Общие вопросы испытаний технических систем на воздействие солнечного излучения, страница 2

Основными параметрами, характеризующими воздействие солнечного излучения, являются такие, как плотность потока, спектральное и угловое распределение энергии, однородность и стабильность потока (см таблицы 4.1.1...4.1.3.). Интенсивность солнечного излучения, характеризуемая солнечной энергией, приходящейся на единицу поверхности, перпендикулярной солнечным лучам на расстоянии равном среднему значению радиуса орбиты Земли вне земной атмосферы, называют солнечной постоянной Е_о. У поверхности Земли она зависит, также, от степени поглощения и рассеяния излучения в атмосфере.

Проблема точных измерений характеристик ФП и БФ, как и проблема определения характера и степени воздействия солнечного излучения на технические системы и слагающие их материалы, для систем как наземного, так и космического назначения, связана с обеспечением точного воспроизведения стандартных параметров солнечного излучения.

При измерении характеристик ФП в качестве стандарта повсеместно приняты условия, соответствующие условиям солнечного облучения плоскости, расположенной по нормали к направлению на Солнце и удаленной от него на расстояние, равное одной астрономической единице (среднее расстояние от Земли до Солнца). Угловой размер Солнца, при наблюдении его с Земли, составляет 31'59", следовательно, в каждую точку освещаемой элементарной площадки попадает пучок лучей, заключенный в конусе с углом ± 16'. Поэтому поток излучения идеально однороден.

Спектральное распределение энергии излучения Солнца неоднократно измерялось как с поверхности Земли, так и непосредственно за пределами атмосферы, причем значения солнечной постоянной, выводимые по результатам измерений в разных условиях, имеют определенные несовпадения. В настоящее время принято значение солнечной постоянной, равное интегральной энергетической освещенности 1360 Вт/м². Абсолютное значение солнечной постоянной необходимо для определения энергии, которая поступила на поверхность ФП и батарей, работающих во внеатмосферных условиях, что требуется для расчета их удельных параметров.

Внеатмосферный спектр солнечного излучения, как показывают измерения, отличается от спектра абсолютно черного тела при температуре 5785 К (приближение, которое наиболее часто используется при анализе) и от спектров других источников света. Однако, чтобы определить полезную электрическую энергию, полученную ФП, необходимо точно воспроизвести спектральное распределение падающей радиации в интервале спектральной чувствительности ФП. Поскольку чувствительность большинства ФП наиболее распространенных конструкций лежит в значительно более узком спектральном диапазоне, чем интервал длин волн, охватываемый внеатмосферным солнечным излучением, то это облегчает задачу разработки имитаторов солнечного излучения.

Плотность потока мощности солнечного излучения у поверхности Земли отличается от внеатмосферной. У земной поверхности при нахождении Солнца в зените рекомендуется значение суммарного излучения принимать равным 1,120 кВт/м². Отсюда следует, что для обеспечения эквивалентного воздействия необходимо скорректировать интенсивность искусственного источника Е_ии таким образом, чтобы Е_ии = 1,12О а_ИИ / а_ИС, где а_ИИ — коэффициент поглощения поверхностью изделия излучения искусственного источника, зависящий от его спектрального распределения энергии излучения, а_ИС — коэффициент поглощения поверхностью изделия излучения суммарной солнечной радиации, зависящей от ее спектрального распределения энергии. При этом а_ИИ и а_ИС зависят от спектрального коэффициента отражения материала поверхности изделия.

Для проведения испытаний на воздействие солнечной радиации, необходимо в заданной плоскости измерения обеспечить излучение, воспринимаемое испытуемым изделием, с интенсивностью 1,36 кВт/м² если имитируются условия космического пространства, и 1,120 кВт/м² при имитации условий соответствующим наземным, и определенным спектральным распределением энергии (см. таблицы 4.1.1. и 4.1.2.). В указанное значение интенсивности должны также входить излучения, полученные за счет отражения от стенок камеры в которой проходят испытания, однако не должны входить инфракрасное излучение от нагреваемых стенок испытательных камер.