Силовые элементы БФ. Структура силовых элементов, страница 4

Основание из полиимидной армированной пленки является наилучшим для реализации БФ как каркасного типа, так и панелей на гибких основаниях.

Для соединения и закрепления ФП на пленочной подложке часто используют печатные платы (рис. 6.7), выполненные из меди, на которые нанесена требуемая схема соединения ФП. Платы заключены между несущими слоями основания, а ФП соединяются с печатной платой через окна в пленке. Такая конструкция обеспечивает лучший отвод тепла от ФП, снижает его рабочую температуру и способствует увеличению срока службы за счет большей устойчивости к действию термоциклирования. Аналогичные соединения применяются и для сотопластовых конструкций БФ.

Рис. 6.6 Крепление фотопреобразователей на полиимидную пленку:

1 - стеклянная пластина защитного и теплорегулирующего покрытия лицевой стороны модуля; 2 – СЭ; 3 - стеклянная пластина защитного и теплорегулирующего покрытия тыльной стороны модуля; 4 - основание из фторполимерной перфорированной круглыми отверстиями пленки толщиной 60 мкм; 5 - отверстие перфорации; 6 - адгезив (исходно-жидкий или исходно-пленочный термопластичный); 7 - электрокоммутирующая перемычка из гибкого монтажного провода; 8 - полуразмерный солнечный элемент

Рис. 6.7 Схема крепления ФП на БФ с применением печатного монтажа.

1 - защитное покрытие; 2 - связующее для приклеивания покрытия; 3 - ФП; 4 ‑ связующее или лента для крепления ФП; 5 - слой полиимида с отверстиями, обеспечивающими контакт для межэлементных соединений; 5, 6, 7- подложки в форме печатной платы

6.3  Сотопластовые конструкции

Масса БФ мощностью 1…1.5 кВт с панелями на полужестком основании составляет порядка 16% от сухой массы КА. Это соответствует удельной массе 68 кг/кВт по отношению к мощности в конце срока службы. Целью разработки сотовых конструкций является снижение удельной массы ориентируемых БФ примерно на 50%. Масса БФ может быть снижена путем:

-  увеличения КПД ФП;

-  уменьшения массы поверхности, на которой монтируются солнечные элементы, т.е. массы несущей конструкции;

-  уменьшения массы силовых элементов панели, к которым крепится сама несущая конструкция.

При этом следует учитывать, что разработка должна проводиться применительно к конкретному типу КА с учетом реального взаимного влияния параметров аппарата на параметры БФ.

К примеру, БФ для искусственного спутника IUE (International Ultraviolet Explorer - Международный спутник для исследования ультрафиолетового излучения) была разработана с использованием жестких сотовых подложек с учетом повышенных требований по удельной мощности, массе, газовыделению и тепловым воздействиям. Разработка проводилась фирмой TRW применительно к связному спутнику, выводимому на геосинхронную орбиту, с расчетным сроком службы 5 лет. БФ состоит из двух крыльев, в каждом из которых по три панели. В процессе вывода на орбиту панели сложены вокруг цилиндрического корпуса спутника, образуя шестиугольник. Каждая панель состоит из сотовой несущей (подложки) конструкции, укрепленной на силовой раме. Все сотовые несущие конструкции имеют одинаковые размеры 2.56´1.28 м. Несущая конструкция, показанная на рис. 6.8, состоит из фронтального слоя полиимидной пленки 1 (торговая марка kupton - каптон) толщиной 50 мкм; сотового наполнителя 2 из алюминиевого сплава 5052 толщиной 10 мм с шестигранными ячейками, имеющими шаг (расстояние между центрами ячеек) 6.35 мм; тыльного слоя полиимидной пленки 3 толщиной 75 мкм. Пленка 3 имеет перфорацию, т.е. отверстия диаметром 4.8 мм, расположенные каждое по центру ячейки наполнителя. Площадь перфорации составляет 51% от площади наполнителя. К несущей конструкции приклеиваются кремниевые ФП 4 размером 24 см, толщиной 200 мкм с защитным покрытием толщиной 150 мкм. Размер БФ выбран из расчета общей мощности 1.47 кВт в период равноденствия в течение пяти лет при температуре БФ 63°С, при этом учтено радиационное повреждение протонами солнечного ветра и электронами с энергией 1 МэВ интегральным потоком 8.9·10¹⁴ электрон/см². В БФ используют ФП, расчетная максимальная мощность которых составляет при температуре 28ºС 12.08 мВт/см² (что соответствует КПД 8.92%) после облучения потоком 1·10¹⁵ электрон/см². Перед облучением мощность и КПД составляли соответственно 16.8 мВт/см² и 12.4%.