[發明專利]一種太陽翼氣動熱防護裝置

有效

• 申請號: 201110406842.3
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102530272A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 蘇生;向艷超;宋馨;馬巨印;斯東波;陳陽
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: B64G1/58
• 分類號: B64G1/58;B64G1/44
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

技術領域

本發明涉及一種太陽翼氣動熱防護裝置，特別涉及一種深空探測器在氣動減速過程中的太陽翼氣動熱防護裝置，屬于航天器熱控制技術領域。

背景技術

為了探索宇宙未知領域，人類向地球以外的空間發射深空探測器，包括對各個行星進行環繞探測與著陸探測的探測器。深空探測器飛行距離遙遠，使得探測器總重量受到嚴格限制。探測器既要保證有足夠的載荷重量，以實現科學探測目的，又要攜帶足量的推進劑以實現探測器姿態維持以及軌道捕獲等軌道機動動作。在火箭運載能力有限的情況下，對具有大氣層的行星，如火星、金星等的探測時，通常在探測器接近目標星球時采用氣動減速技術，利用行星大氣阻力為探測器緩慢提供速度增量(增量為負)，以逐漸形成目標環繞軌道，這樣省下來的推進劑重量是相當可觀的。

探測器在首次接近近行星點時以最小推進劑消耗量，實現軌道捕獲，形成環繞行星的大橢圓軌道。之后，在每個軌道圈的近行星點進行氣動減速。在減速初期，探測器飛行速度大，但是每一個軌道圈內在大氣中飛行的距離短；隨著減速過程的進行，探測器飛行速度逐漸下降，每一個軌道圈內在大氣中飛行的距離逐漸增大。進行氣動減速時，為了獲得足夠大的氣動阻力，需要控制探測器進入到具有合適大氣密度的高度飛行，在探測器迎風面將產生很高的氣動熱流密度，這些氣動熱會使迎風面產生高溫。氣動減速迎風面面積越大，探測器受到的氣動阻力越大，減速越快，因此，通常以太陽翼為氣動減速的主要迎風面。

在目前技術條件下，太陽翼一般采用鋁蜂窩板加碳纖維鋪層結構，并在其正面粘貼太陽電池片。整個太陽翼結構的耐溫能力都在200℃以內，太陽電池片的耐高溫能力最低。進行氣動減速時，高速飛行的探測器與大氣之間產生的氣動熱將使太陽翼溫度遠超過上述耐溫限度。

因此，為了順利實施氣動減速，需要對作為主要迎風面的太陽翼進行氣動熱防護設計。

發明內容

本發明的目的是提供一種太陽翼氣動熱防護裝置，保護太陽翼在進行氣動減速期間其溫度不超過材料能耐受的極限。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種太陽翼氣動熱防護裝置，所述氣動熱防護裝置從下往上包括底膜、間隔層、表層面膜、次表層面膜，還包括外圍設備銷釘和太陽翼壓緊點預埋件；通過縫制線將底膜、間隔層、表層面膜、次表層面膜固定；在氣動熱防護裝置上設有銷釘孔與太陽翼壓緊點預埋件穿出孔。

其中，所述底膜、表層面膜和次表層面膜的厚度均為20～100μm，間隔層的厚度≤100μm。

所述底膜的材料為聚酰亞胺，表層面膜和次表層面膜的材料為滲碳膜，間隔層的材料為玻璃網。

一種太陽翼氣動熱防護方法，所述方法使用本發明所述一種太陽翼氣動熱防護裝置，具體步驟如下：

a.在太陽翼的背面安裝銷釘；

b.將氣動熱防護裝置安裝在太陽翼的背面，銷釘從氣動熱防護裝置上預留的銷釘孔穿過后，先在太陽翼壓緊點預埋件附近的銷釘上安裝壓片A，之后在每個銷釘的頂部安裝壓片B，以防止氣動熱防護裝置從銷釘上脫落；

c.將氣動熱防護裝置在太陽翼邊緣翻邊后收邊于太陽翼正面，并將氣動熱防護裝置縫于太陽翼背面。

其中，所述銷釘、壓片B、壓片A均為絕緣材料，優選為聚酰亞胺。

優選壓片A中間為帶有通孔的圓環片，所述圓環片帶有兩翼，兩翼頂端各開有一個通孔。

優選所述壓片B為中心開孔且開有5～10°圓心角的圓片。

其中，步驟a中銷釘用硅橡膠粘貼在太陽翼背面，相鄰銷釘間距為200～400mm；

所述步驟b中，底膜與太陽翼抵觸連接；

所述步驟c中，氣動熱防護裝置收邊于太陽翼正面時，采用阻燃線將氣動熱防護裝置縫制于太陽翼上并避免在縫制時將氣動熱防護裝置劃破。

有益效果

本發明所述的氣動熱防護裝置安裝在太陽翼背面(氣動減速迎風面)，使探測器能夠承受使命過程將經歷的各種熱環境。相對于傳統的采用裸面太陽翼來說，本發明所采用的氣動熱防護裝置具有設計所需要的當量輻射系數。在氣動減速過程中，可以在一定程度上隔離氣動熱，使太陽翼溫度保持在可耐受范圍內。

相對于采用傳統的多層隔熱裝置來說，本發明所采用的氣動熱防護裝置的耐高溫性能更好，能夠承受氣動減速產生的氣動熱的沖擊；具有高紅外發射率，保留了太陽翼背面的散熱能力。在太陽輻照強度較大的軌道上，太陽翼可以有效地向空間散熱。

附圖說明

圖1為本發明所述的氣動熱防護裝置在太陽翼背面的安裝示意圖；

圖2為本發明所述的氣動熱防護裝置的縱向結構示意圖；