Вынужденная конвекция обеспечивается специальными техническими устройствами – вентиляторами, насосами и т.п.
Теплообмен излучением (лучистый теплообмен) осуществляется путем излучения и поглощения телами электромагнитных волн. Величина теплового потока, излучаемого телом, пропорциональна его абсолютной температуре в четвертой степени. Вследствие этого результирующий тепловой поток будет направлен от горячих тел к холодным.
В земных условиях все три вида теплообмена широко распространены. Специфические условия полета КА определяют две очень важных особенности его теплообмена.
Во-первых, полет КА осуществляется в среде с чрезвычайно малой плотностью. В связи с этим теплообмен КА с окружающим пространством возможен только посредством лучистого теплообмена или путем выброса хладагента за пределы КА.
Во-вторых, поскольку на борту КА в условиях орбитального полета имеет место невесомость, то отсутствует свободный конвективный теплообмен между внутренними элементами КА. Поэтому для обеспечения конвективного теплообмена между внутренними элементами КА необходимы специальные устройства, обеспечивающие принудительное перемещение газовой или жидкой среды (вентиляторы, насосы и т.п.).
3.1.3. ХАРАКТЕРИСТИКА ВНЕШНИХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА КА
Основными внешними тепловыми потоками для КА являются (рис. 3.1):
- прямое солнечное излучение qs;
- солнечное излучение, отраженное от планеты qотр (если КА находится вблизи планеты);
- собственное тепловое излучение планеты qсоб;
- атмосферный тепловой поток qатм (если полет осуществляется в атмосфере планеты);
- собственный тепловой поток КА qизл.
Дадим характеристику каждому из этих тепловых потоков.
1. Прямое солнечное излучение. Солнце излучает тепловой поток Qсол = 3,78×1026Вт. Данная величина называется болометрической постоянной Солнца. Основная часть прямого солнечного излучения относится к видимому диапазону длин волн.
Для характеристики тепловых потоков, воздействующих на КА, пользуются величинами плотностей тепловых потоков. Плотность теплового потока представляет собой тепловой поток, проходящий через площадку единичной площади, расположенную перпендикулярно направлению теплового потока. Плотность прямого солнечного излучения на расстоянии r от Солнца определяется следующим образом
.
(3.1)
В околоземном пространстве (r=149 млн. км) плотность солнечного излучения составляет qs = 1400 Вт/м2. Естественно, что тепловой поток прямого солнечного излучения воздействует на КА на освещенном участке орбиты. На теневом участке орбиты qs = 0.
Рис. 3.1. Внешние тепловые потоки, действующие на КА 1 - Солнце; 2 - планета; 3 - космический аппарат; 4 - орбита КА.
2. Солнечное излучение, отраженное от планеты. Падающий на планеты тепловой поток частично поглощается ими и частично отражается. Доля отраженного планетой солнечного излучения называется альбедо планеты. Ее величина определяется состоянием поверхности и составом атмосферы планеты. Для Земли альбедо составляет a=0.37, т.е. 37% падающего на Землю теплового потока отражается в окружающее пространство. При этом 27% падающего солнечного излучения отражается облачным покровом Земли, 7% отражается атмосферой и 3% поверхностью Земли.
При полетах вблизи планет отраженный тепловой поток имеет величину, соизмеримую с величиной потока прямого солнечного излучения, и должен учитываться при проведении тепловых расчетов КА.
 |
Рис.3.2. Схема распределения отраженного от планеты солнечного теплового потока
Определим плотность отраженного от планеты солнечного теплового потока qотр на высоте Н от поверхности планеты (рис. 3.2). Допустим, что после отражения от планеты солнечный тепловой поток распространяется в полусфере. Тогда
,
(3.2)
где Q отр - тепловой поток, отраженный от планеты;
r пл - радиус планеты.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.