Диссертация (Разработка методического обеспечения эксплуатации инфракрасных имитаторов внешних тепловых нагрузок на поверхность космического аппарата), страница 11

Но в модуляхимитаторов этих установок отсутствуют отражатели, которые чрезвычайносильно усложняют эту связь. Для непосредственного использованиярезультатов решения задачи оптимизации режима работы ИКИ знание такойсвязи необходимо.Целесообразнеевсегокоэффициентэтойсвязивыявлятьэкспериментально. Такую экспериментальную работу можно провести какпопутную с какими-либо испытаниями, поскольку этот эксперимент будетнепродолжительный – менее двух часов. Излучающий модуль, например,метровой длины размещается в тепловакуумной камере, оснащеннойкриогенными экранами.

На некотором расстоянии от выходного сеченияотражателя модуля (0,5 м;0,8 м) устанавливается один или два датчикаплотности теплового потока. После выхода экспериментальной установки на69рабочий режим по уровню вакуума и по температуре криогенных экранов кмодулю подводится некоторая определенная мощность, например 1000 Вт.После этого начинается регистрация температур теплоприемников датчиковплотности тепловых потоков.

Эксперимент продолжается до выходатемператур теплоприемников на уровень, близкий к стационарному.Зарегистрированные в эксперименте величины плотности тепловыхпотоков, падающих на теплоприемники датчиков, используются затем каквходная информация в компьютерной программе определения оптимальногозначения интенсивности излучения модуля. Кроме этого, в программувводится информация об относительном расположении модуля и датчиков вэкспериментальной установке. На основе этих входных выполняется расчетзначения интенсивности излучения модуля, при котором на поверхноститеплоприемников (датчиков) реализуются замеренные в экспериментезначения плотности теплового потока. Соотнося расчетные значенияинтенсивности излучения модуля и значение подводимой в экспериментеэлектрической мощности, устанавливается связь между интенсивностьюизлучения и мощностью: W  C  J (0) , где C - коэффициент связи.В следующем разделе излагается аналитический подход к решениюзадачи определения искомой зависимости.3.3.

Аналитический подход к определению коэффициента связи междуподводимой к модулю имитатора мощностью и интенсивностью егоизлучения.Представленныйнижеаналитическийподходкопределениюзависимости интенсивности излучения модуля имитатора от подводимой кнему электрической мощности продемонстрируем на примере рассмотренияинфракрасного имитатора (ИКИ) установки ВК600/300. Этот имитаторсоздавался в свое время для испытания специального цилиндрическогообъекта, диаметром, не превышающим 2,6 м. С целью повышения70коэффициента полезного использования подводимой к имитатору энергииизлучатель модуля (токопроводящая лента) заключалась в специальныйотражатель,ограничивающийперпендикулярнойосиуголмодулявыходаи,излучениявследовательно,плоскости,плоскости,перпендикулярной оси объекта.

Этот угол, отсчитываемый от центральнойпродольной плоскости модуля, составляет величину, приблизительно равную30 0 .Исходя из величины этого угла, а также исходя из особенностейоптическойсхемысистемыизлучатель-отражатель,быласоставленаиндикатриса излучения модуля на выходе из плоскости среза отражателя.Можно считать, что индикатриса излучения Ф (r ) зависит только от угла  ,отсчитываемого в плоскости перпендикулярной продольной оси модуля.Причем эта зависимость может быть представлена в виде: при   .523Ф ( )  1 ,при   .523 ф (r )  0 .Воспользуемся этой индикатрисой и компьютерной программойопределения оптимального распределения интенсивности излучения модулейимитатора для реализации облученности бесконечно длинной чернойповерхности, соосно размещенной в бесконечно длинном имитаторе счислом модулей, равным 48.

Допустим, поверхность цилиндра должнаподвергнуться воздействию однородного потока плотностью 400 Втм2( qw  400) .Предположим,чтокоэффициентполезногоиспользованияподводимой к модулю энергии равен 0,8. Вся энергия излучения имитаторапри заданной индикатрисе излучения его модулей попадает на облучаемуюповерхность. Расчеты , выполненные с помощью компьютерной программыоптимизации режима работы имитатора, показывают, что при q w  400величина J ( j )  4258Втм2Вт.

Сопоставляя мощность модуля единичнойм стерад.271длины W ( j ) qw    dс величиной интенсивности его излучения получаемnкоэффициент С  0.019 . Для двухметрового модуля C  0.038 .Выводы по главе 3.Из двух рассмотренных подходов к определению зависимостиинтенсивности излучения модуля имитатора от подводимой электрическоймощности наиболее предпочтительным является экспериментальный подход.Прииспользованиианалитическогоподходавводятсяспорныепредположения, касающиеся индикатрисы излучения модуля и величиныкоэффициента полезного использования подводимой к модулю энергии.724.ИЛЛЮСТРАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННОГОМЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА К ОПРЕДЕЛЕНИЮ РЕЖИМОВРАБОТЫ ИНФРАКРАСНЫХ ИМИТАТОРОВ.В данной главе представлены результаты работы в обеспечениепроведения испытаний двух создаваемых в НПО им.

