Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
43
бокого вакуума, а также взаимодействие поверхности с окружающей КЛА плазмой. Накопление заряда приводит к электрическому пробою, который дает наибольший уровень помех на частоте около 38 МГц. Электрическое поле повреждает емкостные элементы изделий, а магнитное поле наводит поверхностные токи, которые сказываются на работоспособности расположенных внутри электронных схем.
При свободном полете КЛА гравитационные силы и ускорения имеют значения на много порядков меньшие, чем в обычных, земных условиях. Такие условия называются невесомостью. Влияние невесомости может сказываться, например, при движении топлива в гидросистемах, когда доминируют не вес и сила давления, а силы межмолекулярного взаимодействия как внутри жидкости, так и между жидкостью и газом (паром), жидкостью и ограничивающими ее стенками. Жидкие хладагенты, не полностью заполняющие емкость, в условиях невесомости стремятся принять сферическую форму, при которой поверхностная энергия имеет минимальное значение. Дополнительное влияние на жидкость оказывают ускорения и силы, обусловленные аэродинамическим торможением, работой двигателей ориентации и стабилизации, солнечным давлением, неоднородностью гравитационного поля Земли и т.п. Порядок ускорений, обусловленных этими факторами, лежит в диапазоне 10"5 — 10
В условиях невесомости возникает проблема обеспечения теплового режима работы как оборудования КЛА, так и человека в отсутствие естественной конвекции, вызываемой силами тяжести.
Воздействие проникающей радиации приводит к нарушению кристаллической решетки: радиационно-химическим превращениям, вызывающим диссоциацию молекул; образованию ионизированных, химически активных молекул; образованию центров окраски, определяющих уровень поглощения света и являющихся дефектами кристаллической решетки; проникновению пар Френкеля; радиационному нагреву; радиационной люминесценции.
Метеорные частицы могут пробить стенки КЛА. Возникает вероятность повреждений от волны давления, образующейся в самом материале под действием метеорной частицы. Число микрократеров, при* ходящихся на единицу поверхности в год, может колебаться от 1 дс 104 шт./см2.
Образование плазмы при микрометеорных ударах на открытых электродах высоковольтных устройств создает предпосылки для возникновения электрических пробоев. За счет образования микрократеров происходит постепенное удаление вещества с поверхности, бомбардируемой частицам! что вызывает эрозию поверхности. Прежде всего ухудшаются оптический характеристики поверхностей зеркал, призм, линз оптических приборов I иллюминаторов. При скоростях соударения менее 1 км/с, которые характер ны для метеоритных осколков лунного грунта и частиц марсианских пылЬ вых бурь, плавления бомбардируемой поверхности не происходит.
44
Если рассматривать искусственные факторы окружающей среды, действующие на конструкцию КЛА, то в первую очередь можно отметить интенсивные механические нагрузки, связанные с колебаниями, ударами, высокими значениями скоростного напора, действие высоких температур и т.д.
В процессе эксплуатации КЛА возможны два типа колебаний.
Траекторные колебания — колебания КЛА как абсолютно жесткого тела, зависящие в основном от параметров траектории полета. Частоты траекторных колебаний находятся в диапазоне от долей до нескольких герц.
Упругие колебания — изменения напряженно-деформированного состояния КЛА. Частоты упругих колебаний, влияющих на общее напряженно-деформированное состояние КЛА, охватывают диапазон от 20 до 2500 Гц. Сила тяжести, некоторые динамические силы, давления в баках и тяга являются постоянно действующими силами, и их обычно называют программными силами. Всякое отклонение значений внешних сил от программных относят к категории внешних возмущающих сил. К таким силам можно отнести порывы ветра, отклонение направления действия тяги от продольной оси. Во многих случаях нагрузки от ветра оказываются определяющими для прочности конструкции тяжелого КЛА. Скорость ветра зависит от географической широты места старта, времени года и суток, а в основном от высоты полета Я. Примерный график изменения средней скорости ветра по относительной высоте показан на рис. 1.6, где символом Нт обозначена высота тропопаузы, на которой обычно скорость ветра наибольшая.
Тяга от ДУ по своей природе является поверхностной силой. Однако на корпус она передается либо в виде сосредоточенных сил (в местах присоединения рамы ДУ), либо в виде распределенной по контуру поперечного сечения нагрузки (при наличии сравнительно большого числа опорных точек У рамы) и определяется как
Д = Ло +/го(Ро~Ря)»
где — стендовое значение тяги, Н; ^ — площадь выходного сечения сопла двигателя, м2; р$ — атмосферное давление у Земли, Ри — давление внешней среды на наружную поверность корпуса сопла, Па.
0
20 40 60
Рис. 1.6. Изменение средней скорости ветра по относительной высоте
45
Аэродинамические нагрузки, возникающие при движении в плотных слоях атмосферы на поверхности КЛА, характеризуются скоростным напо-
ро« 3»a,«», ™ сил . к«дой ™се „о^рхнос™ «орпуса ».
