CN105659768B - 平板式外热流模拟装置 - Google Patents
平板式外热流模拟装置Info
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Abstract
本发明属于一种外热流模拟装置，具体公开一种平板式外热流模拟装置，其中，它包括红外板，红外板背向星体的一侧间隔安装有电加热器，在相邻的两个电加热器之间设有安装在红外板上的主冷却管路，主冷却管路通过辐射肋与辅助冷却管路连接；在红外板朝向星体的一面涂发射率大于等于0.9的黑漆；在红外板朝向星体的一侧安装测温热电偶。本发明的外热流模拟装置通过红外板和加热系统以及冷却系统提供均匀度非常高的外热流，利用红外板温度可以直接计算出所提供的外热流大小，从而不需要外热流测量系统。<pb pnum="1" />
Description
技术领域
本发明属于一种外热流模拟装置，具体涉及一种用于航天器热平衡试验中模拟空间外热流的平板式外热流模拟装置。
背景技术
在航天器热平衡试验中外热流的模拟非常关键。外热流(热流均匀度和大小)模拟的不准确会给热平衡试验结果带来很大的误差，影响着热平衡试验的有效性。
我国航天器常用的外热流模拟装置包括红外灯、红外笼以及接触式电加热器。在我国红外灯外热流模拟装置主要用于通信和导航系列卫星的热试验，为卫星南、北板OSR散热面提供所需的外热流。红外灯外热流模拟装置的主要不足之处在于所提供的外热流均匀度差(约10％)，而且需要一套专门的热流测量系统。这不仅增加了相关热流计的准备及热流测量工作，也带来一定程度的测量误差。另外，我国通信和导航系列卫星外热流的特点是低温工况时南、北板OSR散热面的外热流非常小(≤15W/M2)，因此在进行低温工况试验时红外灯阵需要移开以保证南、北板OSR散热面外热流足够低。在灯阵不能移开的情况下，还应尽量减小对OSR散热面的遮挡，这往往又造成外热流均匀度更差。
在我国红外笼外热流模拟装置主要用于低轨卫星的热试验。受地球红外辐射以及对太阳反照的影响，低温工况时这些卫星的外热流要比通信和导航系列卫星的高不少，因此在进行低温工况试验时红外笼可以不移开。但是由于红外笼加热带仍然是离散布置的，且红外笼和卫星表面距离需满足相关技术要求，因此其所提供的外热流均匀度仍不高。另外采用红外笼外热流模拟装置时也需要一套专门的热流测量系统。
接触式电加热器外热流模拟装置由于改变了卫星的表面状态，一般不能用来提供正样卫星OSR散热面外热流。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热流均匀性好、不需要热流测量系统的平板式外热流模拟装置。
实现本发明目的的技术方案：一种平板式外热流模拟装置，其中，它包括红外板，红外板背向星体的一侧间隔安装有电加热器，在相邻的两个电加热器之间设有安装在红外板上的主冷却管路，主冷却管路通过辐射肋与辅助冷却管路连接；在红外板朝向星体的一面涂发射率大于等于0.9的黑漆；在红外板朝向星体的一侧安装测温热电偶。
所述的红外板为铜或紫铜平板。
所述的主冷却管路和辅助冷却管路为铜或紫铜管。
所述的辐射肋与红外板垂直。
所述的测温热电偶为铜-康铜热电偶。
本发明的有益技术效果在于：本发明采用红外板来提供空间外热流，通过加热器和冷却管路调节红外板热流大小与均匀度，与红外灯和红外笼提供的外热流相比，提高了热流的均匀性。热流的不均匀度可以优于4％。在热平衡试验的低温工况(不需要提供外热流)时，可以在主冷却管路中通液氮工质使红外板起冷板的作用。由于平板式外热流模拟装置部提供的外热流可以通过红外板的温度直接计算得出，从而省略了热流测量系统，避免了由热流测量系统所带来的误差。
附图说明
图1为本发明所提供的平板式外热流模拟装置。
图中：1为红外板，2为主冷却管路，3为辐射肋，4为辅助冷却管路，5为电加热器，6为测温热电偶。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所提供的平板式外热流模拟装置作进一步详细说明。
