Новые материалы и технологии в космической технике. Рубрика в журнале - Космические аппараты и технологии
Моделирование контактного взаимодействия элементов пьезоэлектрического двигателя
Статья
В статье представлены результаты разработки шагового пьезоэлектрического двигателя нового типа. Оригинальность конструкции шагового пьезоэлектрического двигателя состоит в конструкционном рычажном элементе – «захвате», который позволяет организовать как прямой, так и обратный ход штока при работе одного пьезоэлемента. Для выбора эффективного режима работы шагового пьезоэлектрического двигателя разработана математическая модель. Данная математическая модель описывает функционирование пьезоэлектрического двигателя с учетом особенностей контактного и электроупругого деформирования. С использованием пакета прикладных программ ANSYS разработана конечно-элементная модель пьезоэлектрического двигателя типа «Захват». Данная конечно-элементная модель позволяет оценить напряженно-деформированное состояние элементов конструкции пьезоэлектрического двигателя при их контактном взаимодействии и определить эффективный пошаговый режим работы пьезоэлектрического двигателя. С использованием разработанной конечно-элементной модели исследовано влияние параметров режима работы пьезоэлектрического двигателя на величину перемещения штока. По результатам проведенных экспериментальных исследований определено, что предложенная численная модель позволяет смоделировать динамический процесс пошагового режима работы пьезоэлектрического двигателя с погрешностью не более 6 %. Данная конечно-элементная модель учитывает характер внешней нагрузки на пьезоэлектрический двигатель и может использоваться для проектирования шаговых пьезоэлектрических двигателей различной сферы применения.
Бесплатно
Модифицированные выражения для стрелы прогиба консоли в случае поперечной нагрузки
Статья научная
Современные задачи космической отрасли, такие как проектирование крупногабаритных развертываемых зонтичных антенных систем, требуют рассмотрения больших изгибов составных элементов ? стержней. Развитие современных аналитических методов механики деформируемого твердого тела позволяют моделировать формы изгиба гибких криволинейных стержней, находить выражения для их прогибов. Использование аналитических методов позволяет находить полную систему ветвей решений нелинейных краевых задач и все формы равновесных состояний стержней, избегая значительных временных затрат на численное моделирование. При этом для практики важны относительно простые методы определения форм больших криволинейных изгибов стержня, пригодные для инженерного применения на этапе эскизного проектирования составных стержневых конструкций. В статье предложен метод получения модифицированных аналитических выражений для определения больших прогибов упругого стержня ? консоли, нагруженной поперечной сосредоточенной силой. Предложенный метод использует важное для практики условие сохранения криволинейной длины стержня при изгибе. Модифицированные выражения позволяют достичь точности, сравнимой с точными нелинейными решениями, записанными в эллиптических интегралах и функциях, что многократно расширяет интервал нагрузок применимости линейной теории. Рассмотрены случаи поперечной нагрузки на свободном конце, комбинированной нагрузки: равномерно распределенной по всей длине стержня и поперечной сосредоточенной нагрузки. Проведено сравнение с экспериментальными данными, которое подтвердило точность предложенного метода. На основе модифицированных выражений были получены приближенные формулы, пригодные для инженерного применения.
Бесплатно
Наномодифицирование в процессах сварки и наплавки
Статья научная
Выполнены экспериментальные исследования влияния наномодифицирующих порошков тугоплавких соединений на свойства сварного шва при сварке алюминиевого сплава и наплавке защитного покрытия на стальную пластину. Сварка алюминиевого сплава АМg6 осуществлялась с помощью аппарата для дуговой сварки с неплавящимся (вольфрамовым) электродом - ВИГ-сварка. В качестве модифицирующей добавки использовался наноразмерный порошок тугоплавкого соединения TiCN. Дополнительный электрод (модифицирующая порошковая проволока) изготовлялся с использованием вибрационной шаровой мельницы, в которой была подготовлена смесь из сечки стандартной добавочной проволоки марки АМg6 и нанопорошка TiCN. Смесь помещали в тонкостенный контейнер из сплава АМg6, после чего уплотняли, а затем проводили экструдирование с применением вертикального пресса. В результате были получены проволоки диаметром 3 мм, содержащие соответственно 2 % TiCN и 0,7 % TiCN. Сварку пластин проводили со стандартной добавочной проволокой и с модифицированными проволоками, содержащими TiCN...
