Радиационный теплообменник пассивной системы терморегулирования негерметичного малого космического аппарата связи - Научная работа

Военно-космическая академия имени А.Ф.Устойчивые тенденции совершенствования конструкции космических аппаратов (КА), миниатюризация и снижение энергопотребления элементной базы, внедрение в практику новых технологий производства КА создают предпосылки к реализации полностью пассивных систем обеспечения теплового режима (СОТР) малых КА. Решению этой задачи для малых КА связи, определяющей принципиальную возможность реализации пассивной СОТР, посвящена представленная работа. Актуальность исследования обусловлена ростом потребности в малых низкоорбитальных космических аппаратах (КА) связи у российских поставщиков инфокоммуникационных услуг и необходимостью совершенствования методического аппарата обоснования требований к параметрам бортовых обеспечивающих систем малых КА негерметичной конструкции. Работа включает введение, два раздела, заключение и список используемой литературы.Современный этап развития космонавтики характеризуется неуклонным расширением сферы применения малых космических аппаратов (КА). На основе таких относительно недорогих спутников в недалекой перспективе можно ожидать создания космических группировок для решения важных военных и социально-экономических задач. Военные специалисты ведущих космических держав видят большую перспективу в создании многоспутниковых космических систем информационного обеспечения войск на основе малых КА. В настоящее время существующий уровень развития элементной базы и современные технологии позволили существенно повысить энергетические характеристики КА связи.Система обеспечения теплового режима КА предназначена для поддержания температуры бортового оборудования в заданных пределах: , где - вектор температур всех элементов МКА (в предельном случае представляет собой температурное поле МКА); - множество допустимых значений температур элементов аппарата - тепловой режим МКА. В негерметичных конструкциях для поддержания теплового режима оборудования внутри отсеков КА обычно используют термостабилизированные площадки, интегрированные в конструкцию внешней обшивки МКА или связанные с обшивкой при помощи тепловых труб. Поэтому для МКА требования к тепловому режиму (1) могут быть заданы через минимальную и максимальную допустимые температуры РТО: , где - температура РТО; и - минимальная и максимальная допустимые температуры РТО соответственно. При этом для обеспечения теплового режима КА важна в первую очередь поглощенная доля этих тепловых потоков, которая в свою очередь определяется формой, размерами, ориентацией РТО и оптическими характеристиками его поверхности: , где - поглощенный внешний тепловой поток; - набор параметров орбиты, определяющих положение КА в околоземном пространстве, - набор параметров РТО: , где Ф - набор параметров, описывающих форму и ориентацию радиатора; F - площадь излучающей поверхности РТО, O - вектор, содержащий значения оптических характеристик излучающей поверхности РТО. При этом отводимый с помощью излучения тепловой поток является функцией трех аргументов: , Для поддержания заданного теплового режима КА должно выполняться два условия: в условиях действия на КА максимальных тепловых потоков в режиме пикового энерговыделения бортовой аппаратуры МКА не должен перегреваться, а при минимальных внешних тепловых потоках в режиме дежурного тепловыделения КА не должен переохлаждаться (в случае переохлаждения КА должны использоваться электрические нагревательные элементы).Необходимые исходные данные могут быть получены на основе анализа опыта создания и применения отечественных малых КА связи. Однако при большом количестве КА в орбитальной группировке, характерном для глобальных низкоорбитальных космических систем связи, космическая система с КА такой массы будет, с одной стороны, дорогой, а с другой - сохранится проблема ее оперативного наращивания. Для проектирования таких систем необходимо использовать низкие орбиты с высотами от 700 до 2000 км. Низкоорбитальные СКС обладают определенными преимуществами перед системами на геостационарных и высокоэллиптических орбитах. Низкоорбитальные многоспутниковые КСС могут использовать отличные от систем на геостационарной орбите диапазоны частот, множество различных по высоте и наклонению орбит и передатчики малой мощности.Поток прямого солнечного излучения действует на всю поверхность КА в одном направлении. · Потоками, обусловленными инфракрасным излучением элементов поверхности КА (переизлучением), солнечным излучением, отраженным от элементов конструкции КА (переотражением), тепловым излучением космоса и солнечной короны в расчетах пренебрегаем. · Поток собственного теплового излучения Земли распространяется во всех направлениях равномерно.

Содержание

Реферат

Введение

1. Постановка задачи проектирования радиационного теплообменника системы терморегулирования малого космического аппарата связи

1.1 Математическая постановка задачи

1.2 Обоснование исходных данных для проектирования радиационного теплообменника системы обеспечения теплового режима

1.3 Расчет внешних тепловых потоков в околоземном космическом пространстве

1.4 Обоснование параметров радиационного теплообменника системы терморегулирования малого космического аппарата

Заключение

Список использованных источников