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

3 / 14

Расчет тепловых потоков искусственного спутника Земли…
Инженерный журнал: наука и инновации # 10·2016 3
Абсолютная система координат (АСК) имеет начало в центре
Земли. Ось ОХ направлена в точку весеннего равноденствия (ТВР),
ОZ — перпендикулярно плоскости небесного экватора, ось OY до-
полняет базис OXYZ до правой тройки векторов.
Орбитальная система координат (ОСК) также имеет начало в
центре Земли, ось ОХ0 направлена в точку перигея орбиты, ось ОY0
лежит в плоскости орбиты и перпендикулярна ОХ0, ось ОZ0 дополня-
ет систему до правой тройки векторов.
Локальная система координат (ЛСК), начало которой совпадает с
центром масс космического аппарата (КА), — ось ОХКА направлена по
радиусу-вектору в центр Земли, ось ОYКА лежит в плоскости орбиты,
перпендикулярна оси ОXКА и направлена в сторону движения КА, ось
ОZКА дополняет систему до правой тройки векторов (параллельна ОY0).
Для перехода от АСК к ЛСК необходимы три матрицы перехода:
 
   
   
1
cos sin 0
sin cos 0 ;
0 0 1
    
 
   
 
 
T      
   
2
1 0 0
0 cos sin ;
0 sin cos
 
 
 
 
 
 
T i i
i i
 
   
   
3
cos sin 0
sin cos 0
0 0 1
      
 
    
 
 
 
T .
Иными словами, для того чтобы получить координаты вектора,
заданного в ЛСК, в АСК необходимо последовательно перемножить
матрицы перехода:
     
АСК ЛСК ,   A T А
где        
1 2 3 .    T T T T
Данный подход существенно упрощает работу с векторами, так
как он универсален и легко применим к произвольному вектору, за-
данному в любой из трех систем координат.
Описание расчетной геометрии. Перед расчетом теплового ре-
жима необходимо упростить исходную геометрию данного ИСЗ.
В качестве объекта исследования выбрали цилиндр, поскольку обе-
чайка ИСЗ, за которой находятся основные исполнительные органы,
органы управления и др., выполняется в виде цилиндра, в частных
случаях — в виде куба или параллелепипеда. Переход от цилиндра
к кубу или параллелепипеду осуществляется заданием определенного
шага для нормалей подобласти ИСЗ. В указанном частном случае че-
тыре нормали к каждой из боковых поверхностей задаются ортого-
нальными одна другой. Причем для упрощения конечно-элементного