Моделирование стационарного теплового режима цилиндрического элемента каркаса на орбите
DOI:
https://doi.org/10.17072/1993-0550-2024-4-78-94Ключевые слова:
тепловой баланс, лучистый теплообмен, композитный материал, низкая околоземная орбита, численное моделирование, рефлекторАннотация
Методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS решена задача нахождения температурных полей цилиндрического элемента разворачиваемой конструкции. Исследуется стационарное тепловое состояние полой цилиндрической конструкции в условиях низкой околоземной орбиты. Проведена оценка влияния учета лучистого теплообмена на внутренней границе цилиндра. Для вариантов медного, алюминиевого покрытия и отсутствия внешней фольги получено распределение температур в равновесном состоянии. Предложен способ пассивного регулирования стационарных температур с помощью частичного покрытия медной фольгой, хорошо поглощающей тепловое излучение Солнца.Библиографические ссылки
Лопатин А.В., Рутковская М.А. Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн (часть 2) // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2007. № 3(16). С. 78–81.
Design and fabrication of large polymer constructions in space / Alexey Kondyurin: Elsevier. 2023. ISBN: 978-0-12-816803-5.
Зарубин В.С., Зимин В.Н., Кувыркин Г.Н. Распределение температуры сферической оболочки космического калибровочно-юстировочного аппарата // Приклад-ная механика и теоретическая физика. 2017. Т. 58, № 6(346). C. 149–157. DOI: 10.15372/PMTF20170614.
Городецкий М.А., Климакова Л.А., Михайловский К,В., Резник С.В. Новые под-ходы к созданию термостабильных космических платформ для дистанционного зондирования Земли // Ключевые тренды в композитах: наука и технологии: cб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. 2019. С. 142–149. EDN CCXDRR.
Филина Е.К., Михайловский К.В., Архипов М.Ю., Голубев Е.С. Разработка схемы подкрепления отражающей обшивки рефлектора методами параметрической и топологической оптимизации // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2019. Т. 20, № 4. С. 276–284. DOI: 10.22363/2312-8143-2019-20-4-276-284.
Елисеева А.Ю., Комар Л.А., Кондюрин А.В. Вычислительное моделирование отверждения каркаса надувной антенны спутника на околоземной орбите // Вычислительная механика сплошных сред. 2020. Т. 13, № 4. С. 414-423. DOI: 10.7242/1999-6691/2020.13.4.32. EDN PDFKAL.
Беляев А.Ю., Свистков А.Л. Моделирование отверждаемых цилиндрических эле-ментов надувной антенны наноспутника // Вестник Пермского университета. Физика. 2017. № 4(38). С. 5–10. DOI: 10.17072/1994-3598-2017-4-5-10. EDN ZXNXMN.
Тулин Д.В., Финченко В.С. Теоретико-экспериментальные методы проектирования систем обеспечения теплового режима космических аппаратов // Проектирование автоматических космических аппаратов для фундаментальных научных исследований. 2014. Т. 3. С. 1320–1437. EDN VNSMWX.
Демин Д.С., Кононенко П.И., Лебеденко В.И. Концепция бортового радиолокатора на основе АФАР с использованием рефлектора c отверждаемым пневмокаркасом // Тр. МАИ. 2021. № 119. DOI:10.34759/trd-2021-119-12.
Баева Ю.В., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Аналитическая методика расчета тепловых потоков в околоземном пространстве, формирующих тепловой режим космических телескопов // Оптический журнал. 2013. Т. 80, № 5. С. 30–37. EDN TQNXNZ.
Elweteedy, Ahmed & Elmaihy, Ali & Elhefnawy, Ahmed. Small Satellite Operational Phase Thermal Analysis and Design: A Comparative Study // INCAS BULLETIN 2021. Vol. 13. P. 59–74. 10.13111/2066-8201.2021.13.4.6.
Баева Ю.В., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Методика расчета нестационарных температур космического объекта, движущегося по эллиптической орбите // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 6(88). С. 67–72. EDN RKOLXJ.
Qiao Tan, Fengfeng Li, Liwu Liu, Yanju Liu, Jinsong Leng. Effects of vacuum thermal cycling, ultraviolet radiation and atomic oxygen on the mechanical properties of carbon fiber/epoxy shape memory polymer composite // Polymer Testing. 2023. Vol. 118. 107915. URL: https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2022.107915 (дата обращения:_28.08.2024)..