Бесплатно
Наноэкструзионная технология изготовления конструкционных алюминиевых профилей
Статья научная
Одной из важных задач космического машиностроения является максимально возможное снижение массы при одновременном обеспечении требуемых механических характеристик как основных деталей и узлов космического аппарата (КА), так и средств запуска, в состав которых входит вспомогательный узел - адаптер, предназначенный для механического соединения КА с ракетой-носителем. И снижение его массы решалось разными средствами. Например, адаптер ракеты-носителя «Ариан-5» собирали из сегментов, заполненных алюминиевой пеной. При этом выигрыш в применении пенозаполненного адаптера заключался как в уменьшении массы по сравнению с массой адаптера из листового материала, так и в повышении его сопротивления деформации и вибрации. Следующий шаг на пути к облегчению массы адаптера - изготовление его из композитной анизогридной «сетки». Такие адаптеры пришли на смену металлическим. Возможен еще один вариант изготовления адаптеров и других сетчатых конструкций с применением алюминиевых профилей с волокнистым внутренним строением, которые получают путем прессования (экструзии) композиции, состоящей из частиц алюминия и нанопорошков (НП) химических соединений. Волокнистая структура профилей обеспечивает их высокие механические свойства, включая прочность на изгиб, а также способность к погашению вибрации
Бесплатно
Нелинейное деформирование тонкой сферической оболочки под давлением
Статья научная
Сосуды высокого давления, в том числе сферические баки, используются в аэрокосмической технике. Если не допускаются большие деформации, тогда для решения вопроса обеспечения прочности конструкции применяется уравнение равновесия Лапласа с приложением нормативных коэффициентов запаса по назначению. Составлено уравнение равновесия сферической оболочки по деформированной схеме, то есть с учетом величины прогиба, на которую увеличивается первоначальный радиус оболочки от действия давления. Неизвестными параметрами здесь являются прогиб и внутреннее мембранное усилие, возникающее в оболочке. Считается, что первоначальный объем материала оболочки при ее деформировании не изменяется, так что толщина есть величина переменная. Учет этих параметров преобразует уравнение равновесия в нелинейное уравнение, связывающее прогиб и величину внутреннего давления. Постоянными параметрами в это уравнение входят первоначальный радиус, исходный объем материала оболочки и модуль Юнга. В примере деформирования шара рассмотрена взаимосвязь прогиба с внутренним давлением, внутренним объемом, напряжением и толщиной стенки при условии несжимаемости материала...
Бесплатно
Оборудование для выращивания полупроводниковых гетероструктур в открытом космосе
Статья
Настоящая статья посвящена краткому описанию особенностей оборудования, разработанного в Институте физики полупроводников им. А. В. Ржанова для проведения экспериментов по выращиванию полупроводниковых гетероструктур из молекулярных пучков в открытом космосе в условиях орбитального полета международной космической станции. Описаны конструктивные особенности технологической оснастки и систем управления, предназначенных для реализации процесса эпитаксии многослойных кристаллических пленок. Отработка процессов эпитаксии полупроводниковых пленок в условиях космического пространства позволит выращивать сложные полупроводниковые структуры с резкими границами, служащие основой для создания солнечных элементов, а также приборов современной СВЧ, опто- и микроэлектроники. Каскадные фотоэлектрические преобразователи на основе таких многослойных гетероструктур из полупроводниковых соединений А3В5 обладают высокой эффективностью и радиационной стойкостью и, поэтому, наиболее широко применяются для изготовления космических солнечных батарей. Высокая эффективность таких батарей обусловлена широким спектральным диапазоном, в котором эффективно поглощается солнечное излучение и используется в фотоэлектрическом преобразовании.
Бесплатно
Статья
Для передачи СВЧ?энергии и в различных точных приборах часто используют трубы с малым сечением, которые могут быть частью волноводных трактов антенно-фидерных устройств космических аппаратов. Волочение трубчатой заготовки через роликовую фильеру с дорнованием является надежным и технологичным методом изготовления прямолинейных секций волноводного тракта. Цель исследования – разработка методики расчета напряжений в трубчатой заготовке и усилий при волочении, учитывающей трение и изменения пределов текучести материалов. Исследование проводилось методом математического моделирования. Для расчета применялся метод последовательных приближений. Составлен алгоритм и приведены основные формулы для определения искомых параметров. Были проведены расчеты для труб с прямоугольным сечением 3,6х1,8 мм из сплавов М4 и Л63, определены усилия, возникающие при протягивании в дорне, валках и суммарные усилия протягивания. Выявлены и обоснованы на основе расчетов закономерности, возникающие в ходе технологического процесса. Определено влияние геометрии и материалов заготовок на основные технологические параметры. Расчетная модель может быть использована для моделирования технологического процесса, при изготовлении труб малого сечения из других металлов, с учетом изменения их предела текучести в ходе деформации. Метод расчета может быть применен при определении рациональных режимов волочения труб малого сечения.
