- •Введение
- •1. Основные этапы и особенности теплового проектирования ка
- •2. Факторы космического полета, оказывающие влияние на тепловое состояние ка.
- •2.1. Условия космического пространства, оказывающие прямое и косвенное влияние на тепловое состояние ка
- •2.1.1 Космический вакуум
- •2.1.2. Невесомость.
- •2.1.3. Электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца.
- •2.1.4. Исходящее от планет излучение
- •2.1.5. Микрометеорные потоки и собственные выделения ка
- •2.2. Условия на участке торможение и спуск ка или его части (ca) в атмосфере планет.
- •2.2.1. Возможные траектории спуска и их особенности.
- •2.2.2. Газодинамическая картина обтекания спускаемого аппарата высокоскоростным потоком газа.
- •2.2.3. Физико-химические процессы в сжатом слое.
- •Зависимость подводимой к поверхности са тепловой энергии от геометрической формы его поверхности.
- •2.2.5. Оценочные формулы для определения конвективного и радиационного тепловых потоков к поверхности са в окрестности точки торможения и по поверхности аппарата.
- •3. Системы обеспечения тепловых режимов
- •3.1. Общие сведения о системах обеспечения тепловых режимов
- •3.2 Характеристика некоторых средств обеспечения теплового режима, входящих в сотр
- •3.2.1. Экранно-вакуумной теплоизоляции (эвти) и ее свойства.
- •3.2.2 Тепловые трубы и принципы их работы
- •3.2.3.Радиационно-оптические покрытия поверхности ка и их реакция на воздействие коротковолнового электромагнитного и корпускулярного излучения Солнца.
- •3.2.4.Особенности систем обеспечения теплового режима криогенных емкостей ка.
- •3.3. Методы тепловой защиты са
- •3.3.1. Краткая характеристика методов тепловой защиты
- •3.3.2. Механизм разрушения различных теплозащитных материалов.
- •3.3.3. Эффективная энтальпия разрушения.
- •4. Математическое моделирование теплового режима ка
- •4.1.Общая характеристика математических моделей,применяемых на различных этапах проектирования ка.
- •4.2. Описание математической модели теплового режима негерметичных ка в частности, крупногабаритных.
- •4.2.1. Численно-аналитический метод определения угловых коэффициентов
- •4.2.2. Методический подход к расчету распределения плотности поглощаемого элементами ка потока излучения.
- •4.3. Математическое моделирование внешнего теплообмена ка.
- •4.3.1. Расчет плотности падающего на невогнутые поверхности ка потока солнечного излучения
- •4.3.2. Расчет плотности падающего на поверхность ка потока исходящего от планет излучения
- •5. Экспериментальная тепловая отработка ка
- •5.1 Значение экспериментальной тепловой отработки ка.
- •5.2. Краткая характеристика структуры тепловых испытаний ка и методических подходов к экспериментальной отработке сотр ка.
- •5.3. Методы экспериментального исследования теплозащитных материалов.
- •6. Применение обратных задач при исследовании процессов теплообмена и проектировании технических объектов
- •6.1. Особенности задач теплового проектирования, приводящие к постановке обратных задач теплообмена
- •6.2. Классификация обратных задач теплообмена.
- •Список использованных источников
4.2.2. Методический подход к расчету распределения плотности поглощаемого элементами ка потока излучения.
При радиационном теплообмене между реальными нечерными поверхностями излучение, испускаемое некоторой поверхностью попадает на другие поверхности в результате многократного отражения с частичным поглощением излучения при каждом его взаимодействии с поверхностями. При таком процессе трудно уследить за прохождением излучения и за всеми актами поглощения. Но это и не нужно делать, если воспользоваться известным обладающим широкими возможностями методом, называемым или методом лучистого сальдо, или зональным методом. Применяя этот метод и используя принятые обозначения, запишем для стационарного режима уравнение теплового баланса для каждого из элементов рассматриваемой системы :
= 0 (4.4),
где (4.5)
Использую соотношения (4.5), исключим из уравнений (4.4) члены, содержащие , и получим систему линейных относительно уравнений, правые части которых будут зависеть от величины и распределения по поверхности КА подводимой извне или изнутри тепловой энергии.
После простых преобразований система примет следующий вид :
(4.6)
где ,
,
,
,
-для односторонних поверхностей, - для двусторонних поверхностей.
При известных правых частях уравнений (4.6) можно определить неизвестные величины , решая систему (4.6) каким-либо способом, например, методом Гаусса или итерационным методом. Следует заметить, что недиагональными коэффициентами левой части уравнений (4.6) являются локальные угловые коэффициенты , методика вычисления которых излагалась в предыдущем разделе.
Определив в результате решения системы уравнений (4.6) плотности исходящих от каждой грани эффективных тепловых потоков, можно вычислить с помощью соотношений (4.7) распределение температур по граням исследуемого объкта, но температур, которые имели бы место в телескопе при отсутствии теплопереноса за счет теплопроводности материала его конструктивных и оптических элементов. Это выражение имеет вид:
(4.7)
Однако в формировании поля температур нижней и верхней бленд телескопа, его тубуса и, особенно, в формировании поля температур зеркал существенную роль может играть теплопроводность материалов отмеченных элементов. Поэтому возникает необходимость решения задач теплопроводности для каждого фрагмента КА, для которого теплопроводность может играть заметную роль в формировании поля температур. Результаты расчета распределения плотности эффективных тепловых потоков по поверхности элементов КА служат всего лишь основой для определения граничных условий решения задач теплопроводности для этих частей КА. Причем граничными условиями служат не сами величины плотности эффективных тепловых потоков, а величины локальной плотности поглощаемых элементами поверхности потоков излучения ( ). Плотность поглощаемого гранью теплового потока определяется следующим очевидным соотношением : . Для решения задачи теплопроводности необходимо задать непрерывную функцию, характеризующую распределение плотности поглощаемого рассматриваемой поверхностью потока излучения. Поэтому решению задач теплопроводности должно предшествовать решение задач аппроксимации дискретно заданных функций распределения непрерывной функцией. Аппроксимацию целесообразно осуществлять с помощью сплайн-функции, где в качестве базовых функций лучше всего использовать кубические полиномы.