Способ определения индикатрис инфракрасного излучения орбитальных летательных аппаратов

 

Использование: способ определения индикатрис инфракрасного излучения орбитальных летательных аппаратов может быть использован для обнаружения летательных аппаратов. Сущность: геометрически подобную модель летательного аппарата устанавливают в тепловакуумной камере в заранее заданное пространственное положение относительно имитатора Солнца, включают имитатор Солнца и группу ламп имитатора отраженного солнечного измерения , положение которой определяют направлением солнечного излучения и положением летательного аппарата относительно освещенной Солнцем части Земли, измеряют распределение температур поверхности модели летательного аппарата, устанавливают модель летательного аппарата в заданное положение относительно имитатора Земли, воспроизводят измеренное распределение температур на модели летательного аппарата посредством встроенных секционных нагревателей, включают имитатор собственного излучения Земли и определяют силу излучения в различных угловых направлениях. 4 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 6 01 J 5/50

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882075/25 (22) 14.11.90 (46) 07.03,93.Бюль 9 (71) Центральный аэрогидродинамический институт им. проф, Н,Е.Жуковского (72) Ю,Ф.Потапов, В.П,Суворов и В.В.Витковский (56) Заметность летательных аппаратов в

ИК-области спектра, Обзор ОНТИ, ЦАГИ, М

628,.1983 г.

Козлов Л.В., Нусинов M.Ä. и др. Моделирование тепловых режимов космического аппарата. М,: Машиностроение, 1971, с.122130. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНДИКАТРИС ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ОРБИТАЛЬНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (57) Использование: способ определения индикатрис инфракрасного излучения орбитальных летательных аппаратов может быть использован для обнаружения летательных

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для получения в лабораторных условиях индикатрис излучения летальных аппаратов (ЛА) при внеатмосферном орбитальном полете: .около Земли, Определение индикатрис излучения необходимо для решения разнообразных вопросов заметности ЛА в инфракрасной (ИК) области спектра.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения силы излучения в более широ„„533 1800293 А1 аппаратов, Сущность: геометрически подобную модель летательного аппарата устанавливают в тепловакуумной камере в заранее заданное пространственное положение относительно имитатора Солнца, включают имитатор Солнца и группу ламп имитатора отраженного солнечного измерения, положение которой определяют направлением солнечного излучения и положением летательного аппарата относительно освещенной Солнцем части. Земли, измеряют распределение температур поверхности модели летательного аппарата, устанавливают модель летательного аппа рата в заданное положение относительно имитатора Земли, воспроизводят измеренное распределение температур на модели летательного аппарата посредством встроенных секционных нагревателей, включают имитатор собственного излучения Земли и определяют силу излучения в. различных угловых направлениях. 4 ил. ком диапазоне ракурсов ЛА относительно

Солнца и Земли.

На фиг.1 приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа определения индикатрисы излучения; на фиг.2 приведена схема облучения трехслойной пластины, представлены зависимости собственного и отраженного этой пластиной потоков излучения от длины волны k на фиг.3 показана схема пространственного положения ЛА относительно направления солнечного излучения и Земли; на фиг.4 по1800293

20 ный прибор 8 (нэпример, инфракрасный спектрометр). Двухстепенная подвеска 2 служит для установки модели ЛА э заданное пространственное положение относительно имитаторов Солнца 4, отраженного Землей солнечного излучения 7, собственного 25 излучения Земли 6 и измерительного прибора 8.

Покажем, что предлагаемый способ позволяет определить индикэтрису излучения

ЛА. 30

Плотность потока 1, излучаемого ЛА э направление наблюдателя, складывается из плотности потоков собственного излучения

1с и отраженных потоков солнечного излучения I>, солнечного излучения, отраженного 35

Землей 18>, и собственного излучения Земли 3 .

Ic+ ls+ 88+ I8 (1)

Оценим соотношение между плотностями потоков, входящих в это уравнение. Для этого рассмотрим излучение расположенной на орбите на высоте H-100 км трехслой ной пластины единичной площади, имитируюшей поверхность ЛА (верхняя и нижняя пластины разделены теплоизолято40

45 ром), облучаемой солнечным потоком @ и

Землей (фиг,2). Для такой пластины уравнение (1) для каждой иэ сторон перепишется следующим образом

50 в=l8b+ I

I =lst+ Icb+ 4 для нижней стороны. где Ie и I> — плотность потоков излучаемых соответственно верхней и нижней сторонами пластины; казана схема положения модели ЛА в вакуумной камере относительно имитаторов

Солнца и отраженного солнечного излучения, соответствующего положению ЛА, показанному на фиг.3. 5

Устройство для реализации способа содержит вакуумную камеру 1, двухстепенную подвеску 2, геометрически подобную модель ЛА с встроенными в нее нагревателями

3, имитатор Солнца 4 с параболоидальным зеркалом 5, имитатор собственного излуче- . ния Земли 6, выполненный в виде диска с регулируемой температурой поверхности, имитатор отраженного Землей солнечного излучения 7, представляющий собой вольф- 15 рамовые лампы, установленные по пери-. метру диска таким образом, чтобы оси излучаемых ими потоков пересекали геометрический центр модели, иэмерительI» и t H — плотности потоков солнечного излучения, отражаемых соответственно верхней и нижней сторонами пластины;

I<8 и I« — плотности потоков собственного излучения соответственно с верхней и нижней сторон пластины;

18 — плотность потока собственного излучения Земли, отраженного нижней стороны пластины.