Бесплатно
Статья
Работа посвящена исследованию технологической надежности установки селективного лазерного сплавления компонентов космической техники, которая непосредственно связана с качеством и, в первую очередь, с точностью выпускаемых деталей. Анализ существующих способов изготовления деталей для аэрокосмической отрасли показал высокий потенциал применения таких установок. В качестве объекта исследования была выбрана известная установка селективного лазерного сплавления с типовой рабочей камерой спекания сложнопрофильных изделий высокой точности. Для подробной оценки надежности установки использован параметрический подход с применением специализированного программного модуля. Рассмотрена циклограмма работы комплекса и аргументирована специфика достижения основных выходных параметров предельных значений, которая обусловлена влиянием повышенных температур. Также получен комплексный коэффициент технической готовности установки селективного лазерного сплавления для изготовления компонентов космической техники, который можно охарактеризовать как вероятность того, что система окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени помимо планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается. Проверено время восстановления установки селективного лазерного сплавления и рассчитана наработка до отказа. В конечном итоге можно констатировать, что коэффициент технической готовности удовлетворяет высоким стандартам космического производства.
Бесплатно
Оптические свойства и радиационная стойкость полипропилена, модифицированного наночастицами MgO
Статья
Полимерные композиционные материалы широко используются в космических аппаратах и станциях в терморегулирующих покрытиях, в качестве герметиков, уплотнений, теплоизоляции, а также во многих других конструкциях и изделиях. Основной характеристикой таких материалов является стабильность свойств и рабочих характеристик к действию факторов космического пространства, среди которых основными повреждающими являются различные виды излучений. Поэтому актуальными являются исследования влияния потоков электронов, протонов, квантов солнечного спектра на изменение оптических, электрических, механических и других свойств полимерных композиционных материалов. В данной работе представлены результаты исследования оптических свойств и радиационной стойкости нанокомпозитов на основе полипропилена, модифицированного твердотельным способом наночастицами MgO в диапазоне концентраций 1–5 масс.%. Регистрацию спектров диффузного отражения осуществляли в вакууме 2·10-6 торр до и после облучения электронами (in situ, Е = 30 кэВ, Ф = 2·1016 см-2). Выполнен анализ природы полос поглощения, зарегистрированных в спектрах диффузного отражения, которые обусловлены образованием свободных радикалов: – С3Н5 –, – С3Н6 –, – C4H6 –, – C4H7 –, – C4H8–, – C4H12 –, – C5H7 –, – C5H10 –. Установлено оптимальное значение концентрации наночастиц, равное 2 масс.%, при которой площадь интегральной полосы поглощения при 360 нм после облучения уменьшилась в 3,35 раза, ее интенсивность в максимуме – в 3,88 раза по сравнению с немодифицированным полипропиленом.
Бесплатно
Организация кластера высокой готовности
Статья
Одним из способов обеспечения надежности системы обработки и хранения данных, ежесекундного обеспечения пользователей оперативной и достоверной информацией является кластеризация серверных систем, за счет которой поддерживается ее высокий уровень. В статье рассмотрено построение кластера высокой готовности. Для повышения отказоустойчивости используются несколько серверов, подключенных через несколько коммутаторов. В серверах предусматривается несколько сетевых интерфейсов с использованием технологии bonding и RAID-массив. Серверы и коммутаторы подключаются к источникам бесперебойного питания, которые тоже резервируются. Приведены программные пакеты и их конфигурационные файлы, необходимые для функционирования кластера: bond, drbd, pacemaker, corosync. Дано описание конфигурации pacemaker и ресурс агентов: виртуальный IP-адрес – для того, чтобы у кластера был единый адрес, drbd – для зеркалирования RAID-массивов, programmControl – для управления приложениями, wakeUp – для управления включением и выключением серверов. В результате был спроектирован кластер высокой готовности, у которого, помимо серверной части, резервируется сеть и память. При переходе от одного сервера к другому обслуживание клиентов сервером прерывается на очень короткое время.
