ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2
15
УДК 629.78
DOI: 10.18698/0236-3941-2017-2-15-27
РАСЧЕТ ВНЕШНИХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ
НА КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ МЕТОДОМ
Z
-БУФЕРА
А.А. Солуянов
vinivka442@yandex.ruВоенно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург,
Российская Федерация
Аннотация
Ключевые слова
Для определения тепловых потоков от Солнца и Земли
на космический аппарат предложено использовать еди-
ный алгоритм. Алгоритм основан на разбиении видимой
поверхности Земли на множество зон подсветки и за-
мене собственного излучения Земли и отраженного
Землей солнечного излучения в телесном угле, охваты-
вающем каждую зону, параллельным пучком лучей,
уходящим из ее центра. Показано, что основная слож-
ность определения лучистых потоков на космический
аппарат связана с учетом взаимного затенения его кон-
структивных элементов. Предложен способ и приведены
математические соотношения для расчета площадей
миделей конструктивных элементов космического аппа-
рата, позволяющие получать значения падающих на них
лучистых потоков с учетом полного или частичного
затенения. Способ основан на методах параллельного
проецирования объектов и
z
-буфера, используемых в
компьютерной графике для построения изображений.
Получены оценки временных затрат на расчет площадей
миделей конструктивных элементов космического аппа-
рата для различных уровней детализации его сеточной
геометрической модели и разрешения получаемого
изображения
К
осмический аппарат,
сеточная
геометрическая модель, затене-
ние, пиксель, z-буфер
Поступила в редакцию 27.06.2016
©МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017
Введение.
Одним из важных этапов математического моделирования теплового
режима космического аппарата (КА) в процессе орбитального полета является
определение падающих на его поверхность внешних лучистых потоков: прямого
солнечного излучения, собственного излучения Земли, отраженного Землей
солнечного излучения. Расчет падающего потока прямого солнечного излуче-
ния обычно основывается на допущении, что поток солнечной радиации пред-
ставляет собой пучок параллельных лучей. Тогда тепловой поток, падающий на
конструктивный элемент (КЭ) внешней поверхности КА, равен произведению
солнечной постоянной на площадь проекции этого КЭ на плоскость, перпенди-
кулярную направлению излучения.
Расчет потоков собственного и отраженного Землей солнечного излучений
существенно сложнее, поскольку при полете КА в околоземном космическом про-
странстве нельзя пренебрегать угловым размером планеты [1, 2]. Один из возмож-
ных путей решения этой задачи заключается в следующем. Видимая с орбиты КА