CN104210673B - 一种星敏组合件的热控方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种星敏组合件热控方法，包括步骤如下：星敏组合件中的遮光罩喷涂防静电白漆ACR‑1，星敏组合件其他部位发黑处理；在星敏组合件中星敏支架和三个法兰上分别粘贴加热片；在星敏组合件与卫星本体之间放置C‑C石墨材料；星敏组合件与卫星本体通过玻璃钢垫片隔热安装；在星敏组合件中星敏支架和遮光罩背阴面上开设散热面，并涂上涂层；除上述步骤中散热面外，星敏组合件外部其他部位包覆10单元多层隔热组件，多层外表面为聚酰亚胺膜。本发明解决了采用传统热控方法无法实现的星敏组合件热控问题，为星敏组合件在轨正常工作奠定了基础。

Description

一种星敏组合件的热控方法

技术领域

本发明涉及一种星敏组合件热控方法，适用于星敏感器法兰及支架对热控有要求的卫星，属于卫星温控技术领域。

背景技术

目前，国内逐渐开始使用星敏感器进行姿态测量和轨道控制，星敏感器是高精度的卫星姿态测量器件，其工作的可靠性对卫星姿态控制起着至关重要的作用。星敏感器通常安装于卫星外部，卫星在轨运行过程中受到太阳直射、红外辐射和阳光反照等因素的影响，其工作温度随之改变，而星敏感器光学系统的测量精度对温度较为敏感，姿态确定精度主要受星敏感器测量误差的影响。为保证星敏感器光学系统的测量精度，对星敏感器组合件提出越来越高的热控指标要求；目前星敏组合件的热控设计由于指标要求相对不高，普遍采用被动为主，主动为辅的热控设计方案，即采用多层包覆，开设散热面和主动控温设计，通过这种热控设计方案基本可以满足指标要求，而对于指标要求比较高的星敏感器及其组合件，为了满足测量要求，如果仅仅采用上述的方法，是很难满足指标要求。目前某星敏组合件热控指标要求，星敏法兰8±2℃，星敏支架温差不能大于4℃，对于卫星部件星敏感器组合件的热控而言，其低温要求一般可以通过加热器功率补偿的方式得以满足，如何避免其温度过高并保持在一个合适温度范围，才是热控设计的重点和难点。最简单的热控方案无疑是通过星敏感器组合件自行解决散热问题，但是初步热分析计算结果表明，由于受外热流和自身发热量的影响，即使在有主动控温条件下，星敏感器安装支架在轨的温差超过5.5℃，很难满足在轨星敏感器光学系统的测量精度对星敏组合件安装支架温差不大于4℃热控设计要求。要使星敏感器组合件满足热控要求，是无法仅仅通过自身散热及主动 控温来实现热控目的，要另外采取措施以保证星敏支架温差满足要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星敏组合件热控方法，本发明通过采用C-C石墨等材料作为导热材料结合传统的热控手段如喷涂高发射率SR107白漆、F46膜、多层隔热材料、加热片、玻璃钢隔热垫，解决了采用传统热控方法无法实现的星敏组合件热控问题，为星敏组合件在轨正常工作奠定了基础。

本发明的技术解决方案是：

一种星敏组合件热控方法包括步骤如下：

(1)星敏组合件中的遮光罩喷涂防静电白漆ACR-1(防静电白漆)，星敏组合件其他部位发黑处理；

(2)在星敏组合件中星敏支架和三个法兰上分别粘贴加热片；

(3)在星敏组合件与卫星本体之间放置4mm的C-C石墨材料；

(4)星敏组合件与卫星本体通过内径为5.5mm，外径为10mm，高10mm的12个玻璃钢垫片隔热安装；

(5)在星敏组合件中星敏支架和遮光罩上开设散热面，并涂上涂层；星敏组合件散热面涂层为镀银薄膜F46(镀银薄膜)，遮光罩散热面涂层为防静电白漆ACR-1；

(6)除上述步骤中散热面外，星敏组合件外部其他部位包覆10单元多层隔热组件，多层外表面为聚酰亚胺膜。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的星敏组合件热控方法通过采用在星敏组合件与卫星本体之间放置4mm的C-C石墨材料，可以实现星敏组合件的法兰温度在8±2℃，星敏支架温差小于4℃的控温要求，本发明以极小的代价就实现了高控温要求，是目前国内外星敏热控所无法达到的要求。

(2)本发明通过采用星敏组合件与卫星本体通过内径为5.5mm外径为 10mm，高10mm的12个玻璃钢垫片与星体隔热安装，以减少整星温度波动对星敏组合件的影响，从而达到精确控温的目的。

(3)本发明通过星敏组合件及星敏遮光罩阴面局部开设散热面，在散热面涂层采用F46镀银薄膜和ACR-1防静电白漆，并在散热面附近粘贴主动控温加热片，实现闭环控温，这样通过主动闭环控温可以减少散热面的温度波动，同时达到将星敏组合件内部多余的热量向外排散的目的。

