Reaksiyon Wheel Brands ve Performansları Karşılaştırma Analizi

Reaksiyon tekerlekleri, uzay gözlemleri, iletişim, bilimsel araçlama ve uzay dışı görevler için gerekli olan elektromekanik cihazlardır.Bir rotoru bir ivme depolamak için dönüştürmek ve sonra bir motor aracılığıyla bu ivmeyi modül etmek, reaksiyon tekerlekleri, şu anda Dünya gözlemleri için gerekli olan doğrulamaları, iletişim, bilimsel araçlamalarını ve interplanetary görevlerine ilişkin seçimleri doğrudan bir uydunun işaretleyicisini etkiler, güç bütçesini, kütle kısıtlamaları ve operasyonel yaşam süresini etkiler.Bu genişledi analiz, lider reaksiyon tekerlekleri şu anda dünya gözlemlerine göre inceler.

Binbaşı Reaksiyon Markaları ve Ürün Hatları

Rejim tekerleği pazarı, kurulmuş bir havacılık primes ve özel küçük-satellite tedarikçiler karışımı ile servis edilir. Aşağıda, orijinal analizde vurgulanan beş markaya ayrıntılı bir bakış, ürün aileleri ve tipik uygulamalar hakkında ek bilgilerle birlikte.

Güneş Gücü

Güneş Gücü, Ametek grubunun bir parçası, yüksek verimli Stirling soğutucuları ve reaksiyon tekerlekleri için bilinir. tepki tekerlekleri uzun ömür, düşük ücretli uygulamalar için tasarlanmıştır, genellikle bilimsel ve Dünya-gözlülük uydularında kullanılır. Sunpower, 5-20 N·m arasında bir hız aralığına sahip 5-20 N·m.

Northrop Grumman

Kuzeyrop Grumman (eski olarak Astro Havacılık Uzayı bölümü ile) piyasada en güçlü ve sağlam reaksiyon tekerlekleri üretiyor. tekerlekleri büyük geostationary iletişim uyduları, askeri uzay aracı ve derin uzay araştırmaları vurgular. Northrop Grumman'ın tekerlekleri genellikle 0.2 Nm'i tork kapasitede ve 20 NUM·s'ta[değiştir | kaynağı değiştir]

Blue Canyon Technologies

Blue Canyon Technologies (BCT) hızla küçük hacimli ve CubeSat sektöründe pazar payı kazandı. tepki tekerlekleri kompakt, hafif ve genellikle şirket tutum kararlılığı ve kontrol sistemi (ADCS) ile tam bir paket olarak entegre edildi. BCT'nin tekerlekleri genellikle 0.01-0.05 Nm ve tek bir konut tekerlekleri ile bir araya getiriyor, bu da 3U'ye kadar 3U CubeSats için yeterli.

Microcosm

Mikrokozm, Scorpius'un sahibi, "Mikrokozm Reaksiyon Wheel" (MRW) serisi, öğrenci CubeSats ve mikrosatellites için ultra güçlü tekerlekler üzerinde yoğunlaşıyor. Örneğin MRW-10, sadece 1-2 W'yi tipik operasyon sırasında ağırlıyor ve düşük güç parçaları, boyut ve güç paneli ile ilgili temel kısıtlamalara sahip olan görevler için optimize ediliyor.

Honeywell

Honeywell, yüksek çözünürlükte tepki tekerlekleri ve her iki ticari ve askeri uzay uygulamaları için ivme kazandıran uzun zamandır tedarikçidir. Ürün yelpazesi, 10 ila 200 N·m arasında bir ivmeyi kapsayan "HRI" serisini içerir ve "HRI" serisi, yüksek çözünürlükte ultra doğrulayıcı tekerlekler için tasarlanmıştır.

Derinlikteki Anahtar Performans Ölçümleri

Reaksiyon tekerlekleri, uzay aracı tutum kontrolü yöneten ölçümlerin ayrıntılı bir anlayış gerektirir. Aşağıda, orijinal makaleden beş temel ölçüm üzerinde genişlemekteyiz, tipik değerler ve mühendislik sonuçları sağlar.

Kapasiteli Kapasiteli Kapasitek Kapasitek Kapasitek Kapasite

Newton-meters (Nm)'da ölçülen kapasite, uzay aracının angular hızını nasıl hızlı değiştirebileceğini ve böylece küçük CubeSat tekerlekleri için 1 Nm'in büyük uzay aracı için hızlı bir şekilde yeniden ayarlanması gerektiğini belirler. Low tom, Earth-imating teams. Low tom is accepted for Constant-state sign or slow manevralar.

