СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ АППАРАТА, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО КОСМИЧЕСКОГО Российский патент 2022 года по МПК B64G1/44 

Изобретение относится к области техники, преимущественно космической, а именно к системам электропитания (СЭП) аппаратов, преимущественно космических, и может быть использовано при эксплуатации их солнечных батарей (СБ).

Одной из составляющей контроля текущей производительности СБ СЭП, в том числе космических аппаратов (КА), является контроль основных электрических характеристик СБ - выходного тока, напряжения и мощности СБ. На стадии проектирования и изготовления СБ осуществляется теоретический расчет выходных параметров СБ, который может быть основан на методе перемещений вольт-амперной характеристики, учитывающем различные влияния окружающей среды и параметров нагрузки на характеристики СБ (Система электроснабжения КА. Техническое описание. 300ГК.20Ю.0000-АТО. РКК «Энергия», 1998; Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. Москва. Энергоатомиздат. 1983. Стр. 49, 54).

Недостаток указанного способа контроля текущей производительности СБ заключается в том, что используемые в расчетах модели факторов космического полета имеют ограниченную точность, что не позволяет получить достоверные данные о реальных характеристиках СБ в полете, учитывающих процесс деградации СБ.

Для контроля фактических характеристик СБ в полете используются данные измерений фактического выходного тока СБ, генерируемого фотоэлектрическими преобразователями (ФЭП) под воздействием солнечного излучения, при этом СБ выставляются таким образом, чтобы световой поток поступал перпендикулярно рабочей поверхности СБ (Елисеев А.С. Техника космических полетов. Москва, «Машиностроение», 1983, стр. 190-194; Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. Москва, Энергоатомиздат, 1983. стр. 57; патент РФ №2353555 по заявке №2006131395, приоритет от 31.08.2006), для чего разворачивают СБ в рабочее положение, соответствующее совмещению нормали к их освещенной рабочей поверхности с направлением на Солнце, и контроль текущей производительности СБ осуществляют по результатам сравнения измеренных значений тока с задаваемыми значениями - текущая эффективность СБ оценивается по отношению измеренных фактических выходных параметров СБ к их номинальным значениям - проектным или некоторым исходным значениям, например, измеренным на предыдущих этапах полета.

Выбор силы тока в качестве контролируемой выходной характеристики СБ вызван тем, что его сила является переменной величиной, напрямую зависящей от состояния СБ в целом, а напряжение является достаточно стабильной величиной и определяется в основном физическими свойствами используемых для изготовления СБ фотоэлектрических преобразователей, при этом режим работы ФЭП еще на стадии проектирования СБ задается таким образом, чтобы генерируемая мощность (как произведение силы тока и напряжения) была максимально возможной.

Данный способ обеспечивает контроль эффективности СБ в ходе полета КА. Меньшие значения фактических выходных токов СБ по отношению к заданным проектным или исходным значениям означают деградацию СБ. Недостатком способа является то, что он не предусматривает проведение замера тока СБ при одинаковых внешних полетных условиях, что необходимо для обоснованности дальнейшего сравнения результатов выполненных замеров.

Известен способ оценки состояния СБ КА с инерционными исполнительными органами (патент РФ №2655089 по заявке №2017104052, приоритет от 07.02.2017 - прототип), включающий ориентацию СБ нормалью к рабочей поверхности на Солнце, измерение тока СБ и оценку состояния СБ по результатам сравнения значений тока, измеренных на текущем и предыдущих этапах полета, согласно которому выполняют построение и поддержание в орбитальной системе координат ориентации КА, при которой воздействующий на КА внешний возмущающий момент за виток достигает минимального значения, последовательно разворачивают СБ в фиксированные положения, текущее из которых выбирается из условия минимизации угла между нормалью к рабочей поверхности СБ и направлением на Солнце, на последовательных витках орбиты в моменты касания верхней границы атмосферы Земли видимым с КА диском Солнца на восходе Солнца измеряют значения тока СБ и угла между направлением на Солнце и нормалью к плоскости орбиты КА, при этом на витках, на которых достигает локального минимума модуль угла где λ^* - угол между нормалью к плоскости орбиты и нормалью к рабочей поверхности СБ в фиксированном положении СБ, в котором нормаль к рабочей поверхности СБ составляет острый угол с направлением полета и отстоит от направления в надир на угол, ближайший к сумме углов Q_z+Q_a+Q_s, в поддерживаемой ориентации КА; Q_z и Q_s - значения угловых полурастворов видимых с КА дисков Земли и Солнца, соответственно; Q_a - угол возвышения верхней границы атмосферы над видимым с КА горизонтом Земли; фиксируют измеренное значение тока СБ I и определяют на момент измерения тока значение расстояния от Земли до Солнца D_I и значение угла между нормалью к рабочей поверхности СБ и направлением на Солнце α_I, в ходе полета повторяют вышеописанные действия и оценку состояния СБ непосредственно по началу светового участка орбиты выполняют по результатам сравнения полученных на текущем и на предыдущих этапах полета значений контрольного параметра, определяемого по формуле, где D_cp - среднее расстояние от Земли до Солнца.

