一種星敏組合件的熱控方法
【專利摘要】本發(fā)明一種星敏組合件熱控方法，包括步驟如下：星敏組合件中的遮光罩噴涂防靜電白漆ACR-1，星敏組合件其他部位發(fā)黑處理；在星敏組合件中星敏支架和三個(gè)法蘭上分別粘貼加熱片；在星敏組合件與衛(wèi)星本體之間放置C-C石墨材料；星敏組合件與衛(wèi)星本體通過玻璃鋼墊片隔熱安裝；在星敏組合件中星敏支架和遮光罩背陰面上開設(shè)散熱面，并涂上涂層；除上述步驟中散熱面外，星敏組合件外部其他部位包覆10單元多層隔熱組件，多層外表面為聚酰亞胺膜。本發(fā)明解決了采用傳統(tǒng)熱控方法無法實(shí)現(xiàn)的星敏組合件熱控問題，為星敏組合件在軌正常工作奠定了基礎(chǔ)。
【專利說明】一種星敏組合件的熱控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種星敏組合件熱控方法，適用于星敏感器法蘭及支架對(duì)熱控有要求的衛(wèi)星，屬于衛(wèi)星溫控【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)逐漸開始使用星敏感器進(jìn)行姿態(tài)測(cè)量和軌道控制，星敏感器是高精度的衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量器件，其工作的可靠性對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)控制起著至關(guān)重要的作用。星敏感器通常安裝于衛(wèi)星外部，衛(wèi)星在軌運(yùn)行過程中受到太陽直射、紅外輻射和陽光反照等因素的影響，其工作溫度隨之改變，而星敏感器光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)量精度對(duì)溫度較為敏感，姿態(tài)確定精度主要受星敏感器測(cè)量誤差的影響。為保證星敏感器光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)量精度，對(duì)星敏感器組合件提出越來越高的熱控指標(biāo)要求；目前星敏組合件的熱控設(shè)計(jì)由于指標(biāo)要求相對(duì)不高，普遍采用被動(dòng)為主，主動(dòng)為輔的熱控設(shè)計(jì)方案，即采用多層包覆，開設(shè)散熱面和主動(dòng)控溫設(shè)計(jì)，通過這種熱控設(shè)計(jì)方案基本可以滿足指標(biāo)要求，而對(duì)于指標(biāo)要求比較高的星敏感器及其組合件，為了滿足測(cè)量要求，如果僅僅采用上述的方法，是很難滿足指標(biāo)要求。目前某星敏組合件熱控指標(biāo)要求，星敏法蘭8±2°C，星敏支架溫差不能大于4°C，對(duì)于衛(wèi)星部件星敏感器組合件的熱控而言，其低溫要求一般可以通過加熱器功率補(bǔ)償?shù)姆绞降靡詽M足，如何避免其溫度過高并保持在一個(gè)合適溫度范圍，才是熱控設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的熱控方案無疑是通過星敏感器組合件自行解決散熱問題，但是初步熱分析計(jì)算結(jié)果表明，由于受外熱流和自身發(fā)熱量的影響，即使在有主動(dòng)控溫條件下，星敏感器安裝支架在軌的溫差超過5.5°C，很難滿足在軌星敏感器光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)量精度對(duì)星敏組合件安裝支架溫差不大于4°C熱控設(shè)計(jì)要求。要使星敏感器組合件滿足熱控要求，是無法僅僅通過自身散熱及主動(dòng)控溫來實(shí)現(xiàn)熱控目的，要另外采取措施以保證星敏支架溫差滿足要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種星敏組合件熱控方法，本發(fā)明通過采用C-C石墨等材料作為導(dǎo)熱材料結(jié)合傳統(tǒng)的熱控手段如噴涂高發(fā)射率SR107白漆、F46膜、多層隔熱材料、加熱片、玻璃鋼隔熱墊，解決了采用傳統(tǒng)熱控方法無法實(shí)現(xiàn)的星敏組合件熱控問題，為星敏組合件在軌正常工作奠定了基礎(chǔ)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0005]一種星敏組合件熱控方法包括步驟如下:
[0006](I)星敏組合件中的遮光罩噴涂防靜電白漆ACR-1 (防靜電白漆)，星敏組合件其他部位發(fā)黑處理；