附图说明

图1是本发明方法流程示意图；

图2是本发明星敏支架加热片及散热面位置；

图3是本发明法兰加热片粘贴位置；

图4是本发明遮光罩上散热面位置；

图5是本发明星敏组合件结构示意图；

图6是本发明仿真分析结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

如图1所示，本发明一种星敏组合件热控方法，包括步骤如下：

(1)星敏组合件遮光罩喷涂防静电白漆ACR-1，星敏组合件其他部位发黑处理；

(2)如图2和图3所示，在星敏组合件星敏支架和星敏法兰上粘贴加热片位置，在图2中星敏支架上粘贴2路加热片，一路位于支架面上，一路位于散热面的背面，在图3表示法兰的加热片粘贴位置，阴影区域表示加热片的添加位置；

(3)在星敏组合件与卫星本体之间放置4mm的C-C石墨材料；并且通过分析优化，采用4mm的C-C石墨材料可以实现最佳控温效果。如表1所示，采用3mm,4mm和5mm厚的C-C石墨材料分析结果。

表1取不同厚度C-C石墨材料的分析结果

从表1分析结果可知，采用4mm厚的C-C石墨材料，星敏组合件上均匀三点温差最大1.98℃，星敏支架上最大两点温差最大2.73℃，均满足温差小于4℃要求；而采用3mm厚的C-C石墨材料，星敏组合件上均匀三点温差最大2.59℃，和星敏支架上最大两点温差最大3.31℃，尽管也满足温差小于4℃要求，但是余量相对于4mm厚的C-C石墨材料大，对设计来说存在一定风险；采用5mm厚的C-C石墨材料，尽管在某个工况下，星敏支架上均匀三点温差最小可以达到1.46℃，但是星敏支架上最大两点温差最大达到6.23℃，显然采用5mm厚的C-C石墨材料达不到温差小于4℃要求。综上所述，采用4mm厚的C-C石墨材料可以实现最佳控温效果。

(4)星敏组合件与卫星本体通过内径为5.5mm，外径为10mm，高10mm的的12个玻璃钢垫片隔热安装；

(5)如图2和图4所示，在星敏组合件中星敏支架和星敏遮光罩开设散热面，将开设的散热面涂上涂层，星敏支架散热面涂层为镀银薄膜F46，遮光罩散热面涂层为防静电白漆ACR-1；

(6)除上述步骤中散热面外，星敏组合件外部其他部位包覆10单元多层隔热组件，多层外表面为聚酰亚胺膜。

下面以一个具体实施例进一步说明本发明的工作过程和工作原理：

如图5所示，某星敏组合件三维网络结构图，其中1为星敏组合件、2为连接支架(星敏组合件与星体连接支架)。根据该卫星轨道和姿态，确定 在星敏组合件遮光罩-Y侧及星敏支架-Y-Z侧热流最小(-Y、-Z为卫星本体坐标系的坐标轴)。

本发明的实现步骤如下：

(1)星敏组合件遮光罩喷涂防静电白漆ACR-1，其他部位发黑处理；

(2)在星敏组合件支架及三个法兰上粘贴5路加热片，在图2中星敏支架上粘贴2路加热片，一路位于支架面上，一路位于散热面的背面，在图3表示法兰的加热片粘贴位置，共3个法兰共3路加热片；

(3)在星敏组合件与连接支架之间放置4mm厚，大小与星敏支架安装面大小一致的C-C石墨材料，并且C-C石墨材料与星敏支架之间、C-C石墨材料与连接支架之间涂导热硅脂；

(4)星敏组合件与星体(即与连接支架)之间通过内径为5.5mm，外径为10mm玻璃钢隔热垫安装；

(5)如图2和图4所示，在星敏组合件遮光罩-Y侧及星敏支架-Y-Z侧开设散热面，每个遮光罩-Y开设散热面大小0.00675m²，星敏支架-Y-Z侧开设散热面大小为0.0054m²；

(6)除散热面外，星敏组合件外部其他部位包覆10单元多层，多层外表面为聚酰亚胺膜。

如图6表示，通过本发明的星敏组合件热控方法的设计结果，结果表明通过上述热控方法可以实现星敏组合件比较高的温度控制要求。

图6中的(a)法兰温变化曲线表示的是法兰温度分析结果，从分析结果看，通过本发明，可以控制在法兰温度在8±2℃以内；图6中的(b)支架上温差最大的两点温度变化曲线表示的是星敏支架上最高温度和最低温度两点之间温度变化曲线，从图6中的(b)可以得出支架上两点温差最大为2.73℃。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种星敏组合件的热控方法，其特征在于步骤如下：

(1)星敏组合件中的遮光罩喷涂防静电白漆ACR-1，星敏组合件其他部位发黑处理；

(2)在星敏组合件中星敏支架和法兰上分别粘贴加热片；

(3)在星敏组合件与卫星本体之间放置C-C石墨材料，C-C石墨材料的厚度为4mm；

(4)星敏组合件与卫星本体通过内径为5.5mm，外径为10mm，高10mm的12个玻璃钢垫片隔热安装；

(5)在星敏组合件中星敏支架和遮光罩背阴面上开设散热面，并涂上涂层；星敏组合件散热面涂层为镀银薄膜F46，遮光罩散热面涂层为防静电白漆ACR-1；

(6)除上述步骤中散热面外，星敏组合件外部其他部位包覆10单元多层隔热组件，多层外表面为聚酰亚胺膜。