Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Вопрос обеспечения теплового режима бортовой аппаратуры космических аппаратов (БА КА) изучен достаточно полно, однако большая часть исследований касается наземной аппаратуры. В конструкции и условиях эксплуатации БА КА есть свои особенности. Чаще всего отсеки КА имеют негерметичное исполнение. БА в таких отсеках при эксплуатации на орбите работает в условиях космического вакуума, где отсутствует какая-либо конвекция.
Проведен анализ вариантов установки различных радиоэлементов. Также проведен расчет нагрузочной способности печатных проводников и разработана методика расчета ширины проводников печатных плат, работающих именно в условиях вакуума [1, 2], чего до этого не было отражено в научных работах.
Проведен обзор конструктивных схем БА в части отведения тепла [3, 4].
По результатам исследований и на основании полученных рекомендаций:
Далее представлено подробное описание полученных изобретений.
Разработана принципиально новая эластичная теплопроводная прокладка для установки радиоэлементов, которая обеспечивает возможность монтажа тепловыделяющих радиоэлементов, имеющих хрупкие установочные поверхности, без их повреждений и исключает возникновение загрязнений.
Разработана конструкция БА с вертикальной компоновкой входящих блоков, установленных на общем основании через многослойную теплопроводную прокладку. В аналогах, при изготовлении рамок и основания, на которое они устанавливаются, имеется неплоскостность сопрягаемых поверхностей, из-за которой образуются пустоты в сборке, повышающие тепловое сопротивление между теплопроводящими рамками и установочной поверхностью. Такие пустоты устраняются многослойной прокладкой. Данная конструкция описана в полученном патенте на изобретение № 2671004 «Радиоэлектронный блок» [5].
Разработана конструкция БА, корпус которой выполнен в виде установочного основания с крышкой. Обеспечение необходимого отвода тепла от входящих теплонагруженных печатных плат с радиоэлементами достигается за счет использования теплопроводной пластины, установленной на уступы в металлическом теплоотводящем установочном основании (корпусе). Аналоги имеют плохую кондуктивную связь верхних плат с основанием, что приводит к перегреву электрорадиоэлементов. Новая конструкция описана в полученном патенте на изобретение № 2671852 «Радиоэлектронный блок теплонагруженный» [6].
Разработана еще одна конструкция БА с горизонтальной (друг над другом) компоновкой входящих блоков, которая обеспечивает отвод тепла с теплоотводящих рамок с печатными платами с помощью боковых теплоотводов. Данная конструкция описана в полученном патенте на изобретение № 2676080 «Теплонагруженный радиоэлектронный блок» [7].
В 2020 году мировыми державами (Россия, США, Китай) совершено более 100 пусков ракет-носителей, причем не редко каждая ракета-носитель выводила на орбиту более одного КА. Новые конструктивные решения позволили оптимизировать существующие конструкции и привели к снижению массы БА ориентировочно на 10 %. Это экономия более 500 тыс. руб. за каждый килограмм только на этапе выведения на орбиту КА (средний вес разрабатываемой силовой БА для одного КА — 50–80 кг, экономия составит более 3 млн. руб. для каждого КА). Соответственно, снизится и стоимость производства.
Новые конструктивные решения можно усовершенствовать при увеличении требований заказчика. Уникальность полученных конструкций исключает технологические, коммерческие и какие-либо другие риски ввиду использования только общедоступных комплектующих и материалов отечественного производства.
