CN106304796B - 多功能复合航天器电子学箱体 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航天电子设备技术领域，具体涉及一种多功能复合航天器电子学箱体，包括温度控制面板，温度控制面板包括自内向外依次设置的内面板、中间层和外面板；内面板与中间层之间安装有内层加热器；中间层与外面板之间安装有外层加热器；外面板的外表面涂覆热控涂层。本发明将传统的单层面板分为内、中、外三层面板，在内层面板和中层面板之间，粘贴产品控温加热器，在中层面板和外层面板之间粘贴外热流模拟加热器，在外层面板外壁涂覆辐射散热热控涂层。本发明可靠性好、可以准确有效进行真空热平衡试验，同时满足常温常压条件下产品测试时的控温需求。
Description
技术领域
本发明属于航天电子设备技术领域，具体涉及一种多功能复合航天器电子学箱体。
背景技术
航天器在太空运行过程中，电子设备暴露在恶劣的空间环境中，除要承受高真空、微重力状态外，还要求能够适应阳照区的高温和阴影区的低温外界环境的变化以及电子学设备加断电带来的内部热负荷的变化。随着离开地球表面高度的增加，大气压力降低，逐渐达到极高的真空状态。有研究结果表明，当气压降至10-3Pa以下时，气体的传导和对流传热便可忽略不计，航天器与环境间或者航天器内部元件间的热交换只能以导热和辐射的方式进行。为了适应高温情况的散热需求和低温情况的保温需求，现有的航天器电子设备大多设计了带有加热和散热两种功能相结合的箱体结构设计，以便能够承受和适应复杂多变的内外热环境。低温情况下的加热控温功能一般是通过在机箱箱体控温面板内表面安装加热器进行加热功率补偿来实现，而在同一块箱体面板外表面涂覆低太阳吸收率和高红外发射率的热控涂层可以起到高温情况下向宇宙冷黑环境的辐射散热作用。但是，由于航天电子设备通常要求质量轻、结构紧凑、EMC电磁兼容性、地面测试控温要求复杂等特点，上述传统的箱体控温面板设计存在诸多问题。一是内表面粘贴的加热器在安装面板时或者航天器发射经历振动环境时，容易与内部电子学元件干涉或者摩擦，存在潜在损伤的风险，系统可靠性较差。二是航天器在交付之前，都需要在地面进行真空热平衡试验以验证系统的控温性能，因而需要在面板上进行空间热辐射源的模拟，即空间外热流的模拟，从而需要在箱体外表面粘贴加热器，导致原设计的涂覆有热控涂层的辐射散热面的辐射特性产生变化，从而导致实验的准确性和有效性大打折扣。三是航天器在地面阶段除要进行真空热试验外，还需要进行常温常压条件下的多个测试项目的加电测试，在这种环境下也需要对产品进行控温或者散热。但是由于传统的控温面板是针对飞行轨道环境下的真空热环境进行的热设计，通常难以满足地面常温常压条件下测试时的控温要求。
发明内容
为了解决现有的航天电子设备的箱体控温面板存在可靠性差、难以准确有效进行真空热平衡试验，难以满足常温常压条件下产品测试时的控温需求等多功能多场合需求的复合技术问题，本发明提供一种航天器多功能复合电子学箱体。
本发明的技术解决方案是：一种多功能复合航天器电子学箱体，包括温度控制面板，其特殊之处在于：所述温度控制面板包括自内向外依次设置的内面板、中间层和外面板；所述内面板与中间层之间安装有内层加热器；所述中间层与外面板之间安装有外层加热器；所述外面板的外表面涂覆热控涂层。
上述中间层内部设置有传热管道，传热管道内填充传热液体或者相变材料。
上述传热管道为波浪状回路结构。
上述中间层内部设置有一个或者多个热电制冷器；所述热电制冷器包括两个控温端面，其中一个控温端面朝向外面板，另一个控温端面朝向内面板。
本发明的优点在于：
(1)本发明将传统的单层面板分为内、中、外三层面板，在内层面板和中层面板之间，粘贴产品控温加热器，在中层面板和外层面板之间粘贴外热流模拟加热器，在外层面板外壁涂覆辐射散热热控涂层。在中层面板内部可实施流体制冷回路、相变材料或者半导体热电制冷器等措施。通过以上措施，提高了航天器电子学箱体的可靠性、可以准确有效进行真空热平衡试验，同时满足常温常压条件下产品测试时的控温需求。
(2)本发明通过将加热器设置在外面板和内面板之间，可以隔离加热器与箱体内部的电子元器件，避免了加热控温措施与内部元器件的空间干涉问题，提高加热元件的可靠性，同时也可以避免箱体内的走线困难和复杂的问题，减少对产品EMC防护的影响。
(3)本发明通过设置外层加热器可以在地面测试和实验中模拟外热流，同时在航天使用中也可以作为增强加热器或者备用加热器，提高加热元件的工作效率。
(4)本发明在中间层内设置传热管道，并在传热管道内填充导热液体或者相变材料可以提高箱体内外的导热效果，在地面试验时可进行液冷方式对产品进行散热或制冷，满足地面测试需求。在航天使用中也可以充装相变材料，提高系统的温度稳定性，节约加热器功耗和散热器面积。
(5)本发明在中间层内设置热电制冷器，可以通过改变电流方向控制导热方向，为电子设备提供热量或者制冷。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的电子学箱体剖面结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的中间层结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明较佳实施例的结构包括温度控制面板1，温度控制面板1由自内向外依次设置的内面板2、中间层3和外面板4构成。内面板2与中间层3之间安装有内层加热器5；中间层3与外面板4之间安装有外层加热器6；外面板4的外表面涂覆热控涂层。在地面实验中内层加热器5可用作产品控温加热器，外层加热器6用作外热流模拟加热器。在航天使用中，内层加热器5为常规加热装置，而外层加热器6则作为备用加热装置，在内层加热器5供热不足或者发生故障时，可以启动外层加热器6补充供热。
中间层3内部设置有传热管道7，传热管道内填充导热液体或者相变材料。
中间层内部设置有热电制冷器8；热电制冷器包括两个控温端面，其中一个控温端面朝向外面板4，另一个控温端面朝向内面板2。通过改变电流方向控制导热方向，可以为电子设备提供热量或者制冷。
较佳的，传热管道7可以设置为波浪状回路结构(如图2所示)，多个热电制冷器8在回路结构内呈矩阵状穿插设置，增加导热效率和热量传播均匀性。
Claims (3)
1.一种多功能复合航天器电子学箱体，包括温度控制面板，其特征在于：所述温度控制面板包括自内向外依次设置的内面板、中间层和外面板；所述内面板与中间层之间安装有内层加热器；所述中间层与外面板之间安装有外层加热器；所述外面板的外表面涂覆热控涂层；
所述中间层内部设置有传热管道，传热管道内填充传热液体或者相变材料；传热管道在地面试验时以液冷方式对产品进行散热或制冷，在航天使用中充装相变材料。
2.根据权利要求1所述的多功能复合航天器电子学箱体，其特征在于：所述传热管道为波浪状回路结构。
3.根据权利要求1或2所述的多功能复合航天器电子学箱体，其特征在于：所述中间层内部设置有一个或者多个热电制冷器；所述热电制冷器包括两个控温端面，其中一个控温端面朝向外面板，另一个控温端面朝向内面板。
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