ВЛИЯНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА НА СВЕТОРАССЕЯНИЕ В ОБЪЕКТИВЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО МОДУЛЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Традиционно корпуса оптико-электронных модулей космических аппаратов изготавливают из алюминия или титановых сплавов, обладающих значительной массой, что способствует значительному расходу объемов топлива при выводе на орбиту и, как следствие, увеличивает общие финансовые затраты проекта. Эффективным является применение композиционных конструкционных материалов на основе углепластика, которые позволяют в 1,5–3 раза уменьшить массогабаритные характеристики крупногабаритных оптико-электронных модулей и в 15–20 раз снизить коэффициент линейного температурного расширения в сравнении с металлическими корпусами. Важной характеристикой углепластиков являются их оптические свойства, которые обуславливают взаимодействие композиционного материала с электромагнитным излучением оптического диапазона. Цель настоящей работы заключалась в разработке методики оценки влияния корпуса оптико-электронных модулей из углепластика на светорассеяния в объективе оптико-электронных модулей посредством компьютерного моделирования в пакете прикладных программ Zemax. Рассматривается степень влияния рассеянного, отраженного и поглощенного потока излучения на качество построения изображения. Проведены экспериментальные исследования по определению двулучевой функции отражательной способности гониометрическим методом для образцов-свидетелей из углеродной ткани ЛУП-0,1 эпоксидного связующего ЭДТ-69У с клеевым слоем ЭПОФЛЕКС-0,4 и алюминиевым сотовым заполнителем 5056-3,5-23-A. Рассеянное излучение регистрировалось в пределах пространства полусферы над поверхностью образца-свидетеля. Направление приема оптического излучения задавалось зенитным (0º < θ < 90º) и азимутальным (0º < φ < 180º) углами с шагом 10º. Установлено, что поверхность образца-свидетеля рассеивает излучение в малом диапазоне углов (около 20º) с ярко выраженной направленностью. Выявлено, что углепластики характеризуются интегральным коэффициентом отражения, в 3–4 раза большим по сравнению со специальными покрытиями. 

1. Конструктивно-технологические решения создания корпусных элементов из композиционных материалов блока оптико-электронного модуля автоматического космического аппарата [Текст] / И.Л. Аккуратов, А.И. Алямовский, Д.Я. Давыдов [и др.] // Эффективность сотовых конструкций в изделиях авиационно-космической техники: Укр. НИИ технологии машиностроения. – Днепропетровск, 2013. – С. 28–33.

2. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т.1. – 8-е изд., перераб. и доп. / под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. – 920 с.

3. Бобович, Б.Б. Неметаллические конструкционные материалы / Б.Б. Бобович. – М.: МГИУ. – 2009. – 383 с.

4. Spectrecology – Spectroscopy & Optical Sensing Solutions. Sampling Optics Define the Measurement. Salmonberry St. Wesley Chapel [Electronic resource]. – Mode of access: http://www.spectrecology.com/sampling-optics/. – Data of access: 05.11.2015.

5. Nicodemus, F.E. Geometrical Considerations and nomenclature for reflectance / F.E. Nicodemus [et al.] // Radiometry. Jones and Bartlett Publishers, Inc., USA. – 1992. – P. 94–145.

6. Sing Choong Foo. A Gonioreflectometer for measuring the bidirectional reflectance of material for use in illumination computation: a thesis for the degree of master of science: august 1997 / Sing Choong Foo. – New York, 1997. – 130 p.

7. Креопалова, Г.В. Оптические измерения / Г.В. Креопалова, Н.Л. Лазарева, Д.Т. Пуряева ; под. общ. ред. Д.Т. Пуряева. – М. : Машиностроение, 1987. – 264 с.

8. How to Compile a User-Defined Surface [Electronic resource] / Mark Nicholson. – Zemax Knowledge Base., 2008. – Mode of access: http://www.zemax.com/ support/knowledge base/how-to-compile-a-user-definedsurface. – Data of access: 05.11.2015.

9. Zhang, W.J. Experimental study of the effective BRDF of a copper foam sheet / W.J. Zhang, J.M. Zhao, L.H. Liu// RAD-13. Proceedings of the 7th International Symposium on Radiative Transfer, Begellhouse. 7-th International Symposium on Radiative Transfer, 2–8 Jun. 2013, Kusadasi, Turkey.

10. I.L. Akkuratov, A.I. Alyamovskiy, D.Ya. Davyidov. Konstruktivno-tekhnologicheskiye resheniya sozdaniya korpusnykh elementov iz kompozitsionnykh materialov bloka optiko-elektronnogo modulia avtomaticheskogo kosmicheskogo apparata [Structurally-technological solutions create a housing elements made of composite materials automatic spacecraft optoelectronic module unit]. Dnepropetrovsk, Ukraine, 2013, pp. 28–33 (in Russian).

11. Anurev V.I. Spravochnik konstruktora-mashinostroitelia [Mechanical engineer’s handbook]: in 3 vol. Vol. 1, 8-th ed., Мoscow, Mechanical engineering Publ., 2001, 920 p. (in Russian).

12. Bobovich B.B. Nemetallicheskiye konstruktsionnye materialy [Nonmetalic structural materials]. Moscow, Moscow State Industrial University Publ., 2009, 383 p. (in Russian).

13. Spectrecology – Spectroscopy & Optical Sensing Solutions. Sampling Optics Define the Measurement. Salmonberry St. Wesley Chapel [Electronic resource]. – Mode of access: http://www.spectrecology.com/sampling-optics/. – Data of access: 05.11.2015.

14. Nicodemus F.E., Richmond J.C., Hsia J.J., Ginsberg I.W., Limperis T. Geometrical Considerations and nomenclature for reflectance. Radiometry, Jones and Bartlett Publishers, Inc., USA, 1992, pp. 94–145.

15. Sing Choong Foo. A Gonioreflectometer for measuring the bidirectional reflectance of material for use in illumination computation: a thesis for the degree of master of science: august 1997, New York, 1997, 130 p.

16. Kreopalova G.V., Lazareva N.L., Puryaeva D.T. Opticheskiye izmereniya [Optical measurements], Мoscow, Mechanical engineering Publ., 1987, 264 p. (in Russian).

17. Mark Nicholson. How to Compile a User-Defined Surface [Electronic resource]. Zemax Knowledge Base., 2008, mode of access: http://www.zemax.com/support/ knowledge base/how-to-compile-a-user-defined-surface, data of access: 05.11.2015.

18. Zhang W.J., Zhao J.M., Liu L.H.. Experimental study of the effective BRDF of a copper foam sheet. RAD13. Proceedings of the 7th International Symposium on Radiative Transfer, Begellhouse. 7-th International Symposium on Radiative Transfer, 2-8 Jun. 2013, Kusadasi, Turkey