Разработка методики определения лучистого теплообмена для платформ космических аппаратов в условиях полета на околоземных орбитах

Внешние тепловые потоки — главный фактор, воздействующий на космические аппараты, находящиеся на околоземных орбитах. Эти потоки могут меняться в течение орбитального движения из-за различной ориентации спутника на Солнце. Создание метода моделирования тепловых потоков, падающих на элементы конструкции внешних (наружных) поверхностей космического аппарата, с учетом условий их эксплуатации является актуальной задачей. Предложена методика комплексного анализа тепловых потоков, падающих на элементы конструкции космического аппарата в условиях полета на околоземных орбитах. Рассмотрены прямые и отраженные от Земли солнечные потоки теплового излучения, а также инфракрасные потоки излучения от Земли и «видимых» элементов конструкции. Для верификации составленной модели выполнено математическое моделирование теплового нагружения внешней стороны платформы космического аппарата, находящейся на освещенной стороне солнечно-синхронной орбиты. Методика будет полезна при выборе рабочей орбиты в процессе проектирования космического аппарата на этапе технических предложений.

Литература

[1] Резник С.В. Актуальные проблемы проектирования, производства и испытания ракетно-космических композитных конструкций. Инженерный журнал. Наука и инновации, 2013, № 3(15). URL: http://www.engjournal.ru/catalog/machin/rocket/638.html (дата обращения 15 апреля 2020), doi: 10.18698/2308-6033-2013-3-638

[2] Михайловский К.В., Просунцов П.В., Резник С.В. Разработка высокотеплопроводных полимерных композиционных материалов для космических конструкций. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2012, спец. выпуск Прогрессивные материалы, конструкции и технологии ракетно-космического машиностроения, с. 98–106.

[3] Резник С.В., Просунцов П.В., Азаров А.В. Обоснование конструктивно-компоновочной схемы рефлектора зеркальной космической антенны с высокой стабильностью формы и малой погонной плотностью. Инженерно-физический журнал, 2015, т. 88, № 3, с. 674–680.

[4] Reznik S.V., Novikov A.D. Comparative analysis of the honeycomb and thin-shell space antenna reflectors. MATEC Web of Conferences, 2017, EDP Sciences, p. 01012, doi: 10.1051/matecconf/2017920101292

[5] Михайловский К.В., Городецкий М.А. Разработка методики определения и коррекции параметров рабочей орбиты космического аппарата дистанционного зондирования земли. Вестник РУДН. Сер. Инженерные исследования, 2017, т. 18, № 3, с. 361–372, doi: 10.22363/2312-8143-2017-18-3-361-372

[6] Ефанов В.В., Пичхадзе К.М. Проектирование автоматических космических аппаратов для фундаментальных научных исследований. В 3 т. Т. 1. Москва, МАИ, 2012. 526 с.

[7] Алексеев В.А., Малоземов В.В. Обеспечение теплового режима радиоэлектронного оборудования космических аппаратов. Москва, МАИ, 2001. 52 с.

[8] Meseguer J., Perez-Grande I., Sanz-Andres A. Spacecraft thermal control. Woodhead Publishing, 2012. 412 p.

[9] Gilmore D.G. Spacecraft thermal control handbook. The Aerospace Corporation Press, 2002. 836 p.

[10] Karam R.D. Satellite Thermal Control for Systems Engineers. Progress in Astronautics and Aeronautics. American Institute of Aeronautics & Astronautics, 1998. 274 p.

[11] Залетаев С.В., Копяткевич Р.М. Программный комплекс теплового проектирования и анализа тепловых режимов космических аппаратов. Космонавтика и ракетостроение, 2014, вып. 4, с. 84–91.

[12] Залетаев В.М., Капинос Ю.В., Сургучев О.В. Расчет теплообмена космического аппарата. Москва, Машиностроение, 1979. 208 с.

[13] Винокуров Д.К. Программа расчета угловых коэффициентов излучения и лучистых потоков от внешних источников. Космонавтика и ракетостроение, 2018, вып. 5, с. 88–100.

[14] Винокуров Д.К. Применение разномасштабных расчетных моделей при тепловом анализе бортового инфракрасного радиометра. Космонавтика и ракетостроение, 2016, вып. 4, с. 69–75.

[15] Винокуров Д.К. Определение оптимального положения панели радиационного теплообменника инфракрасного радиометра. Космонавтика и ракетостроение, 2014, вып. 4, с. 79–83.

[16] Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. Москва, Госэнергоиздат, 1958. 418 с.

[17] Шорин С.Н. Теплопередача. Москва, Высшая школа, 1964. 490 с.

[18] Кобранов Г.П., Цветков А.П., Белов А.И., Сухнев В.А. Внешний теплообмен космических объектов. Москва, Машиностроение, 1977. 104 с.

[19] Чеботарев В.Е., Косенко В.Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения. Красноярск, СибГАУ, 2011. 488 с.