Термовакуумные испытания экспериментальных образцов малогабаритных секций электрического обогрева Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

M. S. Volchkov, I. V. Gramatunova JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

MECHANICALLY RECONFIGURABLE ANTENNAS

Now in the process of development of antenna systems it is revealed a necessity to maintain some territorial zones during term of active existence of the space vehicle. The technology used in classical reconfigurable reflectors doesn't allow to change a structure of a surface after reflector manufacturing. The solution of the question and the purpose of the work described in this article is working out reconfigurable reflector for maintenance of orbital reconfigurable surfaces.

© Волчков М. С., Граматунова И. В., 2011

УДК 629.78.048.7

А. Ю. Вшивков, Ф. К. Синьковский, Е. Н. Головенкин, А. П. Колесников, И. В. Легостай, И. Н. Цивилев, С. А. Ганенко

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

ТЕРМОВАКУУМНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ МАЛОГАБАРИТНЫХ СЕКЦИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОГРЕВА

Описаны малогабаритные секции электрообогрева для использования в составе системы терморегулирования космического летательного аппарата. Определены возможные причины их отказа на борту.

Для обеспечения требуемого теплового режима космического аппарата (КА) негерметичной компоновки применяются электрообогреватели (ЭО), служащие для подогрева как отдельного прибора целевой или служебной аппаратуры, так и обширной поверхности сотовой панели, где расположена группа приборов [1]. Конструктивно ЭО изготавливают в виде локального нагревателя, расположенного рядом с прибором в зоне прокладки одной и той же тепловой трубы, или в виде нескольких секций, последовательно соединенных между собой, каждая из которых нагревает закрепленный за ней прибор, обеспечивая его тепловой режим в различных режимах работы КА на орбите (теневая орбита, переход на работу транспон-деров другого диапазона и т. д.).

Новым направлением работы ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» (ИСС) стало проектирование и создание современных бесконтейнерных (на сотовых панелях) КА среднего и тяжелого класса со сроком активного существования не менее 15 лет. Из-за плотной компоновки и жестких требований к размещению бортовой аппаратуры внутри КА ОАО «ИСС» было вынуждено разработать малогабаритные ЭО с повышенной удельной тепловой нагрузкой, что потребовало применения новых материалов, клеев и технологических приемов изготовления (ВК-9, вакуумного формования, исключения паяных соединений константана и т. д.).

Для проверки качества и безотказности работы таких ЭО были разработаны критерии и проведены раз-

личные квалификационные испытания отдельных секций ЭО. В ходе этих испытаний были определены факторы, от которых зависит работоспособность обогревателей в составе КА:

- влияние вакуума на работоспособность секций ЭО;

- влияние возможных непроклеев при изготовлении секций и их установке на КА;

- влияние параметров электрической прочности и сопротивления изоляции секций ЭО исходя из их конструктивного исполнения;

- влияние температурных полей секций в зависимости от электрической нагрузки;

- влияние технологии изготовления секций ЭО;

- допустимость механических повреждений кон-стантановой ленты (деформации, изгибы, надрывы) в процессе изготовления секции.

Для квалификационных испытаний и отработки методов и способов изготовления ЭО были разработаны шесть типов секций электрообогревателей: квалификационный, с имитацией обрыва ленты по ширине 20 и 50 %, с воздушным пузырем между накладок из стеклоткани, с облужением 20 мм возле клемм и с облужением 20 мм в центре змейки константано-вой ленты - по два образца на каждый тип. На стеклоткань была приклеена константановая лента, имеющая два контактных вывода. Сверху на константано-вую ленту наклеивалась накладка из той же стеклоткани.

Испытательная установка (см. рисунок) помещалась в горизонтальную вакуумную камеру через слой

Решетневскце чтения

теплопроводящей пасты, нанесенной на основание кронштейна с ЭО, на термостабилизированный стол, который охлаждался проточной водой с температурой 20 °С. В горизонтальной камере обеспечивалось давление не выше 1-10-3 мм рт. ст. Для замера температуры испытательных образцов использовался тепловизор БЫЯ Р-620, который фиксировал температурное поле через смотровое окно, пропускающее инфракрасное излучение.

Для имитации функционирования на борту КА через испытательные образцы пропускался ток, равный 1,79 А. Выдержка проводилась при нагреве (10 мин) и после пяти термоциклов на верхней полке (5 мин) (ЭО включен) и на нижней полке (1 мин) (ЭО выключен). На квалификационном образце ток также повышался до 3,8 А с шагом 0,5 А и выдержкой 5 мин.

В ходе проведения испытаний было установлено, что ухудшение условий вакуума не влияет на выход из строя малогабаритных электрообогревателей.

Отказов в работе секций ЭО выявлено не было. Наблюдалось локальное повышение температур в зонах непроклея от 202 до 500 °С, в то время как тем-

пература остальной части ленты образцов находилась в диапазоне от 112 до 173 °С, что свидетельствует о возможном перегреве этих локаций с последующим перегоранием на протяжении какого-либо из этапов срока активного существования космического аппарата.

Температура пластин в районе включенного обогревателя была не более 31 °С. В процессе визуального осмотра секций ЭО не было обнаружено расслоения, почернения, вспучивания стеклоткани и протечек через нее олова. Повышение тока до 3,8 А на квалификационном образце не привело к выгоранию секции ЭО. Применение более теплопроводного клея также позволило снизить температуру поверхности секций ЭО.

Библиографическая ссылка

1. Краев М. В., Загар О. В. Нестационарные тепловые режимы космических аппаратов спутниковых систем : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2004.

A. Y. Vshivkov, F. K. Synkovsky, E. N. Golovenkin, A. P. Kolesnikov, I. V. Legostay, I. N. Tsivilev, S. A. Ganenko

JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

THERMAL VACUUM TESTING OF EXPERIMENTAL SAMPLES OF SMALL-SIZED SECTIONS OF ELECTRIC HEATING

In this article small-sized sections of electric heating for thermal control system of a spacecraft are described. Causality of their failure on board of the spacecraft are defined. Methodology and results of the experiment are shown.

© Вшивков А. Ю., Синьковский Ф. К., Головенкин Е. Н., Колесников А. П., Легостай И. В., Цивилев И. Н., Ганенко С. А., 2011