[0007](2)在星敏組合件中星敏支架和三個(gè)法蘭上分別粘貼加熱片；
[0008](3)在星敏組合件與衛(wèi)星本體之間放置4mm的C-C石墨材料；
[0009](4)星敏組合件與衛(wèi)星本體通過內(nèi)徑為5.5mm，外徑為10mm，高1mm的12個(gè)玻璃鋼墊片隔熱安裝；
[0010](5)在星敏組合件中星敏支架和遮光罩上開設(shè)散熱面，并涂上涂層；星敏組合件散熱面涂層為鍍銀薄膜F46 (鍍銀薄膜)，遮光罩散熱面涂層為防靜電白漆ACR-1 ；
[0011](6)除上述步驟中散熱面外，星敏組合件外部其他部位包覆10單元多層隔熱組件，多層外表面為聚酰亞胺膜。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0013](I)本發(fā)明的星敏組合件熱控方法通過采用在星敏組合件與衛(wèi)星本體之間放置4mm的C-C石墨材料，可以實(shí)現(xiàn)星敏組合件的法蘭溫度在8±2°C，星敏支架溫差小于4°C的控溫要求，本發(fā)明以極小的代價(jià)就實(shí)現(xiàn)了高控溫要求，是目前國(guó)內(nèi)外星敏熱控所無法達(dá)到的要求。
[0014](2)本發(fā)明通過采用星敏組合件與衛(wèi)星本體通過內(nèi)徑為5.5mm外徑為10mm，高1mm的12個(gè)玻璃鋼墊片與星體隔熱安裝，以減少整星溫度波動(dòng)對(duì)星敏組合件的影響，從而達(dá)到精確控溫的目的。
[0015](3)本發(fā)明通過星敏組合件及星敏遮光罩陰面局部開設(shè)散熱面，在散熱面涂層采用F46鍍銀薄膜和ACR-1防靜電白漆，并在散熱面附近粘貼主動(dòng)控溫加熱片，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控溫，這樣通過主動(dòng)閉環(huán)控溫可以減少散熱面的溫度波動(dòng)，同時(shí)達(dá)到將星敏組合件內(nèi)部多余的熱量向外排散的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明方法流程不意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明星敏支架加熱片及散熱面位置；
[0018]圖3是本發(fā)明法蘭加熱片粘貼位置；
[0019]圖4是本發(fā)明遮光罩上散熱面位置；
[0020]圖5是本發(fā)明星敏組合件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6是本發(fā)明仿真分析結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明一種星敏組合件熱控方法，包括步驟如下:
[0024](I)星敏組合件遮光罩噴涂防靜電白漆ACR-1，星敏組合件其他部位發(fā)黑處理；
[0025](2)如圖2和圖3所示，在星敏組合件星敏支架和星敏法蘭上粘貼加熱片位置，在圖2中星敏支架上粘貼2路加熱片，一路位于支架面上，一路位于散熱面的背面，在圖3表示法蘭的加熱片粘貼位置，陰影區(qū)域表示加熱片的添加位置；
[0026](3)在星敏組合件與衛(wèi)星本體之間放置4mm的C-C石墨材料；并且通過分析優(yōu)化，采用4mm的C-C石墨材料可以實(shí)現(xiàn)最佳控溫效果。如表I所示，采用3mm, 4mm和5mm厚的C-C石墨材料分析結(jié)果。
[0027]表I取不同厚度C-C石墨材料的分析結(jié)果
[0028]厚度3mm4mm5mm
部件工況1 工況2 工況1 工況2 工兄1 工況2^
-------------備注
名稱 min max min [max min [max min [max min |max min [max
星敏支架
星敏 1 83 2.59 1.53 1 98 1 46 2.32 上均勻三支架_______點(diǎn)溫差溫差星敏支架
(°C) 2 53 3.31 2.20 2.73 6 23 3.57 上最大兩
_______點(diǎn)溫差
[0029]從表I分析結(jié)果可知，采用4mm厚的C-C石墨材料，星敏組合件上均勻三點(diǎn)溫差最大1.98°C，星敏支架上最大兩點(diǎn)溫差最大2.73°C，均滿足溫差小于4°C要求；而采用3mm厚的C-C石墨材料，星敏組合件上均勻三點(diǎn)溫差最大2.59°C，和星敏支架上最大兩點(diǎn)溫差最大3.31°C，盡管也滿足溫差小于4°C要求，但是余量相對(duì)于4_厚的C-C石墨材料大，對(duì)設(shè)計(jì)來說存在一定風(fēng)險(xiǎn)；采用5_厚的C-C石墨材料，盡管在某個(gè)工況下，星敏支架上均勻三點(diǎn)溫差最小可以達(dá)到1.46°C，但是星敏支架上最大兩點(diǎn)溫差最大達(dá)到6.23°C，顯然采用5mm厚的C-C石墨材料達(dá)不到溫差小于4°C要求。綜上所述，采用4mm厚的C-C石墨材料可以實(shí)現(xiàn)最佳控溫效果。
