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

ОТЗЫВ официального оппонента, доктора технических наук„ профессора Резника Сергей Васильевича иа диссертационнуго работу Ьоло)пой Ками$1$п.1 Игоревны «Разработка методического обеспечений .)ксплуйтйции инфракрасных нмнта!.Оров Внегцййх зейлоных й~грузок йа 1ц!Перхйос)ь космйческого аппарата)?, предс"гаплеийОЙ1 пй сонекйп!Пе учейОЙ с1»специ кандидата технических паук по специальности 05.07.03 — «Прочность и теплоные ре)кимы .$гетательных аппаратов)) Акгуйльйость темы йсследоваййн.

Наземные Гермоваку умные испытания -- неогьемлемая. слО)кна)1 и '1резВ!»1'1айно Отвстс'1'Венная часть процесса создания космических аппаратов $КА). Цепнос !.ь информации, получа1»мой в Таких исныт!П1иях, В си)1ы)ой с)спс1$И зависит от Т~чности воспроизведения ожидаемых условий работы КА, в $$ервую очередь ТЕПЛОВЫХ РЕ)1;ИЫОВ, ,$)ля моделирования тепловых режимов КА использун)пся досгаточно сложные установки и стенды„оспа!цепные $!Х$!!т$!'$0!)а)»$и Внсн!них те!1)$0вых на1'рузОк с различными ти1)ами ')лск)"ри'-1сских источникОВ теплов01'О изт!учения — ду1'Оными Гжораз~)ядн!»$м1! Лампами, Гал01$сннь)ми лампами !Гакаливьи)ия $1.!!Н), рсзис!!1вными И1!! рев;Гт«)н»н!»!Ми 0$!Сментам)! Из сп)1ав1)в СОГ11)ОТИВЛЕНИЯ.

ОДНИ ИЗ НИХ ПРЕДНВЗНВ»!Е)Н»! ДЛЯ МОДЕЛИРС)ВВНИЯ ВОЗДЕИСТВИЯ на КА потоков прямого и отраженного небесным телом солнечного дог!Олнительные - для м1)Г1е)$ирова1$ия соб!."Твснного излуче)гия небесного !Вла и теплового воздейсп)ия от отдельных частей Обьек) а 1!с!$!»!т пп!1!. Ооычно дополни Ге)н»ных среде ! В$) нагрева Г!Ме!1тт 01)н1у!о ОсОбенность — ОснОвная з1!ергия их и'1)$у»1е1$ив сосредо! Очсна в $!нфракГ)асноы дианазо!!е с длинои Волны излмчсния, 1$рев1»н!!а!0!цен мкм, Где спектральная !!О!В)ошате)н»н11я способ1$0С 1'ь $!0$1авлян))цеГО 00)1ынннс ГВВ нарт)киых покры!11Й КА слаоо меняется. И связи с наб)$юда!Ощейся тенденцией усложнения конструкции КА и ув1»личением 1!ро)10!!)!»$!1~)н»н1)сти их работы В космосе до 15 ле) и Оолее вознг)кает потребность В соверц!енс.! Вовани)! ме Годт!»!секо!»о.,ц.техциИЕСКО!О а обеспечения при одновременном повышении экономической эффективности испытательной базы за счет более тонкой настройки средств, применяемых для имитации внешних тепловых нагрузок.

Диссертационная работа Болотной К.И. посвящена решению актуальной задачи, связанной с разработкой нового методического обеспечения для моделирования внешних тепловых нагрузок на поверхность КА в термовакуумпых камерах с помощью электрических источников инфракрасного излучения. Цель диссертации заключается в повышении точности моделирования внешних тепловых нагрузок на поверхность КЛ с помощью совершенствования методов матем«"пического моделирования процессов радиационного теплообмена в термовакуумных камерах. Структура и содержание диссертационной работы.

Диссертационная работа состоит из введения„4 глав, заключения и списка использованных источников из 69 наименований; содержит ! 20 стр. основного текста, 20 рисунков, б таблиц. Первая лава носит обзорный характер. В ней рассмотрено устройство и области применения электрических источников инфракрасного излучения. Проанализированы особенности моделирования потоков теплового излучения с линейчатыми и условно точечными источниками. Особое внимание уделено принципиальной схеме модуля инфракрасного имитатора на основе галогенных кварцевых ламп накаливания. Он может применяться не только для испытания объектов с «серыми» характеристиками наружных поверхностей, но и для объектов, когда необходимо учитывать спектральную зависимость оптических характеристик наружных поверхностей.

Однако первая глава не свободна от недостатков. В и. !.2.1 на стр. 14 ошибочно утверждается, что в инфракрасных кварцевых лампах накаливания основным источником ИК излучения являются кварцевые колбы. В действительности основным источником излучения в таких лампах, именуемых также ГЛН, является нагретая вольфрамовая спираль.

Нельзя считать справедливыми утверждения автора на стр. 20 о «...совершенно неопределенном спектре излучения ГЛН, кардинальным образом, зависящим от нодводимой мощности. Спектральное распределение энергии излучения ГЛН вполне соответствует фундаментальным законам теории излучения — законам Планка и Вина.