如图1所示，一种平板式外热流模拟装置，它包括红外板1，红外板1为铜或紫铜平板。在红外板1背向星体的一侧间隔粘贴有电加热器5，电加热器5由聚酰亚胺薄膜式康铜箔加热片组成。在相邻的两个电加热器5之间设有安装在红外板1上的主冷却管路2，主冷却管路2焊接在红外板1上。主冷却管路2通过辐射肋3与辅助冷却管路4连接，辐射肋3与红外板1垂直，主冷却管路2与辐射肋3之间焊接，辐射肋3与辅助冷却管路4之间焊接。主冷却管路2和辅助冷却管路4可以采用铜或紫铜管，辐射肋3的材料可以采用铜或紫铜。在红外板1朝向星体的一面涂高发射率黑漆，一般发射率大于等于0.9。在红外板1朝向星体的一侧安装测温热电偶6。测温热电偶6为铜-康铜热电偶。
电加热器5可以为至少两个或者两个以上。主冷却管路2可以为多个且平行、均匀间隔布置在相邻的两个电加热器5之间。
本发明所提供的平板式外热流模拟装置的工作原理是：现有技术中的泵将液氮从贮存容器通入主冷却管路2和辅助冷却管路4。在进行航天器热平衡试验中的模拟空间外热流试验时，辅助冷却管路4中一直通液氮工质。当测温热电偶6测得红外板1的温度远大于空间外热流所对应的温度T℃时，向主冷却管路2通液氮工质，使红外板1的温度迅速降低，当测温热电偶6测得红外板1的温度略高于T℃、且在接近温度T℃时，停止向主冷却管路2内通液氮工质。辅助冷却管路4内的液氮工质通过辐射肋3以及辅助冷却管路4将红外板1的温度降低到略低于T℃，此时用电加热器5给红外板1加热，使红外板1温度保持在空间外热流对应的温度T℃。
由于红外板1紧靠卫星表面，红外板1为卫星表面所提供的外热流qs可以通过以下公式直接计算得到：
qs＝εσT4
其中，ε-黑漆的发射率，
σ-斯忒藩-玻尔兹曼常数，5.67×10-8W/m2K4，
T-测温热电偶6测得红外板1的温度。
实施例1
当ε＝0.95，σ＝5.67？0-8W/m2K4，T＝240K时，qs＝179W/m2。
实施例2
当ε＝0.95，σ＝5.67？0-8W/m2K4，T＝150K时，qs＝27W/m2
Claims (5)
1.一种平板式外热流模拟装置，其特征在于：它包括红外板(1)，红外板(1)背向星体的一侧间隔安装有电加热器(5)，在相邻的两个电加热器(5)之间设有安装在红外板(1)上的主冷却管路(2)，主冷却管路(2)通过辐射肋(3)与辅助冷却管路(4)连接；在红外板(1)朝向星体的一面涂发射率大于等于0.9的黑漆；在红外板(1)朝向星体的一侧安装测温热电偶(6)。
2.根据权利要求1所述的平板式外热流模拟装置，其特征在于：所述的红外板(1)为铜或紫铜平板。
3.根据权利要求1所述的平板式外热流模拟装置，其特征在于：所述的主冷却管路(2)和辅助冷却管路(4)为铜或紫铜管。
4.根据权利要求1所述的平板式外热流模拟装置，其特征在于：所述的辐射肋(3)与红外板(1)垂直。
5.根据权利要求1所述的平板式外热流模拟装置，其特征在于：所述的测温热电偶(6)为铜-康铜热电偶。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105659768B true CN105659768B (zh) | 2013-05-29 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104597075B (zh) * | 2014-11-27 | 2017-11-24 | 上海卫星装备研究所 | 真空吸波型外热流模拟装置热流模拟标定系统及标定方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104597075B (zh) * | 2014-11-27 | 2017-11-24 | 上海卫星装备研究所 | 真空吸波型外热流模拟装置热流模拟标定系统及标定方法 |
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