Данный способ обеспечивает минимизацию влиянии подсветки от Земли при выполнении оценки состояния СБ по результатам прямого замера тока СБ непосредственно в начале светового участка орбиты на фоне штатного полета КА с инерционными исполнительными органами в базовой (дежурной) ориентации.

Недостаток способа-прототипа связан с тем, что он не обеспечивает условия для оценки эффективности отдельной солнечной батареи на основе данных о суммарном токе солнечных батарей СЭП, полученных при проведении режимов по оценке эффективности солнечных батарей СЭП.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание условий для высокоточной оценки эффективности солнечных батарей СЭП аппаратов преимущественно космических.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в повышении точности оценки эффективности солнечных батарей по данным о суммарном токе солнечных батарей СЭП за счет определения производительности каждой из поверхностей - и лицевой, и тыльной - каждой солнечной батареи СЭП.

Технический результат достигается тем, что в способе оценки эффективности солнечных батарей системы электропитания аппарата преимущественно космического, включающем поворот солнечных батарей до положений, определяемых из условия минимизации значения угла между нормалью к лицевой поверхности солнечной батареи и направлением на Солнце, измерение суммарного тока солнечных батарей и определение текущего значения светового потока от Солнца и углов его падения на плоскость поверхности солнечных батарей, в отличии от прототипа, на одном временном отрезке разворачивают аппарат, на котором установлены/размещены солнечные батареи, до полной освещенности солнечных батарей Солнцем при углах между направлением на Солнце и нормалями к лицевым поверхностям солнечных батарей менее заданного острого угла, на другом временном отрезке разворачивают указанный аппарат до полной освещенности солнечных батарей Солнцем и выполняют поворот солнечных батарей до положения, при котором углы между направлением на Солнце и нормалями к тыльным поверхностям солнечных батарей менее заданного острого угла, на других 2n-2 временных отрезках, где n, n≥2 - общее количество солнечных батарей, разворачивают указанный аппарат до полной освещенности солнечных батарей Солнцем и выполняют поворот менее n солнечных батарей до положения, при котором углы между направлением на Солнце и нормалями к тыльным поверхностям солнечных батарей меньше заданного острого угла, при условии, что для каждой солнечной батареи системы электропитания не менее чем на одном временном отрезке к Солнцу обращена лицевая сторона солнечной батареи и не менее чем на одном временном отрезке к Солнцу обращена тыльная сторона солнечной батареи, измерение суммарного тока солнечных батарей выполняют в описанные моменты их полной освещенности на интервалах времени, когда точки пересечения каждой из плоскостей, в которых лежат солнечные батареи, с поверхностью окружающей внешней среды, видимой с солнечных батарей, затенены от Солнца, и определяемая составляющая измеренного тока от освещения солнечных батарей световым потоком, отличным от солнечного, не превышает погрешности измерения тока, а эффективность отдельной солнечной батареи оценивают величинами тока, генерируемыми солнечной батареей при освещении соответственно ее лицевой и ее тыльной поверхности солнечным излучением эталонной яркости по нормали к поверхности солнечной батареи, которые определяют по измерениям суммарного тока солнечных батарей, выполненным на упомянутых 2n временных отрезках в течение указанных интервалов времени с учетом текущего значения светового потока от Солнца и углов его падения на плоскость поверхности солнечных батарей.

