一種快速響應(yīng)多軌道適應(yīng)的衛(wèi)星溫控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天器熱控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種快速響應(yīng)多軌道適應(yīng)的衛(wèi)星溫控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著電子集成技術(shù)和有效載荷小型化技術(shù)的進(jìn)步，小衛(wèi)星憑借其較高的技術(shù)集成、造價(jià)低、研制周期短等特點(diǎn)，取得了飛速發(fā)展。研制高性能有效載荷和低成本的小衛(wèi)星，將對(duì)空間技術(shù)的進(jìn)步起到技術(shù)牽引和支撐的作用。
[0003]衛(wèi)星熱設(shè)計(jì)主要任務(wù)是在軌運(yùn)行期間為衛(wèi)星提供一個(gè)良好的熱環(huán)境，保障星上儀器、設(shè)備在所規(guī)定的溫度范圍之內(nèi)可靠工作；并有效控制衛(wèi)星平臺(tái)的溫度梯度。目前，用理論建模及計(jì)算機(jī)模擬來模擬衛(wèi)星的熱特性是投資少、見效快的技術(shù)手段，也是熱分析在衛(wèi)星領(lǐng)域內(nèi)的重要研究方向。衛(wèi)星熱平衡試驗(yàn)的主要目的由獲得衛(wèi)星在軌運(yùn)行的溫度轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁岱治瞿Ｐ托拚谋匾獢?shù)據(jù)。衛(wèi)星熱分析與熱試驗(yàn)的有效結(jié)合，既提高了熱分析的精確性，又提供了簡(jiǎn)化衛(wèi)星熱平衡試驗(yàn)的途徑。
[0004]傳統(tǒng)衛(wèi)星設(shè)計(jì)中推進(jìn)系統(tǒng)一股周向布置于平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，推進(jìn)系統(tǒng)的研制周和平臺(tái)系統(tǒng)的研制周期不同步會(huì)對(duì)整星的研制進(jìn)度產(chǎn)生相互制約的影響，最終影響整星的研制周期和進(jìn)度。傾斜軌道條件下整星無固定散熱面，為了降低軌道外熱流變化對(duì)星內(nèi)儀器的影響、整星等溫化設(shè)計(jì)、提高熱控在軌可靠性和足夠的熱設(shè)計(jì)余量。一股采用熱控百葉窗可控散熱面等主動(dòng)熱控技術(shù)，降低衛(wèi)星向陽面與背陽面溫差，滿足星內(nèi)儀器設(shè)備正常工作的溫度環(huán)境要求。采用主動(dòng)熱控手段會(huì)增加成本和研制周期拉長(zhǎng)，與衛(wèi)星的快速研制、低成本的生產(chǎn)目標(biāo)相違背。為了解決上述問題，需要發(fā)展一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、研制周期快速的衛(wèi)星熱設(shè)計(jì)方法。
[0005]目前，衛(wèi)星不同軌道條件下熱設(shè)計(jì)通常存在如下問題:
[0006]1、太陽同步軌道條件下，衛(wèi)星布局中推進(jìn)系統(tǒng)一股周向布置于平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，推進(jìn)系統(tǒng)需要進(jìn)行相應(yīng)熱設(shè)計(jì)，平臺(tái)等溫化設(shè)計(jì)，散熱面噴漆處理。此方法中推進(jìn)系統(tǒng)分布于整星各個(gè)面對(duì)于熱控設(shè)計(jì)操作復(fù)雜、各個(gè)面溫度分布不均資源消耗大，不利用資源利用.
[0007]2、傾斜軌道條件下，需要采用熱控百葉窗可控散熱面等主動(dòng)熱控技術(shù)，降低衛(wèi)星向陽面與背陽面溫差，滿足星內(nèi)儀器設(shè)備正常工作的溫度環(huán)境要求。該裝置的主要缺點(diǎn)是重量重、系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性低，用于衛(wèi)星的散熱，代價(jià)太大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)無法適應(yīng)多種軌道條件下衛(wèi)星的熱設(shè)計(jì)需求問題，本發(fā)明提出了一種快速響應(yīng)多軌道適應(yīng)的衛(wèi)星溫控方法，尤其適合控制衛(wèi)星飛行姿態(tài)條件下的熱設(shè)
i+o
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種快速響應(yīng)多軌道適應(yīng)的衛(wèi)星溫控方法，包括如下步驟:
[0011]-對(duì)衛(wèi)星的平臺(tái)艙進(jìn)行熱設(shè)計(jì):
[0012]強(qiáng)化艙內(nèi)導(dǎo)熱和福射熱交換，使艙內(nèi)溫度場(chǎng)分布均勾;
[0013]采用補(bǔ)償電加熱器對(duì)平臺(tái)艙進(jìn)行熱量補(bǔ)償，進(jìn)而調(diào)整整星溫度水平；
[0014]平臺(tái)艙的衛(wèi)星側(cè)板3的背陽面作為主散熱板，背陽面的外表面噴涂白漆熱控涂層；除衛(wèi)星側(cè)板3背陽面外的其他平臺(tái)艙外表面均包覆多層隔熱組件；對(duì)平臺(tái)艙的星外構(gòu)件噴涂白漆熱控涂層。