Angular Momentum

Angular momentum (N·m·s) tekerlekin andaki inertia ve spin oranının ürünüdür.Tüm ivmeyi temsil eden tekerlek, hızlanmadan önce depolanabilir (genellikle itkiler veya manyetik torkçılar tarafından). daha yüksek bir ivme kapasitesi, dış toplansız havalimanları korumak için daha uzun süreler için tipik bir şekilde çalışır.

Güç Tüketimi

Power tüketimi tüm uydular için kritik bir bütçe kaynağıdır, özellikle de küçükler. Reaksiyon tekerlekleri hem spin (friction and windage kayıplar) hem de hız değiştirmek için güç verebilir. Standby power (at nominal RPM), daha büyük Honeywell birimleri için 1 W'nin altından 10 ila 20-30 W arasında hız alabilir. Peak to power genellikle bir referans hızda güç belirtebilir.

Güvenilirlik ve Yaşamspan

Reaksiyon tekerlekleri, aşınma, yağdırma ve kirletici yapılamalardan muzdarip mekanik cihazlardır. Lifespan genellikle 5–15 yıl içinde veya toplam birikmiş devrimler (örneğin, 1010 devrim) Kalp faktörlerinin (bol vs. hibrit), yağdırıcı (solid veya sıvı), ve elektrik tasarımı (daha yüksek çözünürlükte), Uzaylı tekerlekler genellikle 5–15 yıl boyunca hızlanan bir başarı ömrüne sahiptir.

Boyut ve Ağırlık

Fiziksel zarf ve kütle katı hacim kısıtlamaları ile küçük uydular için çok önemlidir. A 12U CubeSat, reaksiyon tekerlekleri için sadece birkaç kilogram kütle bütçesine sahip olabilir. Güç elektronik ve konut da daha düşük hızda daha fazla ivme kazandırabilir, ancak daha fazla kütle ve hacim gerektirir.

Performans Karşılaştırması Across Brands

Doğrudan bir karşılaştırmayı kolaylaştırmak için, markaları tipik performans aralıklarına dayanan gruplayabiliriz. Aşağıdaki alt bölümler her marka tok, ivme, güç, güvenilirlik ve boyut / ağırlık olarak nasıl toplanır.

Torun ve Momentum

Northrop Grumman, yüksek uç segmentine benzer tekerlekler sunuyor 0,1 Nm tork ve 20-200 N·m s ivme. Bunlar GOES-R hava durumu gibi büyük uydular üzerinde kullanılıyor (0.5-5 N·m·s), CubeSats HR serisi, düşük uçta daha düşük bir ağırlıkta daha düşük bir ağırlık ile benzer bir aralıkta oturur (0.001-0.0 Nm tokopsiyon)

Angular Momentum

Bir temelin kullanışlı bir şekli, birim kütle başına ivmedir (N·m·s/kg). Northrop Grumman'ın daha büyük tekerlekleri yaklaşık 2-4 N·m·s /kg, Microcosm'un küçük tekerlekleri 5 N·m· / kg'ı aşabilir, çünkü motor ve elektronik ölçek farklı olarak elde eder.

Güç ve Güvenilirlik Ticareti

Mikrokozm tekerlekleri en az güç tüketiyor, genellikle 2 W'nin nominal hızda altında, ancak küçük rotorları yeterli ivme depolamak için daha hızlı dönmeleri, Honeywell tekerleklerinin ivme birimine giden zamansızlığı gösterir. Conversely, Northrop Grumman ve Honeywell tekerlekleri, daha küçük rotorları birim momentuma göre daha verimliyken, ancak daha yüksek mutlak güç katar.Reliability testleri, Honeywell tekerleklerinin 10 milyondan fazla zaman Başarısızlık süresine sahip olduğunu gösteriyor.

