МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
УДК 629.7.031.7
ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ СИЛЫ СВЕТОВОГО ДАВЛЕНИЯ
НА СОЛНЕЧНЫЙ ПАРУС С УЧЕТОМ ЗАВИСИМОСТИ
ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА ПАРУСА
ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
Н.А. Неровный
,
В.Н. Зимин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
e-mail:
;
Приведен обзор современных исследований в области солнечных парусов. Пока-
зана актуальность исследования феномена зависимости оптических характе-
ристик тонкопленочных материалов от механических напряжений в контек-
сте солнечных парусов. Выведены соотношения для силы светового давления,
действующего на бесконечно малый элемент с учетом зависимости оптиче-
ских характеристик от длины волны, направления в пространстве, темпера-
туры материала и механических напряжений в материале. Выполнена поста-
новка совместной задачи о нахождении деформированной формы паруса, его
температурного состояния и распределения сил светового давления, а также
главного вектора и главного векторного момента сил светового давления.
Ключевые слова
:
солнечный парус, световое давление, оптические характери-
стики, зависимость от напряжений.
DETERMINATION OF THE RADIATION PRESSURE FORCE ACTING
ON A SOLAR SAIL TAKING INTO ACCOUNT STRESS-DEPENDENT
OPTICAL PARAMETERS OF SAIL MATERIAL
N.A. Nerovnyi
,
V.N. Zimin
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation
e-mail:
;
A review of recent research in the field of solar sailing is given. The urgency
of investigating a phenomenon of dependence of optical parameters of thin film
materials on mechanical stresses is shown in the context of solar sails. Relationships
are derived for a force due to radiation pressure acting on an infinitesimal
element with allowance for dependence of optical characteristics on the wavelength,
direction in space, material temperature and mechanical stresses in the material.
The formulation of a combined problem is performed for finding a deformed shape
of solar sail, its thermal state, and radiation pressure force distribution as well as a
resultant vector and resultant couple of radiation pressure forces.
Keywords
:
solar sail, radiation pressure, optical parameters, dependence on stress.
В настоящее время ведутся активные теоретические и экспери-
ментальные исследования в области солнечных парусов: выполнены
несколько успешных экспериментов по раскрытию солнечных пару-
сов на космических аппаратах, разрабатываются новые космические
эксперименты с солнечными парусами, проводятся наземные испы-
тания перспективных материалов и конструкций, которые возможно
применять для создания парусов.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 3 61
