Основа КА Лекции Пузин
.pdf
БОРТОВОЙ КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ
Прибор коммутации (ПК) предназначен для приема от ПВУ временных меток и выдачи по ним соответствующих команд управления на подрыв пиропатронов, обеспечивающих ввод парашютной системы, на РТС ОП и СИМВ.
На участке спуска СА по команде от ББР ПК выдает команды управления на отстрел крышки парашютного люка и на запуск временной программы ПВУ. По временным меткам, выдаваемым ПВУ, ПК выдает команды на исполнительные элементы систем ввода основного парашюта, включение маяков РТС ОП и СИМВ. При получении команды от СИМВ о достижении СА заданной высоты ПВУ запускает ДМП, выключает СИМВ, отделяется парашют, выключаются маяки РТС ОП дальнего поиска, включается радиомаяк ближнего поиска. По окончании работы второй временной программы обесточиваются приборы АСП с обеспечением работы РМ ближнего поиска в течение 24 часов. Приборы АСП, РТС ОП, СИМВ запитываются от автономных источников, установленным в СА.
Парашютная система (ПС) СА обеспечивает вертикальную скорость снижения спускаемого аппарата до 12 м/с перед включением двигателя «мягкой» посадки и введение его в рабочее положение.
Двигатель «мягкой» посадки (ДМП) предназначен для обеспечения «мягкой» посадки спускаемого аппарата путем снижения скорости парашютирования СА. Величина вертикальной составляющей скорости на момент приземления не более 5 м/с.
Система управления спуском (СУС) устанавливается на борту СА, обладающей аэродинамическим качеством. СУС управляет угловым движением спускаемого аппарата КА на атмосферном участке полета.
В состав СУС входят гироскопические датчики углов и угловых скоростей, датчики перегрузок, счетно- решающие устройства. СУС обеспечивает стабилизацию аппарата и за счет управления ориентацией по крену регулирует вертикальную составляющую подъемной силы, что позволяет регулировать величину перегрузки теплового потока и дальность спуска. Система исполнительных органов спуска работает по командам СУС, обеспечивает создание управляющих моментов, необходимых для разворотов и стабилизации спускаемого аппарата. Элементы системы в основном расположены вне герметичного объема спускаемого аппарата, но под тепловой защитой. В систему входят 6 управляющих двигателей с тягой до 15 кгс каждый, баки с топливом, баллон наддува и автоматика.
2525
БОРТОВАЯ НАУЧНАЯ АППАРАТУРА НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОСМИЧЕСКОГО АППРАТА «Фотон-М» №3
Наименование |
|
Масса, |
Энергопотреблени |
|
Назначение аппаратуры |
кг |
|||
aппаратуры |
е, кВт·час/Power |
|||
Purpose of payload |
Mass, |
|||
Name of payloads |
consumption, kWh |
|||
|
kg |
|||
|
|
|
||
БИОБОКС |
Программируемый инкубатор для |
|
||
|
|
|||
Biobox |
исследований в области биологии клеток |
69,1 |
35,0 / 3,8 |
|
|
Programmed incubator for biological cell research |
|
|
|
|
|
|
|
|
SCCO |
Эксперименты с многокомпонентными |
|
|
|
|
смесями, представляющими сырую нефть |
30,0 |
10,0 |
|
|
Experiments with multi-component mixtures, |
|
|
|
|
representing crude oil |
|
|
|
|
|
|
|
|
ТЕЛЕСАПОТ |
Обеспечение канала связи и обслуживания |
|
|
|
Telesupport |
НА путем передачи научной информации на |
|
|
|
|
наземную станцию ЕКА |
24,9 |
14,0 |
|
|
Maintenance of Pl communication service link via |
|
|
|
|
scientific data downlink to ESA’s ground station |
|
|
|
|
|
|
|
|
ГРАДФЛЕКС |
Исследования в области физики жидкостей |
55,0 |
30,0 |
|
Gradflex |
Research in liquid physics |
|
|
|
|
|
|
|
|
еЭРИСТО/ |
Биологические инкубаторы для исследований |
|
|
|
еОСТЕО |
костных тканей |
73,4 |
20,0/3,0 |
|
eERISTO/eOSTE |
Biological incubators for research in bone tissue |
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
26 |
|
|
|
|
26 |
БОРТОВАЯ НАУЧНАЯ АППАРАТУРА НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОСМИЧЕСКОГО АППРАТА «Фотон-М» №3
Наименование |
|
Масса, |
Энергопотребление, |
|
Назначение аппаратуры |
кг |
|||
аппаратуры |
кВт·час |
|||
Purpose of payload |
Mass, |
|||
Name of payloads |
Power consumption, |
|||
|
kg |
|||
|
|
|
||
КБТС14 |
Выращивание кристаллов |
kWh |
||
|
||||
|
|
|||
KBTS14 |
полупроводниковых материалов |
181,9 |
84,0 |
|
|
Growth of semiconductor crystals |
|
|
|
|
|
|
|
|
ВИБРОКОН-М |
Изучение влияния управляемых |
|
|
|
VIBROCONT-M |
вибраций на теплоперенос в жидкой фазе |
10,1 |
0,1 |
|
|
Research in the effect of controlled vibrations |
|
|
|
|
on heat transfer in liquid phase |
|
|
|
|
|
|
|
|
БИОКОНТ-М |
Исследование жизнедеятельности и |
|
|
|
BIOCONT-M |
продуктивной активности |
4,6 |
3,1 |
|
|
микроорганизмов |
|
|
|
|
Research in life and productive activity of |
|
|
|
|
|
|
|
|
КОНТУР-Л |