Küçük Basellite Segmentinde Boyut ve Ağırlık

CubeSats için, Microcosm ve Blue Canyon birincil oyunculardır. Microcosm'un MRW-10 şu anda piyasada en küçük ve en hafif olan, yaklaşık 170 g. Blue Canyon's RWP-100 (ortalama ile birlikte) 500 g ağırlığındadır, ancak bütçe içinde kalmak için ek bir tavır sensörün işlevselliğini içerir (1 N·m·m·)

TradeOffs and Selection Kriterleri

Bir reaksiyon tekerleğini seçmek, çok sayıda-objective optimizasyondur. Anahtar karar faktörleri şunlardır:

  1. [FONT=0] ⁇ Lifetime:[[Dönetici: [Dönetici Görevleri 10+ yıl) kanıtlanmış dayanıklılık ile tekerlekler gerektirir, tipik olarak Honeywell veya Northrop Grumman'dan kısa sürede LEO CubeSats, Microcosm veya Blue Canyon'dan daha düşük maliyetli seçenekler kullanabilir.
  2. [FONT=0) Hedefleme ve İstikrar: [Dönetici: 0,4] Misyonlar, arkesan işaret stabiliteye ihtiyaç duyuyor (örneğin, Interferometry, yüksek çözünürlüklü Dünya gözlem) Sunpower'ın düşük doldurma tekerleklerinden yararlanıyor.
  3. [FONT:0)Environmental Constraints:[Dönetici:0) Radyasyonun toyot elektronikleri MEO veya GEO yörüngeleri için gereklidir; Kuzeyrop Grumman ve Honeywell kaliteli parçalar sunar. Sunpower ve Blue Canyon da radyasyona karşı versiyonlara sahiptir.
  4. [FONT:0]Budget:[Dönetici başına maliyet, yüksek uç Kuzeyci Grumman ünitesinden 10.000 $ 'a kadar yüksek bir Kuzeyci Grumman ünitesinden, bir Microcosm MRW-10 için $ 'a kadar ücret indirimleri daha düşük birim maliyetlerinden daha düşük olabilir.
  5. [FONT:0)Integration Complexity:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Bazı markalar ADCS paketlerini (Mavi Kanyon) basitleştirmek için sistem mühendisliği sağlar.

Örnek Karar Matin

6U CubeSat (6 kg kütle, 10 W güç bütçesi, 3 yıllık görev, 1 derece işaret doğruluk) en iyi seçim, bir Microcosm MRW-10 veya Blue Canyon RWP-100 (yıldız pisti olmadan) olabilir. 500-kg LEO uydu (5 yıllık bir görev için, 0.1 derece işaret, yüksek çeviklik), cevap iki Güneş güç tekerleği artı bir Honeywell tekerleği olabilir.

Vaka Çalışmaları ve Uygulama Örnekleri

[FONT:0) Düşük Dünya Dünyalı Dünya Gözlem:) Gezegen Laboratuvarları Mavi Kanyon Teknolojilerinden tepki tekerleklerini kullanıyor (veya daha önce, farklı bir tedarikçiden) hızlı bir şekilde yeniden noktaya ulaşmak için. tekerlekleri düşük uç tonluk aralığına yakın çalışıyor ancak 3 yıllık bir yaşam boyunca milyarlarca devrim döngüsü.

[FONT=0)Geostationary Communications Uydu: Boeing veya Airbus tarafından inşa edilenler gibi büyük bir uydu genellikle dört Honeywell HR-200 tekerleklerini piramit konfigürasyonunda kullanır. yüksek momentum depolama alanı, sık sık desaturasyon olmadan istasyon tutmanıza olanak sağlar.

[FONT:0] Uçakçı Probe: [Dönetici: [Dönetici] NASA'nın Psikiyatrisi görevi, 2023 yılında başlatılan, asteroide yolculuk sırasında Honeywell'den gelen tepki tekerlekleri kullanarak, tekerlekler aşırı sıcaklık aralıkları ve yüksek hacimli ortamlara hayatta kalmak zorunda kaldı.

[FONT:0]Bilimsel Görev:[Dönetici:[Dönetici: 0) Her biri Güneş Güç reaksiyon tekerleklerini, doğru aramış ölçümler için gerekli olan ultra-stable işaretlerini elde etmek için taşır. Herhangi bir tekerlek titreşimi, yerçekimi haritasını bozacaktır.

Reaksiyon Wheel Teknolojisinde Geleceği Trendleri

Birkaç gelişme bir sonraki reaksiyon tekerleklerinin nesli şekillendiriyor:

Organizasyonlar:0)ESA) ve NASA genişleyen bir uzay ekosistemini desteklemek için yüksek maliyetli reaksiyon tekerleklerine araştırma yapmaya devam ediyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Rejim piyasası farklı uzay araçları ve görev profillerine uygun çeşitli seçenekler sunar. Northrop Grumman ve Honeywell, tork ve güvenilirlik seçerken, mühendisler tork kapasitelerini, agular momentumunu, güç tüketimini, güç verimli tasarımları ile ele geçirdiler.