Энергобалансный расчет системы электроснабжения космического аппарата, страница 9

Где Т_РОН – суммарное время работы в режиме ОН на интервале времени Т_S .

Иначе говоря, при k_осн =1 обеспечивается все 100% сеансной нагрузки, система не заходит в режим ОН; при k_осн =0.5 СЭС 50% времени работает в режиме ОН;  k_осн =0 СЭС работает только в режиме ОН.

Функциональный ресурс КА – это время, в течение которого СЭС обеспечивает на заданном уровне потребности сеансной загрузки. На интервале функционального ресурса КА считается полностью работоспособным. В практике отечественной космонавтики считается приемлемым кратковременное (на срок до нескольких суток) снижение параметра k_осн до уровня 0.7...0.9 (в зависимости от предназначения КА), также считается приемлемым на конец заданного ресурса КА значение  k_осн в пределах 0.75…0.8.  Таким образом, устойчивое снижение величины k_осн ниже уровня 0.75…0.8 означает исчерпание функционального ресурса КА.

После исчерпания функционального ресурса и до исчерпания полного ресурса КА остается еще некоторое время частично работоспособным, поскольку время от времени сеансная нагрузка еще может включаться.

Предполагаемый полный ресурс КА обусловлен исчерпанием ресурса химической батареи. В течение срока эксплуатации КА располагаемая емкость БХ непрерывно падает. При этом средняя мощность нагрузки остается практически постоянной, что обуславливает примерно постоянную величину  абсолютной (в А·ч) глубины разряда БХ за повторяющийся цикл нагрузки (как правило – виток). Таким образом, относительная глубина разряда БХ за цикл нагрузки непрерывно падает в течение срока эксплуатации КА. Это означает, что непрерывно падает и минимальное напряжение до которого разряжается БХ за повторяющийся цикл нагрузки. Когда это минимальное напряжение начинает падать ниже ДМН – это приводит к систематическому включению РОН и еще некоторое время КА остается частично работоспособным. Когда же это минимальное напряжение U_БХmin приближается к нолю – это означает исчерпание ресурса БХ и исчерпание полного ресурса КА.

Этот процесс проиллюстрирован на рис. 3.3. В процессе эксплуатации располагаемая емкость БХ Q_{БХ_расп} постепенно уменьшается. При этом необходимо обеспечивать постоянную штатную глубину разряда q_.. Когда Q_{БХ_расп} становится сравнимой с q для обеспечения нормальной работы СЭС приходится прибегать к периодическому запрету сеансной нагрузки. Режим ОН начинает периодически включаться потому, что напряжение БХ начинает стабильно опускаться ниже уровня ДМН. Соответственно, если до этого времени k_осн был равен единице, то теперь его величина начинает постепенно падать. Когда она достигает уровня 0.75…0.8 – то это момент исчерпания функционального ресурса КА. Для грамотно спроектированной СЭС он должен совпадать с заданным ресурсом КА. Далее, некоторое время КА остается частично функциональным, поскольку хоть и время от времени все реже, но появляется возможность обеспечивать питание сеансной нагрузки. И наконец, через какое-то время Q_{БХ_расп} падает уже до такого уровня, что его становится недостаточно даже и для питания дежурной загрузки. Тогда минимальное напряжение на БХ за цикл нагрузки достигает нулевого уровня. Это момент исчерпания полного ресурса.

Энергобалансный расчет СЭС сводится к тому, чтобы с помощью энергобалансной модели СЭС, задавшись значениями установленной мощности БФ и установленной емкости БХ для заданного характера энергопотребления (циклограмма дежурной и сеансной загрузки) и заданного характера энергоприхода (орбита КА и способ ориентации БФ) составить прогноз изменения параметров k_осн и U_БХmin в течение предполагаемого срока жизни КА.