[發明專利]一種鏤空框架航天器的熱控方法

有效

• 申請號: 202011607171.2
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112693637B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 孫日思;王翠林;尹茂賢;陳琦;高鴿
• 申請（專利權）人: 深圳航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: B64G1/58
• 分類號: B64G1/58
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 黎健任

本發明涉及航空航天技術領域，尤其涉及一種鏤空框架航天器的熱控方法，方法包括：將所述設備的外表面噴涂黑漆，使其表面紅外發射率大于0.85；在所述長方體鏤空框架的背陽面外側貼裝聚酰亞胺鍍鍺膜；在所述長方體鏤空框架的向陽面外側包覆15個單元的隔熱層。該方法利用鏤空框架航天器的結構特點以及設備直接紅外輻射散熱的性質，使得長方體鏤空框架以及框架內部安裝的設備能一直處于較好的溫度范圍，降低了航天器裝置的重量和實施難度。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，具體地，涉及一種鏤空框架航天器的熱控方法。

背景技術

航天器熱控是控制內部熱傳遞和外部熱交換，保證航天器內部設備/儀器的溫度保持在特定工作溫度范圍內，從而實現設備正常工作和長壽命運行。

常規的航天器均有完整的結構艙板作為散熱面設計的承載體，其內部設備主要采用熱管或導熱結構將熱量傳導至艙板散熱面，再通過艙板表面較高紅外發射率的特性對外輻射散熱。對于框架鏤空結構航天器，其結構導熱能力較差，無完整的結構表面作為散熱面設計的載體。此類航天器的常規熱控方法為通過熱管或金屬結構加強設備安裝面與散熱面之間的導熱，通過填補鏤空結構板部分鏤空面積作為散熱面的設計載體，再在填補后的結構板上噴涂低太陽吸收比、高紅外發射率的熱控涂層。鏤空結構航天器的常規熱設計只側重考慮利用結構作為散熱面，沒有充分利用設備自身的輻射散熱能力以及鏤空結構對深空冷背景的輻射角系數的變化。此常規熱控方法帶來了航天器重量的增加，熱控研制成本的上升，以及航天器總裝復雜度。此時需要采用新的熱控方法，既滿足航天器內部設備溫度指標要求，又降低航天器重量、成本、總裝實施難度。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種鏤空框架航天器的熱控方法，利用鏤空框架航天器的結構特點以及設備直接紅外輻射散熱的性質，使得長方體鏤空框架以及框架內部安裝的設備能一直處于較好的溫度范圍，降低了航天器裝置的重量和實施難度。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種鏤空框架航天器的熱控方法，該熱控方法所使用的航天器裝置包括長方體鏤空框架以及框架內部安裝的設備，其特征在于：

(1)將所述設備的外表面噴涂黑漆，使其表面紅外發射率大于0.85；

(2)在所述長方體鏤空框架的背陽面外側貼裝聚酰亞胺鍍鍺膜；

(3)在所述長方體鏤空框架的向陽面外側包覆15個單元的隔熱層。

進一步的，所述長方體鏤空框架采用2mm至3mm厚的鋁合金板。

進一步的，所述每個單元的隔熱層包括一層雙面鍍鋁膜和一層滌綸網。

進一步的，所述設備的散熱能力為其中，Q為設備散熱能力(W/㎡)；ε為設備紅外發射率；σ為黑體的輻射常數(斯蒂芬-波爾茲曼常數)；λ為聚酰亞胺鍍鍺膜紅外透射率；S為設備可用的輻射表面積；T為設備絕對溫度。

進一步的，根據所述散熱能力值Q減少背陽面貼裝聚酰亞胺鍍鍺膜的面積，被減少貼裝聚酰亞胺鍍鍺膜的面積區域用F46膜或者15個單元隔熱層代替。

本發明的有益效果如下：

1、將航天器內的設備噴涂高紅外發射率的涂層，利用其自身對外進行紅外輻射往深空冷背景進行輻射散熱；

2、通過具有一定紅外透射率的聚酰亞胺鍍鍺膜將熱量排散至外太空，同時利用聚酰亞胺鍍鍺膜的低太陽吸收比的特性阻擋短期的太陽直照和行星反照；

3、航天器朝向太陽一側在結構框外側安裝隔熱材料進行隔熱，既滿足航天器內部設備的溫度指標要求，又降低了航天器的重量、成本以及實施難度。

附圖說明

圖1是本發明鏤空框架航天器的整體結構圖；