С.А. Лавочкина изделий«Спектр-РГ» и «Луна-Глоб» в установке ВК600/300. Для первого изделияпредусмотрено проведение комплексных электрических испытаний. Длявторого – планируется проведение тепловакуумных испытаний. До стадииосуществления разработки методического ипрограммного обеспеченияпроведения отмеченных испытаний весьма важным является вопрос овозможности качественного проведения этих испытаний в условияхустановки ВК600/300.Комплексные электрические испытания штатных изделий последниегодысталипроводитьмоделированиявтепловакуумныхкосмическоговакуумаприустановкахподдержаниивусловияхтребуемоготеплового режима всех жизненно важных элементов испытуемого объекта.

Всредних и крупных по объему вакуумных камерах, в том числе и в камереВК600/300, в качестве средств основной откачки используются насосыповерхностногодействиякрио-конденсационноготипа–экраны,охлаждаемые жидким или кипящим азотом. Поэтому достижение иподдержание в камере требуемого уровня вакуума ( P  10 5 торр ) сопряженос необходимостью поддержания на экранах достаточно низких температур(менее 90К) с тем, чтобы конденсировать и вымораживать на них газы ипары,выделяемыеиспытуемымобъектомиэлементамисамойэкспериментальной установки.

В связи с этим возникает необходимостьподвода к испытуемому объекту энергии, компенсирующей его потери иобеспечивающей в нем требуемый тепловой режим.В состав систем установки ВК600/300, моделирующих штатныеусловия функционирования КА, помимо откачных средств входят имитатор73солнечного излучения и инфракрасный имитатор (ИКИ), выполненный ввиде совокупности условно линейчатых излучателей (модулей), которыемогут располагаться вокруг испытуемого объекта. При наличии в камеретакого имитатора нет необходимости в использовании имитатора солнечногоизлучения в качестве средства компенсации рассеиваемой объектом энергии.Солнечный имитатор может обеспечить лишь односторонний подогрев и,следовательно, должен работать вместе с инфракрасным имитатором.

Длясоздания в камере изотропного (по возможности) поля лучистых потоковимитатор солнечного излучения может играть лишь вспомогательную роль, аосновным средством моделирования такого поля может служить лишьинфракрасный имитатор. Принимая во внимание высокую стоимостьэксплуатации солнечного имитатора и ожидаемую незначительную выгоду, авероятнее всего отсутствие таковой, для термостатирования испытуемогообъекта целесообразно использовать только инфракрасный имитатор.В процессе проведения испытаний к модулям имитатора должныподводиться такие электрические мощности, чтобы заданные значениятемператур наружной поверхности испытуемого объекта воспроизводились вусловияхэкспериментальнойустановкисмаксимальновозможнойточностью.4.1. Решение задачи термостатирования изделия «Спектр-РГ» припроведении его комплексных электрических испытаний.4.1.1.

Геометрическая и радиационная модель инфракрасногоимитатора.Длярешениязадачитермостатированияизделия«Спектр-РГ»предполагается использование инфракрасного имитатора (ИКИ) установкиВК600/300, выполненного в виде совокупности излучающих модулей,которыемогутопределеннымобразомрасполагатьсяотносительно74испытываемого объекта. Модули ИКИ содержат излучатели в видетокопроводящих стеклографитовых лент шириной 13 мм.

В инфракраснойобласти спектра такие излучатели можно считать серыми с интегральнойстепенью черноты приблизительно равной 0,9. Излучатели размещаются вотражателях корытообразного сечения. Однако отражатели могут и неустанавливаться.Вдвухметровой длины.оснащенныхимитатореиспользуютсямодулиметровойВ данных испытаниях большинствоотражателями,будутрасполагатьсявдольимодулей,образующихповерхности кругового цилиндра диаметром 4,95 м. Это так называемыебоковые или вертикально расположенные модули. Ширина выходногосечения отражателя таких модулей составляет 80 мм.

Излучение модуля сотражателем испускается в сторону рабочей зоны имитатора не в полусферу,а в ограниченном в поперечном сечении телесном угле. Если характеризоватьэтот угол линейным углом, отсчитываемым от оси модуля, то онсоответствует приблизительно 30 o .Боковые модули по высоте размещаются в 6 ярусах. В каждом ярусе по24 модуля, расположенных равномерно по окружности. Модули первого ипятого ярусов имеют двухметровую длинную. Модули второго-четвертого ишестого ярусов имеют длину 1 м.Нижние концы модулей 1-го яруса возвышаются над плоскостьюопорно-поворотного стола на расстоянии 1 м.