microorganisms |
|
|
|
Исследование процессов |
|
|
||
KONTUR-L |
жизнедеятельности мышей-песчанок |
66,0 |
19,0 / 2,9 |
|
|
Research in life activity of mice |
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
262,6 |
106,2 + 2,9 |
|
Total |
|
|
|
|
|
|
|
|
2727
БОРТОВАЯ НАУЧНАЯ АППАРАТУРА НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОСМИЧЕСКОГО АППРАТА «Фотон-М» №3
Наименование |
Назначение аппаратуры |
Масса, |
Энергопотребление |
|
аппаратуры |
кг |
, кВт·час/Power |
||
Purpose of payload |
||||
Name of payloads |
Mass, kg |
consumption, kWh |
||
|
||||
|
|
|
|
|
|
Исследование теплопереноса с |
|
|
|
ТЕПЛО |
использованием тепловых труб |
|
|
|
TEPLO |
(контракт «ЦСКБ-Прогресс» - MRC) |
24,9 |
4,5 |
|
|
Research in heat transfer using heat pipes |
|
|
|
|
(contract TsSKB - Progress - MRC) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проведение биологических экспериментов |
|
|
|
БИОКОН |
(контракт «ЦСКБ-Прогресс» - Кайзер- |
15,0 |
- |
|
BIOKON |
Италия) |
|
|
|
|
Biological experiments |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерение влажности, температуры, ударов и |
|
|
|
РЕГИСТРАТО |
вибрации внутри СА на всех этапах |
|
|
|
Р ДАННЫХ |
эксплуатации |
1,55 |
- |
|
Data Logger |
(совместное использование результатов) |
|
|
|
|
Measurement of humidity, temperature, shocks and |
|
|
|
|
vibrations inside descent vehicle in all operational |
|
|
|
|
phases (joint use of results) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого / Total: |
|
41,45 |
4,5 |
|
|
|
|
|
2828
БОРТОВАЯ НАУЧНАЯ АППАРАТУРА НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
КОСМИЧЕСКОГО АППРАТА «Фотон-М» №3 (размещение в СА)
2929
БОРТОВАЯ НАУЧНАЯ АППАРАТУРА НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
КОСМИЧЕСКОГО АППРАТА «Фотон-М» №3 (размещение в СА)
3030
БОРТОВАЯ НАУЧНАЯ АППАРАТУРА НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
КОСМИЧЕСКОГО АППРАТА «Фотон-М» №3 (размещение в СА)
3131
ОСНОВЫ УСТРОЙСТВА КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Кафедра космического машиностроения.
Лекция 3
.
Самара 2017
ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ
|
|
|
Основными |
внешними |
тепловыми |
|
|
|
потоками для КА являются: |
|
|
||
|
|
- прямое солнечное излучения Qс; |
|
|||
|
|
- |
солнечное |
излучение отраженное |
от |
|
Qс |
|
|
планеты Qсо; |
|
|
|
|
Qка |
|
|
|
|
|
|
- |
собственное |
тепловое |
излучение |
от |
|
|
|
|||||
Qсо |
Qпл+ Qатм |
|
планеты Qпл; |
|
|
|
|
|
- |
атмосферный тепловой поток Qатм, |
если |
||
полет в атмосфере планеты;
- собственный тепловой поток КА Qка. Солнце излучает тепловой поток Qс = 3,78 ˖1028 Вт. Данная величина относится к видимому диапазону длин волн. Плотность теплового потока для единичной площадки, нормаль к которой направлена в сторону солнца, равна qс = 1340 Вт/м2, на теневом участке qс = 0.
Отраженный от планеты тепловой поток для орбитального КА можно принять равным Qсо= αs˖ Qс, где αs- альбедо подстилающей поверхности в районе подспутниковой точке (в среднем α s = 0,37). При этом расчет плотности отраженного теплового потока можно принять в виде: qсо = αs˖ qс ˖ r2пл/2˖(h+rпл)2, где
h – высота полета, rпл – радиус планета. Так на высоте 400 км. qсо = 230 Вт/м2.
Спектр отраженного солнечного потока соответствует спектру прямого солнечного излучения. Любая планета излучает собственный тепловой поток в инфракрасном диапазоне длин волн.
Средняя температура для планеты величина постоянная, при этом должно выполняться равенство падающего и поглощенного теплового потока, величина которого равна Qпл= (1- αs)˖qс˖π r2пл, плотность собственного теплового потока равна qсо = Qпл/4˖(h+rпл)2. Так на высоте 400 км. qпл = 195 Вт/м2.
2
ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ
Атмосферный тепловой поток Qатм проявляется в условиях орбитального полета на атмосферном участке (до высоты 1500 км). Плотность атмосферного теплового потока qатм представляет сумму плотности молекулярного теплового потока (преобразование кинетической энергии в тепловую) и теплового потока, обусловленного рекомбинацией молекул кислорода, которая идет с выделением тепла:
qатм= qмол + qрек = χ˖m˖ρ˖V3/2 + no˖V˖ξрек˖Eрек, где m –масса молекулы, ρ – плотность атмосферы, V – орбитальная скорость, χ – коэффициент аккомодации молекул, которая переходит в кинетическую
энергию (от 0,9 до 1,0), no – концентрация атомов кислорода на высоте h, ξрек - коэффициент эффективности рекомбинации молекул ( от 0,7 до 0,9), Eрек=4,072˖10-19Дж (энергия рекомбинации одного атома кислорода). На высоте 400 км. qмол= 3, 36 Вт/м2, qрек = 1,18 Вт/м2.
Зависимость изменения qмол и qрек от высоты полета КА
χ = 0,95
Q
3