[發(fā)明專(zhuān)利]一種提高快速響應(yīng)空間小衛(wèi)星熱控能力的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610827985.4
• 申請(qǐng)日: 2016-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106184825B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁瑩林;張晨貴;王超;姜晶;楊萍;欒春紅;楊雄峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B64G1/58
• 分類(lèi)號(hào): B64G1/58
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心51203
• 代理人: 張楊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器熱控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

20世紀(jì)80年代后期，美國(guó)第一次提出快速響應(yīng)空間衛(wèi)星概念。快速響應(yīng)空間衛(wèi)星以成本低廉、性能良好、應(yīng)用靈活的小衛(wèi)星和小運(yùn)載器為工具，以快速研制、快速入軌、快速應(yīng)用為手段，以較低成本實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件的迅速反應(yīng)。快速響應(yīng)空間概念的提出帶來(lái)了整個(gè)航天技術(shù)體系的變化。

傳統(tǒng)熱控的研制需要大量的時(shí)間，這與快速響應(yīng)空間小衛(wèi)星快速研制、入軌、應(yīng)用的目標(biāo)相悖。為了提高小衛(wèi)星的響應(yīng)速度，衛(wèi)星的熱控設(shè)計(jì)必須在任務(wù)下達(dá)前，載荷、星上部組件、軌道等均不明確的情況下進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)和優(yōu)化。為了使小衛(wèi)星適應(yīng)不同軌道、不同組件功耗的變化，需要增強(qiáng)衛(wèi)星的主動(dòng)熱控能力。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)難以適應(yīng)多軌道、內(nèi)部組件功耗變化條件下快速響應(yīng)空間小衛(wèi)星熱設(shè)計(jì)需求問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種提高快速響應(yīng)空間小衛(wèi)星熱控能力的方法，旨在以較少的能耗來(lái)提高快速響應(yīng)空間小衛(wèi)星的主動(dòng)熱控能力，使其在不同軌道、不同組件功耗的條件下保證星內(nèi)設(shè)備工作在合適的溫度區(qū)間。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種提高快速響應(yīng)空間小衛(wèi)星熱控能力的裝置，其特征在于該裝置包括：微型熱控制組件、導(dǎo)熱管、導(dǎo)熱層、空間熱沉；所述導(dǎo)熱管一端連接微型熱控制組件，另一端連接一個(gè)或多個(gè)星載設(shè)備；微型熱控制組件的另一端通過(guò)導(dǎo)熱層與空間熱沉連接；所述微型熱控制組件包括：隔熱層、熱量存儲(chǔ)池、熱電器件、微型熱開(kāi)關(guān)，其中所述導(dǎo)熱管與導(dǎo)熱層之間的微型熱控制組件依次為：熱量存儲(chǔ)池、熱電器件、微型熱開(kāi)關(guān)，所述隔熱層包裹于微型熱控制組件的外側(cè)。

優(yōu)選的，所述的導(dǎo)熱管采用可彎曲的熱管搭建，通過(guò)導(dǎo)熱硅脂緊貼在星載設(shè)備上。

優(yōu)選的，空間熱沉表面涂有熱致變色涂層，其發(fā)射率隨著溫度變化；溫度高時(shí)，發(fā)射率較高，增強(qiáng)熱量向空間輻射的能力；溫度低時(shí)，發(fā)射率較低，減少熱量的散失。

優(yōu)選的，熱量存儲(chǔ)池材料為泡沫碳。

優(yōu)選的，微型熱電器件為多級(jí)熱電器件，器件兩端的陶瓷板為AlN材料。

優(yōu)選的，微型熱開(kāi)關(guān)在打開(kāi)和關(guān)閉模式的熱導(dǎo)變化非常大；當(dāng)溫度低于18℃時(shí)，微型熱開(kāi)關(guān)關(guān)閉，其熱導(dǎo)率很低，減少衛(wèi)星內(nèi)部和外部的熱交換；當(dāng)溫度高于25℃時(shí)，微型熱開(kāi)關(guān)打開(kāi)，熱導(dǎo)變大，增強(qiáng)衛(wèi)星內(nèi)部和外部的熱交換。

本發(fā)明熱電器件、微型熱開(kāi)關(guān)和空間熱沉上的熱致變色涂層的有機(jī)結(jié)合，能夠大大地增加小衛(wèi)星的主動(dòng)熱控能力。當(dāng)星載設(shè)備溫度過(guò)高時(shí)，微型熱電器件對(duì)其進(jìn)行制冷，而微型熱電器件的另一面則把熱量傳導(dǎo)微型熱開(kāi)關(guān)，微型熱開(kāi)關(guān)件受熱打開(kāi)，使熱量容易傳到空間熱沉，增強(qiáng)熱量的散熱能力；反之，則熱電器件對(duì)星載設(shè)備進(jìn)行加熱，微型熱開(kāi)關(guān)關(guān)閉，減少熱量的散失。當(dāng)星載設(shè)備處于合適的溫度區(qū)間，則微型熱電器件既不加熱與不制冷，以減少能源的消耗。

本發(fā)明的有益效果：這種提高快速響應(yīng)空間小衛(wèi)星熱控能力的方法，能夠以較少的能量來(lái)提高衛(wèi)星的主動(dòng)熱控能力，使其在多軌道、不同內(nèi)部組件功耗條件下星載設(shè)備能夠在合適的溫度區(qū)間工作，加快小衛(wèi)星熱控系統(tǒng)的研制速度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的安裝示意圖。

圖2是本發(fā)明的微型熱控制組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的一種提高快速相應(yīng)空間小衛(wèi)星熱控能力的方法的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說(shuō)明。

圖1所示是本發(fā)明的安裝示意圖。衛(wèi)星主要分成兩部分：衛(wèi)星內(nèi)部1和衛(wèi)星外表面。衛(wèi)星內(nèi)部1中主要包含星載設(shè)備2、導(dǎo)熱管3、微型熱控制組件4、高性能導(dǎo)熱層5和衛(wèi)星外表面的空間熱沉6。

圖1中的導(dǎo)熱管3由可彎曲熱管組成。其一端通過(guò)導(dǎo)熱硅脂緊貼星載設(shè)備2中功耗大的電子元件，另一端通過(guò)導(dǎo)熱硅脂緊貼微型熱控制組件4。

圖1中的高性能導(dǎo)熱層5采用熱導(dǎo)率高、密度小的材料制成。其一個(gè)面通過(guò)導(dǎo)熱硅脂緊貼微型熱控制組件4，另一個(gè)面通過(guò)導(dǎo)熱硅脂緊貼空間熱沉6。

圖1中的空間熱沉6表面涂有熱致變色涂層。

圖2所示是本發(fā)明的微型熱控制組件的結(jié)構(gòu)示意圖。微型熱控制組件4由隔熱層7、熱量存儲(chǔ)池8、微型熱電器件9和微型熱開(kāi)關(guān)10組成。

圖2中的熱量存儲(chǔ)池8主要采用熱導(dǎo)率高、比熱容大、密度小的材料制成，如泡沫碳等。

圖2中的微型熱電器件9采用2級(jí)微型熱電器件，器件的兩個(gè)面上的陶瓷板采用導(dǎo)熱率較好的AlN等陶瓷材料。

圖2中的微型熱開(kāi)關(guān)10采用微型石蠟熱開(kāi)關(guān)。