Внешние источники тепла космического аппарата и задачи расчета теплообмена

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

УДК 629.78

И. В. Буртыль Научный руководитель - К. Ф. Голиковская Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ВНЕШНИЕ ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА И ЗАДАЧИ РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕНА

Рассматриваются особенности внешнего теплообмена космического аппарата.

Теплообмен космического аппарата с окружающей средой является важным фактором, определяющим тепловой режим аппарата. Сложный характер поля внешних тепловых потоков требует разработки специальных математических моделей и методов их расчета, обеспечивающих высокую точность.

Излучение Солнца и планет создает сложное поле переменных тепловых потоков, падающих на поверхность КА. При этом для основной части аппарата наибольший вклад вносит поток прямого солнечного излучения. Падающая солнечная радиация частично поглощается поверхностью планеты, остальная энергия рассеивается в космическое пространство. КА в околопланетной зоне подвергается воздействию как потока инфракрасного собственного излучения планеты, так и отраженного ее поверхностью солнечного излучения, спектр которого близок к спектру падающей радиации. Собственное и отраженное излучение планеты называется соответственно длинноволновым и коротковолновым излучением.

При описании теплового режима наружных элементов системы терморегулирования КА необходимо учитывать все виды внешних тепловых потоков. Это обусловлено, во-первых, наличием участков КА, на которые не попадает солнечное излучение. Во-вторых, многие КА из-за низкой орбиты значительную часть времени пребывают в тени планеты, где единственным видом тепловой нагрузки является ее собственное излучение. Это обстоятельство усугубляется еще и тем, что отдельные элементы КА имеют

покрытия с ярко выраженными селективными свойствами, которые поглощают инфракрасное излучение во много раз интенсивнее, чем солнечное.

Исследование теплообмена КА, имеющих сложную форму наружной поверхности, требует учета взаимных затенений различных участков аппарата. Кроме того, на тепловой режим оказывают влияние первичные составляющие тепловой нагрузки и потоки переизлученной и переотраженной в конструкции КА падающей лучистой энергии [1].

На этапе проектирования тепловой режим КА может быть исследован либо экспериментально в вакуумной камере, либо расчетными методами при заданных характеристиках внешних воздействий и известных значениях теплофизических параметров элементов конструкций, поэтому создание эффективных математических моделей внешних источников тепла является необходимым условием развития средств проектирования СТР КА [2].

Библиографические ссылки

1. Александров О. Г. Системы терморегулирования автоматических космических аппаратов : учеб. пособие. Красноярск, КИКТ, 1990.

2. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. 4-е, изд. перераб. и доп. М. : Радиотехника, 2010.

© Буртыль И. В., 2013

УДК 621.454.2

А. В. Веселов, Н. С. Фуфачев. Научный руководитель - В. П. Назаров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ЛАЗЕРНОЕ ЗАЖИГАНИЕ В ЖРД

Рассматривается перспективная система зажигания с использованием лазера, применимая к несамовоспламеняющимся топливным парам.

Важнейшей частью современного жидкостного ракетного двигателя является его система запуска. Развитие работ в области лазерного зажигания применительно к ракетной технике обусловлено рядом преимуществ этого способа.

Лазерная система зажигания включает в себя [1]: камеру сгорания с соплом, смесительную головку

с каналами подвода компонентов, лазерное устройство воспламенения компонентов топлива, состоящее из малогабаритного источника лазерного излучения с узлом ввода и фокусировки. При этом узел ввода и фокусировки излучения выполнен таким образом, что он обеспечивает фокусировку лазерного излучения на элемент внутренней поверхности камеры сгорания