[發明專利]一種用于星載在軌信息處理與服務載荷的熱控結構及裝置

有效

• 申請號: 202111522244.2
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114173540B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 楊雷;王珂;喬志宏;竇翔宇;張璐;朱清淋;盛強
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 朱曉彤

本發明涉及一種用于星載在軌信息處理與服務載荷的熱控結構及裝置，涉及機熱設計領域，電源板和控制板分別靠近箱體的頂板和底板設置，且電源板的面積小于控制板，電源板的三個側邊與箱體的一端的相鄰三個側壁固定連接，箱體的中部具有靠近控制板的板中器件散熱部，板中器件導熱板的一側與控制板頂面中部的大尺寸器件固定連接，另一側與板中器件散熱部抵接。有益效果是：在重量約束、尺寸約束、成本約束及器件對溫度的敏感約束下，對于控制板中部的器件采用板中器件導熱板將熱量就近傳導至板中器件散熱部，板中器件散熱部輻射換熱，還可將熱量傳導至衛星頂板換熱。縮短控制板中部的器件的散熱路徑，提高散熱效率，減少箱體中部的熱量堆積。

技術領域

本發明涉及機熱設計領域，具體涉及一種用于星載在軌信息處理與服務載荷的熱控結構及裝置。

背景技術

星載在軌信息處理與服務載荷的應用目標是面向低軌載荷數據在軌處理與資源服務應用，提供基礎運行環境，能夠實時接收緩存遙感載荷原始數據及位置姿態等信息，實現快速數據處理，接收來自用戶的服務請求并提供相應的信息服務。其數據來源為實時獲取的多種載荷信息，包括并不限于可見光、紅外、SAR等。功能主要包括以下四方面：1.支持載荷數據快速處理；2.資源實時監測管理；3.數據高速存儲分發；4.能源動態優化管理。

載荷工作時最小系統工作模式功耗為13W左右，最大系統工作功耗可達90W，基于航天產品所處環境的特點，要求重量輕，結構緊湊，空間利用率高，此載荷要完成以上強大的功能，熱控設計是重點，良好的熱控是電子學元器件高效工作的前提。針對載荷的高功率密度與高可靠、高要求特點，需設計可以高效散熱的熱控結構。

在真空、冷黑與高低溫交變環境下，目前空間衛星產品在軌工作的熱控方案主要是基于傳導和輻射做主動熱控設計或被動熱控設計，如何高效散熱、有效保溫，給載荷提供最佳的工作溫度環境是技術難點。特別是電子元器件的高可靠要求與長壽命要求與熱控措施的有效性息息相關。

現有產品為了達到良好的傳導散熱會使用熱管，熱管的等效導熱系數是普通金屬的100倍以上，具有很好的導熱性能，但是在微重力冷黑交變與真空環境下，空間衛星產品又有局促的結構尺寸約束條件，對熱管的工質和尺寸提出了更高的要求，需要根據具體情況進行定制化設計，多處使用熱管，重量會增加，成本也會提高，導熱過快會對溫度敏感的器件造成溫度交變波動大的不良影響。

本領域技術人員亟待解決的問題是：找到一種可以在有限空間尺寸約束和重量約束條件下，實現高功率密度(高熱耗)與高可靠要求的在軌環境中信息處理與服務載荷在被動散熱方案下的結構熱控設計及裝置，并且結構輕巧，易于實施，傳熱路徑可行，散熱性能良好，保證載荷在壽命期內圓滿完成任務。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何實現空間載荷的散熱。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種用于星載在軌信息處理與服務載荷的熱控結構,包括箱體和安裝于箱體內的電源板和控制板，還包括板中器件導熱板，所述電源板和所述控制板分別靠近所述箱體的頂板和底板設置，且所述電源板的面積小于所述控制板，所述電源板與所述箱體的一端側壁固定連接，所述箱體的中部具有靠近所述控制板的板中器件散熱部，所述板中器件導熱板的一側與所述控制板頂面中部的大尺寸器件固定連接，另一側與所述板中器件散熱部抵接或固定連接。

本發明的有益效果是：針對星載在軌信息處理與服務載荷的特性及空間環境，主要采用被動熱控設計方案。在重量約束、尺寸約束、成本約束及器件對溫度的敏感約束下，箱體設計板中器件散熱部，對于控制板中部的器件采用板中器件導熱板將熱量就近傳導至板中器件散熱部，板中器件散熱部通過輻射換熱，且還可將熱量通過箱體傳導至固定箱體的衛星頂板，進行換熱。縮短控制板中部的器件的散熱路徑，提高散熱效率，減少箱體中部的熱量堆積。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。