[發明專利]軌道轉移飛行器紅外地平儀偏低溫差異化熱控裝置

有效

• 申請號: 201410608270.0
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104369876A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 耿宏飛;王江;曹建光;王驄
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: B64G1/50
• 分類號: B64G1/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明屬于航天器熱控設計領域，特別是涉及一種軌道轉移飛行器紅外地平儀偏低溫差異化熱設計技術。

背景技術

某型號飛行器試驗目標軌道需能適應降交點地方時6：30±30min，軌道高度500～800km的變化。飛行器在軌需多次機動變軌，軌道條件變化大引起飛行器外熱流條件變化大，外部單機受照情況復雜，因此要求飛行器熱控設計尤其是外部單機熱環境具有高的適應能力。該飛行器采用兩個紅外地平儀：滾動地平儀和俯仰地平儀。地平儀頭部通過地平儀支架安裝于飛行器艙體筒段對地面外表面，滾動地平儀頭部朝向飛行方向，俯仰地平儀頭部朝向背陽面IV象限方向。兩臺紅外地平儀工作溫度范圍為-8～+42℃，相對于艙外其他單機，溫度范圍較窄，由于外部環境與自身熱耗的共同影響，高溫工況下紅外地平儀的溫度水平較為惡劣，同時為了減少資源消耗，并增強其機動軌道適應性，采取低溫設計。加之機動變軌影響，兩臺紅外地平儀受照面不一樣，俯仰地平儀頭部尾端受照，滾動地平儀向陽面受照，因此在熱設計時必須分別考慮，為了使兩臺地平儀均在合適的溫度范圍內，必須對兩臺地平儀采取差異化熱設計。

通常衛星紅外地平儀安裝于衛星背陽面，外部熱流穩定，因此紅外地平儀在設計時，除與星體隔熱安裝外，紅外地平儀外部全部包覆多層隔熱組件，紅外地平儀支架包覆多層隔熱組件，無獨立散熱面，同時地平儀粘貼補償加熱器補償漏熱。為了簡化設計，通常衛星上紅外地平儀盡可能采取統一設計。而轉移軌道飛行器兩臺紅外地平儀安裝在向陽面與背陽面的交接處，受機動變軌影響，地平儀會受到不同程度的陽光直照，外部高溫環境惡劣，而且兩臺地平儀受照面不一樣，如果采取一般衛星紅外地平儀外部全包覆多層的的熱設計手段，且設計思想統一，勢必引起紅外地平儀在高溫工況時工作溫度逼近甚至超過高溫上限，或者某一臺滿足要求但另一臺已接近甚至超出指標范圍，從而帶來安全隱患。因此對于軌道轉移飛行器，考慮防止低溫漏熱的同時，還必須考慮高溫工況下的散熱問題，同時對兩臺地平儀還需進行差異化設計。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種軌道轉移飛行器紅外地平儀偏低溫差異化熱設計技術，首次在紅外地平儀上開獨立散熱面，且根據受照情況不同，俯仰地平儀與滾動地平儀開的散熱面位置不同，該技術便于實施、可靠性高、適應性強、總體資源占用量少。

根據本發明提供的一種軌道轉移飛行器紅外地平儀偏低溫差異化熱控裝置，包括隔熱墊片、S781白漆熱控涂層、多層隔熱組件、電加熱器、熱敏電阻、地平儀、地平儀支架；

地平儀頭部與地平儀支架安裝面之間墊隔熱墊片，以減少地平儀與星體間的熱耦合；地平儀包括俯仰地平儀和滾動地平儀；俯仰地平儀頭部朝IV象限方向伸出地平儀支架部分除光學鏡片的外表面噴涂S781白漆熱控涂層，滾動地平儀頭部背陽面噴涂S781白漆熱控涂層，俯仰地平儀和滾動地平儀在不同的位置開散熱面，將地平儀多余熱量排散，增強了地平儀的空間環境適應性，同時也實現了俯仰地平儀和滾動地平儀的差異化設計；

俯仰地平儀和滾動地平儀除噴涂S781白漆外的外表面全部包覆多層隔熱組件，阻擋了高溫工況下熱流直射的同時，還降低了低溫工況下的漏熱，減少了總體資源占用量；俯仰地平儀和滾動地平儀的頭部均粘貼電加熱器和熱敏電阻。

優選地，地平儀支架與星體隔熱安裝，隔熱墊片為不小于5mm的玻璃鋼隔熱墊。

優選地，俯仰地平儀和滾動地平儀的散熱面噴涂S781白漆熱控涂層。

優選地，多層隔熱組件由20d錦綸絲網和6μm雙面鍍鋁聚酯薄膜組成，最外層為導電型F46薄膜鍍銀二次表面鏡。

優選地，加熱器為航天器用聚酰亞胺薄膜型電加熱器，設置兩路，互為主備份，增強可靠性，粘貼于俯仰地平儀和滾動地平儀的頭部。

優選地，熱敏電阻牌號為MF501。

優選地，利用電加熱器和熱敏電阻，通過實時監測地平儀溫度數據與低溫補償熱耗的方式實現了地平儀的精確控溫。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、采用隔熱墊增大了星體與紅外地平儀之間的熱阻，為實現地平儀的獨立控溫鑒定基礎；

2、為了實現偏低溫設計思想，在紅外地平儀頭部開獨立散熱面，并噴涂S781白漆熱控涂層，根據受照情況，俯仰地平儀頭部朝IV象限方向伸出支架部分除光學鏡片的外表面噴涂S781白漆熱控涂層，滾動地平儀頭部背陽面噴涂S781白漆熱控涂層，實現了紅外地平儀的差異化熱設計，增強了地平儀機動軌道的適應性；

3、采用多層隔熱組件，減小了高溫時太陽直照對地平儀的輻照影響，同時減少了低溫漏熱；