CC BY
15Решетнеескцие чтения. 2015
T. V. Grudina, V. Kh. Kadyrov i dr. ; pod red. D. M. Karpinosa. Kiev : Naukova dumka, 1985.
2. Izluchatel'nye svoystva tverdykh materialov. Spravochnik [The radiative properties of solid materials. Handbook]. Pod obshch. red. A. E. Sheyndlina. M., Energiya, 1974.
3. Kulakov V. V., Neproshin E. L., Sokker L. G. i dr. Struktura i svoystva uglerodnykh materialov [The structure and properties of carbon materials]. // Nauch.tr. / Nllgrafit, 1987.
© Танасиенко Ф. В., Шендалев Д. О., Юртаев Е. В., Рудько А. А., 2015
УДК 629.78
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ПОТОКА СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, ПРОПУСКАЕМОГО СЕТЧАТЫМ АНТЕННЫМ РЕФЛЕКТОРОМ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ОРБИТЕ
Е. В. Юртаев, А. А. Рудько, Ф. В. Танасиенко
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Представлен способ расчета потока солнечного излучения, пропускаемого сетчатым антенным рефлектором при движении по орбите. Способ основан на применении математической модели, реализованной в программном комплексе THERMICA.
Ключевые слова: математическая модель, солнечный поток, коэффициент пропускания.
THE MATHEMATICAL MODEL TO CALCULATE SOLAR FLUX TRANSMITTED VIA MESH ANTENNA REFLECTOR DURING ORBITAL MOTION
E. V. Yurtaev, A. A. Rudko, F. V. Tanasienko
JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The research presents a method to calculate solar flux which is transmitted via mesh antenna reflector during orbital motions. The method is based on the use of a mathematical model which is implemented in the THERMICA software.
Keywords: mathematical model, solar flux, transmission coefficient.
Для решения новых задач в области космической связи, навигации, исследования природных ресурсов Земли, изучения планет, их спутников и других небесных тел создаются все более совершенные космические антенны. Эффективность работы антенн повышается с увеличением площади поверхности рефлектора. В конструкции крупногабаритных антенн широко применяются трикотажные металлические сетеполотна. Несмотря на их высокий интегральный коэффициент светопропускания тб = 0,85-0,92 при засветке под прямым углом, силы солнечного давления на большую площадь сетеполотна рефлектора могут оказывать существенные возмущающие моменты на КА. Кроме того, при больших габаритах антенны неизбежно затенение рефлектором панелей солнечных батарей, поэтому для расчета энергетического баланса КА требуется количественная оценка светового потока, прошедшего через сетеполотно.
Для решения этой задачи была разработана математическая модель в программном комплексе
ТНЕИМГСА. Математическая модель позволяет рассчитать переменный световой поток, пропускаемый сетеполотном при динамической засветке рефлектора во время движения по орбите.
Математическая модель (см. рисунок) состоит из двух поверхностей. Одна из них имитирует сетепо-лотно и подвергается засветке. Вторая поверхность является вспомогательной поглощающей и служит для количественной оценки потока солнечного излучения, прошедшего сквозь поверхность сетеполотна.
Распределение энергии падающего на поверхность солнечного потока в программе ТНЕИМГСА описывается следующим уравнением [2]:
а + (1 - а)-(т£ + тd + 5 + ф = 1,
где а - коэффициент поглощения солнечного излучения; Т5 - коэффициент прямого пропускания; тd - коэффициент диффузного пропускания; 5 - коэффициент зеркального отражения; d - коэффициент диффузного отражения.
Тепломассообменные процессы в конструкциях ЛА, энергетическихустаноеок,и систем жизнеобеспечения
Отраженные лучи
Прошедшие лучи
Падающие лучи
Математическая модель для количественной оценки солнечного потока, прошедшего сквозь сетеполотно рефлектора
С учетом этого, принимая во внимание, что тх + тй + + s + й = 1 [1; 3], для поверхностей заданы следующие оптические коэффициенты:
- поверхность сетеполотна - а = 0; s = 0; тй = 0; т^ изменяется параметрически в зависимости от угла засветки поверхности;
- поглощающая вспомогательная поверхность -а = 1; s = 0; тй = 0; тs = 0.
Для того чтобы исключить долю энергии лучей, попавших на поглощающую поверхность вследствие диффузного отражения от поверхности сетеполотна, обе поверхности имеют одинаковое вращение относительно вектора солнечного потока.
Разработанный способ позволяет использовать автоматизированный метод трассировки лучей, реализованный в программном комплексе ТНЕКШСА, для количественной оценки светового потока, прошедшего сквозь сетчатый антенный рефлектор при динамической засветке рефлектора во время движения по орбите, что существенно сокращает время расчета и повышает его точность.
Библиографические ссылки
1. Излучательные свойства твердых материалов : справ. / под общ. ред. А. Е. Шейндлина. М. : Энергия, 1974.
2. Thermica. Version 4.6.0. User manual. Ref: ASTRI.UM.757138.ASTR, 2013.
3. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением / пер. с анг. под ред. д-ра техн. наук Б. А. Хрусталева. М.: Мир, 1975.
References
1. Izluchatel'nye svoystva tverdykh materialov. Spravochnik [The radiative properties of solid materials. Handbook]. Pod obshch. red. A. E. Sheyndlina. M., Energiya, 1974.
2. Thermica. Version 4.6.0. User manual. Ref: ASTRI.UM.757138.ASTR, 2013.
3. Zigel' R., Khauell Dzh. Teploobmen izlucheniem [Thermal radiation heat transfer]. Per. s angliyskogo pod. red. d-ra tekhn. nauk Khrustaleva B. A. M. : Mir, 1975.
© Юртаев Е. В., Рудько А. А., Танасиенко Ф. В., 2015