Суть предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема, поясняющая определение точек пересечения линии видимого с космического аппарата горизонта Земли с плоскостями, в которых лежат солнечные батареи. На чертеже введены следующие обозначения:

O - центр Земли;

А - солнечные батареи СЭП КА;

S - направление на Солнце;

- нормаль к лицевой поверхности первой солнечной батареи;

- нормаль к лицевой поверхности второй солнечной батареи;

γ - заданный острый угол;

1 - теневая часть поверхности Земли;

2 - линия видимого с КА горизонта Земли;

3 - плоскости, в которых лежат солнечные батареи;

4 - точки пересечения линии видимого с КА горизонта Земли с плоскостями, в которых лежат солнечные батареи (данные точки находятся на теневой части поверхности Земли).

Поясним предложенные в способе действия на примере оценки эффективности солнечных батарей системы электропитания космического аппарата.

На многих КА в состав СЭП КА входят солнечные батареи с двусторонней светочувствительностью и один датчик тока, посредством которого осуществляется измерение и получение телеметрической информации (ТМИ) суммарного тока всех солнечных батарей.

Как правило, система управления положением солнечных батарей СЭП КА предусматривает выставку солнечных батарей в заданные дискретные положения, фиксированные в связанной с КА системе координат, а поворот солнечных батарей между такими положениями выполняется с заданной угловой скоростью вращения солнечных батарей. При этом для выполнения различных полетных операций предусмотрены различные режимы управления ориентаций солнечных батарей, в том числе режим автоматического наведения солнечных батарей (отслеживания) на Солнце и режим выставки солнечных батарей в заданное положение (положение выбирается из перечня упомянутых заданных дискретных положений солнечных батарей, фиксированных в связанной с КА системе координат). При этом в режиме автоматического наведения солнечных батарей (отслеживания) на Солнце система управления автоматически выбирает момент начала поворота солнечных батарей для перевода солнечных батарей из текущего фиксированного положения в последующее.

Таким образом в произвольный текущий момент времени солнечные батареи находятся или в одном из фиксированных положений (в этом случае оно является текущим дискретным фиксированным положением) или в процессе перехода между двумя дискретными фиксированными положениями. При этом в режиме автоматического наведения солнечных батарей (отслеживания) на Солнце моменты нахождения батареи в одном из дискретных положений определяются по измерениям текущей ориентации КА и измерениям положения Солнца путем определения моментов начала и окончания поворотов солнечных батарей с учетом логики автоматического управления солнечными батареями в данном режиме.

В предложенном техническом решении для решения поставленной задачи определяют текущее значение расстояния от Земли до Солнца и по определенному текущему расстоянию от Земли до Солнца определяют текущее значение светового потока солнечного излучения на орбите КА.

На одном временном отрезке - например, выбранном витке орбиты - разворачивают КА до полной освещенности солнечных батарей Солнцем при углах между направлением на Солнце и нормалями к лицевым поверхностям солнечных батарей менее заданного острого угла.

Разворот КА до полной освещенности солнечных батарей Солнцем обеспечивает исключение затенения фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), размещенных на поверхности солнечных батарей, элементами конструкции КА.

Необходимая для штатной работы СЭП КА освещенность солнечных батарей Солнцем обеспечивается выполнением поворота солнечных батарей до положений, определяемых из условия минимизации значения угла между нормалью к лицевой поверхности солнечной батареи и направлением на Солнце. Данное положение каждой солнечной батареи может быть описано условием

где α_лиц - значение угла между направлением на Солнце и нормалью к лицевой поверхности солнечной батареи; γ - заданный острый угол.

На другом временном отрезке - например, другом витке орбиты - разворачивают КА до полной освещенности солнечных батарей Солнцем и выполняют поворот солнечных батарей до положения, при котором углы между направлением на Солнце и нормалями к тыльным поверхностям солнечных батарей менее заданного острого угла - т.е. каждую солнечную батарею поворачивают до положения, когда выполняется условие

где α_тыл - значение угла между направлением на Солнце и нормалью к тыльной поверхности солнечной батареи; γ - заданный острый угол.