Бесплатно
Освоение и внедрение перспективных технологий в АО «ОКБ «Факел»
Статья
На предприятии осваивается ряд технологий получения функциональных материалов для термокаталитических и стационарных плазменных двигателей. В статье описываются достижения в части разработки катализатора разложения гидразина с высокими физико-химическими характеристиками. Активность катализатора оценивали методом хемосорбции водорода, максимальные значения были получены в области 700–750 °C и составили более 1000 мкмоль/г. Механическая прочность гранул определена в результате динамических и статических испытаний: 0,5 % и 16 МПа соответственно. Площадь удельной поверхности по данным одноточечного метода Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) составила порядка 110 м2/г. В рамках выполнения работ по получению нового низкотемпературного эмиссионного материала методом твердофазного сплавления были получены образцы электридной формы майенита, проведены лабораторные испытания, результаты которых свидетельствуют о достижении эмиссионного тока до 1 мА, но на данный момент не достигнута длительная стабильная работа эмиттера. В рамках работы по отработке нанесения барьерного покрытия нитрида гафния были получены и исследованы опытные образцы покрытий на штатных деталях катодного узла. Покрытие характеризуется равномерностью по толщине, однородностью по цвету, высокой адгезией к деталям. В продолжение темы планируется проведение огневых испытаний в составе двигателя.
Бесплатно
Особенности ориентации навигационных космических аппаратов
Статья
Проведен анализ особенностей целевого использования навигационного космического аппарата. Сделан вывод о необходимости детального моделирования воздействующих гравитационных сил от Земли, Луны, Солнца и сил негравитационной природы для высокоточного прогнозирования движения космического аппарата на длительный период. Также сделан вывод о необходимости запрета на использование реактивных систем для разгрузки исполнительных органов системы ориентации космического аппарата в течение всего срока активного существования. Рассмотрены общие требования, предъявляемые к системе ориентации навигационного космического аппарата. Приведены преимущества ориентированного космического аппарата по отношению к неориентированному. Рассмотрено влияние погрешности ориентации навигационных антенн на качество излучаемого сигнала. Проведена оценка влияния погрешности ориентации панелей солнечных батарей на величину снимаемой с них мощности. Определены принципы построения системы ориентации, удовлетворяющие требованиям навигационного космического аппарата в части точности. Рассмотрены особенности ориентации навигационных космических аппаратов на теневых орбитах. Приведена формула для расчета длительности теневого участка от Земли. Приведена кинематика движения направления на Солнце из центра масс космического аппарата для невозмущенного вращения осей космического аппарата. Представлены результаты анализа динамики ориентации космического аппарата при прохождении особых зон теневых орбит и разработаны рекомендации по организации упреждающих разворотов. Сформулированы специальные требования к системе ориентации навигационного космического аппарата. Представлена оценка влияния погрешности ориентации космического аппарата на величину сил от солнечного давления, действующего на космический аппарат. По результатам данной оценки был сделан вывод о влиянии погрешности системы ориентации на ошибку прогнозирования движения центра масс космического аппарата.
Бесплатно
Статья
В настоящее время к материалам на углеродной основе проявляется большой интерес. Они обладают высокими термомеханическими свойствами и массовыми характеристиками, являются достаточно технологичными. В авиационной и космической технике такие материалы нашли широкое применение, например, для изготовления силовых элементов, балок, каркасов, а также элементов обшивки самолетов и ракет. В статье рассматривается напряженное состояние изгибаемых балок круглого и кольцевого сечения из углепластиков. При испытаниях на растяжение и сжатие такие материалы, называемые разномодульными, обнаруживают различные свойства. Поэтому для расчетов на прочность необходимо использовать специальные модели прочности. Предлагается методика расчета на изгиб балок круглого и кольцевого сечения из углепластиков марок М46 и IMS-65. Их модули упругости на растяжение и сжатие, а также соответствующие пределы прочности были определены при испытаниях на машине ZDM-10 с точностью ±1,25 %. На примерах показано, что при расчетах необходимо учитывать различие в свойствах на растяжение и сжатие, а также реальное положение нейтральной оси сечения изгибаемой балки.
