Система обеспечения теплового режима космического аппарата. Расчет характеристик систем обеспечения теплового режима космических аппаратов, страница 17

Для определения потребной площади радиатора составим уравнение теплового баланса радиатора в режиме максимальных тепловых потоков:

                             (4.43)

где  - тепловой поток, поглощаемый радиатором на световом участке орбиты;

 - излучаемый радиатором тепловой поток.

Записав выражение для указанных тепловых потоков (см. разд.3.5), получим

                                    (4.44)

где -коэффициент поглощения солнечного излучения поверхностью радиатора;

-степень черноты поверхности радиатора;

-плотность прямого солнечного теплового потока в окрестности КА;

-площадь проекции радиатора на плоскость, перпендикулярную направлению прямого солнечного теплового потока;

-плотность отраженного от Земли солнечного теплового потока в окрестности КА;

-площадь проекции радиатора на плоскость, перпендикулярную направлению отраженного от Земли солнечного теплового потока;

-плотность собственного теплового излучения Земли в окрестности КА;

-площадь проекции радиатора на плоскость, перпендикулярную направлению собственного теплового потока Земли;

-плотность атмосферного теплового потока;

-площадь проекции радиатора на плоскость, перпендикулярную вектору скорости КА (площадь миделя радиатора);

-площадь поверхности радиатора.

Из выражения (4.44) получим

   (4.45)

Заметим, что величины ,, и легко определяются по известным форме радиатора и его ориентации в процессе полета.

Для обеспечения работоспособности СТР необходимо осуществить проверку условия незамерзания теплоносителя в режиме минимальных тепловых потоков. Соответствующее уравнение теплового баланса радиатора имеет вид

                              (4.46)

где - минимальный тепловой поток, выделяемый внутри отсека КА;

- тепловой поток, поглощаемый радиатором на теневом участке орбиты.

После раскрытия составляющих тепловых потоков получим

   (4.47)

Отсюда температура радиатора в режиме минимальных тепловых потоков

        (4.48)

Данная температура должна быть не ниже допустимой из условия незамерзания теплоносителя температуры. Теплоноситель ЛЗ-ТК имеет температуру замерзания -107⁰С. Теплоносители на основе водных растворов этиленгликоля, используемые в отсеках экипажа КА, имеют температуру замерзания -20…-40⁰С.

В том случае, когда условие незамерзания теплоносителя не выполняется, возможны следующие приемы предотвращения замерзания теплоносителя:

1) использование покрытия радиатора с меньшим значением степени черноты;

2) установка на радиатор жалюзи, снижающих излучаемый с радиатора тепловой поток в режиме минимальных тепловых потоков;

3) подогрев теплоносителя в режиме минимальных тепловых потоков.

Как правило, выбирается такой способ, который приводит к минимальному ухудшению массовых характеристик СТР.

3.2.5. Расчет массовых характеристик СТР

Масса СТР представляет собой сумму

                      (3.49)

где  -масса вентилятора;

-масса ГЖТ;

-масса гидроблока;

-масса радиатора;

-масса трубопроводов, теплоносителя и деталей сборки;

-масса той части энергоустановки, которая обеспечивает работу СТР.

Масса вентилятора определяется следующим образом:

                              (3.50)

где - удельная масса вентилятора (= 4…6 кг/Вт).

Масса ГЖТ пропорциональна площади теплообмена в теплообменнике:

                          (3.51)

где - удельная масса ГЖТ (= 2,3…2,5 кг/м² для сотовых теплообменников; =1,8…2,0 кг/м² для пластинчатых теплообменников).

Масса гидроблока пропорциональна потребляемой электрической мощности:

                                                                  (3.52)

где - удельная масса гидроблока (=0,3…0,5 кг/Вт).

Масса радиатора пропорциональна его площади:

                                                                       (3.53)

где - удельная масса радиатора (=5…8 кг/м²).

Масса трубопроводов, теплоносителя и деталей сборки определяется следующим образом:

                                                                (3.54)

где -относительная масса трубопроводов, теплоносителя и деталей сборки (=0,1…0,2).