Способ определения индикатрис инфракрасного излучения орбитальных летательных аппаратов

(5)5 О 01,1 5/5 И ЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(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,ВНусинов М.Д. и др. Моделирование тепловых режимов космического аппарата. М,; Машиностроение, 1971, с.122- 130,(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 (И К) области спектра.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения силы излучения в более широаппаратов, 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 3 летательного аппарата посредством встроенных секционных нагревателей, включают имитатор собственного излучения Земли и С. 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 волнына фиг.3 показана схема пространственного положения ЛА относительно направления солнечного излучения и Земли; на фиг,4 по 18002934045 50 казана схема положения модели ЛА в вакуумной камере относительно имитаторов Солнца и отраженного солнечного излучения, соответствующего положению ЛА, показанному на фиг.3. 5Устройство 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 10 зеркалом 5, имитатор собственного излучения Земли 6, выполненный э 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, измерительный прибор 8 (нэпример, инфракрасный спектрометр), Двухстепенная подвеска 2 служит для установки модели ЛА э заданное пространственное положение относительно имитаторов Солнца 4, отражейиого Землей солнечного излучения 7, собственного 25 излучения Земли 6 и измерительного прибора 8.Покажем, что предлагаемый способ позволяет определить индикэтрису излучения ЛА. 30Плотность потока 1, излучаемого ЛА э направление наблюдателя, складмеэется из плотности потоков собственного излучения с и отраженных потоков солнечного излучения 4, солнечного излучения, отраженного 35 Землей 1 вэ, и собственного излучения Земли1 з 1= 1 с+ 1 в+ 1 эе+ 1 э (1)Оценим соотношение между плотностями потоков, входящих в это уравнение. Для этого рассмотрим излучение расположенной на орбите на высоте Нкм трехслой ной пластины единичной площади, имитируюшей поверхность ЛА (верхняя и нижняя пластины разделены теплоизолятором), облучаемой солнечным потоком 4 з и Землей (фиг,2). Для такой пластины уравнение (1) для каждой иэ сторон перепишетсяследующим образом 1 в=1 вь+ 1 сь для верхней стороны 1 н= зь+ 1 сь+ 1 з для нижней стороны,где 1 и 1, - плотность потоков излучаемыхсоответственно верхней и нижней сторонами пластины; 4 в И зн - ПЛОТНОСТИ ПОТОКОВ СОЛНЕЧНОГО излучения, отражаемых соответственно верхней и нижней сторонами пластины;1 св И 1 сн - ПЛотНОСтИ ПОТОКОВ СОбСтВЕН- ного излучения соответственно с верхней и нижней сторон пластины;1 з - 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 л, Зависимости фиг,2 посчитаны в предложении о диффузном характере излучения и отражения пластины и Земли. Коэффициенты излучения е и отражения р пластины принимались следующими: е -0,1; р-.0,9. Коэффициент излучения Ь и эльбедо А Земли принимались равными еи 0,5 А 0,4. Отношение коэффициента поглощения солнечного излучения пластины а к коэффициенту теплового излучения е -гасе) варьировалось,Зависимости фиг,2 показывают, что излучение Солнца и отраженное Землей солнечное излучение дают существен нцй вклад в излучение пластины при длинах волн до А5 мкм. В диапазоне длин волн 8-15 мкм преобладающими являются отраженное собственное излучение Земли (1 з) и, если отношение коэффициента поглощения солнечного излучения пластины сс к коэффициенту теплового излучения е велико, собственное излучение пластины (1 св, 1 сн),Выделенные соотношения между составляющими потока излучения показывают, что э наиболее подходящем для обнаружении ЛА диапазоне длин волн ЬХ-14 мкм вклад отраженного солнечного излучения ( ) 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.Предлагаемый способ реализуется следующим образом,Геометрически подобную модель свстроеннымными в нее секционными нагревателями 3 с помощью двухстепенной подвески 2 устанавливают в заданноепространственное положение относительно потока излучаемого имитатором Солнца4. Включают имитатор Солнца 4 и группувольфрамовых ламп 7, имитирующих отраженное Землей солнечное излучение,Положение этой группы ламп на дискеб,имитирующем Землю, определяется предьно исходя из пространственного15положения ЛЛ, Положение ЛА относительно Солнца и Земли можно определить вектором солнечного излучениями, векторомхаракт еризующим его положение относиг Век. тельно Земли, и углами(а,ф(см,фиг.3). екторы ц, и угл(фиг,4).Измеряют распределение температурыпо поверхности модели 3, затем все ориентируют относительно имитатора Зем либ,С 25помощью секционных нагревателей воспР оиэводят измеренное распределение температуры и измеряют силу иэлучени я,Повторяя описанные операции для различных положений модели относительно ССм, ца, Земли и наблюдателя можно проигратьразличные участки траектории полета и построить индикатрисы излучения.Предлагаемый способ проще реализуется и позволяет проигрывать различные 35частки траектории полета, В случае модеучлей простых геометрических форм с извес- тными оптическими свойствами поверхностиих 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, отл ича ю щи йс я 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 селорс Вииочениымч л Составитель Ю,Потаповедактор Т.Мельникова Техред М.Моргентал Корректор Н.Г аказ 1157 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Рауаская наб 4/5