Математическое моделирование динамики температуры солнечных батарей в различных условиях орбитального полета космического аппарата

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 6

УДК 629.78

DOI: 10.18698/0236-3941-2016-6-4-21

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ОРБИТАЛЬНОГО

ПОЛЕТА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Н.Н. Астахов

666cvbnm@mail.ru

Д.Л. Каргу

dmitrii_kargu@mail.ru

В.И. Горбулин

Г.Б. Стеганов

sgb-22kaf@yandex.ru

Д.А. Шубин

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург,

Российская Федерация

Аннотация

Ключевые слова

Смоделирован процесс изменения температурного ре-

жима поверхности космического аппарата (КА). На осно-

ве анализа углового расстояния от проекции Солнца на

поверхность Земли до проекции плоскости орбиты кос-

мического аппарата рассчитаны границы теневого, полу-

теневого и освещенного участков орбит, а также границы

продолжительного бестеневого этапа полета космическо-

го аппарата. Приведен анализ бестеневых этапов полета

космического аппарата для нескольких типовых орбит.

На основе обзора литературы по расчетам теневых и

освещенных участков орбиты выявлены факторы, кото-

рые ранее не учитывались при определении границ

участков орбиты: прецессия орбиты космического аппа-

рата, суточное смещение Солнца по эклиптике. Опреде-

лены параметры, необходимые для расчета интенсивно-

сти освещения панелей солнечных батарей. Представлена

модель притока энергии от прямого светового потока,

отраженного от Земли, лучистого потока и собственного

излучения Земли в условиях изменяющихся интенсивно-

сти освещения, подстилающей поверхности, положения

линии терминатора. Приведен пример расчета темпера-

турного режима панелей солнечной батареи КА, находя-

щегося на орбите системы ГЛОНАСС на полутеневом

участке орбиты и на участках со средним и максималь-

ным значением времени нахождения в тени. Представлен

результат решения дифференциального уравнения, опи-

сывающего теплообмен излучением, методом трапеций.

Разработана методика расчета температурного режима

поверхности КА

Солнечный световой поток, от-

раженный поток, альбедо Земли,

температурный режим космиче-

ского аппарата, линия терми-

натора

Поступила в редакцию 08.07.2016

Для решения ряда прикладных задач, например, таких как исследование влия-

ния взаимодействия бортовых токовых контуров с окружающим магнитным

полем на динамику движения объекта [1, 2], оптимизация планирования целе-

вого применения космического аппарата (КА) с учетом фактического (прогно-