Верификация тепловой математической модели с сосредоточенными параметрами малого космического аппарата серии «АИСТ» на основе телеметрических данных, полученных в ходе его экспериментальной эксплуатации
Авторы: Кауров И.В.
Опубликовано в выпуске: #4(124)/2022
DOI: 10.18698/2308-6033-2022-4-2171
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Разработана тепловая математическая модель на основе дифференциальных уравнений с сосредоточенными параметрами малого космического аппарата серии «АИСТ» и проведена верификация модели на основе телеметрических данных, полученных в ходе экспериментальной эксплуатации этого аппарата. Применение тепловых моделей с сосредоточенными параметрами широко распространено при проектировании малогабаритной бортовой аппаратуры малого космического аппарата. Приведен расчет математической модели теплового состояния малого космического аппарата на основе дифференциальных уравнений с сосредоточенными параметрами, проведенный с помощью программного пакета MATLAB в среде динамического междисциплинарного моделирования сложных технических систем Simulink. Для этого была составлена система уравнений, состоящая из таких уравнений для каждой зоны с внешней и внутренней стороны, а также из уравнений для научной аппаратуры. Конструкция малого космического аппарата основана на трехслойных сотовых панелях с тепловыми трубами. Установленные на внешних сторонах панелей аппарата фотоэлементы вносят существенный вклад в его тепловое состояние.
Литература
[1] Алифанов О.М., Андреев А.Н., Гущин В.Н. [и др.]. Баллистические ракеты и ракеты-носители. О.М. Алифанов, ред. Москва, Дрофа, 2004, 512 с.
[2] Кудрявцева Н.С. Основы проектирования эффективных систем терморегулирования космических аппаратов. Москва, Изд-во МАИ, 2012, 228 с.
[3] Jianyin Miao, Qi Zhong, Qiwei Zhao, Xin Zhao. Spacecraft Thermal Control Technologies. Springer Nature Singapore Pte Ltd, 2021, 360 p.
[4] Землянский Б.А., Анфимов Н.А., Балыко Ю.П., Залогин Г.Н., Золотарев С.Л. и др. Методологические основы научных исследований при обосновании направлений космической деятельности, облика перспективных космических комплексов и систем их научно-технического сопровождения. Т. 4: Методология исследований аэротермодинамики и тепловых режимов в обеспечение разработки изделий ракетно-космической техники. Москва, Изд.-торг. корпорация «Дашков и К°», 2016, 384 с.
[5] Кирилин А.Н., Аншаков Г.П., Ахметов Р.Н., Сторож А.Д. Космическое аппаратостроение. Научно-технические исследования и практические разработки АО «РКЦ «Прогресс». А.Н. Кирилин, ред. Самара, АО «РКЦ «Прогресс», 2017, 376 с.
[6] Diaz-Aguado M., Greenbaum J., Fowler W.T., Lightsey E.G. Small satellite thermal design, test, and analysis. Proceedings of SPIE. The International Society for Optical Engineering, 2006, vol. 622. DOI: 10.1117/12.666177
[7] Muñoz Toro S., Hornbuckle R.W., Lightsey E.G. FASTRAC Early flight results. Journal of Small Satellites, 2012, vol. 1, no. 2, pp. 49–61.
[8] Алексеев В.А., Кудрявцева Н.С., Малоземов В.В., Пичулин А.С., Титова А.С., Шангин И.А. Математическое моделирование тепловых процессов малогабаритной бортовой аппаратуры. Вестник МАИ, 2010, т. 17, № 1, с. 55–61.
[9] Алексеев В.А., Кудрявцева Н.С., Титова А.С. Расчетно-экспериментальный метод выбора параметров испытательных камер для отработки тепловых режимов бортовой аппаратуры негерметичных космических аппаратов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2018, № 2, с. 72–88. DOI: 10.18698/0236-3941-2018-2-72-88
[10] Пичулин В.С., Алексеев В.А., Шишанов А.В., Жилина И.Е., Сорокин А.Е., Белявский А.Е. Системы обеспечения теплового режима радиоэлектронных устройств космических аппаратов. Москва, Изд-во МАИ, 2019, 112 с.
[11] Алексеев В.А., Кудрявцева Н.С., Титова А.С., Выбор параметров термокамеры для испытаний негерметичного спутника Земли. Вестник МАИ, 2014, т. 21, № 1, с. 154–162.
[12] Ivanushkin M.A., Tkachenko I.S., Safronov S.L., Kaurov I.V., Volgin S.S. On the results of processing of the telemetry data received from the “AIST” small satellite constellation. Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1368, issue 4, art. no. 042062.
[13] Кирилин А.Н., Ткаченко С.И., Салмин В.В., Ткаченко И.С., Семкин Н.Д., Сафронов С.Л., Абрашкин В.И. Малые космические аппараты серии «АИСТ» (проектирование, испытания, эксплуатация, развитие). Самара, Изд-во СамНЦ РАН, 2017, 348 с.
[14] Hintermana E., Hoffman J.A. Simulating oxygen production on Mars for the Mars oxygen in-situ resource utilization experiment. Acta Astronautica, 2020, vol. 170, pp. 678–685.