Другое дело, что это спектральное распределение при больших электрических мощностях становится «двугорбым», т.к. оболочка из кварцевого стекла также вносит свой вклад в спектральное распределение энергии. Однако в силу линейных вольт-амперных характеристик и с применением балластной нагрузки нагревательные блоки с ГЛН могут начинать работу «с нуля» при малых мощностях и, соответственно, излучать в дальней области ИК спектра, где «двугорбость» отсутствует, Во второй лаве диссертации практически без предварительных разъяснений, без формулировки физических допущений проводится сравнение двух подходов к решению задачи определения оптимального энергетического режима работы инфракрасного имитатора, Известный классический подход основан па использовании необходимого условия существования минимума целевой функции при определенных ограничениях на величину оптимизируемого вектора значений интенсивности излучения модулей имитатора.

Новый подход опирается на градиентные методы минимизации целевой функции (метод наискорейшего спуска и метод сопряженных градиентов). Владенис инструментами подобных исследований можно считать признаком достаточно высокой квалификации автора, а приложение к задачам оптимизации нагревательных блоков имитаторов излучения весьма полезным в свете задачи повышения точности расчетов.

С другой стороны, выявление с помощью классического подхода у минимизируемой целевой функции нескольких минимумов, в теоретическом плане не является новым. Известна и более высокая достоверность результатов, получаемых градиентными методами оптимизации, в задачах с овражным характером минимизируемой функции, Значительное место во второй главе ~29 страниц) уделено задаче определения угловых коэффициентов, необходимых для выполнения расчетов радиационного теплообмена между электрическими нагревателями, КА и стенками вакуумной камеры.

Здесь представлены численно- аналитический подход к определению угловых коэффициентов с учетом возможного взаимного затенения участвующих в теплообмене элементов имитатора и испытуемого объекта. В этой главе интересные результаты получены для линейчатых и для сетчатых нагревателей, которые выполняют вспомогательную роль при формировании поля теплового излучения, воздействующего на КА сложной формы. Третья глава посвящена определению зависимости интенсивности излучения модулей имитатора от подводимой к ним электрической мощности. Она необычна по своей лаконичности, в ней всего 4 стр.! Автор без потери целостности замысла мог бы присоединить ее содержание в форме параграфа ко второй главе.

Связь между интенсивностью излучения модуля имитатора от подводимой к нему электрической мощности продемонстрирована на примере рассмотрения инфракрасного имитатора установки ВК600/300. В рассуждениях о достигаемых параметрах имитатора автор привносит предположения о величине коэффициента полезного использования подводимой к модулю энергии. Однако величина этого коэффициента слишком важна, чтобы ее задавать произвольно, В четвертой главе представлены результаты реализации методического подхода к определению оптимальных режимов работы модулей инфракрасных имитаторов термовакуумной установки ВК600/300 при испытаниях перспективных КА «Спектр-РГ» и «Луна-Глоб», создаваемых во ФГУП «НПО им.

С.А. Лавочкина». С помощью расчетов выявлены энергетические режимы эксплуатации модулей имитатора, при которых достигается максимально возможная точность моделирования внешних тепловых нагрузок на поверхность испытуемого объекта. Научная новизна. В диссертации разработаны новые подходы к решению задач моделирования внешних тепловых нагрузок от имитаторов инфракрасного излучения к КА в термовакуумпых камерах. Эти подходы охватывают: 1. Расчет угловых коэффициентов между тепловоспринимающими элементами испытуемых объектов и излучающими нитями сетчатых нагревателей.

Подход основан на замене элементарных по длине элементов цилиндрической нити плоскими элементами с изменяющейся по длине нити и по ширине сетчатого нагревателя ориентацией. Новый методический подход к расчету угловых коэффициентов и алгоритм определения энергетического режима работы сетчатых нагревателей обладает достаточью высокой точностью и существенно упрощает ввод данных о сетчатом нагревателе и в десятки раз уменыпается время решения задачи оптимизации режима работы системы нагревателей. 2.Расчет облученности поверхности испытуемых обьектов нитями сетчатых электрических нагревателей.

3, Определение коэффициентов связи между подводимой к линейчатому модулю имитатора электрической мощностью и интенсивностью его излучения. 4. Разработку принципиальной схемы условно точечного модуля инфракрасного имитатора, основанного на использовании ГЛИ, как источников энергии для излучающей черной рабочей поверхности модуля. Практическое значение: 1. Разработанные в диссертации и апробированные на практике методики и компьютерные программы представляют собой эффект ивные инструменты обоснования режимов работы имитаторов тепловых нагрузок, ценные для планирования термовакуумпых испытаний перспективных КА.

2. Результаты работы ис~юльзованы во ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина» для решения задачи термостатирования КА «Спектр-РГ» при проведении его комплексных электрических испытаний в, а также при подготовке испытаний изделия «Луна-Глоб» на установке ВК600/300. Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 4 статьях в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК по специальности 05.07.03 «Прочность и тепловые режимы лета гельных аппаратов», Замечания: 1. При выборе методических подходов к экспериментальному моделированию процессов радиационного теплообмена не приведены требования к точности воспроизведения тепловых режимов КА, 2. В диссертации педостато шо полно представлены физические допущения, используемые при формулировке математических моделей радиационного теплообмена, а сами эти модели детально не раскрыты, что затрудняет анализ возможности учета спектрального распределения энергии теплового излучения электрических нагревателей, отражателей, КА и поверхностей термовакуумной камеры.