Соотношение между слагаемыми этих уравнений показано на фиг,2 в виде зависимостей плотности потоков 1 от длины волны

А, Зависимости фиг,2 посчитаны в предложении о диффузном характере излучения и отражения пластины и Земли. Коэффициенты излучения а и отражения р пластины принимались следующими: е -0,1; p=0,9. Коэффициент излучения е8 и альбедо А Земли принимались равными е8-1 и 0 5; А 0,4. Отношение коэффициента поглощения солнечного излучения пластины а к коэффициенту теплового излучения e(— ) кQc () варьировалось.

Зависимости фиг.2 показывают, что излучение Солнца и отраженное Землей солнечное излучение дают существенный вклад э излучение пластины при длинах волн до

А 5 мкм. В диапазоне длин волн 8- 15 мкм преобладающими являются отраженное собственное излучение Земли (I8) и, если отношение коэффициента поглощения солнечного излучения пластины сс к коэффициенту теплового излучения е велико, собственное излучение пластины (Ica, I«), Выявленные соотношения между составляющими потока излучения показывают, что э наиболее подходящем для обнаружении ЛА диапазоне длин волн

ЬХ-8-14 мкм вклад отраженного солнечного излучения (I8) в общий поток излучения мал и им можно пренебречь, Поэтому, если на поверхности модели воспроизведено натурное распределение температур, облучение модели солнечным потоком и ее ориентирование относительно имитатора Солнца может быть исключено. Это позволяет испольэовать предлагаемый способ, заменив обязательное ориентирование модели в пространстве относительно имитаторов

Солнца и Земли на последовательное ориентирование сначала относительно потоков солнечного и отраженного Землей солнечного излучения для выявления температуры поверхности модели, а затем, воссоздав температурное поле на поверхности модели, относительно потоков собственного излучения Земли и линии наблюдения для измерения силы излучения.

1800293

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Геометрически подобную модель с встроенным ными в нее секционными нагревателями 3 с помощью двухстепенной подве- 5 ски 2 устанавливают в заданное пространственное положение относительно потока излучаемого имитатором Солнца

4. Включают имитатор Солнца 4 и группу вольфрамовых ламп 7, имитирующих отра- 10 женное Землей солнечное излучение.

Положение этой группы ламп на диске б,имитирующем Землю, определяется предьно исходя из пространственного

15 положения ЛЛ. Положение ЛА относительно Солнца и Земли можно определить вектором солнечного излучения ф,, вектором характ еризующим его положение относиг.. Век. тельно Земли, и углами (а, ф(см.фиг.3). екторы gs, и угл, N глыа 3определяют положение 20 и число ламп, обслуживающих модель (фиг,4).

Измеряют распределение температуры по поверхности модели 3, затем все ориентируют относительно имитатора Зем либ.С 25 помощью секционных нагревателей воспP оиэводят измеренное распределение температуры и измеряют силу иэлучени я, Повторяя описанные операции для различных положений модели относительно С

Солн- 30 . ца, Земли и наблюдателя можно проиграть различные участки траектории полета и построить индикатрисы излучения.

Предлагаемый способ проще реализуется и позволяет проигрывать различные 35 частки траектории полета, В случае модеуч лей простых геометрических форм с известными оптическими свойствами поверхности их температурные поля могут быть получены расчетным путем, Формула изобретения

Способ определения индикатрис инфракрасного излучения орбитальных летательных аппаратов, заключающийся в измерении в тепловакуумной камере силы излучения в разлцчных угловых направлениях геометрически подобной модели летательного аппарата, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности за счет обеспечения воэможности определения силы излучения во всем диапазоне ракурсов летательного аппарата относительно Солнца и Земли, модель летательного аппарата устанавливают в заранее заданное пространственное положение относительно имитатора Солнца, включают имитатор Солнца и группу ламп имитатора отраженного солнечного излучения. положение которой определяют направлением солнечного излучения и положением летательного аппарата относительно освещенной Солнцем части Земли, измеряют распределение температур поверхности модели летательного аппарата, устанавливают модель летательного аппарата в зад аннов положение относительно имитатора

Земли, воспроизводят измеренное распределение температур на модели летательного аппарата посредством встроенных секционных нагревателей, включают имитатор собственного излучения Земли и опред еляют силу излучения в различных угловых направлениях.

1800293

-5

4О

1800293 ль Л 9 се мл ор с @ >о чениымч лсзеагг

Составитель Ю.Потапов

Редактор Т.Мельникова Техред М.Моргентал Корректор Н.Гунько

Заказ 1157 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101