[發明專利]一種月面巡視器六輪搖臂式移動機構的熱控方法

在審

• 申請號: 201510875232.6
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN105425860A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 來霄毅;胡震宇;鐘偉;施飛舟
• 申請（專利權）人: 上海宇航系統工程研究所
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 封喜彥;胡晶

技術領域

本發明涉及月面巡視器移動機構的溫度控制領域，具體涉及一種月面巡視器六輪搖臂式移動機構的熱控方法。

背景技術

月面巡視器是能適應月面環境，攜帶科學探測儀器在月面進行巡視探測的航天器。出于航天器減重及對材料強度的需求，月面巡視器六輪搖臂式移動機構大量采用了鈦合金材料。由于月球表面沒有大氣層的保護，晝夜時間長，溫度變化很大，溫差高達300℃，暴露于巡視器外部的移動機構直接受劇烈變化的外熱流環境的影響，其溫度變化也十分劇烈。如果不采取有效的熱控措施，其溫度將隨著環境和自身工作模式的變化而劇烈變化，如果超過其容許范圍則會極大的影響其壽命甚至失效，因此對于移動機構需要采取合適的熱控手段來保證其溫度水平在適當的范圍之內。

未經表面處理的鈦合金表面太陽吸收比(as)與半球發射率(εH)的比值高達4-6，在太陽垂直照射條件下，其表面溫度高達300℃以上，難以滿足移動機構的使用要求。同時由于移動機構的結構極其復雜，活動部件多，表面形狀不規則，對尺寸精度要求高，熱控設計時必須以保證設備的活動功能為前提，且耐溫范圍要求盡量寬，因此給熱控設計和實施帶來了很大的困難，普通的熱控設計方法無法滿足要求：

(1)由于月面環境的惡劣，熱控設計面臨的困難比一般飛行設備的熱控設計大得多；同時外露部件往往需要轉動，普通的包裹多層隔熱組件、貼膜等熱控方法難以實施；

(2)為了滿足機構的工作溫度要求，根據熱控分析計算，用于移動機構表面熱控涂層需要具有低吸輻比的熱控狀態，具體地說，涂層的太陽吸收比(在250-2500nm的太陽發射區間)低，半球發射率高，太陽吸收比和半球發射率的比值應小于0.5。另外，該涂層應與基體結合強度高，適應較復雜結構的零件表面處理。現有光亮陽極氧化工藝只能在鋁及鋁合金部件表面實施，而對于鈦合金材料，這種材料無法采用光亮陽極氧化工藝制備所需的低吸輻比熱控涂層；

(3)雖然在平面或一定的曲面上采用柔性OSR貼片的方式可以取得較好的熱控效果，但這種方式在具有不規則形狀的零部件表面上實施有相當的工藝難度；

(4)由于移動機構要求耐受月夜-180℃以下的低溫和月晝150℃的高溫，現有的白漆等熱控涂層耐溫范圍為-100～+100℃，無法滿足使用需求。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種月面巡視器六輪搖臂式移動機構的熱控方法。

本發明的技術方案如下：

本發明提供一種月面巡視器六輪搖臂式移動機構的熱控方法，用于對一種六輪搖臂式移動機構的溫度進行控制，該移動機構的結構形式為六輪驅動，其包括搖臂、輪系、驅動機構、差動機構及傳動軸，所述搖臂包括左搖臂和右搖臂，所述輪系主要包括車輪，所述驅動機構包括內部電機和殼體，所述差動機構及傳動軸位于所述月面巡視器內部，所述搖臂、輪系及驅動機構均位于所述月面巡視器外部，其中所述搖臂、驅動機構的殼體均采用鈦合金材料；所述的熱控方法包括以下步驟：

對所述搖臂、驅動機構殼體生成具有發射率大于0.89、太陽吸收比小于0.4且耐熱范圍-196～+160℃的鈦合金微弧氧化涂層，用于調整表面輻射特性，使之能夠滿足工作溫度要求；

所述輪系的車輪輪面的輪面絲網保持鈦合金本色，不做處理；

所述驅動機構內部電機與所述驅動機構殼體之間涂導熱硅膠，以增強散熱能力；

所述差動機構及傳動軸的外表面包覆5單元的多層隔熱組件，減少機構與巡視器內部熱環境的熱耦合，同時減少巡視器內部加熱量向空間的漏熱。每單元多層隔熱組件由1層滌綸網和1層雙面鍍鋁聚酯膜組成，最外表面為1層F46鍍銀二次表面鏡膜或者聚酰亞胺鍍鋁二次表面鏡膜。

上述各步驟之間沒有先后順序，以上僅為寫作順序。

微弧氧化是在電解質溶液中(一般是弱堿性溶液)施加高電壓在材料表面原位生長陶瓷氧化膜的過程，該過程是物理放電與電化學氧化、等離子體氧化協同作用的結果。本發明所述的具有輻射特性的微弧氧化涂層制備方法包括如圖1中的步驟。

一些實施例中，在所述電解質溶液中引入濃度為20～60g/L的硅酸鹽成分，使得在形成的涂層中含有對太陽光具有高反射的氧化硅，達到對涂層輻射特性的調整。

一些實施例中，對于所述月面巡視器六輪搖臂式移動機構的非微弧氧化鍍覆面，采用化學銑切可剝漆、夾具兩種方式進行保護。其中形狀非規則面采用油漆保護，形狀規則面采用夾具保護，比如管材內部非鍍覆面，可采用夾具將管材兩頭封閉等。