Разворот КА до полной освещенности солнечных батарей Солнцем обеспечивает исключение затенения тыльной стороны солнечной батареи элементами конструкции КА.

На каждом из других k=2n-2 временных отрезках - например, витках орбиты, - где n=2, 3, … - общее количество солнечных батарей, разворачивают КА до полной освещенности солнечных батарей Солнцем и выполняют поворот m, m<n солнечных батарей до положения, при котором углы между направлением на Солнце и нормалями к тыльным поверхностям солнечных батарей меньше заданного острого угла, при условии, что для каждой солнечной батареи системы электропитания не менее чем на одном временном отрезке (витке орбиты) к Солнцу обращена лицевая сторона солнечной батареи и не менее, чем на одном временном отрезке (витке орбиты) к Солнцу обращена тыльная сторона солнечной батареи.

Например, в случае, когда СЭП КА содержит n=2 солнечные батареи, на k=2 витках орбиты данные солнечные батареи ориентируют следующим образом:

- на одном витке выполняют поворот одной (m=1) солнечной батареи до положения, при котором угол между направлением на Солнце и нормалью к тыльной поверхности данной солнечной батареи меньше заданного острого угла.

- на другом витке выполняют поворот другой (m=1) солнечной батареи до положения, при котором угол между направлением на Солнце и нормалью к тыльной поверхности данной солнечной батареи меньше заданного острого угла.

Таким образом, на данных k=2 витках выполняется условие: для каждой солнечной батареи СЭП КА не менее чем на одном витке (в данном случае - на одном) к Солнцу обращена лицевая сторона данной солнечной батареи и не менее, чем на одном витке (в данном случае - на одном) к Солнцу обращена тыльная сторона данной солнечной батареи.

Измерение суммарного тока солнечных батарей выполняют в описанные моменты их полной освещенности на интервалах времени, когда точки пересечения каждой из плоскостей, в которых лежат солнечные батареи, с поверхностью окружающей внешней среды, видимой с солнечных батарей, затенены от Солнца (т.е. - применительно к СЭП КА - когда точки пересечения линии видимого с КА горизонта Земли с плоскостями, в которых лежат солнечные батареи, находятся на теневой части поверхности Земли), и определяемая составляющая измеренного тока от освещения солнечных батарей световым потоком, отличным от солнечного (т.е. - применительно к СЭП КА - световым потоком, уходящим от Земли) не превышает погрешности измерения тока.

Таким образом, измерения суммарного тока солнечных батарей выполняют на рассмотренных 2n витках орбиты (2n=1+1+k) в течение интервалов времени, когда выполняются оба следующих условия:

- точки пересечения линии видимого с КА горизонта Земли с плоскостями, в которых лежат солнечные батареи, находятся на теневой части поверхности Земли (на чертеже представлена схема, поясняющая определение данных точек, в применении к первому рассмотренному витку орбиты - витку, на котором к Солнцу обращены лицевые поверхности солнечных батарей и выполняется условие (1)).

- текущее измеренное значение суммарного тока солнечных батарей не превышает задаваемую величину, определяемую из условия, что определяемая (рассчитываемая с учетом данных ТМИ тока солнечных батарей) составляющая текущего измеренного тока солнечных батарей от освещения солнечных батарей уходящим от Земли световым потоком не превышает погрешности измерения тока - т.е. составляющая тока, генерируемая за счет указанного освещения, ≤d, где d - погрешность измерения тока).

Эффективность каждой отдельной солнечной батареи оценивают следующими величинами:

- величиной тока, генерируемой солнечной батареей при освещении ее лицевой поверхности солнечным излучением эталонной яркости по нормали к поверхности солнечной батареи (параметр i - порядковый номер солнечной батареи);

- величиной тока, генерируемой солнечной батареей при освещении ее тыльной поверхности солнечным излучением эталонной яркости по нормали к поверхности солнечной батареи (параметр , i - порядковый номер солнечной батареи);

Данные величины определяют по измерениям суммарного тока солнечных батарей, выполненным на рассмотренных 2n временных отрезках (витках орбиты) в течение указанных интервалов времени с учетом текущего значения светового потока от Солнца и углов его падения на плоскость поверхности солнечных батарей. А именно, для определения указанных 2n параметров , , i=1, …, n используются измеренные значения суммарного тока солнечных батарей, полученные в описанных 2n сеансах измерений, которые отличаются один от другого комбинациями обращенных к Солнцу лицевых и тыльных сторон солнечных батарей, что, в общем случае, необходимо и достаточно для решения данной задачи.

