CN104260899A - 一种高适应性桁架控温方法 - Google Patents

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CN104260899A CN201410476320.4A CN201410476320A CN104260899A CN 104260899 A CN104260899 A CN 104260899A CN 201410476320 A CN201410476320 A CN 201410476320A CN 104260899 A CN104260899 A CN 104260899A
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胡小康
翟载腾
程锋
史奇良
谢龙
于迎军
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Shanghai Institute of Satellite Engineering
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Abstract

本发明提供一种高适应性桁架控温方法，包括以下步骤：步骤1：将多层隔热组件包覆在桁架的撑杆的表面；步骤2：将智能涂层喷涂在杆铰链的不影响活动部件展开的其余表面。多层隔热结构包括多个单元的多层隔热组件，每个单元的多层隔热组件由双面镀铝聚酯薄膜和锦纶网巾相间隔组成。智能涂层采用热致相变型材料。其红外发射率随着温度的变化而相应的变化，其由温度变化诱发相变，进而发射率也随之改变，从而将杆铰链维持在一个较为理想的温度水平。本发明解决了桁架展开前后在轨的温度控制问题，同时适应不同外热流条件下的温度需求，具有高适应性、可靠性好、设计灵活的特点。

Description

一种高适应性桁架控温方法
技术领域
本发明航天技术领域，特别涉及一种对不同外热流具有较高温控需求的桁架的控温。 
背景技术
卫星朝着高精度、高稳定度和高分辨率的方向发展，这对桁架结构的热变形提出了极高的要求。桁架在发射和在轨运行的不同时刻将面临着复杂的外热流环境，桁架结构在极端温度条件下发生热变形会影响成像性能，甚至导致任务失败，如天线展开机构未能正常展开。因而，有必要对桁架采取合适的控温方法保证整个桁架结构从发射到在轨时处于一个适宜的温度范围。 
进一步地，所述桁架系统主要包括撑杆及杆铰链等组件。为了保证有效载荷顺利展开及在轨时有效载荷的平面度，对撑杆及杆铰链的温度范围有着较高的要求。然而不同位置的撑杆和杆铰链的外热流也相差很大，并且在展开前后外热流也发生较大变化，这就对桁架的控温方法具有较大的适应性。 
目前，用于空间用桁架热控制的方式主要有： 
1、桁架撑杆包覆多层，杆铰链本色不处理。该方式是将外热流对整个桁架的影响降到一个较低的水平，能将整个桁架大部分部件控制在指标温度范围之内。该方式热控措施简单，但当杆铰链受照时局部温度高，温度波动大，因而只适用于对展开精度、平面度等要求不高的空间飞行器。 
2、桁架撑杆包覆多层，杆铰链部分喷白漆或者粘贴F46膜等。该方式能够在一定程度解决受照时温度过高的问题，但当铰链不受照时温度水平又过低，对外热流及空间环境的适应性差。 
发明内容
为了解决现有技术无法适应桁架展开前后及轨道变化等所带来的温控需求，本发明提出一种高适应性桁架控温方法，尤其适应外热流复杂多变如天线展开机构的桁架的温控。 
根据本发明的一个方面，提供一种高适应性桁架控温方法，包括以下步骤： 
步骤1：将多层隔热组件包覆在桁架的撑杆的表面； 
步骤2：将智能涂层喷涂在杆铰链的不影响活动部件展开的其余表面。 
优选地，多层隔热结构包括多个单元的多层隔热组件，每个单元的多层隔热组件由双面镀铝聚酯薄膜和锦纶网巾相间隔组成。 
优选地，每个单元的多层隔热组件由一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网巾相间隔组成。 
优选地，双面镀铝聚酯薄膜的厚度为6μm，锦纶网巾采用20d锦纶网巾。 
优选地，多层隔热组件单元的数量为10个。 
优选地，智能涂层采用热致相变型材料，热致相变型材料由温度变化诱发相变，从而发射率也随之改变。 
优选地，智能涂层喷涂在的杆铰链不影响活动部件展开的表面。 
本发明将多层隔热组件包覆在桁架的撑杆的表面，用于降低外热流变化对撑杆温度水平的影响。智能涂层喷涂在杆铰链的不影响活动部件展开的其余表面，利用智能涂层的红外发射率随着温度变化而相应变化，进而改变杆铰链的散热能力，从而将杆铰链的温度维持在一个比较理想的水平。 
