Вычислительное моделирование отверждения каркаса надувной антенны спутника на околоземной орбите

С помощью вычислительного моделирования проводится температурный анализ нового технологического процесса - отверждения препрегов на околоземной орбите. Проблема возникла в связи с обсуждаемой в настоящее время возможностью использования на космических спутниках малых размеров надувных антенн, которые имеют ряд преимуществ перед классическими раздвижными металлическими антеннами. Однако для продолжительной работы надувной антенны необходимо, чтобы с течением времени она приобрела жесткость и ее функциональные свойства перестали зависеть от давления находящегося в ней воздуха. Обеспечить это может твердый каркас из препрега, горячее отверждение которого осуществляется непосредственно на орбите, Размещение специального оборудования для разогрева препрегов в корпусе спутника нежелательно. Такое оборудование увеличит вес и размеры аппарата. Авторами предлагается производить разогрев элементов конструкции в космосе, за счет естественного излучения Солнца и Земли. Эта новая идея требует обоснования и проверки посредством натурных испытаний и вычислительного моделирования. В данной работе рассматриваются результаты численных экспериментов только с одной из составляющих технологического процесса отверждения на орбите - с температурным режимом. Особенностью решения краевой температурной задачи является учет в граничных условиях нагрева каркаса надувной антенны от потока солнечного излучения и остывание каркаса в результате излучения самой конструкцией тепла в космическое пространство. Установлено, что для достижения нужных температур целесообразно в каркасе вместо простого препрега применять препрег с медным напылением. Выяснены особенности распределения температуры в подобной конструкции при ее вращении. Определены времена, когда следует изменять ориентацию антенны по отношению к направлению потока солнечного излучения, чтобы получить нужные для достижения отверждения всех элементов каркаса температуры за малое число оборотов вокруг Земли, то есть за время, пока в надувной антенне сохраняется высокое давление газа.