CN105319237B - 热控涂层辐射参数在轨测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天器热控测量技术领域，具体涉及一种在轨热控涂层测量装置。热控涂层辐射参数在轨测量装置，它包括：杯身(1)、杯身加热片(2)、杯身热敏电阻(3)、杯身隔热组件(4)、敏感片(5)、敏感片加热片(6)、敏感片热敏电阻(7)、敏感片隔热组件(8)、敏感片接地组件(9)、沉头聚酰亚胺螺钉(10)、聚酰亚胺隔热垫(11)、电连接器沉头螺钉(12)、电连接器(13)、电连接器聚酰亚胺隔热垫(14)；本发明采用扁平式构型，杯身具有良好的等温性；杯身与敏感片连接关系简单，简化传热路径，可有效控制漏热；敏感片尺寸增大，降低了漏热和测量引起的相对误差，提高了测量精度。

Description

热控涂层辐射参数在轨测量装置

技术领域

本发明涉及航天器热控测量技术领域，具体涉及一种在轨热控涂层测量装置。

背景技术

航天器在轨温度的高低，最终取决于航天器表面热控涂层的热辐射性质(太阳吸收比、红外发射率)。利用涂层监测装置可以实现对在轨热控涂层辐射参数的测量，一方面可以获取常用热控涂层在轨退化数据，对于提高卫星的热分析与热设计水平以及卫星在轨热管理具有重要的现实意义，另一方面利用涂层监测装置进行智能热控涂层空间搭载试验，获取智能涂层在轨不同温度下发射率变化情况，可为智能涂层在航天领域的推广应用积累数据和经验。

20世纪80年代涂层监测装置曾经在地球同步轨道卫星东二、东二甲卫星上进行搭载，获得大量涂层退化测试数据。近年来，进行过的两次涂层监测装置在轨搭载试验均是低轨卫星搭载，分别是海洋2号卫星(2011年，常用热控涂层太阳吸收比测试，S781白漆、黑色阳极化、OSR片、单面镀铝聚酰亚胺膜)以及实践9A卫星(2012年，智能热控涂层发射率测试，智能涂层A/B、黑色阳极化)，上述涂层监测装置结构大体相同，普遍存在敏感片小、零件连接关系复杂、内部温度不均等方面的不足，使得漏热和测量引起的系统误差较大，测量精度受限。当对测量精度有较高要求时，就需要设计新的用于热控涂层辐射参数在轨测量的涂层监测装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于热控涂层辐射参数在轨测量的高精度涂层监测装置。

本发明的技术方案是：热控涂层辐射参数在轨测量装置，它包括：杯身、敏感片以及电连接器；

杯身为扁平式结构，整体分为4个腔室，每个腔室内底面中部粘贴杯身热敏电阻；杯身的外壁粘贴耐高温F46膜，底面粘贴杯身加热片后包覆杯身隔热组件；

杯身的每个腔室的开口处均设置有一个敏感片将其封闭，每个敏感片的背面面向腔室内的一面粘贴敏感片加热片以及敏感片热敏电阻，并且敏感片的背面包覆敏感片隔热组件；敏感片与杯身固定连接，连接面设有聚酰亚胺隔热垫进行隔热；每个敏感片设置一处接地点通过敏感片接地组件与杯身内部的接地点连接接地；4个敏感片面向空间环境的4个面中1个黑色阳极化处理，其余3个粘贴待测热控涂层；电连接器与杯身固定连接，并通过电连接器聚酰亚胺隔热垫进行隔热；杯身加热片、杯身热敏电阻、敏感片加热片、敏感片热敏电阻的引线从杯身穿线孔引出后连接至电连接器。

有益效果：

(1)本发明采用扁平式构型，杯身具有良好的等温性；杯身与敏感片连接关系简单，简化传热路径，可有效控制漏热；敏感片尺寸增大，降低了漏热和测量引起的相对误差，提高了测量精度；本发明可实现在轨热控涂层太阳吸收比与不同温度下红外发射率的双向测量。

(2)本发明杯身外侧壁粘贴F46膜，底面粘贴加热片和热敏电阻，可以提高杯身在轨的温度调节能力；杯身内壁面黑色阳极化处理，可有效减小内壁面反射阳光对敏感片产生的附加热流；杯身底面外侧包覆隔热组件，可以减小设备与卫星本体间的辐射换热；敏感片背面粘贴加热片和热敏电阻，可以实现在轨热控涂层温度调节；敏感片背面外侧包覆隔热组件，可有效降低敏感片与杯身的热耦合。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为杯身正面热控元件粘贴图；

图4为杯身背面热控元件粘贴图；

图5为敏感片背面热控元件粘贴图；

其中：1-杯身、2-杯身加热片、3-杯身热敏电阻、4-杯身隔热组件、5-敏感片、6-敏感片加热片、7-敏感片热敏电阻、8-敏感片隔热组件、9-敏感片接地组件、10-沉头聚酰亚胺螺钉、11-聚酰亚胺隔热垫、12-电连接器沉头螺钉、13-电连接器、14-电连接器聚酰亚胺隔热垫。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

