Расчет внешних тепловых потоков на космический аппарат методом z-буфера

Для определения тепловых потоков от Солнца и Земли на космический аппарат предложено использовать единый алгоритм. Алгоритм основан на разбиении видимой поверхности Земли на множество зон подсветки и замене собственного излучения Земли и отраженного Землей солнечного излучения в телесном угле, охватывающем каждую зону, параллельным пучком лучей, уходящим из ее центра. Показано, что основная сложность определения лучистых потоков на космический аппарат связана с учетом взаимного затенения его конструктивных элементов. Предложен способ и приведены математические соотношения для расчета площадей миделей конструктивных элементов космического аппарата, 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 аппарата для различных уровней детализации его сеточной геометрической модели и разрешения получаемого изображения.

Литература

[1] Козлов Л.В., Нусинов М.Д., Петров Г.И. Моделирование тепловых режимов космического аппарата и окружающей его среды. М.: Машиностроение, 1971. 382 с.

[2] Залетаев С.В., Копяткевич Р.М. Программный комплекс теплового проектирования и анализа тепловых режимов космических аппаратов // Космонавтика и ракетостроение. 2014. № 4. С. 84-91.

[3] Моделирование спектроэнергетических характеристик космических объектов в оптическом диапазоне / А.И. Богоявленский, А.А. Каменев, М.М. Полуян, А.А. Солуянов, С.И. Ханков // Радиопромышленность. 2014. № 1. С. 147-154.

[4] Баёва Ю.В., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Методика расчета нестационарных температур космического объекта, движущегося по эллиптической орбите // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 6. С. 67-72.

[5] Дзитоев А.М., Ханков С.И. Методика расчета коэффициентов облученности цилиндрического космического объекта подсветкой Земли // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 1. С. 145-150.

[6] Шилко И.И. Организация учета светового давления на поверхность космического аппарата // Вестник СибГАУ. 2011. № 1. С. 123-125.

[7] Палешкин A.B., Колесников A.B. Численный метод моделирования внешнего теплообмена космического аппарата с произвольной формой наружных поверхностей // Вестник МАИ. 2010. Т. 17. № 4. С. 81-89.

[8] Никулин Е.А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. 560 с.

[9] Васильков Д.М. Геометрическое моделирование и компьютерная графика: вычислительные и алгоритмические основы. Минск: Изд-во БГУ, 2011. 203 с.

[10] Ярошевич В.А. Компьютерная графика. М.: Изд-во МИЭТ, 2014. 68 с.

[11] Кулясов П.С., Никулин Е.А. Ускорение вычислений форм-факторов при расчете освещенности сцены методом излучательности // Вестник Нижегородского университета. 2012. № 3. С. 184-188.

[12] Шаенко А.Ю. Методика расчета теплообмена в радиационных экранах больших космических обсерваторий // Космонавтика и ракетостроение. 2011. № 1. С. 57-64.