Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK 536.2 Doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-382-388
РАЗРАБОТКА ТЕПЛОВОЙ ПАНЕЛИ МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
В. В. Кольга, И. С. Ярков, Е. А. Яркова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева; Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Для уточнения траектории движения космического аппарата по заданной орбите учитывается параметр немоделируемого ускорения. На сегодняшний день при проектировании и изготовлении космического аппарата для обеспечения требований технического задания к предельно допустимым значениям немоделируемых ускорений при работе бортовой аппаратуры, необходим учет воздействия несимметричных тепловых потоков с панелей космического аппарата на отклонение его центра масс от заданной орбиты. В данной статье рассмотрена проблема влияния ассиметричных тепловых потоков с поверхностей космического аппарата, исходящих с панелей ±Z, +У (детерминированной и недетерминированной составляющей) на величину уровня немоделируемых ускорений, что существенно влияет на траекторию движения космического аппарата. Для обеспечения требований к системе терморегулирования в части обеспечения эффективного отвода тепла от приборов бортовой аппаратуры и распределения его по поверхности панели установки приборов необходимо значительно улучшить технические характеристики процессов теплопередачи и теплопроводности в космическом аппарате. Проведен анализ действующей системы терморегулирования в современных спутниках и выявлены её недостатки. Предложен конструктивный вариант создания энергоемкой тепловой панели, которая позволяет эффективнее отводить тепло от приборов и распределять его по панели. Спроектированная тепловая панель представляет собой плоскую герметичную панель единой сложной конструкции из алюминиевого сплава, изготовленную методом аддитивных технологий. Размеры тепловой панели ограничены конструктивными размерами рабочей зоны 3D-принтеров. На сегодняшний момент основные размеры доходят до 600–800 мм. Увеличение рабочей площади в дальнейшем даст возможность монтажа крупногабаритной радиоэлектронной аппаратуры. Представлена двухмерная математическая модель для расчета процессов теплообмена в спроектированной тепловой панели. Для расчета вводятся удельные средние величины, характеризующие эффективные сечения для паровых каналов и фитиля в продольном и поперечном направлениях, физические параметры (пористость фитиля и степень его насыщенности жидкостью).
Ключевые слова: космический аппарат, несимметричные тепловые потоки, система терморегулирования, немоделируемые ускорения, силовая тепловая панель.
References

1. Белоусов Л. Ю. Оценивание параметров движения космических аппаратов. М. : Физматлит, 2002. 216 с.
2. Малаховский Е. Е., Позняк Э. Л., Шуляка А. А. Гибкий управляемый аппарат при возмущениях от внутренних источников // Космические исследования. 1995. Т. 33, № 5. С. 538–545.
3. Максимов И. А. Проблемы обеспечения надежного функционирования современных космических аппаратов в условиях дестабилизирующего воздействия факторов космического пространства и факторов техногенного характера // Вестник СибГАУ. 2010. № 4(30). С. 100–101.
4. Цаплин С. В., Болычев С. А. Система обеспечения теплового режима экспериментальной модели оптико-телескопического комплекса космического аппарата // Вестник СамГУ. 2013. № 9/2(110). С. 236–243.
5. Алексеев Н. Г., Загар О. В., Касьянов А. О. Система обеспечения теплового режима прибора с регулированием температуры в узком диапазоне // Решетневские чтения : материалы XI Междунар. науч. конф. (10–12 ноября 2007, г. Красноярск) : в 2 ч. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. С. 213.
6. Применение гипертеплопроводящих структур при разработке негерметичных космических аппаратов повышенной мощности и ресурса / В. Е. Косенко, В. Д. Звонарь, С. Б. Сунцов, В. А. Деревянко и др. // Системный анализ, управление и навигация : материалы XVII Междунар. науч. конф. Евпатория. 2012. С. 20–22.
7. Результаты применения гипертеплопроводящих структур в аппаратуре космических аппаратов / В. Е. Косенко, В. Д. Звонарь,С. Б. Сунцов, В. Е. Чеботарев и др. // Системный анализ, управление и навигация : материалы ХXI Междунар. науч. конф. М. : МАИ. 2016. С. 45–47.
8. Meseguer J., Perez-Grande I., Sanz-Andres A. Spacecraft thermal control. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 2012. 413p.
9. Analysis of efficiency of systems for control of the thermal regime of spacecraft / A. V. Delkov et al. // Chemical and Petroleum Engineering. 2016. No. 9. P. 714–719.
10. Патент № 2403692 Российская Федерация, МПК НО5К 1/00. НО5К 7/20. Модуль радиоэлектронной аппаратуры с гипертеплопроводящим основанием / Сунцов С. Б., Косенко В. Е., Деревянко В. А. № 2009116488/07 ; заявл. 29.04.2009 ; опубл. 10.11.2010, Бюл. № 31.
11. Вычислительное моделирование процессов теплообмена в системах терморегулирования космических аппаратов / Е. Н. Васильев, В. А. Деревянко, Д. А. Нестеров, В. Е. Косенко, В. Е. Чеботарев // Вычислительные технологии. 2009. Т. 14, вып. 6. С. 19–28.
12. Delcov A. V., Hodenkov A. A., Zhuikov D. A. Mathematical modeling of single-phase thermal control system of the spacecraft // Proceedings of 12th Intern. Conf. on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIPE 2014. P. 591–593.
13. Двухмерная тепловая модель системы терморегулирования космических аппаратов негерметичного исполнения / Ф. В. Танасиенко, Ю. Н. Шевченко, А. В. Делков, А. А. Кишкин // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19, № 3. С. 445–451.
14. Нестационарные тепловые режимы космических аппаратов спутниковых систем / М. В. Краев, О. В. Загар, В. М. Краев, К. Ф. Голиковская. Красноярск, 2004. 280 с.
15. Faghri A. Heat Pipe Science and Technology. Taylor and Francis Group, 1995. 874 p.


Кольга Вадим Валентинович – доктор педагогических наук, кандидат технических наук, профессор, профессор кафедры летательных аппаратов; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: кolgavv@yandex.ru.
Ярков Иван Сергеевич – аспирант; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева.
Яркова Евгения Александровна – аспирант; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: Yarkova.sib@yandex.ru.


  РАЗРАБОТКА ТЕПЛОВОЙ ПАНЕЛИ МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