Ein-Knoten-Orbitalthermal- & Lötstellenermüdungs-Simulator
Orbitale Temperaturschwankungen über Sonnen- und Schattenphasen integrieren und Engelmaier-Ermüdungszyklen für Lötverbindungen abschätzen.
Daten als Tabelle anzeigen
| Orbit time (min) | Node Temperature (°C) |
|---|---|
| 0 | — |
| 20 | 7 |
| 40 | −1 |
| 60 | −13 |
| 80 | −10 |
| 190 | — |
DETERMINISTISCHE PHYSIK- & DATENMETHODIK
Wie Dieser Rechner Funktioniert
Quellmodule: lib/physics/thermal.ts
Integriert die Einknoten-Strahlungsenergiebilanz über 14 Umläufe mittels Runge–Kutta vierter Ordnung (RK4) bis zum eingeschwungenen Zustand und berechnet die thermomechanische Lötstellen-Ermüdung nach Engelmaier.
Grundgleichungen & Physikalisches Modell
m·c_p · dT/dt = ν(t)·[α·S₀·A/4 + α·S₀·a_E·F·A·max(cos θ, 0)] + ε·q_IR·F·A + Q_int − ε·σ·A·T⁴Berücksichtigt direkte Sonneneinstrahlung, Erdalbedo (0,30), Erd-IR (237 W/m²) über Sichtfaktor F(h) und Stefan–Boltzmann-Abstrahlung (Δt = 2 s).
N_f = ½ · (Δγ / (2·ε'_f))^(1/c), Δγ = (L_D · Δα · ΔT) / h_sAusgewertet für L_D = 4 mm, Lötspalthöhe h_s = 75 µm, CTE-Differenz Δα = 10 ppm/K und 15,1 Zyklen/Tag.
Eingangsgrößen, Parameter & Einheiten
| Parameter | Einheit | Physikalische Bedeutung |
|---|---|---|
| m, A_tot | kg, cm² | Thermische Masse (c_p = 858 J/(kg·K)) und äußere Abstrahlfläche. |
| α, ε | —, — | Mittlerer solarer Absorptionsgrad und infraroter Emissionsgrad. |
| Q_int | W | Kontinuierliche interne Verlustleistung auf 525 km Bahn (β = 0°). |
Modellannahmen & Gültigkeitsgrenzen
- Setzt einen isothermen Gesamtknoten voraus; Temperaturgradienten über Platinenabstandsbolzen erfordern Mehrknotenmodelle.
- Modelliert den maximalen Kernschatten bei β = 0°.
Durchgerechneter Standard-Referenzfall
Im eingeschwungenen Zustand bei 525 km pendelt die Temperatur zwischen −16,0 °C am Schattenende und +7,4 °C im Sonnenlicht (ΔT = 23,4 K), was ~10.661 Engelmaier-Zyklen ergibt.
- Maximaltemperatur (Sonne)
- +7,4 °C
- Minimaltemperatur (Schatten)
- −16,0 °C
- Temperaturhub pro Umlauf ΔT
- 23,4 K
- Engelmaier-Zyklenzahl N_f
- 10.661 Zyklen