[0015]優(yōu)選地，所述強(qiáng)化艙內(nèi)導(dǎo)熱和輻射熱交換通過以下任一種或任多種方式實(shí)現(xiàn):
[0016]-在平臺(tái)艙的衛(wèi)星平臺(tái)中層板I和/或衛(wèi)星平臺(tái)底板2上設(shè)置熱管網(wǎng)絡(luò)；
[0017]-對(duì)單機(jī)加強(qiáng)接觸導(dǎo)熱，在平臺(tái)艙內(nèi)部的儀器和儀器板之間安裝面墊入RKTL-DRZ-1導(dǎo)熱硅脂；
[0018]-在平臺(tái)艙的內(nèi)表面噴涂高發(fā)射率熱控涂層，S卩，平臺(tái)艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件表面噴涂SR107-E51黑漆熱控涂層；儀器外表面(除安裝面外)一股為鋁合金黑色陽極氧化熱控涂層，有電性能要求的噴涂E51-M黑漆熱控涂層。。
[0019]優(yōu)選地，所述補(bǔ)償電加熱器粘貼于平臺(tái)艙的衛(wèi)星平臺(tái)中層板1、衛(wèi)星平臺(tái)底板2和/或衛(wèi)星側(cè)板3的內(nèi)表面上。
[0020]優(yōu)選地，還包括如下步驟:
[0021]-對(duì)衛(wèi)星的推進(jìn)艙4進(jìn)行熱設(shè)計(jì):
[0022]對(duì)推進(jìn)艙4的外表面全包覆多層隔熱組件；
[0023]對(duì)推進(jìn)艙4的艙內(nèi)底板包覆多層隔熱組件。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種快速響應(yīng)多軌道適應(yīng)的衛(wèi)星溫控方法，包括如下步驟:
[0025]-對(duì)衛(wèi)星的推進(jìn)艙4進(jìn)行熱設(shè)計(jì):
[0026]對(duì)推進(jìn)艙4的外表面全包覆多層隔熱組件；
[0027]對(duì)推進(jìn)艙4的艙內(nèi)底板包覆多層隔熱組件。
[0028]本發(fā)明提供的快速響應(yīng)多軌道適應(yīng)的衛(wèi)星溫控方法，采用熱管網(wǎng)絡(luò)、加強(qiáng)接觸導(dǎo)熱、星內(nèi)噴涂高發(fā)射率熱控涂層等措施強(qiáng)化星內(nèi)導(dǎo)熱和輻射熱交換，使星內(nèi)溫度場(chǎng)分布均勻；采用補(bǔ)償電加熱器對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行熱量補(bǔ)償；在衛(wèi)星的背陽面外表面噴涂白漆，作為主散熱面，其他星體外表面外包覆多層隔熱組件；星外構(gòu)件噴涂白漆熱控涂層；推進(jìn)艙與平臺(tái)艙均獨(dú)立設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行分艙熱設(shè)計(jì)和組裝；推進(jìn)艙為獨(dú)立設(shè)計(jì)，艙外全包覆多層，艙內(nèi)底板包覆多層，最后與平臺(tái)艙組裝為整星。
[0029]傾斜軌道條件下采用整星對(duì)日定向模式，衛(wèi)星采用上述溫控方法滿足太陽同步軌道和傾斜軌道條件下的熱設(shè)計(jì)需求。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0031](I)采用快速響應(yīng)多軌道適應(yīng)的溫控方法，通過熱計(jì)算分析比對(duì)，可以減少熱平衡試驗(yàn)的工況直至取消熱平衡試驗(yàn)，達(dá)到了縮短整星的研制周期和減少研制經(jīng)費(fèi)的目的；
[0032](2)采用快速響應(yīng)多軌道適應(yīng)的溫控方法，對(duì)于衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)批量式生產(chǎn)提供了熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；各艙段獨(dú)立熱設(shè)計(jì)對(duì)于衛(wèi)星快速設(shè)計(jì)組合拼裝起到核心作用，其中平臺(tái)艙段可以采用通用熱設(shè)計(jì)方法，其余艙段可以為獨(dú)立熱設(shè)計(jì)方法。
[0033](3)本發(fā)明滿足了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、研制周期快速的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)解決了多軌道條件下衛(wèi)星的熱設(shè)計(jì)問題，可靠性好、設(shè)計(jì)靈活。
[0034](4)本發(fā)明通過機(jī)、熱、電一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)太陽同步軌道和傾斜軌道條件下采用上述溫控方法達(dá)到整星的熱控制要求。
【附圖說明】
[0035]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0036]圖1為采用快速響應(yīng)多軌道適應(yīng)的溫控方法的衛(wèi)星的構(gòu)型示意圖；
[0037]圖中:I為平臺(tái)中層板，2為衛(wèi)星平臺(tái)底板，3為衛(wèi)星側(cè)板，4為推進(jìn)艙。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)