Например, параметры , , характеризующие эффективность, соответственно, лицевой и тыльной поверхности i-й солнечной батареи, можно определить как произведение площади лицевой/тыльной поверхности данной солнечной батареи на коэффициент генерации тока при освещении соответствующей (лицевой и тыльной) поверхности данной солнечной батареи солнечным излучением эталонной яркости по нормали к поверхности солнечной батареи. Указанные коэффициенты генерации тока определяются из соответствия измеренных значений суммарного тока солнечных батарей его расчетным модельным значениям, а именно из условия минимизации отличия расчетных модельных значений суммы токов всех солнечных батарей от данных ТМИ суммарного тока солнечных батарей (поскольку расчетные модельные значения тока каждой i-ой солнечной батареи являются функциями указанных параметров , ). Задачу минимизации сформулированного функционала решаем с использованием известных математических методов, описанных, например, в книге Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. - 509 с.

Отметим, что наличие среди упомянутых 2n отличающихся одна от другой (уникальных) комбинаций обращенных к Солнцу лицевых и тыльных сторон солнечных батарей комбинации, в которой к Солнцу обращены тыльные стороны всех солнечных батарей (виток, на котором выполняется условие (2)), обеспечивает получение максимальной точности определения параметров эффективности тыльной поверхности солнечных батарей (поскольку именно при такой комбинации обращенных к Солнцу сторон солнечных батарей обеспечивается максимальная точность вычленения из суммарного тока солнечных батарей тока, который генерируется от освещения Солнцем тыльной стороны одной солнечной батареи).

Использование измерений тока солнечных батарей, выполненных при описанном положении солнечных батарей и на указанном временном интервале, обоснованно обеспечивает минимизацию влияния подсветки от Земли на генерацию тока солнечных батарей с двусторонней светочувствительностью, а именно указанная минимизация достигается за счет того, что вклад подсветки от Земли в генерируемый ток солнечных батарей, определяемый величиной составляющей тока, генерируемой за счет освещения солнечных батарей уходящим от Земли световым потоком, настолько мал, что не превышает погрешность измерения тока солнечных батарей - значит им можно обосновано как пренебречь, так и учитывать по приближенным расчетным моделям без потери точности получаемого решения. В свою очередь, это минимизирует (устраняет) вызываемую данной подсветкой неточность/погрешность определения по ТМИ тока солнечных батарей значений рассматриваемых параметров оценки эффективности солнечных батарей.

Описанный поворот солнечных батарей в положение, при котором точки пересечения линии видимого с КА горизонта Земли с плоскостями расположения солнечных батарей находятся на теневой части поверхности Земли, обеспечивает то, что в данном положении у солнечных батарей освещена только одна сторона их поверхности - или лицевая, или тыльная -если световой поток (от Солнца и от освещенной Солнцем Земли) поступает на одну поверхность солнечной батареи, то на другую поверхность солнечной батареи не поступает никакого светового потока.

Выбор витков для реализации предлагаемых действий может осуществляться из условия наилучших возможностей для выполнения построения требуемой ориентации КА и СБ относительно направления на Солнце. Например, возможность построения требуемой ориентации КА и СБ может определяться таким параметром, как угол между направлением на Солнце и плоскостью орбиты КА - в этом случае для реализации предлагаемых действий выбираются витки, на которых угол между направлением на Солнце и плоскостью орбиты КА находится в требуемых (задаваемых) пределах.

Рассматриваемые витки могут составлять как непрерывную последовательность, так и выбираться с интервалами между отдельными витками (данный случай может реализовываться, например, когда ограничения, накладываемые планом полета КА, не позволят выполнить построение необходимой ориентации КА и СБ, - в частности отворот лицевой поверхности СБ от Солнца, - подряд на последовательных витках орбиты КА).

Предлагаемое техническое решение позволяет выполнять оценку эффективности СБ как при максимальной установившейся рабочей температуре СБ, так и при их минимальной температуре.

