[發明專利]一種提高快速響應空間小衛星熱控能力的方法

有效

• 申請號: 201610827985.4
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN106184825B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 梁瑩林;張晨貴;王超;姜晶;楊萍;欒春紅;楊雄峰
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B64G1/58
• 分類號: B64G1/58
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明屬于航天器熱控制技術領域。

背景技術

20世紀80年代后期，美國第一次提出快速響應空間衛星概念。快速響應空間衛星以成本低廉、性能良好、應用靈活的小衛星和小運載器為工具，以快速研制、快速入軌、快速應用為手段，以較低成本實現對突發事件的迅速反應。快速響應空間概念的提出帶來了整個航天技術體系的變化。

傳統熱控的研制需要大量的時間，這與快速響應空間小衛星快速研制、入軌、應用的目標相悖。為了提高小衛星的響應速度，衛星的熱控設計必須在任務下達前，載荷、星上部組件、軌道等均不明確的情況下進行預先設計和優化。為了使小衛星適應不同軌道、不同組件功耗的變化，需要增強衛星的主動熱控能力。

發明內容

為了解決現有技術難以適應多軌道、內部組件功耗變化條件下快速響應空間小衛星熱設計需求問題，本發明提出了一種提高快速響應空間小衛星熱控能力的方法，旨在以較少的能耗來提高快速響應空間小衛星的主動熱控能力，使其在不同軌道、不同組件功耗的條件下保證星內設備工作在合適的溫度區間。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種提高快速響應空間小衛星熱控能力的裝置，其特征在于該裝置包括：微型熱控制組件、導熱管、導熱層、空間熱沉；所述導熱管一端連接微型熱控制組件，另一端連接一個或多個星載設備；微型熱控制組件的另一端通過導熱層與空間熱沉連接；所述微型熱控制組件包括：隔熱層、熱量存儲池、熱電器件、微型熱開關，其中所述導熱管與導熱層之間的微型熱控制組件依次為：熱量存儲池、熱電器件、微型熱開關，所述隔熱層包裹于微型熱控制組件的外側。

優選的，所述的導熱管采用可彎曲的熱管搭建，通過導熱硅脂緊貼在星載設備上。

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

優選的，熱量存儲池材料為泡沫碳。

優選的，微型熱電器件為多級熱電器件，器件兩端的陶瓷板為AlN材料。

優選的，微型熱開關在打開和關閉模式的熱導變化非常大；當溫度低于18℃時，微型熱開關關閉，其熱導率很低，減少衛星內部和外部的熱交換；當溫度高于25℃時，微型熱開關打開，熱導變大，增強衛星內部和外部的熱交換。

本發明熱電器件、微型熱開關和空間熱沉上的熱致變色涂層的有機結合，能夠大大地增加小衛星的主動熱控能力。當星載設備溫度過高時，微型熱電器件對其進行制冷，而微型熱電器件的另一面則把熱量傳導微型熱開關，微型熱開關件受熱打開，使熱量容易傳到空間熱沉，增強熱量的散熱能力；反之，則熱電器件對星載設備進行加熱，微型熱開關關閉，減少熱量的散失。當星載設備處于合適的溫度區間，則微型熱電器件既不加熱與不制冷，以減少能源的消耗。

本發明的有益效果：這種提高快速響應空間小衛星熱控能力的方法，能夠以較少的能量來提高衛星的主動熱控能力，使其在多軌道、不同內部組件功耗條件下星載設備能夠在合適的溫度區間工作，加快小衛星熱控系統的研制速度。

附圖說明

圖1是本發明的安裝示意圖。

圖2是本發明的微型熱控制組件的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明提供的一種提高快速相應空間小衛星熱控能力的方法的具體實施方式做詳細說明。

圖1所示是本發明的安裝示意圖。衛星主要分成兩部分：衛星內部1和衛星外表面。衛星內部1中主要包含星載設備2、導熱管3、微型熱控制組件4、高性能導熱層5和衛星外表面的空間熱沉6。

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

圖1中的高性能導熱層5采用熱導率高、密度小的材料制成。其一個面通過導熱硅脂緊貼微型熱控制組件4，另一個面通過導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所示是本發明的微型熱控制組件的結構示意圖。微型熱控制組件4由隔熱層7、熱量存儲池8、微型熱電器件9和微型熱開關10組成。

圖2中的熱量存儲池8主要采用熱導率高、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級微型熱電器件，器件的兩個面上的陶瓷板采用導熱率較好的AlN等陶瓷材料。

圖2中的微型熱開關10采用微型石蠟熱開關。