Спосіб визначення індикатрису інфрачервоного випромінювання орбітальних літальних апаратів
Номер патенту:1800293
(5)5 О 01,1 5/5 І ЕТ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНОВІДОМСТВО СРСР(ГОСПАТЕНТ СРСР) ОПИС ІЗ ТОРСЬКОГО СВІДЧЕННЯ(71) Центральний аерогідродинамічний інститут ім. проф, Н,Е.Жуковського (72) Ю,Ф.Потапов, В,П,Суворов та В.В.Витковський(56) Помітність літальних апаратів в ІЧ-області спектра, Огляд ОНТІ, ЦАГІ, М 628,.1983 р . Козлов Л, ВНусінов М.Д. та ін Моделювання теплових режимів космічного апарату. М,; Машинобудування, 1971, с.122 - 130, (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ІНДИКАТРИС ІНФРАКРАСНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ОРБІТАЛЬНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ ВИКОРИСТАННЯ Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використане для отримання в лабораторних умовах індикатрис випромінювання летальних апаратів (ЛА) при позаатмосферному орбітальному польоті: біля Землі, Визначення індикатрис випромінювання необхідне для вирішення різноманітних питань помітності ЛА в інфрачервоній (І К) області спектра.Метою винаходу є розширення функціональних можливостей шляхом визначення сили випромінювання широапаратів, Сутність: геометрично подібну модель літального апарату встановлюють в тепловакуумній камері в заздалегідь задане просторове положення щодо імітатора Сонця, включають імітатор Сонця і групу ламп імітатора відбитого сонячного виміру, положення якої визначають напрямом сонячного випромінювання і положенням літального розподіл температур поверхні моделі літального апарату, що встановлюють модель літального апарату в задане положеннящодо імітатора Землі, відтворюють виміряний розподіл температур на моделі 3 літального апарату за допомогою вбудованих секційних нагрівачів, включають імітатор власного випромінювання Землі та С. визначають силу випромінювання. різних кутових напрямках, 4 іл. кому діапазоні ракурсів ЛА щодо Сонця і Землі,На фіг.1 наведена схема пристрою для реалізації пропонованого способу визначення індикатриси випромінювання; на фіг.2 наведена схема опромінення тришарової пластини, представлені залежності власного та відбитого цією пластиною потоків випромінювання від довжини хвиліна фіг.3 показана схема просторового положення ЛА щодо напрямку сонячного випромінювання та Землі; на фіг,4 по 18002934045 50 показана схема положення моделі ЛА у вакуумній камері щодо імітаторів Сонця та відбитого сонячного випромінювання, відповідного положенню ЛА, показаному на фіг.3. 5Пристрій для реалізації способу містить вакуумну камеру 1, двоступеневу підвіску 2, геометрично подібну модель ЛА з вбудованими в неї нагрівачами 3, імітатор Сонця 4 з параболоїдальним дзеркалом 10 5, імітатор власного випромінювання Землі 6, виконаний е вигляді диска з регульованою Землею сонячного випромінювання 7, що являє собою вольф 15 рамові лампи, встановлені по пері-. метру диска таким чином, щоб осі випромінюваних ними потоків перетинали геометричний центр моделі, вимірювальний прилад 8 (неприклад, інфрачервоний спектрометр), Двоступенева підвіска 2 служить для установки моделі ЛА е задане просторове положення щодо імітаторів Сонця 4, що відбивають випромінювання Землі 6 та вимірювального приладу 8.Покажемо, що пропонований спосіб дозволяє визначитиіндикетрису випромінювання ЛА. 30Щільність потоку 1, випромінюваного ЛА е напрям спостерігача, складмееется з щільності потоків власного випромінювання з і відбитих потоків сонячного випромінювання 4, сонячного випромінювання, відбитого 35 Землею 1 вэ, і власного випромінювання Землі1 з 1= 1 с+ 1 в+ е. (1) Оцінимо співвідношення між щільностями потоків, що входять до цього рівняння. Для цього розглянемо випромінювання розташованої на орбіті на висоті Нкм тришарової пластини одиничної площі, що імітує поверхню ЛА (верхня і нижня пластини розділені утеплювачем), опромінюваної сонячним потоком 4 з Землею (фіг,2). Для такої пластини рівняння (1) для кожної іе сторін перепишетьсянаступним чином 1 в=1 вь+ 1 сь для верхньої сторони 1 н= з+ 1 сь+ 1 з для нижньої сторони, де 1 і 1, - щільність потоків випромінюваних відповідно верхньої і нижньої сторонами пластини; 4 в І зн - ЩІЛЬНОСТІ ПОТОКІВ СОНЯЧНОГО випромінювання, що відображаються відповідно верхньою і нижньою сторонами