Способ имитации солнечного излучения для тепловакуумной отработки космического аппарата с применением современных газоразрядных ламп высокого давления

Испытания и эксплуатация ракетно-космической техники

интеграцию новых модулей) из этапа подготовки РМ для испытаний КА не удается. В то же время отказ от разработки и изготовления уникальных ТСИ и переход на покупное стандартное оборудование позволяют исключить из технологического процесса подготовки испытаний КА производство специализированных ТСИ.

Другое перспективное направление - использование набора стандартных, унифицированных модулей, из которых, как из кубиков, строится любой автоматизированный испытательный комплекс (АИК), необходимый для проверок конкретного КА. В этом случае существенно сокращается избыточность АИК, а состав испытательного оборудования всегда оптимизирован под конкретное изделие. Исходя из предлагаемого подхода аппаратная составляющая АИК может быть трансформирована в набор отдельных функциональных модулей, каждый из которых способен самостоятельно выполнять свою функциональ-

ную задачу. Эти модули комплексируются по электрическим схемам испытаний конкретного КА на четко определенном рабочем месте. По завершении испытаний очередного КА схема разбирается, а все функциональные модули вместе с другим наземным оборудованием переводятся в режим хранения. В этом случае технологический процесс создания рабочего места для испытаний КА становится более управляемым и гибким, а процесс адаптации конкретного РМ под конкретный КА существенно упрощается.

Основная позитивная составляющая идеи создания мобильных испытательных рабочих мест заключается в том, что таковые создаются из имеющегося набора готовых модулей на время проведения испытаний конкретного космического аппарата и по завершении таковых полностью демонтируются, и передаются на штатное место хранения.

S. G. Kochura, N. A. Kuznetsov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

A. A. Nosenkov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

DEVELOPMENT OF MOBILE WORKPLACES FOR SMALL SPASECRAFTS ELECTRICAL TESTS

The problems of modernization of instruments for small spacecrafts electrical tests are shown in this paper. The approaches to effective development of mobile workplaces are suggested using an example of the Gonetz spacecraft.

© Кочура С. Г., Кузнецов Н. А., Носенков А. А., 2010

УДК 681.7.069.2

С. А. Крат, В. В. Христич ОАО «Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

А. А. Филатов

ООО «Научно-производственное предприятие волоконно-оптического и лазерного оборудования», Россия, Санкт-Петербург

СПОСОБ ИМИТАЦИИ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ТЕПЛОВАКУУМНОЙ ОТРАБОТКИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Рассмотрен вопрос построения схемы суммирования световых потоков от серийно выпускаемых ксеноно-вых ламп семейства XBO для имитации солнечного излучения.

Целью тепловакуумной отработки является экспериментальная проверка теплового режима и тепловых схем вновь разрабатываемых внешних элементов изделия, приборов и оборудования при имитации условий выведения и орбитального функционирования (штатной эксплуатации).

К задачам, решаемым в ходе испытаний, относятся: верификация математической модели кондуктив-ного теплообмена между элементами конструкции

платформы; проверка соответствия температур элементов конструкции изделия и приборов заданным требованиям к системе терморегулирования, а также требованиям к внешним элементам при имитации предельных значений внешних и внутренних тепловых нагрузок; определение температурных полей по внешним элементам конструкции фрагментов изделия; проверка достаточности мощности электрообогревателей внешних приборов и оборудования фраг-

Решетневские чтения

ментов изделия; определение необходимости и разработка рекомендаций по корректировке технической документации на тепловые схемы внешних элементов изделия [1].

Ключевым элементом стенда для тепловакуумных испытаний является имитатор солнечного излучения.

Требования, предъявляемые к имитатору Солнца, следующие: спектральное распределение энергии излучения в диапазоне длин волн (0,2-2,5) мкм, близкое к распределению солнечного излучения; плотность потока излучения на уровне 1 340...1 440 Вт/м2 с погрешностью имитации не более 10 % от номинальных значений; размеры светового пятна, соответствующие размерам рабочего поля; неравномерность светового потока не более 10 %.

Имитатор Солнца представляет собой источник излучения и оптическую формирующую систему, направляющую поток в рабочую зону.

На ОАО «ИСС» тепловакуумная отработка проводится на базе термобарокамеры ТБК-120. В 2005 г. возникла необходимость замены источника излучения ввиду снятия с производства лампы ДКсРМ-55000-УХЛ-4 и полной выработки их ресурса.

Поскольку область применения имитаторов Солнца довольно узка (наземная отработка КА) и имеет недолгую историю, она является малоисследованной.

Анализ рынка показал, что конкурентоспособной альтернативой могут выступать лампы семейства ХВО. Эти лампы также довольно доступны по цене (поскольку серийно производятся), и их наиболее широко применяют в кинопромышленности.

Попытка использовать серийно выпускаемые для кинопромышленности лампы для имитации солнечного излучения является принципиально новой.

Подтверждение характеристик и возможность применения ламп типа ХВО для имитации солнечного излучения при тепловакуумных испытаниях была отработана на экспериментальном стенде.

Так, по экспериментальным данным на площадь 2 м2 (одна ветвь светооптической схемы ИСИ) приходится от одной лампы 467,13 Вт световой мощности (при установленной мощности на лампе 2560 Вт). Или

в рабочей зоне термобарокамеры имеем плотность светового потока, равную

467,13 / 2 = 233,6 м2.

Исходя из требований, предъявляемых к имитатору солнца (плотность потока 1340.1440 Вт/м2), рассчитаем количество ламп, необходимое для формирования плотности потока:

N = 1440 / 233,6 = 6,2 шт.

Таким образом, для создания светового потока необходимой плотности при тепловакуумных испытаниях достаточно суммировать потоки от 7 ламп.

Поскольку существующая светооптическая схема ИСИ рассчитана таким образом, что одна ветвь (из двух симметрично расположенных) построена на базе одной лампы 55 кВт, то необходимо произвести ее перерасчет для замены светового потока от одного источника излучения на сумму световых потоков от нескольких источников.

При этом нужно оптимально встроить схему суммирования в существующую светооптическую схему.

При рассмотрении возможных вариантов было принято решение оставить в существующей схеме оптический смеситель и коллимирующее параболоидное зеркало. Световой же блок (лампу с отражателем и двояковыпуклую линзу), поворотное зеркало и плосковыпуклую линзу на входе светового потока в камеру решено заменить на световой щит, состоящий из 7 новых ламп с отражателями и плосковогнутую линзу, обеспечивающую поступление на оптический смеситель параллельного светового потока для встраивания в существующую схему.

Библиографический список

1. Крат С. А., А. А. Филатов, В. В. Христич Тепло-вакуумные испытания космического аппарата: опыт создания имитатора солнечного излучения на основе современных газоразрядных ламп высокого давления // Вестник СибГАУ. Красноярск, 2010. Вып. 2(28). С. 73.

S. A. Krat, V. V. Hristich JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

A. A. Filatov

JSC «Scientific industrial enterprise of fiber optical and laser equipment», Russia, Saint-Petersburg

METHOD OF SOLAR EMISSIONS SIMULATION FOR HEAT VACUUM PROCESSING OF SPACECRAFT BY APPLYING CURRENT HIGH-PRESSURE DISCHARGE LAMP

The issue connected with light input adding circuit of series-produced XBO xenon lamps to simulate solar emissions.

© Крат С. А., Христич В. В., Филатов А. А., 2010