Бесплатно
Статья
В работе рассмотрен метод повышения достоверности передачи данных в условиях рэлеевских замираний сигнала c использованием режимов комплексирования прерывистого излучения и когерентного разнесённого приема фазоманипулированных сигналов с оптимальным сложением. Основная цель исследования – повышение помехоустойчивости передачи данных в рэлеевском канале при неизменных мощности передатчика и скорости передачи данных. Исследование было выполнено методом математического моделирования в средах MathCad (система компьютерной алгебры)/Matlab. Показана применимость метода не только для систем радиодиапазона, но и для квантовых устройств передачи данных, в частности инфракрасного диапазона, работающих в условиях флуктуаций тропосферного канала, на линии связи «космический аппарат – наземная станция слежения». Основные итоги работы: показано преимущество комплексирования прерывистого излучения и разнесённого приема сигналов при неизменной мощности передатчика для повышения надёжности функционирования автономных систем; определена зависимость вероятности ошибки от уровня порога при фиксированной мощности передатчика; сделана оценка оптимального порогового уровня передающего устройства по критерию минимизации вероятности ошибки; показано, что при оптимальном уровне порога обеспечивается не только минимальная вероятность ошибочного приёма данных, но и снижается энергетический расход передатчика.
Бесплатно
Статья
Разработан способ подготовки поверхности титановых сплавов, обеспечивающий увеличение прочностных характеристик клеевых соединений титан–композит. При подготовке поверхности деталей из титановых сплавов недостаточно применение только механической обработки, а при сочетании с химической обработкой поверхности возможно образование прочных связей. Для получения на деталях из титановых сплавов более развитой поверхности с целью повышения адгезии производят подготовку перед склеиванием вновь разработанным комбинированным механохимическим способом. Подготовка поверхности осуществляется за счет формирования рельефной структуры посредством нанесения рифления на станке с последующим удалением окисной пленки и формированием высокой степени микрошероховатости при помощи травления в смеси кислот. Подготовка поверхности титановых поверхностей новым методом позволяет минимизировать влияние человеческого фактора, улучшить адгезионные характеристики поверхностей деталей, увеличить временной интервал между механической подготовкой и склеиванием. Проведены исследования по определению предела прочности при сдвиге, изгибе, кручении, сжатии, растяжении, а также по определению влияния разрыва временных интервалов между механической подготовкой поверхности и склеиванием на прочностные характеристики клеевого соединения на образцах титан–композит с различной подготовкой поверхности титана. Проведен анализ влияния способов обработки поверхностей деталей из титановых сплавов на прочность клеевого соединения с учетом влияния термического воздействия в условиях вакуума, имитирующего эксплуатацию космического аппарата в условиях космоса.
Бесплатно
Статья
Композиты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированные наночастицами карбида бора B4C и композита B4C/W, для материалов защиты от быстрых и медленных (тепловых) нейтронов и γ-излучения сформированы методом механохимического синтеза в высокоэнергетических планетарных шаровых мельницах. Фазовый состав и микроструктурные характеристики композитов изучены методами рентгенографического фазового анализа (дифрактометр D8 Advance, Bruker), электронной микроскопии (сканирующий электронный микроскоп CamScan 4) и инфракрасной Фурье-спектроскопии (Фурье-спектрометр Nikolet iS10). Совместная механическая обработка в планетарной мельнице порошков сверхвысокомолекулярного полиэтилена и карбида бора В4С приводит к формированию полимерных композиционных частиц чешуйчатой формы с хаотичным распределением в них частиц карбида бора и равномерным распределением нанокристаллического железа в матрице полимера (~ 9 масс. %). Кроме того, формируется структура карбида бора с меньшим содержанием углерода (В6.5С), а также происходит разрыв молекулярных цепочек полиэтилена и его аморфизация. Совместная обработка в планетарной мельнице сверхвысокомолекулярного полиэтилена и механокомпозита B4C/W приводит к формированию полимерных композиционных частиц чешуйчатой формы с равномерным распределением в полимерной матрице частиц карбида бора и вольфрама. Изменяются параметры тонкой структуры карбида бора B4C. В результате взаимодействия полимерной матрицы и дисперсных порошков модификатора происходит образование поперечно сшитых структур и деструкция полимера с уменьшением его молекулярной массы.
Бесплатно
Статья научная
Цель работы заключается в приложении уравнений общей теории оболочек для исследования изгибающих локальных моментных факторов так называемого краевого эффекта при расчете напряженно-деформированного состояния тороидального бака от внутреннего давления. В работе повторен вывод уравнения общей теории оболочек В. З. Власова в системе криволинейных координат. Получены выражения внутренних мембранных усилий, изгибающих и крутящих моментов. Составлены общие дифференциальные уравнения равновесия расчета изотропных оболочек переменной толщины и кривизны. Для расчета торового бака введена тороидальная система координат; разрешающие уравнения преобразованы в уравнение для решения осесимметричной задачи. Чтобы уменьшить порядок производных, полученное уравнение равновесия преобразовано в вариационное уравнение. Дифференциальные операторы заменены конечно-разностными аналогами, интегрирование заменено ступенчатым суммированием. Континуальная задача сведена к задаче дискретной, вариационно-разностной, с конечным числом переменных...
