CC BY
37УДК 681.7.069.2
ТЕПЛОПРИЕМНИК ФОА 020 КАК АЛЬТЕРНАТИВНОЕ СРЕДСТВО КОНТРОЛЯ ОСВЕЩЕННОСТИ ПРИ ТЕПЛОВАКУУМНЫХ ИСПЫТАНИЯХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
С. А. Крат
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Cформулирована проблема контроля освещенности в ходе тепловакуумных испытаний КА и предложен альтернативный способ ее измерения.
Ключевые слова: наземная экспериментальная отработка КА, тепловакуумные испытания, имитатор солнечного излучения, фотоэлектрические преобразователи.
FOA 020 HEAT RECEIVER AS SUNLIGHT CONTROL ALTERNATIVE UNDER SPACE VEHICLES' THERMAL VACUUM TESTS
S. А. Krat
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
This paper specifies a sunlight control problem under space vehicle thermal vacuum tests. The research proposes alternative control way.
Keywords: land experimental trying out, thermal vacuum tests, the sunlight simulator, photo-electric converters.
В перечень мероприятий по наземной экспериментальной отработке КА включены тепловакуумные испытания (ТВИ) с использованием Имитатора солнечного излучения (ИСИ) [1]. При этом на КА, подлежащий отработке, производится имитация воздействия электромагнитного излучения Солнца по спектральному составу, интенсивности и неравномерности [2]. В материалах 19 международной научно-практической конференции «Решетневские чтения» изложена информация о влиянии собственной температурной зависимости кремниевых фотоэлектрических преобразователей на оценку освещенности в ходе теплова-куумных испытаний КА и предложен способ ее коррекции [3]. Данный способ основан на аппроксимации экспериментальных данных с последующим сведением полученных зависимостей к трансцендентному уравнению. Далее трансцендентное уравнение вводится в программу измерения освещенности при ТВИ, выполняя таким образом функцию «поправки» измеренного значения освещенности с учетом собственной температуры кремниевого фотопреобразователя [4].
Данный способ прост в реализации, однако для точной оценки температурной зависимости конкретного фотопреобразователя при использовании в конкретной вакуумной установке (ВУ) всякий раз требуется новый эксперимент.
Ниже предложена оценка применения тепло-приемника суммарного теплового потока ФОА 020 в качестве альтернативного средства измерения освещенности в ходе ТВИ.
Для проверки задействована вакуумная установка для испытаний на воздействие солнечного излучения
калориметрических датчиков из состава испытательной базы АО «ИСС». На рис. 1 приведена схема данной установки с Имитатором солнечного излучения (ИСИ) и установленным внутри вакуумной камеры напротив иллюминатора теплоприемником ФОА 020.
В ходе проверки через иллюминатор вакуумной камеры, на проверяемый теплоприемник с помощью ИСИ подавалось излучение солнечного спектра, в диапазоне интенсивности от 600 до 1400 Вт/м2 При этом внутри камеры был установлен режим по давлению и температуре, соответствующий режиму ТВИ. При включении ИСИ для каждого уровня по интенсивности излучения фиксировались выходные параметры теплоприемника.
На рис. 2 приведены полученные зависимости плотности измеренного теплоприемником теплового потока от собственной температуры для уровней интенсивности 626, 809, 990 и 1330 Вт/м2 соответственно. Под каждой зависимостью представлено уравнение, полученное при аппроксимации данных измерений. Для оценки температурной зависимости тепло-приемника автором предложено проанализировать отклонения рассчитанной плотности измеренного теплоприемником теплового потока от среднего значения по всем измерениям для данного уровня интенсивности. Соответственно это составило 0,89, 0,26, 1,43 и 1,67 %. Среднее отклонение по всем уровням составило 1,06 процента. Согласно техническим данным на теплоприемник ФОА 020, предел допускаемого значения основной погрешности измерения теплового потока теплоприемником [5] составляет 5 %.
Контроль и испытания ракетно-космической техники
Рис. 1. Установка для проверки характеристик ФОА 020 в условиях ТВИ: 1 - ВУ; 2 - вакуумно-откачная система; 3 - система азотообеспечения; 4 - система перемещения ИСИ; 5 - ИСИ; 6 - ФОА 020; 7 - монтажный столик; 8 - устройство измерения освещенности ФОА 020; 9 - устройство измерения температуры ФОА 020; 10 - система контроля параметров ИСИ; 11 - иллюминатор ВУ
Рис. 2. Зависимости плотности измеренного теплоприемником теплового потока от собственной температуры
Таким образом, отклонения измеренной плотности теплового потока находятся в пределах основной погрешности измерения теплоприемника ФОА 020. Согласно программам испытаний, при ТВИ точность воспроизведения солнечного потока возможна с погрешностью до 5 %. Следовательно, допустимо применение ФОА 020 в качестве альтернативного средства измерения освещенности в ходе ТВИ.
Библиографические ссылки
1. Крат С. А., Христич В. В. Тепловакуумная отработка КА: развитие современных тенденций // Вестник СибГАУ. Красноярск, 2010. № 4 (30).
2. Колесников А. В., Сербин В. И. Моделирование условий внешнего теплообмена космических аппаратов. М. : Информация - XXI век, 1997. 170 с.
3. Крат С. А. Собственная температурная зависимость кремниевых фотопреобразователей лучистого потока при тепловакуумных испытаниях космических аппаратов // Решетневские чтения : материалы XIX Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 55-летию Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева (1014 нояб. 2015, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. Ч. 1. С. 375-376.
4. Пат. 2585613. Российская Федерация. Способ коррекции собственной температурной зависимости кремниевых фотоэлектрических фотопреобразователей / Крат С. А., Крат Н. М., Шаров А. К. Опубликован: 27.05.2016.
5. Теплоприемник суммарного теплового потока ФОА 020. Техническое описание и инструция по эксплуатации БЫ2.825.020 ТО.
References
1. Krat S. A., Hristich V. V. Teplovakuumnaya otrabotka KA: razvitie sovremennih tendencii [Space vehicles' thermal vacuum trying out: modern lines' develop-
ment]. Vestnik SibGAU. Krasnoyarsk, 2010. No. 4 (30). (In Russ.)
2. Kolesnikov A. V., Serbin V. I. [Space vehicles' external heat exchange's conditions' modelling]. M. : Informacia - XXI vek. 1997. 170 p.
3. Krat S. A. Inherent silicon photo-electric converter temperature dependence under space vehicle thermal vacuum tests // Reshetnev reading: Proceedings of the XIX International Scientific Conference dedicated to the memory of General Designer of rocket-space systems Reshetnev (10-14 November, 2015, Krasnoyarsk) 2 р. / under total. ed. Yu. Yu. Loginov ; Sib. state. aerokosmich. Univ. Krasnoyarsk, 2015. Р. 1. Рр. 375-376.
4. Sposob korrekcii sobstvennoy temperaturnoy zav-isimosti kremnievyh photoelektricheskih preobra-zovateley [Method for correction of intrinsic temperature dependence of silicon photoelectric converters] / Krat S. A., Krat N. M., Sharov A. K. Patent RF, no. 2585613, 2016.
5. FOA 020 heat receiver. Technical description and user's manual. 1981.
© Крат С. А., 2017
