專利名稱:一種航空相機熱控系統(tǒng)隔熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種航空相機熱控系統(tǒng)的隔熱結(jié)構(gòu),適用于航空航天設(shè)備熱控制領(lǐng)域。
背景技術(shù):
航空相機是裝載在飛機上以拍攝地表景物來獲取地面目標(biāo)的精密光學(xué)儀器。工作于高空下的相機,從地面到高空,其外界環(huán)境溫度將發(fā)生很大變化,由于光學(xué)材料和結(jié)構(gòu)材料的熱不穩(wěn)定性,溫度變化可能會引起系統(tǒng)離焦,產(chǎn)生波前畸變,導(dǎo)致成像質(zhì)量變差。為了滿足航空相機高分辨率的要求,必須采取一定的熱控措施保障其獲取高質(zhì)量圖像。熱控措施包括被動熱控與主動熱控,一般遵循以被動熱控為主,主動熱控為輔的原則設(shè)計熱控系統(tǒng)。隔熱結(jié)構(gòu)是被動熱控中的一個重要環(huán)節(jié),其隔熱效果直接影響到光學(xué)系統(tǒng)的漏熱率,從而決定主動熱控中加熱功率的高低,飛機上的資源是有限的,必須將熱控系統(tǒng)的能耗控制在一定范圍內(nèi),因此盡量增大隔熱結(jié)構(gòu)的熱阻是被動熱控設(shè)計的主要目標(biāo)。為了增大熱阻,可以選用熱傳導(dǎo)率極低且滿足剛度需求的高分子材料制作隔熱墊,但是為了抵抗飛機震動,螺釘連接件的材料必須為剛度較高的金屬,金屬的熱傳導(dǎo)率很高,因此螺釘材料成為制約隔熱結(jié)構(gòu)熱阻的主要因素。目前,較好的解決辦法是采用鈦合金材料制作螺釘,其熱傳導(dǎo)率相對普通金屬(如鋼)小很多,但是其成本比普通螺釘高幾倍,且被控元件熱損難以控制,達(dá)不到理想的隔熱效果。
發(fā)明內(nèi)容
要解決現(xiàn)有隔熱結(jié)構(gòu)中螺釘連接件材料熱傳導(dǎo)率較大而減小隔熱結(jié)構(gòu)熱阻,以及被控元件熱損難以控制的技術(shù)問題,本發(fā)明的目的是提供一種航空相機熱控系統(tǒng)隔熱裝置,可以有效地增大隔熱結(jié)構(gòu)熱阻,減小光學(xué)系統(tǒng)的漏熱率,增大系統(tǒng)的時間常數(shù),可以降低主動熱控功耗。為了達(dá)成所述目的,本發(fā)明提供航空相機熱控系統(tǒng)隔熱裝置的技術(shù)方案包括3個不銹鋼螺釘、3個隔熱墊圈、第一結(jié)構(gòu)件、隔熱墊和第二結(jié)構(gòu)件;3個不銹鋼螺釘和3個隔熱墊圈沿軸向?qū)ΨQ分布;所述隔熱墊位于第一結(jié)構(gòu)件與第二結(jié)構(gòu)件之間;所述的隔熱墊圈位于不銹鋼螺釘?shù)沫h(huán)狀面和第一結(jié)構(gòu)件一平面之間;隔熱墊圈、第一結(jié)構(gòu)件、隔熱墊和第二結(jié)構(gòu)件通過不銹鋼螺釘固定連接;不銹鋼螺釘?shù)穆輻U具有一連接段,連接段的長度減去隔熱墊圈的厚度的差與隔熱墊的厚度之和等于第一結(jié)構(gòu)件3的厚度;隔熱墊是圓環(huán)狀隔熱墊,圓環(huán)狀隔熱墊的第一端面和第二端面各自延伸出三個對稱分布的突臺,其中第一端面的三個突臺表面與第一結(jié)構(gòu)件的一平面接觸,第二端面的三個突臺表面與第二結(jié)構(gòu)件的一平面接觸,每個突臺中心具有一個通孔,不銹鋼螺釘?shù)倪B接段貫穿通孔;突臺結(jié)構(gòu)用于減少導(dǎo)熱面積與接觸面積、增大隔熱墊熱阻和接觸熱阻;第一結(jié)構(gòu)件的熱量通過兩條路徑與第二結(jié)構(gòu)件隔離,一條通過隔熱墊隔離,另外一條通過隔熱墊圈隔離,用于避免熱量從第一結(jié)構(gòu)件直接傳遞到第二結(jié)構(gòu)件,也用于避免熱量通過具有熱導(dǎo)率的不銹鋼螺釘進(jìn)行傳導(dǎo)。本發(fā)明隔熱結(jié)構(gòu)的隔熱原理是第一結(jié)構(gòu)件的熱量通過兩條路徑與第二結(jié)構(gòu)件隔離,一條通過隔熱墊隔離,另外一條通過隔熱墊圈隔離,不僅避免了熱量從第一結(jié)構(gòu)件直接傳遞到第二結(jié)構(gòu)件,也避免了熱量通過熱傳導(dǎo)率很高的不銹鋼螺釘進(jìn)行傳導(dǎo)。