本发明采用多层隔热组件对杆件进行包覆，可以很好的降低外热流对杆件的影响。采用在杆铰链等活动部位喷涂智能涂层，一方面满足了不影响活动部件展开的需求，另一方面智能涂层的发射率跟随杆铰链的温度变化而变化，达到调节杆铰链散热能力的效果，从而保证杆铰链的温度也保持在一个较为理想的温度水平。因而本发明满足了桁架的温控要求，同时适应了展开前后及不同轨道的温度需求，可靠性好、设计灵活。 
与现有技术相比，本发明具有下述有益效果： 
(1)满足桁架展开前与展开后在轨期间的不同温度需求； 
(2)满足空间环境及轨道等带来不同外热流环境时桁架的温度需求，具有较高的适应性； 
(3)工艺简单，易于实现，成本低廉。 
附图说明
图1为本发明实施例的桁架控温方法具体实施应用的桁架展开状态结构示意图； 
图2为本发明实施例的桁架控温方法具体实施应用的桁架展开未展开状态结构示意图； 
图3为本发明一个实施例的撑杆在天线展开前的温度曲线； 
图4为本发明一个实施例的杆铰链在天线展开前温度曲线。 
图中：1为多层隔热结构，2为智能涂层，3为撑杆，4为杆铰链。 
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。 
一种高适应性桁架控温方法，包括以下步骤： 
步骤1：将多层隔热组件包覆在桁架的撑杆的表面； 
步骤2：将智能涂层喷涂在杆铰链的不影响活动部件展开的其余表面。 
具体地，控温桁架包括：多个撑杆、多个杆铰链、多层隔热结构和智能涂层、各撑杆之间通过杆铰链连接，多层隔热结构包覆在各撑杆的表面，智能涂层喷涂在杆铰链表面。 
进一步地，多层隔热结构包括多个单元的多层隔热组件，每个单元的多层隔热组件由双面镀铝聚酯薄膜和锦纶网巾相间隔组成。优选地，多层隔热组件单元的数量为10个。每个单元的多层隔热组件由一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网巾相间隔组成。 
进一步地，智能涂层喷涂在的杆铰链不影响活动部件展开的表面。智能涂层采用热致相变型材料，其红外发射率随着温度的变化而相应的变化，其由温度变化诱发相变，进而发射率也随之改变，从而将杆铰链维持在一个较为理想的温度水平。当杆铰链温度升高时，智能涂层发生相变从而发射率增大，散热能力增强，而当杆铰链温度降低时， 智能涂层发生相变导致红外发射率降低，散热能力减弱，从而保证杆铰链温度始终维持在一个较为理想的水平。 
以下结合具体实施例对本发明的高适应性控温桁架进行进一步具体说明。 
请同时参阅图1、图2，其分别为本发明一个实施例的高适应性控温桁架的展开状态和未展开状态的结构示意图。其中，对应的，1为多层隔热结构；2为智能涂层；3为撑杆；4为杆铰链。多层隔热结构1包覆在撑杆3的外表面，为10单元多层隔热组件。每个多层隔热单元由一层6μm双面镀铝聚酯薄膜和一层20d锦纶网巾相间隔组成；智能涂层2为喷涂在杆铰链4的不影响活动部件展开的表面。 
基于以上控温装置，对某卫星天线展开机构的桁架展开前后的温度进行了分析计算，模型进行了必要的简化和假设，卫星基本参数，如轨道、姿态等按照技术要求进行设置。材料的热物性参数选取按按总体技术要求规定设置。 
图3和图4为展开前撑杆和杆铰链的温度曲线，从以上仿真分析结果可以看出，撑杆在展开前能保持温度在-30～25℃，杆铰链在展开前能保持温度在-23～48℃，温度水平满足指标要求，为天线顺利展开提供保障。 
由上实施例证明，本发明的高适应性桁架控温方法具有控温效果好，适应性好，热控措施也便于实施的特点。 
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，下面进一步对本发明的工作过程进行描述。 

Claims (7)

1.一种高适应性桁架控温方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将多层隔热组件包覆在桁架的撑杆的表面；
步骤2：将智能涂层喷涂在杆铰链的不影响活动部件展开的其余表面。
2.根据权利要求1所述的高适应性控温桁架，其特征在于，所述多层隔热结构包括多个单元的多层隔热组件，每个单元的多层隔热组件由双面镀铝聚酯薄膜和锦纶网巾相间隔组成。
3.根据权利要求2所述的高适应性控温桁架，其特征在于，所述每个单元的多层隔热组件由一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网巾相间隔组成。
4.根据权利要求3所述的高适应性控温桁架，其特征在于，所述双面镀铝聚酯薄膜的厚度为6μm，所述锦纶网巾采用20d锦纶网巾。
5.根据权利要求2所述的高适应性控温桁架，其特征在于，所述多层隔热组件单元的数量为10个。
6.根据权利要求1所述的高适应性控温桁架，其特征在于，所述智能涂层采用热致相变型材料。
7.根据权利要求1所述的高适应性控温桁架，其特征在于，所述智能涂层喷涂在所述的杆铰链不影响活动部件展开的表面。
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