Оценка эффективности СБ при их минимальной температуре осуществляется по измерениям суммарного тока солнечных батарей, выполненным непосредственно сразу по окончании зоны естественного затенения солнечных батарей от Солнца Землей (непосредственно по началу зоны освещенности солнечных батарей Солнцем). В случае оценки эффективности СБ СЭП КА данное условие соответствует измерениям тока СБ в начале световых участков витков орбиты КА.

Оценка эффективности СБ при их максимальной установившейся рабочей температуре осуществляется по измерениям суммарного тока солнечных батарей, выполненным не ранее, чем через задаваемую временную величину dT* после начала зоны освещенности солнечных батарей Солнцем (величина dT* определяется из условия выхода СБ на устоявшийся температурный режим работы). В случае оценки эффективности СБ СЭП КА данное условие соответствует измерениям тока СБ в конце световых участков витков орбиты КА.

Опишем технический эффект предлагаемого изобретения.

Предлагаемое техническое решение повышает точность оценки эффективности солнечных батарей по данным о суммарном токе солнечных батарей СЭП аппаратов преимущественно космических за счет обеспечения определения производительности каждой из поверхностей - и лицевой, и тыльной - каждой солнечной батареи СЭП. Изобретение может быть использовано как на КА, так и на других летательных аппаратах, а также в наземных условиях.

Применительно к условиям эксплуатации в космосе солнечные батареи СЭП подвергаются воздействию факторов открытого космического пространства, что приводит к их постепенной деградации и необходимости выполнять оценку текущей эффективности солнечных батарей, связанную с получением текущих значений параметров их производительности.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает условия для оценки производительности лицевой и тыльной поверхностей солнечных батарей с двусторонней светочувствительностью по результатам замера тока, генерируемого полным набором ФЭП солнечных батарей при устоявшемся температурном режиме и минимальном влиянии на генерацию тока подсветки солнечных батарей световым потоком, отличным от солнечного - применительно к условиям эксплуатации в космосе - световым потоком, уходящим от Земли.

Минимизация влиянии на генерацию тока подсветки солнечных батарей уходящим от Земли световым потоком обеспечивается тем, что используемые измерения тока СБ выполняются на интервале времени, на котором величина составляющей тока солнечных батарей, генерируемой за счет освещения солнечных батарей уходящим от Земли световым потоком, не превышает погрешность измерения тока солнечных батарей.

Использование измерений суммарного тока СБ, выполненных в моменты, когда точки пересечения каждой из плоскостей, в которых лежат СБ, с поверхностью окружающей внешней среды, видимой с СБ, затенены от Солнца, обеспечивает возможность определения искомых коэффициентов эффективности отдельно лицевой и отдельно тыльной поверхности СБ за счет того, что в каждый рассматриваемый момент времени ток СБ генерируется за счет освещенности только одной стороны СБ - или только лицевой, или только тыльной.

Получаемый технический результат повышает точность оценки эффективности солнечных батарей СЭП КА в полете посредством получения точных оценок эффективности (производительности) и лицевой, и тыльной поверхностей отдельных солнечных батарей, входящих в состав СЭП с одним датчиком тока, - когда предусмотрено получение ТМИ суммарного тока всех солнечных батарей и отсутствует возможность измерения и получения ТМИ тока отдельных солнечных батарей.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить максимально одинаковые условия замеров тока солнечных батарей, по которым осуществляется оценка эффективности солнечных батарей СЭП КА, при этом реализуется использование измерений тока, генерируемого полным набором ФЭП солнечных батарей, что обеспечивает максимальную достоверность получаемых данных по производительности солнечных батарей.

Максимально одинаковые условия замеров тока солнечных батарей, используемых для оценки эффективности батарей СЭП КА, позволяют повысить точность последующего их использования, в том числе обеспечивают обоснованность сравнения получаемых характеристик эффективности (производительности) солнечных батарей и обоснованность суждений об их изменениях во времени.

