Сибирский федеральный университет

Перевод названия: The research of effective thermal conductivity coefficient effect on the temperature field of reflector

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2014

Ключевые слова: large-dimensioned reflector, carbon fiber-reinforced plastic, thermal conductivity, the heat balance of the spacecraft, крупногабаритный рефлектор, углепластик, теплопроводность, тепловой баланс космического аппарата

Аннотация: Для современной спутниковой связи требуются крупногабаритные антенны с высокой точностью формы отражающей поверхности. При этом они должны быть легкими, прочными и стойкими к температурным воздействиям. Неравномерность температурного поля в антенне может привести к температурным деформациям отражающей поверхности и ухудшению передаваемого сигнала. Определять температурные воздействия на антенны и рефлекторы необходимо на этапе проектирования. Рассматривается рефлектор, который должен функционировать на геостационарной орбите в составе космического аппарата связи. Рефлектор представляет собой трехслойную панель, состоящую из двух обшивок и сотового заполнителя. Теплофизические свойства трехслойных конструкций и входящих в их состав углепластиков и сотовых заполнителей могут быть самыми разнообразными. На этапе проведения тепловых анализов при помощи математического моделирования для получения корректных и наиболее точных результатов необходимо знать значение анизотропного коэффициента теплопроводности углепластиков и учитывать теплопроводность сотового заполнителя в продольном направлении. Часто теплофизические свойства таких материалов в момент проведения тепловых анализов неизвестны. Необходимость определения свойств материалов, входящих в состав рефлектора, подтверждается проведенными расчетами. Рассмотрены основные уравнения теплового равновесия для космических аппаратов и их составных частей. Создана тепловая математическая модель рефлектора с габаритными размерами 3,6х2 м. Проведена оценка влияния коэффициента теплопроводности обшивок и коэффициента теплопередачи между обшивками рефлектора на максимальные и минимальные суточные температуры, максимальный перепад температур. Было показано, что коэффициенты теплопроводности и теплопередачи оказывают значительное влияние на распределение температурного поля, поэтому задача аккуратного расчета анизотропного коэффициента теплопроводности применяемых углепластиков и сотозаполнителей является актуальной в процессе проектирования рефлекторов. Contemporary satellite communications require the large-dimensioned antennas with high precision of the reflecting surface. They shall be light, robust and temperature resistant. The unevenness of the temperature field in an antenna can result in the temperature deformations of the reflecting surface and deterioration of the transmitted signal. The temperature influence on antennas and reflectors shall be determined during the design phase. This research examines the reflector accommodated on the telecommunication satellite which operates on the geostationary orbit. The reflector is a three-ply sandwich panel which consists of two skins and a honeycomb core. The heat-transfer properties of the reflector sandwich panel as well as carbon fiber composites and honeycomb core can vary significantly. For the purpose of the most accurate calculations during the temperature analysis phase an engineer has to find the anisotropic thermal conductivity coefficient of the carbon fiber composites and honeycomb core by applying the mathematical simulation. The heat-transfer properties of such materials are often unknown during the temperature analysis phase. The necessity to determine the properties of the reflector materials is confirmed by performed calculations. The basic equations for thermal equilibrium of the spacecraft and its components were reviewed. The thermal mathematical model was developed for the reflector with overall dimensions of 3.6 m x 2 m. The estimate of the reflector materials conductivity and heat-transfer coefficient effect on the maximum and minimum diurnal temperatures and maximum temperature difference was made. The significant influence of the conductivity and heat-transfer coefficients on temperature difference in the reflector was shown.

Журнал: Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева

Выпуск журнала: № 4

Номера страниц: 25-32

ISSN журнала: 18169724

Место издания: Красноярск

Издатель: Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

• Бурова Ольга Владимировна (ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»)
• Романьков Евгений Владимирович (ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»)
• Цивилев Иван Николаевич (ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»)
• Минаков Андрей Викторович (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)