(FLT:0)Low-Earth-Orbit כדור הארץ: אנדרל 1 (Plaph Labs Doves) משתמשים גלגלי תגובה מ- Blue Canyon Technologies (או קודם לכן, מספק אחר) כדי להשיג מחדש מהיר.גלגליהם פועלים ליד טווח ה-Loend הנמוך אך מצטברים מיליארדי מחזורי מהפכה לאורך חיים של 3 שנים.

לוויין תקשורתי:0 (Geostationary Communications Satellite:FIRLT:1) לוויין גדול כמו אלה שנבנו על ידי בואינג או Airbus לעתים קרובות מעסיק ארבעה גלגלים של Honeywell HR-200 בתצורה של פירמידה.

(FLT:0) Interplanetary Probe:FLT:1 משימתה של נאס"א, שהושקה בשנת 2023, משתמשת בגלגלי תגובה מ-Howell כדי לשלוט בגישה במהלך המסע אל חגורת האסטרואיד.הגלגלים היו צריכים לשרוד טווחי טמפרטורה קיצוניים וסביבות של הדגימה גבוהה.

(FLT:0) המשימה המדעית: 1.FLT:1 זוג הלוויינים של GRACE-FO נושא גלגלים תגובה כוח השמש כדי להשיג את הצבע אולטרה-לוח הנדרש עבור המדידות בין-סללאיט מדויק (רמה מיקרומטר) כל רטט גלגל יקטין את מדעי המיפוי כוח הכבידה.

מגמות עתידיות ב-Reaction Wheel Technology

כמה התפתחויות מעצבות את הדור הבא של גלגלי התגובה:

  • (FLT:0) ביטול ויברציה משותף: FLT:1 יצרנים משלבים תאוצה ואלגוריתמים של שליטה הסתגלות כדי לבטל את המיקרוביות השכנות בזמן אמת.
  • (FLT:0) מנועים ללא מעצורים: FLT:1 נושאים מגנטיים לחסל מגע פיזי, להגדיל באופן דרסטי את תוחלת החיים וצמצום הרטט, אם כי הם דורשים אלקטרוניקה שליטה מורכבת ולהוסיף מסה.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : 1 (ב) לשבריריות של קילוגרם, גלגלי תגובה על סדר 50 גרם מפותחים עבור העוברים.
  • (FLT:0) מהירות מהירה פתוחה-Loop מבצע:03F1) התקדמות בחומרי רוטטור מורכבים מאפשרת ספין-אור מעל 10,000 RPM, המאפשר אחסון תנופה גדול יותר בחבילות קטנות יותר.
  • (FLT:0)Modular ADCSאינטגרציה: FLT:1 , קנה-it-as-a-block יחידות המשלבות גלגלי תגובה, עוקבים כוכבים וגירורוס הופכים סטנדרטיים עבור לווינים קטנים.

ארגונים כמו FLT:0 ESAIRFLT:1 ונאס"א ממשיכים לממן מחקר על בטיחות גבוהה, גלגלי תגובה זולים כדי לתמוך במערכת אקולוגית של מרחב מתרחב.

מסקנה

שוק הגלגל התגובה מציע מגוון רחב של אפשרויות המותאמות לקשקשים שונים ופרופילי משימות. Northrop Grumman ו-Honeywell נשארים אפשרויות עבור לווינים גדולים שבהם torque ואמינות הם רב-חשיבות. Blue Canyon Technologies ומיקרוקוסמוס לוכדים את תחום הבחירה הקטן והגדל במהירות, אך חייב להיות אחראי על ידי תכנון קומפקטי, כוח-עוצמה סולארית, תופס נישה במשימות מדע השוואתיות גבוהה, כי הביקוש למהנדסי, כאשר הוא חייב להיות ניתוח כוח-קלידחן של כוח-טווח קבוע, אך חייב להיות יעיל יותר, אך ורק לאחר מכן, כמו גם דרישות אבטחה גבוהה יותר, אך ורקדחת טווח פתוח, כאשר הוא מבטיח, כמו גם טיפול קבוע של ניהול כוח-טווח קבוע, כמו גם דרישות אבטחה, כמו גם לחץ-טווח קבוע, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, כמו גם דרישות אבטחה, כמו גם טיפול קבוע, כמו גם טיפול קבוע, כמו גם דרישות אבטחה לטווח ארוך-טווח קבוע, עם תכנון ניהול כוח-טווח קבוע, עם תכנון ניהול כוח-טווח קבוע, עם תכנון ניהול מערכת אבטחה, עם תכנון כוח-טווח קבוע, אך ורקמות, כמו גם טיפול קבוע, כמו גם טיפול קבוע, כמו גם טיפול קבוע, כמו גם טיפול קבוע, כמו גם טיפול קבוע, כמו