Conditions for Thermal Similarity of Space Objects of Conical and Cylindrical Shape

Abstract

Представлена методика расчета стационарных значений температур изотерми-ческих космических объектов конической и цилиндрической формы, движу-щихся по круговым орбитам в плоскости терминатора, а также находящихся в тени Земли. Исследованы условия теплового подобия объектов конической и цилиндрической формы. Установлено, что когда отношения радиуса основа-ний конического и цилиндрического объектов к их высоте равны, в случае значений половинных углов при вершине конуса 10, эти объекты имеют эквивалентные теплообменные характеристики, а также близкие значения температуры. При таких условиях значения температуры объектов цилиндри-ческой и конической формы при высоте орбиты 600-40 000 км весьма близ-ки, различие возрастает при половинных углах при вершине конуса более 20 и достигает 3 К и более. Установлено, что температура объекта сферической формы, выбранного в качестве эталонного в тех же условиях совпадает с температурой конического и сферического объектов только при углах ориен-тации осей конуса и цилиндра  = 40 и 140 на солнечно-постоянной орбите, а в тени Земли -при  = 60 и 120. Ключевые слова: космический объект, коэффициент облученности, тепловой баланс объектов в околоземном космическом пространстве, тепловое излуче-ние Земли, тепловое подобие космических объектов.Введение. Исследование тепловых режимов движущихся в околоземном космическом пространстве (ОКП) космических объектов (КО) различных типовых конфигураций является актуальным и практически важным научным направлением. Несмотря на большое количество публикаций по этому направлению [1-11], закономерности формирования энергетических балансов и тепловых режимов КО остаются недостаточно изученными. При этом требуются методики расчетов, позволяющие достоверно определять значения температуры КО для раз-ных геометрических параметров объектов и различной высоты над поверхностью Земли. Особенно актуальна разработка аналитических методов расчетов тепловых режимов КО: до настоящего времени такие исследования проводились только применительно к КО сфериче-ской формы, находящимся в тени Земли [12].Цель настоящей работы -исследование и сопоставление стационарных значений тем-пературы поверхности обладающего малой термической инерцией КО выпуклой формы (ко-нус, цилиндр, сфера), передвигающегося в ОКП в условиях постоянной подсветки Солнцем в плоскости терминатора, а также в тени Земли.