Альтернативный метод имитации солнечного излучения для термовакуумных испытаний космических аппаратов
- Авторы: Шевчук А.А.1
-
Учреждения:
- АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»
- Выпуск: Том 22, № 4 (2021)
- Страницы: 672-686
- Раздел: Раздел 2. Авиационная и ракетно-космическая техника
- URL: https://journals.eco-vector.com/2712-8970/article/view/562947
- DOI: https://doi.org/10.31772/2712-8970-2021-22-4-672-686
- ID: 562947
Цитировать
Аннотация
Имитаторы солнечного излучения на основе газоразрядных ксеноновых ламп, применяемые для получения теплового состояния объектов термовакуумных испытаний – космических аппаратов, являются одними из ключевых, наиболее сложных и энергозатратных элементов испытательного оборудования. Сложность оптической системы, большое число оптических элементов, необходимость постоянного контроля их состояния, настройки и юстировки высококвалифицированным персоналом значительно усложняют получение требуемых световых характеристик, главным образом – пространственной равномерности энергетической освещенности. Другим общим недостатком является низкая энергоэффективность, не превышающая 10 %. Предложен альтернативный метод имитации солнечного излучения с использованием твердотельных световых источников – высокоэффективных светодиодов с их размещением без громоздкой и сложной оптической системы непосредственно в термовакуумной камере. При этом одной из наиболее сложных проблем адаптации к условиям термовакуумных испытаний является обеспечение требуемых световых характеристик. Необходимый диапазон длин волн и спектральное соответствие получены при помощи комбинирования высокоэффективных светодиодных сборок из светодиодов шести различных длин волн с галогенными лампами. Проведен ряд экспериментов, включающий измерение световых характеристик альтернативных световых источников и математическое моделирование матричного излучателя. В результате подтверждена возможность применения предлагаемого метода для термовакуумных испытаний космических аппаратов; световые характеристики модели соответствуют предъявляемым требованиям, а в части равномерности энергетической освещенности и энергоэффективности – значительно превосходят аналогичные характеристики традиционных имитаторов солнечного излучения.
Об авторах
Андрей Александрович Шевчук
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»
Автор, ответственный за переписку.
Email: shevchukaa@iss-reshetnev.ru
инженер по наладке и испытаниям отдела термовакуумных испытаний
Россия, 662970, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина 52Список литературы
- ГОСТ Р 56469–2015. Аппараты космические автоматические. Термобалансные и термовакуумные испытания. Введ. 2015-01-15. M. : Стандартинформ, 2015. 11 с.
- Подходы к созданию комплексных систем для отработки и испытания космических аппаратов / С. В. Кравченко, С. Б. Нестеров, В. А. Романько и др. // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 1 (13). С. 149–175.
- Wang W., Laumert B. Simulate a ‘Sun’ for Solar Research : A Literature Review of Solar Simulator Technology. KTH Royal Institute of Technology website. 2014 [Электронный ресурс]. URL: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-154262 (дата обращения: 15.11.2021).
- Крат С. А. Повышение эффективности имитаторов солнечного излучения // Сибирский журнал науки и технологий. 2011. № 2 (35). С. 124–127.
- SolidState Solar Simulator / A. M. Bazzi, Z. Klein, M. Sweeney et al. // IEEE Transactions on Industry Applications. 2012. No. 48. P. 1195–1202.
- Reynolds K. LED-based sun-simulator design: technical and commercial considerations // Photonics Spectra. March 2015. P. 54–58.
- Plita F. Optical design of a fully LED-based solar simulator. PhD thesis. Loughborough, Loughborough University, July 2015. 186 p.
- Анализ возможности создания имитатора солнечного излучения на основе светодиодных источников для наземной отработки космических аппаратов / Г. В. Двирный, А. А. Шевчук, В. В. Двирный и др. // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19, № 2. С. 271–280.
- Сайт производителя оптического оборудования Newport. Имитатор солнечного излучения VeraSol-2 LED класса ААА [Электронный ресурс]. Irvine, CA 92606, United States, 2021. URL:https://www.newport.com/f/class-aaa-led-solar-simulators / (дата обращения: 17.11.2021).
- Сайт производителя фотоэлектронных преобразователей ECOPROGETTI. Имитатор солнечного излучения Ecosun Plus [Электронный ресурс]. Padova, Italy, 2021 [Электронный ресурс]. URL: https://ecoprogetti.com/sun-simulator-for-solar-panel-testing-in-led-class-aaa/ (дата обращения: 17.11.2021).
- Двирный Г. В., Шевчук А. А., Пастушенко О. В. Пути повышения технических и эксплуатационных характеристик имитаторов солнечного излучения для наземной отработки космических аппаратов // Решетневские чтения : материалы XXIV Междунар. науч.-практ. конф., 10–13 нояб. 2020 г. / СибГУ имени М. Ф. Решетнева, Красноярск, 2020. Ч. 1. С. 268–270.
- Сайт призводителя OSRAM. OSRAM LED Engin LuxiGenTM LED Emitters. [Электронный ресурс]. URL: https://www.osram.us/ledengin/products/luxigen/lz7.jsp (дата обращения: 04.06.2021).
- Talpur T., Herkommer A. TIR collimator designs based on point source and extended source methods // Proceedings of SPIE. 2015. Vol. 9629. P. 962906–962916.
- Moiseev M. A., Doskolovich L. L. Design of TIR optics generating the prescribed irradiance distribution in the circle region // Journal of the Optical Society of America A. 2012. Vol. 29(9). P. 1758–1763.
- ГОСТ Р МЭК 60904-9-2016. Приборы фотоэлектрические. Ч. 9. Требования к характеристикам имитаторов солнечного излучения. Введ. 2017-10-01. M., Стандартинформ, 2017. 12 с.