Знание текущих значений параметров эффективности (производительности) и лицевой, и тыльной поверхностей каждой отдельной солнечной батареи СЭП КА необходимо как для более точного моделирования функционирования СЭП КА в полете (в частности для точного прогнозирования генерации тока солнечных батарей при решении различных задач управления полета КА, в том числе для оптимального управления угловым положением солнечных батарей СЭП КА), так и для точного анализа эффектов фактической деградации солнечных батарей КА (что важно как с точки зрения прогнозирования состояния и производительности данных конкретных солнечных батарей на последующие этапы полета данного КА, так и с точки зрения получения технических и технологических данных для совершенствования технологии разработки СЭП КА).

В настоящее время технически все готово для реализации предложенного способа. Промышленное исполнение существенных признаков, характеризующих изобретение, не является сложным и может быть выполнено с использованием существующих технических средств.

Изобретение относится к области техники, преимущественно космической, а именно к системам электропитания (СЭП) аппаратов, преимущественно космических, и может быть использовано при эксплуатации их солнечных батарей (СБ). Способ оценки эффективности СБ СЭП аппарата, преимущественно космического, включает повороты СБ, измерение тока СБ и определение текущего значения светового потока от Солнца и углов его падения на СБ. На выбранных временных отрезках разворачивают аппарат до полной освещенности соответственно лицевой и тыльной поверхностей СБ Солнцем. На других 2n-2 временных отрезках, n≥2 - количество СБ, разворачивают аппарат до полной освещенности разных поверхностей СБ Солнцем. Измерение суммарного тока СБ выполняют в моменты их полной освещенности на интервалах времени, когда точки пересечения каждой из плоскостей, в которых лежат СБ, с поверхностью окружающей внешней среды, видимой с СБ, затенены от Солнца. Эффективность отдельной СБ оценивают величинами тока, генерируемыми СБ при освещении соответственно ее лицевой и ее тыльной поверхностей солнечным излучением эталонной яркости по нормали к поверхности СБ. Повышается точность оценки при реализации. 1 ил.

Способ оценки эффективности солнечных батарей системы электропитания аппарата, преимущественно космического, включающий поворот солнечных батарей до положений, определяемых из условия минимизации значения угла между нормалью к лицевой поверхности солнечной батареи и направлением на Солнце, измерение суммарного тока солнечных батарей и определение текущего значения светового потока от Солнца и углов его падения на плоскость поверхности солнечных батарей, отличающийся тем, что на одном временном отрезке разворачивают аппарат, на котором установлены/размещены солнечные батареи, до полной освещенности солнечных батарей Солнцем при углах между направлением на Солнце и нормалями к лицевым поверхностям солнечных батарей менее заданного острого угла, на другом временном отрезке разворачивают указанный аппарат до полной освещенности солнечных батарей Солнцем и выполняют поворот солнечных батарей до положения, при котором углы между направлением на Солнце и нормалями к тыльным поверхностям солнечных батарей менее заданного острого угла, на других 2n-2 временных отрезках, где n, n≥2 - общее количество солнечных батарей, разворачивают указанный аппарат до полной освещенности солнечных батарей Солнцем и выполняют поворот менее n солнечных батарей до положения, при котором углы между направлением на Солнце и нормалями к тыльным поверхностям солнечных батарей меньше заданного острого угла, при условии, что для каждой солнечной батареи системы электропитания не менее чем на одном временном отрезке к Солнцу обращена лицевая сторона солнечной батареи и не менее чем на одном временном отрезке к Солнцу обращена тыльная сторона солнечной батареи, измерение суммарного тока солнечных батарей выполняют в описанные моменты их полной освещенности на интервалах времени, когда точки пересечения каждой из плоскостей, в которых лежат солнечные батареи, с поверхностью окружающей внешней среды, видимой с солнечных батарей, затенены от Солнца, и определяемая составляющая измеренного тока от освещения солнечных батарей световым потоком, отличным от солнечного, не превышает погрешности измерения тока, а эффективность отдельной солнечной батареи оценивают величинами тока, генерируемыми солнечной батареей при освещении соответственно ее лицевой и ее тыльной поверхности солнечным излучением эталонной яркости по нормали к поверхности солнечной батареи, которые определяют по измерениям суммарного тока солнечных батарей, выполненным на упомянутых 2n временных отрезках в течение указанных интервалов времени с учетом текущего значения светового потока от Солнца и углов его падения на плоскость поверхности солнечных батарей.