21. Вибір параметрів космічного радіатора

Основними параметрами радіатора є його розміри, форма, оптичні характеристики зовнішнього покриття і , температура випромінюючої поверхні і матеріал радіатора. Для виготовлення радіатора використовують теплопровідні матеріали, в яких відношення теплопровідності до густини достатньо велике (для Al , для Mg , для Cu ).

Тепловий потік випромінення для радіатора з теплоносієм:

, (21.1)

де – ступінь чорноти зовнішнього покриття радіатора;

Т_рід – температура теплоносія на вході в радіатор ( );

– площа поверхні радіатора;

– ККД радіатора (залежить від матеріалу і геометрії радіатора, обраховується чисельно).

Для КА форму радіатора і оптичні коефіцієнти вибираються такими, щоб забезпечувалась нерівність:

, (21.2)

де – температура замерзання теплоносія;

– мінімальна температура радіатора під час руху по орбіті;

– мінімальний питомий потік прямої сонячної радіації під час руху по орбіті;

– мінімальне значення відносного міделя радіатора в напрямку сонця при різних орієнтаціях КА;

– мінімально допустиме співвідношення оптичних коефіцієнтів.

По вибраній формі і відомих значеннях оптичних коефіцієнтів визначають відведенний питомий тепловий потік з одиниці поверхні радіатора:

, (21.3)

де – максимальне значення теплового потоку прямої сонячної радіації на орбіті;

– максимальне значення відносного міделя радіатора при можливих орієнтаціях КА.

Радіатор розраховують на відвід із КА теплового потоку:

(21.4)

де – максимальне внутрішнє тепловиділення;

– максимальний потік зовнішнього тепла до КА через поверхню, обраховується із системи рівнянь:

, (21.5)

де – площа зовнішньої оболонки КА без площі радіатора;

, , – усереднені значення температури, чорноти і термічного опору оболонки КА відповідно.

Розрахувавши значення і , знаходять необхідну площу радіатора:

(21.6)

Таким чином для зменшення площі радіатор повинен мати мінімальний мідель відносно Сонця, а покриття на його поверхні максимальне значення чорноти при умові:

. (21.7)

Вибір параметрів радіатора для КА виконують на основі аналізу рівняння (21.6), в якому:

(21.8)

де – відносний мідель на вектор j теплового потоку ( і т.д.).

При заході КА в тінь планети температуру радіатора розраховують як:

. (21.9)

Для зменшення параметрів радіатора використовуються комбіновані СЗТР із активних і пасивних компонентів.

22. Розрахунок параметрів фотоелектричної батареї

Площа фотоелектричної батареї розраховується за формулою:

, (22.1)

де – середньодобова потужність;

– коефіцієнт запасу, ;

– питома потужність фотоперетворювачів при температурі , ;

^t – температурний градієнт потужності, ;

– рівноважна температура фотоелектричної батареї на освітленій частині орбіти, ;

– мінімальне значення інтегрального коефіцієнту освітленості за виток:

, (22.2)

де ψ – кут між нормаллю в площині орбіти та вектором напрямку на Сонце;

– кут між проекцією вектора напрямку на Сонце на площину орбіти та радіус-вектором КА:

; ;

– кут між нормаллю до поверхні фотоелектричної батареї та вектором напрямку на Сонце. Для висоти Н=500км, .

Кут обчислюється за формулою:

, (22.3)

де – радіус Землі.

Рис. 22.1

Значення кута знаходять як:

, (22.4)

де – кут між радіусом вектора КА та нормаллю до поверхні фотоелектричної батареї;

– кут між напрямком зв’язаної осі ОХ з КА та проекцією нормалі до фотоелектричної батареї на площину ХОZ.

Енергетичний ККД буферної батареї . У формулі (22.1) – коефіцієнт зниження потужності фотоелектричної батареї до закінчення активного існування КА, ; – коефіцієнт заповнення фотоперетворювачами площі фотоелектричної батареї, .

Вага фотоелектричної батареї із фотоперетворювачами може бути знайдена з вагової залежності:

, (22.5)

де – вага м² панелі з фотоперетворювачами:

, (22.6)

– питома вага стільникової конструкції, ;

– питома вага фотоперетворювачів, .

Максимальна потужність фотоелектричної батареї дорівнює:

(22.7)