Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ) является одним из наиболее эффективных пассивных средств, используемых в системе обеспечения теплового режима космического аппарата. За счет экранов, установленных над теплоизолируемой поверхностью, тепловой поток, падающий на нее, снижается [1].
Из-за несовершенства технологии изготовления и монтажа пакет ЭВТИ представляет собой пакет переменной плотности. На пакете имеются швы, заклепки, перегибы, в окрестностях которых при вакуумировании пакета теплоизоляции сильно изменяется плотность укладки экранов. Это оказывает влияние на характеристики теплоизоляции, поскольку они сильно зависят от плотности укладки, что демонстрируют многие исследования [2–4].
Эти особенности ЭВТИ и сложность теоретического анализа тепловых процессов делают необходимым получение данных о состоянии системы во время тепловых испытаний для определения характеристик теплоизоляции. Некоторые параметры системы невозможно определить напрямую. Это приводит к необходимости решения обратных задач теплообмена. Исходными данными для решения таких обратных задач являются результаты измерения температуры внутри образцов. Технически и экономически усложняет задачу необходимость проведения нескольких экспериментов при различных тепловых режимах для обеспечения единственности решения при определении вектора неизвестных параметров математической модели [5]. Поэтому большое значение имеет составление математической модели, которая будет описывать реальную, а не идеальную, систему и упростит извлечение максимального количества информации из результатов испытаний.
Существующие математические модели ЭВТИ не учитывают такое явление как теплообмен в ближнем поле, хотя именно он может оказывать влияние на тепловой поток между экранами на участках высокой плотности.
Соседние экраны ЭВТИ можно представить как параллельные пластины, разделенные вакуумным зазором. Конвективным переносом тепла можно пренебречь, поскольку после процесса дегазации его величина несущественна. Тогда тепловой поток между экранами можно представить как сумму кондуктивного и радиационного теплового потока, где тепловое излучение в свою очередь представит собой сумму теплового потока по классическому закону Стефана — Больцмана за счет бегущих (распространяющихся) волн и теплового излучения в ближнем поле за счет взаимодействия неоднородных (нераспространяющихся) волн.
Величина теплового потока в ближнем поле между пластинами (экранами), разделенными вакуумным зазором, определяется шириной этого зазора и рассчитывается суммированием вкладов дальнего и ближнего поля [6–8].
Расчет теплового потока между двумя экранами температурой 87 и 77 К при зазоре в 20 мкм, что соответствует толщине полимерной прокладочной сетки, показал возрастание теплового потока в более, чем 300 раз, что не определяется по традиционным моделям ЭВТИ, но может вносить искажения при определении компонент теплового потока при экспериментальной отработке теплоизоляции с высокой плотностью укладки экранов.
Математическая модель, которая учитывает теплообмен в ближнем поле, позволит лучше прогнозировать характеристики ЭВТИ на этапе проектирования и повысит точность обработки экспериментальных данных при тепловакуумной отработке космической техники, учитывая тепловые потоки, не рассматриваемые в традиционных способах расчетов.
