Диссертация (Разработка методического обеспечения эксплуатации инфракрасных имитаторов внешних тепловых нагрузок на поверхность космического аппарата)

2СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................... 41.АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ ФИЗИЧЕСКОГОМОДЕЛИРОВАНИЯ ВНЕШНИХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК НА ПОВЕРХНОСТЬ КА. ... 121.1.Моделирование с использованием имитатора солнечного излучения и имитаторатеплового излучения планет. .............................................................................................. 121.2.Приближенное моделирование.

............................................................................... 141.2.1. Инфракрасные имитаторы модульного типа с линейчатыми излучателями. .... 141.2.2.Инфракрасные имитаторы модульного типа с условно точечнымиизлучателями. .................................................................................................................. 171.2.3.Сетчатые нагреватели. ..........................................................................................

211.2.4.Термоэкраны. ........................................................................................................ 221.2.5.Конформные управляемые электронагреватели.................................................. 22Выводы по главе 1............................................................................................................... 242.МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ ОПРЕДЕЛЕНИЯОПТИМАЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ИНФРАКРАСНЫХИМИТАТОРОВ.

...................................................................................................................... 252.1.Исследование различных методов оптимизации режимов работы имитаторовмодульного типа и их сравнительный анализ. ................................................................... 252.1.1. Метод, основанный на использовании необходимого условия существованияэкстремума функции многих переменных. ..............................................................

252.1.2. Использование градиентных методов минимизации целевой функции. ................ 302.1.3. Сравнительный анализ рассмотренных методов. .................................................... 322.2. Определение угловых коэффициентов, входящих в выражение для целевойфункции. .................................................................................................................... 392.2.1. Универсальный численно-аналитический метод определения угловыхкоэффициентов.

......................................................................................................... 392.2.2. Расчет угловых коэффициентов для имитаторов с линейчатыми излучателями. .. 462.2.3. Расчет угловых коэффициентов для имитаторов с сетчатыми нагревателями....... 53Выводы по главе 2............................................................................................................... 673.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ МОДУЛЕЙИМИТАТОРА ОТ ПОДВОДИМОЙ К НИМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ. .............. 6833.2.Методический подход к экспериментальному определению зависимостиинтенсивности излучения модуля имитатора от подводимой к нему электрическоймощности. ............................................................................................................................ 683.3.Аналитический подход к определению коэффициента связи между подводимой кмодулю имитатора мощностью и интенсивностью его излучения.

.................................. 69Выводы по главе 3............................................................................................................... 714.ИЛЛЮСТРАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДИЧЕСКОГОПОДХОДА К ОПРЕДЕЛЕНИЮ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ИНФРАКРАСНЫХИМИТАТОРОВ. ......................................................................................................................

724.1.Решение задачи термостатирования изделия «Спектр-РГ» при проведении егокомплексных электрических испытаний............................................................................ 734.1.1.Геометрическая и радиационная модель инфракрасного имитатора. ............. 734.1.2.Геометрическая и радиационная модель испытуемого объекта. ..................... 764.1.3.Результаты решения задачи............................................................................... 774.2.

Воспроизведение внешних тепловых нагрузок на изделие «Луна-Глоб» при еготепловакуумных испытаниях в установке ВК600/300....................................................... 844.2.1. Задачи, решаемые при тепловакуумных испытаниях изделия. ........................... 844.2.2. Геометрическая и радиационная модель используемого имитатора................... 854.2.3.

Геометрическая и радиационная модель испытуемого объекта, используемаядля определения энергетического режима работы ИКИ. .............................................. 874.2.4. Анализ внешних тепловых нагрузок, действующих на КА «Луна-Глоб» наокололунной орбите и на поверхности Луны ................................................................ 894.2.5. Результаты решения задачи определения режимов работы имитатора. ............. 95Выводы по главе 4.............................................................................................................

113ЗАКЛЮЧЕНИЕ. .................................................................................................................... 114СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.............................................................. 1154ВВЕДЕНИЕКак известно, наземная отработка космического аппарата, в частноститепловая, является одним из важнейших этапов его создания. Еслипроанализироватьисториюназемнойтепловакуумнойотработкиотечественной космической техники, акцентируя внимание в первую очередьна методический ее аспект, то можно сделать следующий вывод.

Во многихслучаях тепловакуумная отработка проводилась далеко не рационально сточки зрения материальных затрат. Это происходило, главным образом, попричине недостаточного внимания к качеству разрабатываемого дляпроведения тепловой отработки методического обеспечения. Это вполнеобъяснимо, учитывая определенную специфику финансирования в 60е-90егодыпрошедшегоНаблюдалосьстолетияподчаспродолжительноепрограммнецелесообразное,использованиекосмическихисследований.анерациональноглавное,дорогостоящихэкспериментальныхустановок.

Не менее эффективную наземную отработку можно былопровести при значительно меньших материальных затратах, сконцентрироваввнимание на создании качественного методического и программногообеспечения проведения экспериментальных исследований. Необходимобыло задействовать в необходимой мере имеющуюся у разработчиковкосмической техники собственную экспериментальную базу, доработав ее впределах целесообразной возможности и повысив требования к уровнюразработок методического обеспечения экспериментальных исследований.В связи со значительным изменением условий создания космическойтехники, особенно с изменением ситуации в части финансирования,заслуживающими пристального внимания, становятся следующие дванаправленияметодическойдеятельностипосовершенствованиюметодологии и технологии тепловой отработки космической техники:51) Работы в обеспечение реализации концепции поотсечной тепловойотработки как крупногабаритных, так и среднеразмерных космическихаппаратов (КА).2) Работы по обеспечению достаточно точного воспроизведениятребуемых внешних тепловых нагрузок на поверхность КА с помощьюразличных имеющихся и только разрабатываемых имитационных средств.Отмеченные направления деятельности в значительной степенивзаимосвязаны.

Зависимость эта обусловлена в первую очередь тем, чтотепловую отработку отдельных небольших частей КА можно осуществить внекрупных и относительно недорогих в эксплуатации экспериментальныхустановках. При этом выбор этих установок будет больше и, чтонемаловажно,влияниенасрокипроведенияэкспериментальныхисследований различных организационных факторов сократится.Анализируя конструктивные, радиационно-оптические, энергетическиеи теплофизические характеристики известных и доступных для изученияотечественных и зарубежных КА, в первую очередь крупногабаритных,можно сделать следующий вывод.

Они допускают деление на достаточнонезависимые в отношении внутреннего теплообмена отсеки, в то время какво внешнем теплообмене взаимное влияние может проявляться и у довольноразобщенныхвконструктивномотношениичастей.Еслипервоеобстоятельство создает благоприятные условия для реализации методапоотсечной отработки КА, то второе затрудняет его реализацию. Однакотрудности,обусловленныевнешнимтепловымвзаимнымвлияниемотдельных частей КА, можно считать преодолимыми, поскольку существуютположительнозарекомендовавшиесебяметодикиикомпьютерныепрограммы расчета облученности элементов КА источниками внешнихтепловых потоков.Для экспериментального моделирования воздействия на поверхностьиспытуемыхобъектоввнешнихлучистыхтепловыхпотоковмогут6использоваться имитаторы поля лучистых потоков, исходящих от Солнца ипланет, а также системы различных источников излучения, размещаемыхвокруг испытуемого объекта.