Особенности системы терморегулирования малого космического АПП Арата «Юбилейный-2»

УДК 629.783

С. А. Ганенко, В. В. Басынин, З. А. Казанцев

Сибирский государственный аэрокосмический университет

им. акад. М. Ф. Решетнева, г. Красноярск, Красноярский край, Россия

особенности системы терморегулирования малого космического аппарата «ЮБИЛЕйный-2»

Разработана методология для проведения термобалансных и электро-термовакуумных испытаний спутника негерметичного исполнения. Получена высокая точность схождения результатов математического расчета и экспериментальных данных для точной имитации космического пространства.

Ключевые слова: системы терморегулирования, тепловая трубка.

S. A. Ganenko, V. V. Basynin, Z. A. Kazantsev

Siberian State Aerospace University, Krasnoyarsk, Russia

features of the temperature control system of the small spacecraft

«YUBILEYNIY-2»

We have developed a methodology for the conduction of thermobalanced and electrothermovacuum tests of the satellite of non-hermetic performance. We have received a high accuracy of the convergence of the results of mathematical calculations and experimental data for an accurate imitation of space.

Key words: systems of thermal regulation, heat pipe.

КОСМОНАВТИКА

Малый космический аппарат (МКА) «Юбилейный-2» предназначен для летных испытаний базовой платформы малоразмерных космических аппаратов, для оперативных научно-исследовательских и экспериментальных работ, а также для отработки бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Для обеспечения теплового режима МКА «Юбилейный-2» выбрана система терморегулирования с газоре-гулируемой тепловой трубой (ГТТ) в качестве основной и контурной тепловой трубы (КТТ) в качестве резервной, электронагреватели и экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ).

ГТТ и ЭВТИ, устанавливаемые на других аппаратах, эксплуатируются в течение более чем 23 лет. Летно-конструкторские ис-

© Ганенко С. А., Басынин В. В., Казанцев З. А., 2012

пытания и эксплуатация изделий показали надежную работу указанных элементов системы терморегулирования (СТР).

Контурная тепловая трубка (КТТ) (рис. 1) предназначена для передачи избыточного тепла от прибора «ДОКА-Б» и сброса его в космос посредством радиатора-конденсатора. В случае, когда подвода тепла в зоне испарителя нет, КТТ не осуществляет передачу тепловой энергии и температурный режим целевой аппаратуры на нижнем уровне поддерживается при помощи электрообогревателя, установленного на посадочном месте прибора «ДОКА-Б».

По принципу работы КТТ является двухфазным контуром (ДФК).

В состав КТТ входят:

- щелевой капиллярный испаритель (1 шт.);

- гидроаккумулятор (1 шт.);

М_Ш ИССЛЕДОВАНИЯ

havko

ж ГРАДА

№ 2 (2) апрель-июнь 2012

18

Капиллярный

Рис. 1. Принципиальная схема контурной тепловой трубки, применяемой на МКА «Юбилейный-2»

- конденсатор (излучающий радиатор) (1 шт.);

- обогреватель конденсатора (1 шт.);

- температурные датчики

Щелевойкапиллярный испаритель является основным элементом двухфазных контуров с квпиллярной прокачко й теплоносителя, в которые, кроме того, входят коллекторные корденсаторы, сонряженнрмс радиацинпны-ми панелями, и соединительные трубопрово-дыНпароикй и жидкостный).

Капиллярный испаритель предназначен для охлаждении источника тепловой нагрузки и создания циркуляции охлаждающего двухфазно го теплрнелителп вупшлрври липло вой трубе.

При подводе тепла к корпусу капиллярного испарителя происходит испарение на внешней поверхности высокопористого фттиля, при эпом еолдаетси капиллярный напор, обеспечивающий циркуляцию паро-жонпосвногопотоке. Жыстяопоумтоая лтрук-тура поддерживает капиллярный напор до 0,Т емсРемР

Миниатюрная контурная труба имеет менылиР ^^^^(^т^я морлпровода (2,Н мм)и масса (450 г) по сравнению с обычной тепловой трубрН (виажелр птвопровода 1) нм, мли-са 850 г), при этом способна передать намно-го°тльшуюоеплоеую нигдоок^бороо рд ]др по сравнению с 15 Вт для газорегулируемой терлдиойнррб ыД

В части регулирования температуры контурная труба имеет саморегулирование. При снижении тепловой нагрузки происходит заполнение жхдкоститрубопровода конденсатора и термическое сопротивление контура возрдесает, пред отвращая ощуятмдк снижение температуры посадочного места теплобыдезяюшуго ободудозания.При повышенной тепловой нагрузке конденсатор озкрывается и темиеяатяры хоры урхтре-ния и конденсации сближаются, обеспечивая эффективную теплопередачу контурной трубы.

рктим общззом, контурдые ярубы схо-собны стать мощным средством отвода тепла на будущих аппаратах. Их разновидность -миниатюрные контурные тепловые тр бы (МКТТ) способны заменить обычные и газо-реезлируемые тепловые прубы, знаоптельно повысив при этом возможности по отводимой мощно сот и понзщрв мдхсу СаМОРО уДТрОЙСРбО (рис. 2).

ВДЫК кариклядеяш испапзтельязго-тавливается в непосредственном соединении дорпуса с ееплорым здрроапру]дурнтором или компенсационной камерой. Тот, в свою оче-редс, преадтзначендля размеыжния хиремен-ного объема теплоносителя в условиях изменения длины зены кадденсацте в яддиктоте ДФК на режимах минимальной / максимально й аспловоД нагррзти.

С. А. Ганенко, В. В. Басынин, З. А. Казанцев

Особенности системы терморегулирования малого космического аппарата «Юбилейный-2»

Почти весь его объем заполняет высокопористый ячеистый материал (ВПЯМ) пористостью около 95 % и размером пор 300 мкм, который хранит в себе запас жидкости и подпитывает высокопористый фитиль.

Высокопористая структура обеспечивает работоспособность гидроаккумулятора в условиях невесомости и за счет силы смачивания обеспечивает подвод жидкости к высокопористому фитилю испарителя.

Радиатор обеспечивает отвод тепла в космическое пространство, посредством излучения с радиационной поверхности. Оптическое покрытие поверхности обеспечивает высокий коэффициент черноты (теплового излучения) и низкий коэффициент поглощения солнечного светового потока.

На внутреннюю поверхность установлен пленочный каптоновый нагреватель производ-

ства фирмы Мтсо. Нагреватель при рабочей температуре до 70 °С позволяет подавать нагрузку до 35 Вт. После проверки на герметичность и установки на МКА КТТ была заправлена аммиаком.

Проведенный тепловой анализ КА, выполненный с помощью тепловой модели «^егтюа», показал, что температура посадочного места основного прибора КА -ДОКА-Б и остальной бортовой аппаратуры находится в заданном диапазоне температур при использовании данной СТР.

Библиографические ссылки

1. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / В. С. Авдуевский, Б. М. Галицейский, Г. А. Глебов [и др.]. - М. : Машиностроение, 1975. - 624 с.