[0030](4)星敏組合件與衛(wèi)星本體通過內(nèi)徑為5.5mm，外徑為10mm，高1mm的的12個(gè)玻璃鋼墊片隔熱安裝；
[0031](5)如圖2和圖4所示，在星敏組合件中星敏支架和星敏遮光罩開設(shè)散熱面，將開設(shè)的散熱面涂上涂層，星敏支架散熱面涂層為鍍銀薄膜F46，遮光罩散熱面涂層為防靜電白漆 ACR-1 ；
[0032](6)除上述步驟中散熱面外，星敏組合件外部其他部位包覆10單元多層隔熱組件，多層外表面為聚酰亞胺膜。
[0033]下面以一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的工作過程和工作原理:
[0034]如圖5所示，某星敏組合件三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，其中I為星敏組合件、2為連接支架(星敏組合件與星體連接支架)。根據(jù)該衛(wèi)星軌道和姿態(tài)，確定在星敏組合件遮光罩-Y側(cè)及星敏支架-Y-Z側(cè)熱流最小(-Y、-Z為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸)。
[0035]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0036](I)星敏組合件遮光罩噴涂防靜電白漆ACR-1，其他部位發(fā)黑處理；
[0037](2)在星敏組合件支架及三個(gè)法蘭上粘貼5路加熱片，在圖2中星敏支架上粘貼2路加熱片，一路位于支架面上，一路位于散熱面的背面，在圖3表示法蘭的加熱片粘貼位置，共3個(gè)法蘭共3路加熱片；
[0038](3)在星敏組合件與連接支架之間放置4mm厚，大小與星敏支架安裝面大小一致的C-C石墨材料，并且C-C石墨材料與星敏支架之間、C-C石墨材料與連接支架之間涂導(dǎo)熱娃脂；
[0039](4)星敏組合件與星體(即與連接支架)之間通過內(nèi)徑為5.5mm,外徑為1mm玻璃鋼隔熱墊安裝；
[0040](5)如圖2和圖4所示，在星敏組合件遮光罩-Y側(cè)及星敏支架-Y-Z側(cè)開設(shè)散熱面，每個(gè)遮光罩-Y開設(shè)散熱面大小0.00675m2，星敏支架-Y-Z側(cè)開設(shè)散熱面大小為0.0054m2 ；
[0041](6)除散熱面外，星敏組合件外部其他部位包覆10單元多層，多層外表面為聚酰亞胺膜。
[0042]如圖6表示，通過本發(fā)明的星敏組合件熱控方法的設(shè)計(jì)結(jié)果，結(jié)果表明通過上述熱控方法可以實(shí)現(xiàn)星敏組合件比較高的溫度控制要求。
[0043]圖6(a)法蘭溫變化曲線表示的是法蘭溫度分析結(jié)果，從分析結(jié)果看，通過本發(fā)明，可以控制在法蘭溫度在8±2°C以內(nèi)；圖6(13)支架上溫差最大的兩點(diǎn)溫度變化曲線表示的是星敏支架上最高溫度和最低溫度兩點(diǎn)之間溫度變化曲線，從圖6(b)可以得出支架上兩點(diǎn)溫差最大為2.73°C。
[0044]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種星敏組合件的熱控方法，其特征在于步驟如下: (1)星敏組合件中的遮光罩噴涂防靜電白漆ACR-1，星敏組合件其他部位發(fā)黑處理； (2)在星敏組合件中星敏支架和法蘭上分別粘貼加熱片； (3)在星敏組合件與衛(wèi)星本體之間放置4_的C-C石墨材料； (4)星敏組合件與衛(wèi)星本體通過內(nèi)徑為5.5mm，外徑為10mm，高1mm的12個(gè)玻璃鋼墊片隔熱安裝； (5)在星敏組合件中星敏支架和遮光罩背陰面上開設(shè)散熱面，并涂上涂層；星敏組合件散熱面涂層為鍍銀薄膜F46，遮光罩散熱面涂層為防靜電白漆ACR-1 ； (6)除上述步驟中散熱面外，星敏組合件外部其他部位包覆10單元多層隔熱組件，多層外表面為聚酰亞胺膜。
【文檔編號(hào)】B64G1/22GK104210673SQ201410484616
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】徐志明, 黎明 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司