為了防止螺桿與通孔內(nèi)壁接觸,通孔直徑應(yīng)比普通配合孔直徑稍大。當(dāng)隔熱墊尺寸一定時,通過增加隔熱墊圈的厚度可以增大隔熱結(jié)構(gòu)的熱阻,實現(xiàn)隔熱結(jié)構(gòu)熱阻的可調(diào)性,減小被控元件的熱損。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于本發(fā)明中兩個結(jié)構(gòu)件的熱量交換由隔熱墊和隔熱墊圈隔離,通過調(diào)整隔熱墊圈的厚度實現(xiàn)隔熱結(jié)構(gòu)熱阻的可調(diào)性,本發(fā)明解決了現(xiàn)有隔熱結(jié)構(gòu)中金屬螺釘連接件材料熱導(dǎo)率較大而降低隔熱結(jié)構(gòu)熱阻,以及被控元件熱損難以控制的問題,不僅有效地增大了隔熱結(jié)構(gòu)熱阻,還實現(xiàn)了隔熱結(jié)構(gòu)熱阻的可調(diào)性,減小光學(xué)系統(tǒng)的漏熱率,增大系統(tǒng)的時間常數(shù),降低主動熱控功耗。其結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,可靠性高,可廣泛用于航空航天設(shè)備熱控制場合。
圖1為本發(fā)明的航空相機熱控系統(tǒng)隔熱結(jié)構(gòu)示意圖;圖2a和圖2b為本發(fā)明的隔熱墊正視圖和剖視圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合具體實施例,并參照附圖,對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示為種航空相機熱控系統(tǒng)隔熱結(jié)構(gòu),包括3個不銹鋼螺釘1、3個隔熱墊圈2和隔熱墊4,以及第一結(jié)構(gòu)件3和第二結(jié)構(gòu)件5組成,其中3個不銹鋼螺釘I和3個隔熱墊圈2沿軸向?qū)ΨQ分布;所述隔熱墊4位于第一結(jié)構(gòu)件3與第二結(jié)構(gòu)件5之間;所述的隔熱墊圈2位于不銹鋼螺釘I的環(huán)狀面和第一結(jié)構(gòu)件3 —平面之間;隔熱墊圈2、第一結(jié)構(gòu)件3、隔熱墊4和第二結(jié)構(gòu)件5通過不銹鋼螺釘I固定連接;不銹鋼螺釘I的螺桿具有一連接段L3,連接段L3的長度減去隔熱墊圈2的厚度LI的差與隔熱墊4的厚度L2之和等于第一結(jié)構(gòu)件3的厚度;如圖2a和圖2b示出隔熱墊,隔熱墊4是圓環(huán)狀隔熱墊,圓環(huán)狀隔熱墊的第一端面a、第二端面b各自延伸出三個對稱分布的突臺,其中第一端面a的三個突臺表面與第一結(jié)構(gòu)件3的一平面接觸,第二端面b的三個突臺表面與第二結(jié)構(gòu)件5的一平面接觸,每個突臺中心具有一個通孔,不銹鋼螺釘I的連接段貫穿通孔;突臺結(jié)構(gòu)用于減少導(dǎo)熱面積與接觸面積、增大隔熱墊熱阻和接觸熱阻;第一結(jié)構(gòu)件3的熱量通過兩條路徑與第二結(jié)構(gòu)件5隔離,一條通過隔熱墊4隔離,另外一條通過隔熱墊圈2隔離,用于避免熱量從第一結(jié)構(gòu)件3直接傳遞到第二結(jié)構(gòu)件5,也用于避免熱量通過具有熱導(dǎo)率的不銹鋼螺釘I進(jìn)行傳導(dǎo)。其中,所述隔熱墊圈和隔熱墊均采用0. 26W -1H-1.V ~1的熱傳導(dǎo)率和2690Mpa的彈性模量的高分子材料聚砜制成。第一結(jié)構(gòu)件3的熱量通過兩條路徑與第二結(jié)構(gòu)件5隔離,一條通過隔熱墊4隔離,另外一條通過隔熱墊圈2隔離,不僅避免了熱量從第一結(jié)構(gòu)件3直接傳遞到第二結(jié)構(gòu)件5,也避免了熱量通過熱傳導(dǎo)率很高的不銹鋼螺釘I進(jìn)行傳導(dǎo)。為了防止螺桿與通孔內(nèi)壁接觸,通孔直徑D2應(yīng)比普通配合孔直徑稍大,D2 =1. 3D1,Dl為不銹鋼螺釘I的直徑。所述隔熱結(jié)構(gòu)的總熱阻R為
權(quán)利要求