Marjan Moghanipour, Maryam Kiani, Seid H. Pourtakdoust Radiation based satellite attitude and thermal parameters estimation considering conduction effect // Advances in Space Research. 2023. Vol. 72. I. 10. P. 4517–4530. DOI: 10.1016/j.asr.2023.08.042.
Kaihua Zhang, Yitong Lv, Biyuan Wu, Kun Yu, Yufang Liu, Xiaohu Wu. A theoretical study on the effect of protective layer on the solar absorption and infrared emittance of spacecraft smart thermal control devices // Optics & Laser Technology. 2024. Vol. 169. 110087. URL: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.110087 (дата обращения: 28.08.2024).
Евлампиева С.Е., Беляев А.Ю., Мальцев М.С., Свистков А.Л. Анализ температурного режима отверждаемых надувных элементов антенн наноспутников // Механика композиционных материалов и конструкций. 2017. Т. 23. С. 459–469. DOI: 10.25590/mkmk.ras.2017.23.04.459_469.01.
Garishin O.K., Svistkov A.L., Belyaev A.Yu., Gilev V.G. On the possibility of using epoxy prepregs for carcass-inflatable nanosatellite antennas // Mater. Sci. Forum. 2018. Vol. 938. P. 156–163. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.938.156.
Дементьев И.И., Устинов А.Н., Атамасов В.Д. и др. Трехмерная математическая модель напряженно-деформированного состояния крупногабаритного композитного выносного элемента конструкции космического аппарата // Альманах со-временной науки и образования. 2015. № 1(91). С. 39–48. EDN TBYHCV.
Денисова Л.В., Калинин Д.Ю., Резник С.В. Теоретические и экспериментальные исследования тепловых режимов сетчатых рефлекторов космических антенн // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2011. № 1(82). С. 92–105. EDN NDXJKV.
Пономарев В.С., Пономарев С.В., Халиманович В.И. Термомеханический анализ крупногабаритного сетчатого рефлектора космического назначения // Вестник Си-бирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2016. Т. 17, № 2. С. 343–358. EDN XAYYZX.
Тестоедов Н.А., Двирный Г.В., Пермяков М.Ю. Определение величины температурной деформации размеростабильных рефлекторов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2011. № 2(35). С. 67–71. EDN NXUZIP.
Lingyi Wang, Hao Zhu, Wei Xu, Nanyu Meng. Thermal-structural analysis of a large space hoop-column antenna under unidirectional solar radiations // Thin-Walled Structures. 2024. Vol. 198. 111695. URL: https://doi.org/10.1016/j.tws.2024.111695 (дата об-ращения: 28.08.2024).
Zhiqi Shi, Qinghua Zhou, Hao Zhu, Wanyou Yang, Nanyu Meng. Thermal-dynamic coupling analysis of space truss antennas in actual space thermal environment // Engineering Structures. 2024. Vol. 298. 117020. DOI: 10.1016/j.engstruct.2023.117020.
Железняк В.Г., Чурсова Л.В. Модификация связующих и матриц на их основе с целью повышения вязкости разрушения // Авиационные материалы и технологии. 2014. № 1. С. 47–50. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-1-47-50.
Казаковцев В.П., Корянов В.В., Просунцов П.В., Топорков А.Г. Расчет условий освещенности в процессе выведения космического аппарата на геостационарную орбиту // Инженерный журнал: наука и инновации. 2016. № 12(60). С. 4. DOI: 10.18698/2308-6033-2016-12-1568. EDN XEQDWL.
Асланян Р.О., Анисимов Д.И., Марченко И.А., Пантелеев В.И. Имитаторы солнечного излучения для термовакуумных испытаний космического аппарата // Си-бирский журнал науки и технологий. 2017. Т. 18, № 2. С. 323–327. EDN YMACUC.
Терехов С.В. Тепловые свойства металлов / Справочник. Донецк: ГБУ "Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина", 2023. 184 C.
Теплообмен излучением: пер. с англ. / Зигель Р., Хауэлл Дж. М.: Мир, 1975. С. 934.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Андрей Рамилевич Фагалов, Антон Юрьевич Беляев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Публикация статьи в журнале осуществляется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).