Для этого рассматривают серию последовательных моментов. Для каждого момента с учетом модели деградации рассчитываются значения располагаемой емкости БХ и располагаемой мощности БФ. Затем проводится численное интегрирование системы уравнений 3.1, 3.3, 3.5, 3.10-3.14, 3.16 на интервале достаточном, чтобы СЭС вышел на установившийся режим работы. Как правило, для этого достаточно несколько витков. Для установившегося режима работы находятся и фиксируются значения параметров kосн и UБХmin. Таким образом, получают ряд значений этих параметров для различных моментов срока жизни КА.
Если позволяют вычислительные мощности, то можно проинтегрировать состояние СЭС непрерывно на всем интервале предполагаемого времени жизни КА, заложив при этом и сезонное изменение длительности тени, характерное для большинства орбит.
Вообще-то картина, представленная на рисунке 3.3 достаточно упрошена в жертву наглядности. На ней не показано влияние на энергобаланс СЭС постоянного снижения располагаемой мощности БФ. Характер этого влияния подобен влиянию снижения располагаемой емкости БХ, однако совместное влияние этих двух факторов существенно усложняет картину.
Также, как уже упоминалось, для большинства орбит характерно сезонное изменение длительности тени (см. рис. 1.2). Изменение длительности тени приводит к тому, что регулярно изменяется потребная глубина разряда БХ для обеспечения нормальной работы СЭС. Она уменьшается с уменьшением длительности тени и опять возрастает при сезонном увеличении длительности тени. При этом при изменении длительности тени изменяется также и суммарный энергоприход от БФ в течение каждого витка. Таким образом верхний график на рис. 3.3 в реальности более похож на полет планера над горами, чем на размеренный спуск над равниною.
Как уже упоминалось, процессы деградации мощности БФ и емкости БХ в значительной степени носят случайный, стохастический характер. Деградация мощности БФ в наибольшей мере связана с бомбардировкой поверхности фотопреобразователей заряженными частицами, что создает дефекты кристаллической решетки, которые являются центрами рекомбинации электронно-дырочных пар. Следствием этого является уменьшение коэффициента собираемости и выхода по току. Также при этом уменьшается напряжение холостого хода фотопреобразователя.
Снижение емкости БХ обусловлено одновременным протеканием целого семейства процессов, основные из которых это (для НКГ и НВ БХ) – нескомпенсированный саморазряд никелевого электрода, разбаланс емкостей аккумуляторов, испарение электролита, закорачивание сепаратора металлическими микродендритами и др.
Поэтому говорить о более-менее точном прогнозе ожидаемой мощности БФ и емкости БХ через несколько лет работы затруднительно. Достаточно достоверно можно говорить только о предполагаемом интервале их значений в рамках между оптимистическим и пессимистическим прогнозом. Таким образом и при расчете kосн и UБХmin следует исходить из двух крайних возможных вариантов – оптимистического и пессимистического сценария деградации емкости БХ и мощности БФ, выполнив расчет для каждого из них (рис. 3.4).
Рис 3.3 – Взаимосвязь располагаемой емости БХ и критериев работоспособности СЭС
Рис 3.4 – Вероятностный прогноз ресурсных характеристик СЭС.
В результате этого расчета получаются не конкретные даты, но некоторые временные интервалы, в течение которых с приемлемой достоверностью следует ожидать исчерпания функционального и полного ресурсов. Для СЭС рационально спроектированной с точки зрения обеспечения положительного энергобаланса заданный ресурс, допуская некоторый возможный риск может находиться в пределах ожидаемого интервала исчерпания функционального ресурса и безусловно должен быть меньше пессимистического прогноза исчерпания полного ресурса.
1. Безручко К.В., Горовой А.В., Туркин И.Б. Расчет освещенности и температуры солнечных энергоустановок искусственных спутников земли в условиях орбитального полета. ХАИ, 1999
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.