参见附图1、2，本实施例提供一种热控涂层辐射参数在轨测量装置，它包括：杯身1、敏感片5以及电连接器13；

参见附图3、4，杯身1为整体铝合金扁平式结构，分为4个腔室，每个腔室表面黑色阳极化处理，腔室底面中部粘贴杯身热敏电阻3；杯身1的外壁粘贴F46膜，底面粘贴杯身加热片2并包覆杯身多层隔热组件4；

参见附图5，杯身1的每个腔室开口均设置有一个敏感片5将其封闭，敏感片5尺寸为80.5x80.5mm的方形片状结构，数量共有4个，表面可粘贴4片标准尺寸OSR片；每个敏感片5面向腔室内的一面粘贴敏感片加热片6以及敏感片热敏电阻7，并且敏感片5的背面包覆敏感片隔热组件8；敏感片5通过4个沉头聚酰亚胺螺钉10与杯身1连接，连接面设有聚酰亚胺隔热垫11进行隔热；每个敏感片5设置一处接地点通过敏感片接地组件9与杯身1内部的接地点连接；4个敏感片5面向空间环境的4个面中1个黑色阳极化处理，其余3个粘贴待测热控涂层；

电连接器13通过4个电连接器沉头螺钉12与杯身1连接，并通过电连接器聚酰亚胺隔热垫14进行隔热；杯身加热片2、杯身热敏电阻3、敏感片加热片6、敏感片热敏电阻7的引线从杯身1穿线孔引出后连接至电连接器13。

实际应用时，4个敏感片5面向空间环境一面除1个黑色阳极化处理外，其余3个可粘贴待测热控涂层，涂层监测装置与整星隔热连接，电连接器13通过过渡电缆与卫星控温仪联系，实现对杯身1和敏感片5的温度控制。涂层监测装置敏感片半球空间视场内尽量避开星外部件遮挡，如无法避开，星外部件可见部分应进行发黑处理。

在轨测试时，热控涂层太阳吸收比测试在光照区进行，杯身1控温，敏感片5不控温，根据热控涂层在轨遥测温度数据，结合地面标定试验中涂层吸收外热流Q与敏感片温度T的对应曲线，可以得到热控涂层在轨吸收的外热流，进而得出热控涂层在轨太阳吸收比数据。智能热控涂层不同温度下红外发射率测试在阴影区进行，对敏感片5提供不同档位额定功率，以调节智能涂层温度，控制杯身1温度与敏感片5一致，利用稳态卡计法即可计算出智能热控涂层在不同温度下的红外发射率。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.热控涂层辐射参数在轨测量装置，它包括：杯身(1)、敏感片(5)以及电连接器(13)，其特征在于：

所述杯身(1)为扁平式结构，整体分为4个腔室，每个腔室内底面中部粘贴杯身热敏电阻(3)；所述杯身(1)的外壁粘贴耐高温膜，底面粘贴杯身加热片(2)后包覆杯身隔热组件(4)；

所述杯身(1)的每个腔室的开口处均设置有一个所述敏感片(5)将其封闭，每个所述敏感片(5)面向腔室内的一面粘贴敏感片加热片(6)以及敏感片热敏电阻(7)后包覆敏感片隔热组件(8)；所述敏感片(5)与所述杯身(1)固定连接，连接面设有聚酰亚胺隔热垫(11)进行隔热；每个所述敏感片(5)设置一处接地点通过敏感片接地组件(9)与所述杯身(1)内部的接地点连接；4个所述敏感片(5)面向空间环境的4个面中1个黑色阳极化处理，其余3个粘贴待测热控涂层；

所述电连接器(13)与所述杯身(1)固定连接，并通过电连接器聚酰亚胺隔热垫(14)进行隔热；所述杯身加热片(2)、所述杯身热敏电阻(3)、所述敏感片加热片(6)、所述敏感片热敏电阻(7)的引线从所述杯身(1)穿线孔引出后连接至所述电连接器(13)。

2.如权利要求1所述的热控涂层辐射参数在轨测量装置，其特征在于：所述杯身(1)为整体铝合金结构，每个腔室表面黑色阳极化处理。

3.如权利要求1或2所述的热控涂层辐射参数在轨测量装置，其特征在于：每个所述敏感片(5)为方形片状结构，尺寸为80.5x80.5mm，表面粘贴4片标准尺寸OSR片。

4.如权利要求1或2所述的热控涂层辐射参数在轨测量装置，其特征在于：所述敏感片(5)通过4个沉头聚酰亚胺螺钉(10)与所述杯身(1)连接。

5.如权利要求1或2所述的热控涂层辐射参数在轨测量装置，其特征在于：所述杯身(1)的外壁粘贴F46膜。