Расчет тепловых потоков искусственного спутника Земли с помощью разработанного программного обеспечения на языке Python с привлечением 3D-редактора Blender

Инженерный журнал: наука и инновации

# 10·2016 1

УДК 004.43:629.78 DOI 10.18698/2308-6033-2016-10-1538

Расчет тепловых потоков искусственного спутника

Земли с помощью разработанного программного

обеспечения на языке Python

с привлечением 3D-редактора Blender

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Разработано программное обеспечение для моделирования теплового режима ис-

кусственного спутника Земли (ИСЗ) и решения задач по поиску оптимального со-

отношения коэффициента черноты и поглощательной способности материала,

расчету суммарного теплового потока, воздействующего на ИСЗ, а также по

нахождению температуры внешней поверхности спутника при рассчитанных

внешних тепловых потоках. Получены аналитические зависимости теплового

нагружения ИСЗ для различных его положений на орбите, построены графики

тепловых потоков, воздействующих на обечайку спутника, и температур в попе-

речном сечении оболочки ИСЗ в зависимости от его положения на орбите. Для

исследования тепловых потоков и температур сложных поверхностей созданы

точные модели спутников в графическом редакторе Blender.

Ключевые слова

: тепловой режим, моделирование, искусственный спутник Земли,

программное обеспечение.

Введение.

В настоящее время искусственные спутники Земли

(ИСЗ) предназначаются для решения различных научных и приклад-

ных задач. Исследование факторов, воздействующих на ИСЗ при его

движении по своей рабочей орбите, представляет собой одну из ос-

новных задач современной науки [1].

В предлагаемой статье рассмотрен один из таких факторов — ра-

диационный теплообмен, исследованный на примере двух новейших

спутников Земли.

Под воздействием излучения обечайка ИСЗ, под которой нахо-

дится целевая аппаратура, может нагреться до температуры, превы-

шающей установленные предельные значения, вследствие чего выве-

денный спутник не сможет выполнить свою миссию, что повлечет за

собой многочисленные экономические затраты. Во избежание этого

разработан метод оценки среднего значения температуры нагрева

оболочки спутника, что в перспективе позволит подобрать необхо-

димую тепловую защиту.

К поставленным задачам относится также совершенствование

методики расчета теплового нагружения ИСЗ, заключающееся в ис-

пользовании рассчитанных тепловых потоков с помощью метода

разбиения оболочки спутника на подобласти. Расчет плотности теп-

ловых потоков проведен для каждой подобласти, затем усреднен