Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Снижение эксплуатационных расходов термовакуумных испытаний космических аппаратов с использованием технологии кондиционирования газообразного азота

Авторы

¹В.М. Михалкин, ¹О.В. Пастушенко, ^1,2В.В. Двирный, ³Г.В. Двирный, ¹А.А. Шевчук

Организации

¹АО «Информационные спутниковые системы» им. акад. М. Ф. Решетнёва»
г. Железногорск, Красноярский край, Российская Федерация
²Сибирский федеральный университет
г. Красноярск, Российская Федерация
³Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнёва
г. Красноярск, Российская Федерация

Аннотация

Многие современные программы термовакуумных испытаний при наземной отработке космических аппаратов требуют обеспечения с высокой точностью температурного режима в широком диапазоне температур. Термовакуумные испытания отличаются значительными материальными затратами. Поэтому требование снижения эксплуатационных расходов, в том числе связанных с обеспечением температурного режима, не менее актуально. Это объясняет повышенный интерес к перспективным энергоэффективным технологиям, одна из которых основана на кондиционировании газообразного азота. Системы с установками кондиционирования газообразного азота обладают оптимальным сочетанием эксплуатационных и технических характеристик и по сравнению с системами, где жидкий азот заливается в криогенные экраны, имеют меньшее потребление жидкого азота и электроэнергии, особенно в установившемся температурном режиме. При их применении исключен риск загрязнения термовакуумной камеры и объекта испытаний из-за утечек жидкого теплоносителя. Благодаря тому, что свойства азота достаточно точно соответствуют уравнению состояния идеального газа, моделирование таких систем относительно просто, а характеристики предсказуемы и стабильны. В статье проведен краткий анализ характеристик установок кондиционирования газообразного азота двух ведущих зарубежных производителей, приведены результаты практического применения четырех установок зарубежного производства с различными характеристиками с типичной термовакуумной камерой. Рассмотрены основные направления совершенствования зарубежными производителями характеристик установок кондиционирования газообразного азота. Сделан вывод о высокой эффективности и экономической оправданности применения технологии кондиционирования газообразного азота в большинстве случаев термовакуумных испытаний.

Ключевые слова

имитатор космического пространства, наземная отработка космических аппаратов, термовакуумные испытания, установка кондиционирования газообразного азота

Список литературы

[1] Крат С. А., Христич В. В. Тепловакуумная отработка КА: развитие современных тенденций // Вестник СибГАУ. 2010. Вып. 4 (30). С. 123-129.

[2] Колчанов И. П., Делков А. В., Лавров Н. А., Кишкин А. А., Ходенков А. А. Математическое моделирование тепловых испытаний космических аппаратов с применением криогенных экранов // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2015. № 1. С. 56-64.

[3] Морковин А. В., Плотников А. Д., Борисенко Т. Б. Теплоносители для тепловых труб и наружных гидравлических контуров систем терморегулирования автоматических и пилотируемых космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2015. № 3 (10). С. 89-99.

[4] Telstar. Thermal Conditioning Unit for Space Simulation [Электронный ресурс]. URL: https://www.telstar.com/wp-content/uploads/2019/02/BR-TCU-EN-1215pdf.pdf (дата обращения: 11.02.2020).

[5] Webb A., Sushon J., McCrary L. Upgrade of a 10-foot Diameter by 15-foot Long Thermal Vacuum Chamber // Nineteeth Space Simulation Conference: Cost Effective Testing for the 21st Century. 1997. p. 373.

[6] Кравченко С. В., Нестеров С. Б, Романько В. А., Тестоедов Н. А., Халиманович В. И., Христич В. В. Подходы к созданию комплексных систем для отработки и испытания космических аппаратов // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. №1 (13). С. 149-175.

[7] ГОСТ Р 56469-2015. Аппараты космические автоматические. Термобалансные и термовакуумные испытания. M. : Стандартинформ, 2015. 12 с.

[8] Палешкин А. В., Мамедова К. И. Моделирование расчетных внешних тепловых нагрузок к поверхности космического аппарата с помощью инфракрасных нагревателей // Труды МАИ. 2016. Вып. 85. С. 6.

[9] Thornblom M., Beverly J., O’Connell J. Technical Capability Upgrades to the NASA Langley Research Center 8 ft. by 15 ft. Thermal Vacuum Chamber // 29th Space Simulation Conference. Annapolis, MD; United States. 14–17 November, 2016. [Электронный ресурс]. URL: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160013838.pdf (дата обращения: 11.02.2020).

[10] Chisabas R. S. S., Loureiro G., Lino C. Space Thermal and Vacuum Environment Simulation // Space Flight, George Dekoulis, IntechOpen. 20 June, 2018. [Электронный ресурс]. URL: https://www.intechopen.com/books/spaceflight/space-thermal-and-vacuum-environment-simulation (дата обращения: 11.02.2020).

[11] Dynavac. Gaseous nitrogen thermal conditioning units [Электронный ресурс]. URL: https://dynavac.wpengine.com/wp-content/uploads/2016/11/TCU-Datasheet-Eng.pdf (дата обращения: 11.02.2020).

[12] Ash G. S. Manufacturing of Cryoshrouds Surfaces for Space Simulation Chambers // 25th Space Simulation Conference. Environmental Testing, Session IV: New Capabilities and Facilities. Maryland, 20-23 October, 2008.

[13] Pollara R. A. Improved thermal vacuum chamber temperature performance via gaseous nitrogen thermal conditioning units // Proceedings of the 13th European Conference on Spacecraft Structures, Materials & Environmental Testing. Braunschweig, Germany, 2014, vol. 727.

[14] Беляков В. П. Криогенная техника и технология. М. : Энергоатомиздат, 1982. 271 с.

[15] Chisabas R. S. S. Space simulation chambers state-of-the-art // 67th International Astronautical Congress (IAC). Guadalajara, Mexico, 2016.

Цитирование данной статьи

Михалкин В.М., Пастушенко О.В., Двирный В.В., Двирный Г.В., Шевчук А.А. Снижение эксплуатационных расходов термовакуумных испытаний космических аппаратов с использованием технологии кондиционирования газообразного азота // Космические аппараты и технологии. 2020. Т. 4. № 1. С. 36-44. doi: 10.26732/j.st.2020.1.05

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.