Modeling of Stationar Thermal Regime of Cylindrical Frame Element in Orbit
DOI:
https://doi.org/10.17072/1993-0550-2024-4-78-94Keywords:
thermal balance, radiative heat transfer, composite material, low earth orbit, reflectorAbstract
The problem of finding the temperature fields of a cylindrical element of an expandable construction was solved using the finite element method in the ANSYS software package. The steady thermal state of hollow cylindrical body in low earth orbit conditions is studied. Significance of inner boundary radiative heat exchange is evaluated. Steady-state thermal distribution is modeled for cases of copper, aluminum and mixed external coating. Method of passive regulation of stationary temperatures by changing width of solar heat absorbing copper foil coating is proposed.References
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.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Андрей Рамилевич Фагалов, Антон Юрьевич Беляев
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Articles are published under license Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