1.一種航空相機熱控系統(tǒng)隔熱裝置,其特征在于,包括3個不銹鋼螺釘、3個隔熱墊圈、 第一結(jié)構(gòu)件、隔熱墊和第二結(jié)構(gòu)件;3個不銹鋼螺釘和3個隔熱墊圈沿軸向?qū)ΨQ分布;所述隔熱墊位于第一結(jié)構(gòu)件與第二結(jié)構(gòu)件之間;所述的隔熱墊圈位于不銹鋼螺釘?shù)沫h(huán)狀面和第一結(jié)構(gòu)件一平面之間;隔熱墊圈、第一結(jié)構(gòu)件、隔熱墊和第二結(jié)構(gòu)件通過不銹鋼螺釘固定連接;不銹鋼螺釘?shù)穆輻U具有一連接段,連接段的長度減去隔熱墊圈的厚度的差與隔熱墊的厚度之和等于第一結(jié)構(gòu)件的厚度;隔熱墊是圓環(huán)狀隔熱墊,圓環(huán)狀隔熱墊第一端面、第二端面各自延伸出三個對稱分布的突臺,其中第一端面的三個突臺表面與第一結(jié)構(gòu)件的一平面接觸,第二端面的三個突臺表面與第二結(jié)構(gòu)件的一平面接觸,每個突臺中心具有一個通孔, 不銹鋼螺釘?shù)倪B接段貫穿通孔;突臺結(jié)構(gòu)用于減少導(dǎo)熱面積與接觸面積、增大隔熱墊熱阻和接觸熱阻;第一結(jié)構(gòu)件的熱量通過兩條路徑與第二結(jié)構(gòu)件隔離,一條通過隔熱墊隔離,另外一條通過隔熱墊圈隔離,用于避免熱量從第一結(jié)構(gòu)件直接傳遞到第二結(jié)構(gòu)件,也用于避免熱量通過具有熱導(dǎo)率的不銹鋼螺釘進(jìn)行傳導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空相機熱控系統(tǒng)隔熱裝置,其特征在于,所述隔熱墊圈和隔熱墊均采用O. 26W · m-1 · °C -1的熱傳導(dǎo)率和2690Mpa的彈性模量的高分子材料聚砜制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空相機熱控系統(tǒng)隔熱裝置,其特征在于,所述通孔的直徑 D2 =1. 3D1,Dl為不銹鋼螺釘直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空相機熱控系統(tǒng)隔熱裝置,其特征在于,設(shè)定隔熱墊的厚度、隔熱墊的突臺平面面積、隔熱墊圈的底面面積、隔熱墊與第一結(jié)構(gòu)件的一平面、第二結(jié)構(gòu)件的一平面的接觸熱阻,不銹鋼螺釘?shù)沫h(huán)狀面與第二結(jié)構(gòu)件的接觸熱阻,隔熱墊圈與第一結(jié)構(gòu)件的另一平面、不銹鋼螺釘?shù)沫h(huán)狀面的接觸熱阻,增加隔熱墊圈的厚度能增大所述隔熱裝置的熱阻,實現(xiàn)所述隔熱裝置熱阻的可調(diào)性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種航空相機熱控系統(tǒng)隔熱裝置,包括3個不銹鋼螺釘和3個隔熱墊圈沿軸向?qū)ΨQ分布;圓環(huán)狀隔熱墊位于第一與第二結(jié)構(gòu)件之間;隔熱墊圈位于不銹鋼螺釘?shù)沫h(huán)狀面和第一結(jié)構(gòu)件一平面之間;隔熱墊圈、第一結(jié)構(gòu)件、隔熱墊和第二結(jié)構(gòu)件通過不銹鋼螺釘固定連接;隔熱墊第一端面、第二端面各自延伸出三個對稱分布的突臺,第一端面的三個突臺表面與第一結(jié)構(gòu)件的一平面接觸,第二端面的三個突臺表面與第二結(jié)構(gòu)件的一平面接觸,不銹鋼螺釘?shù)倪B接段貫穿突臺中心的通孔;突臺結(jié)構(gòu)用于增大隔熱墊熱阻和接觸熱阻;第一結(jié)構(gòu)件的熱量通過隔熱墊和隔熱墊圈隔離,用于避免熱量從第一結(jié)構(gòu)件直接傳遞到第二結(jié)構(gòu)件,也用于避免熱量通過不銹鋼螺釘進(jìn)行傳導(dǎo)。
文檔編號G03B17/56GK103048855SQ20131003045
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者樊越, 梁偉, 馬文禮, 趙人杰 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所