Сибирский федеральный университет

Перевод названия: ANALYSIS OF LED-BASED SOLAR SIMULATOR DEVELOPMENT CAPABILITY FOR SPACECRAFT GROUND TESTING APPLICATIONS

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2018

Идентификатор DOI: 10.31772/2587-6066-2018-19-2-271-280

Ключевые слова: luminous spot, spacecraft, ground testing, thermal vacuum testing, Solar simulator, light emitting diode, emission source, космический аппарат, наземная отработка, термовакуумные испытания, имитатор солнечного излучения, светоизлучающий диод, световое пятно, источник излучения

Аннотация: Имитатор солнечного излучения является одним из самых сложных элементов испытательного оборудо- вания, применяемого в ходе наземной отработки космических аппаратов. Большинство современных крупно- габаритных имитаторов построено на основе массива газоразрядных ксеноновых ламп воздушного охлажде- ния по принципу «совмещенных фокусов». Основными недостатками подобных имитаторов являются низкая эффективность и малый ресурс ксеноновых газоразрядных ламп, высокие потери в сложной оптической системе, сложность и неудобство эксплуатации. Предложена схема свободного от указанных недостатков комбинированного имитатора на основе высокоэффективных светодиодов в видимой области спектра и до- полнительных традиционных источников, которыми могут быть кварцево-галогенные лампы накаливания в инфракрасной и газоразрядные ртутные лампы среднего давления в ультрафиолетовой областях. Светоди- одный источник конструктивно выполнен в виде матриц с распределенными параметрами, расположенных в виде одного или нескольких модулей внутри термовакуумной камеры, непосредственно возле объекта испы- таний. Модули снабжены оптической системой, формирующей квазипараллельный световой поток, термо- изоляцией и системой охлаждения, выводящей избыточное тепло за пределы камеры. Проведен краткий сравнительный анализ, в ходе которого показаны преимущества светодиодного имитатора по энергоэффек- тивности, однородности и временной стабильности светового потока, надежности, долговечности и безо- пасности. Предлагаемый имитатор обладает лучшими массогабаритными характеристиками, не требует настройки и юстировки и имеет ряд дополнительных возможностей. Основным недостатком светодиодных источников является несоответствие спектра излучения солнечному. Необходимая спектральная точность может быть достигнута при применении в матрицах большого количества раздельно регулируемых по мощ- ности групп белых и монохромных светодиодов с разными длинами волн и оптической системы, суммирующей потоки групп светодиодов по спектру, углу и площади. На примерах серийно выпускаемых зарубежных свето- диодных имитаторов солнечного излучения наземного спектра АМ1,5 прослеживается тенденция перехода на светодиодные источники. Сделан вывод о возможности создания комбинированного имитатора солнечного излучения на основе высокоэффективных светодиодов для наземной отработки космических аппаратов, обла- дающего улучшенными техническими и эксплуатационными характеристиками A solar simulator is one of the most difficult elements of the test equipment used during ground testing of space- crafts. The majority of modern large-size simulators are designed on the basis of the block of gas-discharge xenon lamps with air cooling using the principle of the "combined focuses". The main shortcomings of similar simulators are a low efficiency and a small resource of xenon gas-discharge lamps, high losses in the difficult optical system, complex- ity, and inconvenience of operation. The scheme of the combined simulator free from the specified shortcomings based on the high-effective light-emitting diodes in visible area of a range and additional traditional sources which can be quartz-halogen filament lamps in infrared and gas-discharge medium-pressure mercury-vapour arc lamps ultra-violet areas is offered. The LED source is structurally executed in the form of matrixes with the distributed parameters, lo- cated in the form of one or several modules in the thermal vacuum camera directly near the object of testing. Modules are supplied with the optical system forming a quasiparallel light stream, the heat insulation and the cooling system removing excess heat out of camera borders. The short comparative analysis showed advantages of the LED simulator on energy efficiency, uniformity and temporary stability of a light stream, reliability, durability and safety. The offered simulator possesses the best mass-dimensional characteristics, doesn't demand tuning and adjustment and has a num- ber of additional opportunities. The main disadvantage of LED sources is the discrepancy of the solar radiation spec- trum. Essential spectral accuracy can be reached at application in matrixes of a large number of separately power- controlled groups of white and monochrome light-emitting diodes with different length of waves and the optical system summarizing flows of groups of light-emitting diodes on a range, a corner and the area. On examples of serially pro- duced foreign LED solar simulators of a ground-level AM1,5 range the tendency of transition to LED sources is traced. It is concluded that the creation of the combined solar simulator on the basis of highly effective light-emitting diodes for ground testing of spacecrafts possessing the improved technical and operational characteristics is possible.

Журнал: Сибирский журнал науки и технологий

Выпуск журнала: Т. 19, № 2

Номера страниц: 271-280

ISSN журнала: 25876066

Место издания: Красноярск

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

• Двирный Г.В. (АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»)
• Шевчук А.А. (Сибирский федеральный университет)
• Двирный В.В. (АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»)
• Елфимова М.В. (Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России)
• Крушенко Г.Г. (Институт вычислительного моделирования СО РАН)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК