Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2022
Идентификатор DOI: 10.26732/j.st.2022.4.01
Ключевые слова: spacecraft, electrical heater, mathematical model, design approach, космический аппарат, электрообогреватель, математическая модель, методика проектирования
Аннотация: Выявлена конструктивная особенность построения электрообогревателей для негерметичных космических аппаратов, использующих нагревательный элемент в виде ленты из материала с большим удельным сопротивлением, расположенной на плоском основании (электроизолирующей подложки) в виде змейки с организацией необходимых зазоров между лентамиПоказать полностью. Разработана математическая модель расчета основных проектных параметров электрообогревателей: мощность, масса, площадь обогреваемой поверхности. Сформирована номенклатура показателей эффективности, используемых в качестве критериев оптимизации: коэффициент использования мощности, коэффициент заполнения лентой электроизолирующей подложки, поверхностная плотность, энергомассовая эффективность, тепловая эффективность нагрева, целевая эффективность. Определены методические принципы ранжирования требований к параметрам электрообогревателей с использованием выбранных критериев оптимизации: предпочтительное использование материалов ленты с большим удельным сопротивлением и минимальной толщины. Сформулирован способ пошагового расчета параметров электрообогревателей при наличии ограничений по предельной плотности теплового потока, определяемой из условий применения электрообогревателей. Выработаны общие рекомендации по выбору параметров электрообогревателей: использовать повышенное напряжение, минимизировать толщину ленты нагревательного элемента и ширину зазора между лентами, минимальное значение длины ленты определять для предельной плотности теплового потока при заданном номинале напряжения. A design feature of the construction of electric heaters for non-pressurized spacecraft using a heating element in the form of a tape of a material with high resistivity, located on a flat base (electrical insulating substrate) in the form of a snake with the organization of the necessary gaps between the tapes, is revealed. A mathematical model has been developed for calculating the main design parameters of electric heaters: power, mass, heated surface area. The nomenclature of efficiency indicators used as optimization criteria has been formed: power utilization factor, filling factor of an electrically insulating substrate tape, surface density, energy-mass efficiency, thermal efficiency of heating, target efficiency. The methodological principles for ranking the requirements for the parameters of electric heaters are determined using the selected optimization criteria: the preferred use of tape materials with high resistivity and minimum thickness. A method is formulated for step-by-step calculation of the parameters of electric heaters in the presence of restrictions on the maximum heat flux density determined from the conditions for the use of electric heaters. General recommendations have been developed for choosing the parameters of electric heaters: use increased voltage, minimize the thickness of the heating element tape and the width of the gap between the tapes, determine the minimum value of the tape length for the maximum heat flux density at a given voltage rating.
Журнал: Космические аппараты и технологии
Выпуск журнала: Т.6, №4
Номера страниц: 229-234
ISSN журнала: 26187957
Место издания: Железногорск
Издатель: Технологическая платформа "Национальная информационная спутниковая система"