пластини; пластини. Співвідношення між доданками цих рівнянь показано на фіг,2 у вигляді залежностей щільності потоків 1 від довжини хвилі л, Залежності фіг,2 пораховані в пропозиції про дифузний характер випромінювання та відображення пластини та Землі. Коефіцієнти випромінювання е і відбиття р пластини приймалися такими: е -0,1; р-0,9. Коефіцієнт випромінювання Ь і ельбедо А Землі приймалися рівними її 0,5 А 0,4. Відношення коефіцієнта поглинання сонячного випромінювання пластини а до коефіцієнта теплового випромінювання е -гасі) варіювалося, Залежності фіг, 2 показують, що випромінювання Сонця і відбите Землею сонячне випромінювання дають істотнийвнесок у випромінювання пластини при довжинах хвиль до А5 мкм. У діапазоні довжин хвиль 8-15 мкм переважаючими є відбите власне випромінювання Землі (1 з) і, якщо відношення коефіцієнта поглинання сонячного випромінювання пластини сс до коефіцієнта теплового випромінювання є велике, власне випромінювання пластини (1 св, 1 сн), Виділені співвідношення між складовими потоку випромінювання показують, що е найбільш підходить для виявлення ЛА діапазоні довжин хвиль ЬХ-14 мкм внесок відбитого сонячного випромінювання ( ) в загальний потік випромінювання малий і їм можна знехтувати, Тому, якщо на поверхні моделі відтворено натурний розподіл температур, опромінення моделі сонячним потоком і її орієнтування щодо імітатора Сонця може бути виключено. Це дозволяє використовувати запропонований спосіб, замінивши обов'язкове орієнтування моделі в просторі щодо імітаторів Сонця і Землі на послідовне орієнтування спочатку щодо потоків сонячного і відбитого Землею сонячного випромінювання для виявлення температури поверхні моделі, а потім, відтворивши температурне поле на поверхні моделі, щодо потоків власного випромінювання Землі і лінії спостереження для вимірювання сили випромінювання. Пропонований спосіб реалізується наступним чином, Геометрично подібну модель з вбудованими в неї секційними нагрівачами 3 за допомогою двоступеневої підвіски 2 встановлюють в задане просторове положення щодо потоку випромінюваного імітатором Сонця4. Включають імітатор Сонця 4 і групу вольфрамових ламп 7, що імітують відбите Землею сонячне випромінювання, Положення цієї групи ламп на дискеб, що імітує Землю, визначається гранично виходячи з просторового 15положення ЛЛ, Положення ЛА щодо Сонця і Землі можна визначити вектором сонячноговипромінюваннями, векторомхарактер що еризує його положення відносив Вік. тельно Землі, і кутами(а,ф(см,фиг.3).ектори ц, і кут(фіг,4).Вимірюють розподіл температурипо поверхні моделі 3, потім все орієнтують щодо імітатора Зем либ,С 25допомогою секційних нагрівачів воспР оіеводять виміряне розподіл температури і вимірюють силу і елучення, Повторюючи описані операції для різних положень моделі щодо ССм, ца, Землі та спостерігача можна програти різні ділянки траєкторії польоту і побудувати індикатриси випромінювання. Пропонований спосіб простіше реалізується і дозволяє програвати різні 35 Форми з відомими оптичними властивостями поверхні їх температурні поля можуть бути отримані розрахунковим шляхом, Формула винаходу я тим, що, з метою підвищення інформативності за рахунок забезпечення воеможності визначення сили випромінювання у всьому діапазоні ракурсів літального апарату щодо Сонця та Землі, модель літального апарату встановлюють у заздалегідь задане просторове положення щодо імітатора Сонця, включають імітатор Сонця та групу ламп імітатора відбитого сонячного . положення якої визначають напрямом сонячного випромінювання і положенням літального апарату щодо освітленої Сонцем частини Землі, вимірюють розподіл температур поверхні моделі літального апарату, встановлюють модель літального апарата в зад нов положення щодо імітатора Землі, відтворюють вимірянерозподіл температур на моделі літального апарату за допомогою вбудованих секційних нагрівачів, включають імітатор власного випромінювання Землі і визначають силу випромінювання в різних кутових напрямках. Державного комітету з винаходів та відкрити 113035, Москва, Ж, Рауаська наб 4/5
ЦЕНТРАЛЬНИЙ АЕРОГІДРОДИНАМІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. ПРОФ. М. Є. ЖУКОВСЬКОГО
ПОТАПОВ ЮРІЙ ФЕДОРОВИЧ, СУВОРІВ ВАЛЕНТИН ПЕТРОВИЧ, ВІТКОВСЬКИЙ В'ЯЧЕСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