CC BY
63<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 629.78
РАЗРАБОТКА КОМПАКТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЕЧНОГО СПЕКТРА
Р. О. Асланян1'2, И. А. Марченко1, Д. И. Анисимов1'2, В. И. Пантелеев2
!АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: [email protected]
Рассмотрен вопрос о возможности применения компактных источников излучения солнечного спектра.
Ключевые слова: космический аппарат, тепловакуумные испытания, наземные испытания, имитатор солнечного излучения, световое пятно.
DESIGNING SMALL-SIZED SOLAR SPECTRUM THERMAL RADIATION SOURCES
R. O. Aslanyan1,2, I. A. Marchenko1, D. I. Anisimov1,2, V. I. Panteleev2
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation 2Siberian Federal University 79, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: [email protected]
This work considers a possibility to use a small-sized and variable solar spectrum thermal radiation sources. Keywords: spacecrafts, thermal vacuum tests, ground tests, solar simulator, light spot.
Наземная экспериментальная отработка (НЭО) необходима для проверки надежности космического аппарата (КА). Следовательно, вероятность безотказной работы КА зависит от качества НЭО. Основным и важным из этапов НЭО в системе теплорегулирова-ния (СТР) являются тепловакуумные испытания (ТВИ).
Подтверждение теплового состояния КА, подтверждение расчетных теплофизических характеристик СТР в условиях, близких к эксплуатационным, а также подтверждение соответствия разработанной тепловой математической модели КА являются задачей ТВИ. Основные требования к ТВИ - имитация условий штатного функционирования КА. При анализе результатов испытаний полученные температурные параметры проверяются на соответствие с допустимыми значениями. Для ТВИ существуют специально оборудованные испытательные комплексы, которые обеспечивают имитацию внешних тепловых факторов, воздействующих на КА при орбитальном функционировании.
Базовым и наиболее сложным из элементов таких комплексов является имитатор солнечного излучения (ИСИ), имитирующий солнечное воздействие на КА при орбитальном функционировании [1-2]. В связи с высокой стоимостью КА при ТВИ теплофизической модели (ТФМ) КА вместо штатных приборов и антенн устанавливают их тепловые имитаторы, идентичные по теплофизическим и термооптическим параметрам штатным. ТФМ КА (изделие 07ТВИ) поме-
щают в термобарокамеру, где подвергают воздействию тепловых потоков с помощью имитатора Солнца. Солнечные имитаторы создают поток непрерывного оптического излучения, спектральные характеристики которого должны быть близки к характеристикам солнечного излучения. К ИСИ предъявляются следующие требования: 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 не более 10 % от номинальных значений; размеры светового пятна, соответствующие размерам рабочего поля; непараллельность потока не более ±3о [3].
Общая схема солнечного имитатора приведена на рис. 1.
2 3
rwvi
i
Рис. 1. Общая схема солнечного имитатора: 1 - источник света; 2 - смешиватель; 3 - устройство для когеренции света
:Контроль и испытания ракетно-космической техники
На предприятии АО «ИСС» используются две вакуумные установки: ТБК-120 и ГВУ-600 с имитаторами солнечного излучения (размеры светового пятна 2x2 м и 4x4 м соответственно). ИСИ термобарокамер состоит из следующих подсистем: осветительная система; входные блоки; зеркальный коллиматор; система подвода мощности; автоматизированная система управления; система измерения параметров излучения [4]. Осветительная система ИСИ ГВУ-600 и ТБК-120 построена по принципу суммирования световых потоков от массива ламп [5]. Общая схема солнечного имитатора представлена на рис. 2.
Рис. 2. Общая схема солнечного имитатора:
1 - источник света; 2 - устройство для смешивания света;
3 - корректирующий фильтр; 4 - регулируемая диафрагма;
5 - линза
В работе исследована возможность создания и применения компактных трансформируемых источников теплового излучения солнечного спектра. Задачей исследования является разработка компактных трансформируемых источников теплового излучения солнечного спектра с целью повышения качества ТВИ для КА различных классов.
Преимуществом таких компактных источников также является их способность подстраиваться под любые размеры и формы испытуемого изделия, что указывает на рациональное использование термобарокамеры и её ресурсов. Компактные трансформируемые источники теплового излучения позволят увеличить размеры светового пятна и, как следствие, размеры рабочего поля. Появится возможность использования имитаторов Солнца в камерах, не имеющих специально встроенных мест для ИСИ.
При создании компактных источников солнечного излучения предстоит решить две главные задачи:
- выбрать материалы, наиболее удовлетворяющие соотношению «условия использования-выходные характеристики»;
- выбрать систему охлаждения активных элементов внутри термобарокамеры и определить ее оптимальный конструктив, применимый к испытательным стендам.
Надежность космического аппарата и его составных частей зависит от качества наземной экспериментальной отработки, а значит, и от точности имитации внешних тепловых условий, которым КА будет подвержен в процессе своей эксплуатации. Развитие стендов наземной отработки, в том числе и в области имитации солнечного излучения, является актуальной задачей по повышению качества НЭО СТР и КА в целом.
Библиографические ссылки
1. Андрейчук О. Б., Малахов Н. Н. Тепловые испытания космических аппаратов. М. : Машиностроение, 1982. 107 с.
2. Тепловакуумные испытания космического аппарата: опыт создания имитатора солнечного излучения на основе современных газоразрядных ламп высокого давления / С. А. Крат, А. А. Филатов, В. В. Христич // Вестник СибГАУ. 2010. № 2 (28). С. 73.
3. Козелкин В. В., Денисов Ю. Н. Имитация космического излучения. М., 1966. 35 с.
4. Крат С., Христич В., Шаров А., Шляхтин М., Филатов А. Крупногабаритные имитаторы солнечного излучения для тепловакуумных испытаний негерметичных космических аппаратов // Фотоника. 2014. Вып. 2. С. 12-19.
5. Крат С. А., Филатов А. А., Христич В. В. Схема суммирования световых потоков от набора газоразрядных ламп для имитатора солнечного излучения // Оптический журнал. 2011. № 11. С. 66-72.
References
1. Andreychuk O. B., Malakhov N. N. Thermal testing of space vehicles. Moscow, Mashinostroenie publ., 1982. 107 p.
2. Krat S. A., Filatov A. A., Khristich V. V. Spacecraft thermal vacuum testing: an experience of creation of sunlignt simulator based on the high -pressure gas - discharge lamps. Vestnik SibGAU. Krasnoyarsk, 2010. № 2. P. 73 (In Russ.)
3. Kozelkin V. V., Denisov Y. N. Simulation of space radiation. Moscow, Ed. edition., 1966. 35 p.
4. Krat S., Khristich V., Sharov A., Shlyakhtin M., Filatov A. [Large solar radiation simulators for thermal vacuum tests on non-container spacecraft]. Fotonika publ., 2014. Vol. 2. P. 12-19 (In Russ.)
5. S. A. Krat, V. V. Khristich, A. A. Filatov. Setup for summing the light fluxes from a set of gas-discharge lamps for a solar - radiation simulator, Journal of Optical Technology. 2011. Vol. 78, Iss. 11. P. 66-72 (In Russ.)
© Асланян Р. О., Марченко И. А., Анисимов Д. И., Пантелеев В. И., 2016
