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 621.32; 629.78 Doi: 10.31772/2712-8970-2021-22-4-672-686
Альтернативный метод имитации солнечного излучения для термовакуумных испытаний космических аппаратов
Шевчук А. А.
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662970, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина 52
Имитаторы солнечного излучения на основе газоразрядных ксеноновых ламп, применяемые для получения теплового состояния объектов термовакуумных испытаний – космических аппаратов, являются одними из ключевых, наиболее сложных и энергозатратных элементов испытательного оборудования. Сложность оптической системы, большое число оптических элементов, необходимость постоянного контроля их состояния, настройки и юстировки высококвалифицированным персоналом значительно усложняют получение требуемых световых характеристик, главным образом – пространственной равномерности энергетической освещенности. Другим общим недостатком является низкая энергоэффективность, не превышающая 10 %. Предложен альтернативный метод имитации солнечного излучения с использованием твердо-тельных световых источников – высокоэффективных светодиодов с их размещением без громоздкой и сложной оптической системы непосредственно в термовакуумной камере. При этом одной из наиболее сложных проблем адаптации к условиям термовакуумных испытаний является обеспечение требуемых световых характеристик. Необходимый диапазон длин волн и спек-тральное соответствие получены при помощи комбинирования высокоэффективных светодиодных сборок из светодиодов шести различных длин волн с галогенными лампами. Проведен ряд экспериментов, включающий измерение световых характеристик альтернативных световых источников и математическое моделирование матричного излучателя. В результате подтверждена возможность применения предлагаемого метода для термовакуумных испытаний космических аппаратов; световые характеристики модели соответствуют предъявляемым требованиям, а в части равномерности энергетической освещенности и энергоэффективности – значительно превосходят аналогичные характеристики традиционных имитаторов солнечного излучения.
Ключевые слова: термовакуумные испытания космических аппаратов, имитатор солнечного излучения, светоизлучающий диод, галогенная лампа.
References

1.  ГОСТ Р 56469–2015. Аппараты космические автоматические. Термобалансные и термовакуумные испытания. Введ. 2015-01-15. M. : Стандартинформ, 2015. 11 с.

2.  Подходы к созданию комплексных систем для отработки и испытания космических аппаратов / С. В. Кравченко, С. Б. Нестеров, В. А. Романько и др. // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 1 (13). С. 149–175. 

3.  Wang W., Laumert B. Simulate a ‘Sun’ for Solar Research : A Literature Review of Solar Simulator Technology. KTH Royal Institute of Technology website. 2014 [Электронный ресурс]. URL: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-154262 (дата обращения: 15.11.2021).

4.  Крат С. А. Повышение эффективности имитаторов солнечного излучения // Сибирский журнал науки и технологий. 2011. № 2 (35). С. 124–127.

5.  Solid- State Solar Simulator / A. M. Bazzi, Z. Klein, M. Sweeney et al. // IEEE Transactions on Industry Applications. 2012. No. 48. P. 1195–1202.

6.  Reynolds K. LED-based sun-simulator design: technical and commercial considerations // Photonics Spectra. March 2015. P. 54–58.

7.  Plita F. Optical design of a fully LED-based solar simulator. PhD thesis. Loughborough, Loughborough University, July 2015. 186 p.

8.  Анализ возможности создания имитатора солнечного излучения на основе светодиодных источников для наземной отработки космических аппаратов / Г. В. Двирный, А. А. Шевчук,  В. В. Двирный и др. // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19, № 2. С. 271–280.

9.  Сайт производителя оптического оборудования Newport. Имитатор солнечного излучения VeraSol-2 LED класса ААА [Электронный ресурс]. Irvine, CA 92606,United States, 2021. URL:https://www.newport.com/f/class-aaa-led-solar-simulators / (датаобращения: 17.11.2021).

10.Сайт производителя фотоэлектронных преобразователей ECOPROGETTI. Имитатор  солнечного излучения Ecosun Plus [Электронный ресурс]. Padova, Italy, 2021 [Электронный ресурс]. URL: https://ecoprogetti.com/sun-simulator-for-solar-panel-testing-in-led-class-aaa/ (дата обращения: 17.11.2021).

11.Двирный Г. В., Шевчук А. А., Пастушенко О. В. Пути повышения технических и эксплуатационных характеристик имитаторов солнечного излучения для наземной отработки  космических аппаратов // Решетневские чтения : материалы XXIV Междунар. науч.-практ. конф., 10–13 нояб. 2020 г. / СибГУ им. М. Ф. Решетнева, Красноярск, 2020. Ч. 1. С. 268–270.

12.Сайтпризводителя OSRAM. OSRAM LED Engin LuxiGenTM LED Emitters. [Электронный ресурс]. URL: https://www.osram.us/ledengin/products/luxigen/lz7.jsp (дата обращения: 04.06.2021).

13.Talpur T., Herkommer A. TIR collimator designs based on point source and extended source methods // Proceedings of SPIE. 2015. Vol. 9629. P. 962906–962916.

14.Moiseev M. A., Doskolovich L. L. Design of TIR optics generating the prescribed irradiance distribution in the circle region // Journal of the Optical Society of America A. 2012. Vol. 29(9). P. 1758–1763.

15.ГОСТ Р МЭК 60904-9-2016. Приборы фотоэлектрические. Ч. 9. Требования к характеристикам имитаторов солнечного излучения. Введ. 2017-10-01. M., Стандартинформ, 2017. 12 с.


Шевчук Андрей Александрович – инженер по наладке и испытаниям отдела термовакуумных испытаний, Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: shevchukaa@iss-reshetnev.ru.


  Альтернативный метод имитации солнечного излучения для термовакуумных испытаний космических аппаратов