Simulador Térmico Orbital de Un Nodo y Fatiga de Soldadura

Integra las oscilaciones térmicas orbitales entre fases de sol y eclipse y estima los ciclos de fatiga Engelmaier en uniones soldadas.

Single-Node Thermal Properties
kg
cm²
W
Max sunlit temperature7,4 °C
Min eclipse temperature−16,0 °C
Per-orbit swing ΔT23,4 K
Solder fatigue life N_f10.661Engelmaier cycles
Orbital Temperature Profile (°C)−30−520020406080190Orbit time (min)Temperature (°C)Node Temperature (°C)
Mostrar los datos como tabla
Orbit time (min)Node Temperature (°C)
0—
207
40−1
60−13
80−10
190—

METODOLOGÍA FÍSICA Y DE DATOS DETERMINISTA

Cómo Funciona Esta Calculadora

Módulos fuente: lib/physics/thermal.ts

Integra el balance radiativo de un nodo durante 14 órbitas consecutivas con Runge–Kutta de cuarto orden (RK4) hasta régimen periódico y estima la fatiga termomecánica de soldaduras sin patillas mediante la ecuación de Engelmaier.

Ecuaciones Gobernantes y Modelo Físico

Balance energético orbital de nodo único
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·T⁴

Integra flujo solar directo, albedo terrestre (a_E = 0,30), IR terrestre (237 W/m²) con factor de vista F(h) y emisión Stefan–Boltzmann (Δt = 2 s).

Vida a fatiga de soldadura de Engelmaier
N_f = ½ · (Δγ / (2·ε'_f))^(1/c),   Δγ = (L_D · Δα · ΔT) / h_s

Evaluada para L_D = 4 mm, altura de junta h_s = 75 µm, desajuste CTE Δα = 10 ppm/K y 15,1 ciclos/día.

Entradas, Parámetros y Unidades

ParámetroUnidadDefinición física
m, A_totkg, cm²Masa térmica (c_p = 858 J/(kg·K)) y área radiante exterior.
α, ε—, —Absortividad solar media y emisividad infrarroja hemisférica.
Q_intWDisipación electrónica interna continua a 525 km (β = 0°).

Supuestos y Límites de Validez

  • Modela el satélite como un único nodo isotermo; los gradientes internos entre tarjetas PCB requieren mallas multinodo.
  • Se evalúa el eclipse máximo cilíndrico en β = 0°.

Caso de Referencia Resuelto por Defecto

Nodo 1P por defecto de 0,24 kg (150 cm², α = 0,62, ε = 0,78, Q_int = 0,32 W)

A 525 km la temperatura oscila entre −16,0 °C al salir del eclipse y +7,4 °C al sol (ΔT = 23,4 K), resultando en ~10.661 ciclos medianos de Engelmaier.

Temperatura máx. al sol
+7,4 °C
Temperatura mín. en eclipse
−16,0 °C
Oscilación térmica ΔT
23,4 K
Ciclos medianos Engelmaier N_f
10.661 ciclos