Другие журналы
Сетевое издание Аэрокосмический научный журнал

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл. № ФС 77-61858. ISSN 2413-0982

Температурное состояние оболочки калибровочного космического аппарата на теневом участке околоземной орбиты

Аэрокосмический научный журнал # 04, июль 2016
DOI: 10.7463/aersp.0416.0846458
Файл статьи: Aerosp_J...o037.pdf (527.54Кб)
авторы: профессор Зарубин В. С.1,*, Зимин В. Н.1, профессор Кувыркин Г. Н.1

УДК 536.2

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Для оценки энергетического потенциала радиолокационного канала наземного комплекса контроля движения космических объектов применяют калибровочные космические аппараты (ККА). Одним из вариантов геометрической формы таких ККА является выполненная с высокой точностью сферическая оболочка. Такая же форма характерна для пассивных ретрансляторов сигналов и некоторых типов эталонных отражателей. Наряду с орбитами, близкими к полярным, указанные ККА могут находиться и на круговых и эллиптических околоземных орбитах, имеющих участки, затененные Землей от облучения Солнцем.
Можно считать, что на затененном участке околоземной орбиты оболочка ККА подвергается тепловому воздействию лишь собственного излучения поверхности Земли, интенсивность которого существенно меньше по сравнению с интенсивностью достигающего околоземного пространства теплового излучения Солнца. В связи с этим следует ожидать более низкого уровня температуры оболочки на этом участке орбиты по сравнению с ее температурой на участке, освещенном Солнцем. Это вызовет значительное изменение температуры оболочки ККА в пределах одного периода его обращения вокруг Земли. Длительное циклическое изменение температурного состояния оболочки ККА может ограничить ресурс работоспособности ее материала.
В качестве материала оболочки обычно используют полимерную пленку толщиной несколько десятков микрометров, покрытую тонким слоем (толщиной несколько нанометров) напыленного алюминия, необходимого исходя их эксплуатационных требований к ККА. После вывода ККА на околоземную орбиту оболочка принимает сферическую форму благодаря сравнительно невысокому давлению, создаваемому наполняющим ее газом. В этом случае возможно получить сферическую оболочку достаточно большого диаметра, что характерно для современных тенденций развертывания на орбите крупногабаритных трансформируемых конструкций.
Для прогноза ресурса работоспособности материала оболочки необходимо располагать информацией о распределении температуры по ее поверхности не только на освещенном, но и на затененном участке орбиты. Количественный анализ температурного состояния оболочки ККА может быть проведен методами математического моделирования, используя ее тепловую модель. В данной работе формирование такой модели для сферической оболочки применительно к условиям на затененном участке орбиты проведено в три этапа.
На первом этапе для произвольного участка наружной поверхности оболочки определена плотность падающего на него собственного излучения Земли в предположении, что угловое распределение интенсивности этого излучения по направлениям подчиняется закону Ламберта. В зависимости от оптических характеристик наружной поверхности часть этого излучения поглощается наружной поверхностью оболочки. На втором этапе построена тепловая модель сферической оболочки, устанавливающая закономерность перераспределения поглощенной энергии путем ее излучения с внутренней поверхности оболочки с учетом эффекта переизлучения между вогнутыми участками этой поверхности. Наконец, на третьем этапе использовано соотношение локального теплового баланса отдельного участка оболочки, позволяющее найти значение температуры этого участка, а затем построить распределение температуры по всей поверхности оболочки.

Список литературы
  1. Малые космические аппараты информационного обеспечения / Под ред. Фатеева В.Ф. М.: Радиотехника, 2010. 320 с.
  2. Мащенко А.Н., Паппо-Корыстин В.Н., Пащенко В.А., Васильев В.Г. Ракеты и космические аппараты конструкторского бюро «Южное». Днепропетровск: ГКБ «Южное» им. М.К. Янгеля, 2000. 240 с.
  3. Тарасенко М.В. Военные аспекты советской космонавтики. М.: Агентство Российской печати, ТОО «Николь», 1992. 164 с.
  4. Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Локальное распределение температуры на поверхности космического аппарата при неравномерном солнечном облучении // Аэрокосмический научный журнал. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 5. С. 49-63. DOI: 10.7463/aersp.0515.0820883
  5. Зарубин В.С., Зимин В.Н., Кувыркин Г.Н. Температурное состояние и отклонение формы сферической оболочки космического калибровочно-юстировочного аппарата // Аэрокосмический научный журнал. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2016. № 1. С. 27 -45. DOI: 10.7463/aersp.0116.0831867
  6. Зарубин В.С. Температурные поля в конструкции летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1966. 216 с.
  7. Optical Calibration Sphere Experiment. eoPortal Directory: веб-сайт. Режим доступа: https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/j/jawsat#foot4%29 (дата обращения 15.08.2016).
  8. Зимин В.Н. К вопросу моделирования и расчета динамики раскрытия трансформируемых космических конструкций // Оборонная техника. 2006. № 1. С. 123-127.
  9. Зарубин В.С. Моделирование. М.: Издательский центр «Академия», 2013. 336 с.
  10. Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Особенности математического моделирования технических устройств // Математическое моделирование и численные методы. 2014. № 1(1). С. 5-17. DOI: 10.18698/2309-3684-2014-1-517
  11. Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Математическое моделирование термомеханических процессов при интенсивном тепловом воздействии // Теплофизика высоких температур. 2003. Т. 41, № 2. С. 300-309.
  12. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением: пер. с англ. М.: Мир, 1975. 934 с.
  13. Павлов А.В. Оптико-электронные приборы. М.: Энергия, 1974. 360 с.
  14. Кондратьев К.Я., Дьяченко Л.Н., Козодеров В.В. Радиационный баланс Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 350 с.
  15. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / Под ред. В.К. Кошкина. М.: Машиностроение, 1975. 624 с.
  16. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1963. 1100 с.
  17. Бюлер К.У. Тепло- и термостойкие полимеры: пер. с нем. М.: Химия, 1984. 1056 с.
  18. Аналитический портал химической промышленности: веб-сайт. Режим доступа: http://www.newchemistry.ru/production.php?cat-id=52\&cat-parent=7\&level=3 (дата обращения 12.08.2016).
  19. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники: Справочник. М.: Атомиздат, 1968. 484 с.
  20. Власова Е.А., Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Приближенные методы математической физики. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 700 с.
  21. Иваненко Т.А. Многослойные и комбинированные пленочные материалы и изделия них // Материалы V Российского конгресса переработчиков пластмасс. Москва, 14-15 ноября 2011 г. Режим доступа: http://www.rccgroup.ru/plast/wp-content/uploads/3.9.-Ivanenko.ppt (дата обращения 12.08.2016).
  22. Излучательные свойства твердых материалов: Справочник / Под общ. ред. А.Е. Шейндлина. М.: Энегия, 1974. 472 с.
  23. Обзор базовых свойств и сфер применения политетрафторэтилена (PTFE). Engplast: веб-сайт. Режим доступа: http://www.engplast.ru/entry.php?198&id=2 (дата обращения 12.08.2016).
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Аэрокосмический научный журнал» Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)