Бесплатно
Применение аддитивных технологий в машиностроении для изготовления формообразующей оснастки
Статья
Рассматривается процесс применения аддитивных технологий при изготовлении крупногабаритной формообразующей оснастки. Предполагается сократить сроки изготовления и трудозатраты рабочих путем применения нетрадиционных технологических систем при изготовлении модели формообразующей оснастки, которая имеет качественно новые свойства и возможности, а также существенно повышает уровень автоматизации и интенсификации производственных процессов. При проектировании технологического процесса необходима высокая информационность и компьютеризация, определенный уровень электрификации и энергообеспечения, поэтому проектирование новых технологий базируется на рациональных технологических процессах с использованием накопленного опыта и нового системного подхода, разработанного на единстве технологий проектирования производства с помощью CAD/CAE/CAM систем. За основу изготовления формообразующей оснастки был принят экструзионный метод трехмерной печати по технологии FDM (Fused Deposition Modeling) с применением нового модифицированного материала марки PA12CF. Данный материал представляет собой композитный пластик из полиамида-12, армированный углеродными волокнами. Применение аддитивных технологий с использованием современного компьютерного моделирования, в основе которого лежит единство технологических систем, является актуальной задачей. Данные технологические системы позволят значительно повысить производительность, сократить занимаемые оборудованием производственные площади, уменьшить длительность производственного цикла, сократить число рабочих, занятых в производстве, и осуществить возможность перехода к технологиям, не требующим конструкторской документации в бумажном виде. Вместе с тем аддитивные технологии являются открытыми к дальнейшему их развитию и имеют большой потенциал эволюционировать и модифицироваться в соответствии с изменяющимися внешними условиями на рынке труда.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается применение способа бесконтактной пайки для создания высоконадежных прецизионных соединений антенно-фидерных устройств космических аппаратов негерметичного исполнения с увеличенными сроками активного существования. Переход к разработке и использованию приемопередающих устройств, работающих в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн для связи космических аппаратов с Землей, позволяет существенно снизить массо-габаритные показатели антенно-фидерных систем за счет уменьшения геометрических размеров составных частей антенно-фидерных систем - антенно-фидерных устройств: антенн, фильтров, волноводов, переходов, делителей, соединений и др. при сохранении требуемых радиотехнических и эксплуатационных характеристик. В связи с уменьшением размеров антенно-фидерных систем космических аппаратов нового поколения требуется создание малогабаритных антенно-фидерных устройств с повышенной точностью конструктивно-технологического исполнения, высоконадежными паяными соединениями, но предъявляет дополнительные требования к конструкции и технологии сборки, точности совмещения деталей между собой, получению высоконадежных, в том числе и прецизионных паяных, соединений с длительными сроками использования в условиях воздействия факторов открытого космоса...
Бесплатно
Статья
Одной из наиболее критичных систем наноспутника является система энергопитания, а аккумуляторные батареи, входящие в ее состав, подвержены существенному температурному влиянию. Поэтому для повышения эффективности системы энергопитания и повышения срока службы аккумуляторов требуется использовать систему обеспечения теплового режима. В работе предложен подход к проектированию системы обеспечения теплового режима модуля аккумуляторных батарей наноспутника. Подход состоит из двух этапов. На первом этапе проводится серия термовакуумных испытаний системы. В рамках испытаний оцениваются термодинамические свойства элементов системы энергопитания (удельная теплоемкость и теплопроводность). Оценка происходит по результатам обработки выборок измерений температуры отдельных элементов системы. Параметром согласования полученного решения является значение степени черноты компонентов. На втором этапе оценивается охлаждение блока аккумуляторных батарей при полете наноспутника на теневом участке орбиты. При оценке учитываются термодинамические параметры компонентов системы, полученные экспериментально. Таким образом, была проведена оценка «сверху» излучаемой мощности системы энергопитания. На основе экспериментальных и расчетных данных была проведена оценка достаточности выбранной мощности нагревателя блока аккумуляторных батарей. В статье приводится экспериментальная отработка предложенного подхода, используемые математические модели и эквивалентные схемы расчета модуля аккумуляторных батарей.
Бесплатно
