CN113443179A - 一种火星环绕器热试验的模拟验证方法和系统 - Google Patents

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杨金
王伟
朱新波
褚英志
张玉花
盛松
靳春帅
翟载腾
牛俊坡
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Abstract

本发明提供了一种火星环绕器热试验的模拟验证方法，包括环绕器和模拟验证的模拟方法，所述环绕器采用红外加热笼和灯阵的模拟方法，所述模拟验证采用准瞬态模拟方法；所述环绕器侧板散热面采用红外加热笼模拟轨道外热流；所述环绕器上定向天线采用灯阵模拟轨道外热流；所述环绕器设置有四个红外加热笼模拟外热流，所述定向天线设置有五个灯阵模拟外热流。本发明解决了火星环绕器轨道热环境复杂、姿态变化多、探测火星经验欠缺的情况下，仍然要求热控系统具有高精度的热试验模拟验证能力，使得能够准确模拟火星环境，确保环绕器地面热试验模拟验证充分的技术问题，具有外热流模拟精度高、节省热试验资源和试验准确的优点。

Description

一种火星环绕器热试验的模拟验证方法和系统
技术领域
本发明涉及航天器热控制的技术领域，具体地，涉及一种火星环绕器热试验的模拟验证方法和系统。
背景技术
随着航天技术的发展，人类不断开展深空探测任务，带动着深空探测技术的发展，火星是地球的近邻行星，在太阳系内其昼夜时间和自然环境与地球最为相似，成为人类寻求地外生命的首选行星。
传统的地球卫星由于环绕地球运行，卫星运行轨道及光照条件等比较明确，目前在轨的卫星有高轨、中轨及低轨等都正常在轨运行，热控分析方法相对成熟，继承性较高。
与近地卫星相比，火星环绕器热控存在以下两方面的特点：一是我国没有探测器抵达过火星，缺乏在轨数据参考，相关参数均是查阅国内外公开文献资料所得，环绕器运行的火星轨道及光照条件等不确定性较高；二是火星环绕器存在地火转移、捕获火星、进出火影、长时间火影和姿态调整等重要过程，上述过程要经受复杂多变的、恶劣的深空热环境，对火星环绕器的热分析能力提出了更高的要求，要求热控系统在有限的资源条件下计算精度更高、热控适应性更强，且需满足整个过程环绕器的温控需求。
在公开号为CN107985629A的中国发明专利中公开了一种运火星探测方法及火星探测器，所述方法包括：从地球发射升空进入地球火星转移轨道，并进行轨道修正进入火星大气层；采用火星大气层进行气动制动，进入并停泊在绕火星大椭圆轨道；当停泊在所述绕火星大椭圆轨道时，对火星尘暴进行监测；当确定火星尘暴形成时，进入火星大气层对火星尘暴进行采样。
针对火星环绕器轨道热环境复杂、姿态变化多、探测火星经验欠缺的特点，提出能够适用于火星探测的热试验模拟验证方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种火星环绕器热试验的模拟验证方法和系统。
根据本发明提供的一种火星环绕器热试验的模拟验证方法，包括环绕器和模拟验证的模拟方法，所述环绕器采用红外加热笼和灯阵的模拟方法，所述模拟验证采用准瞬态模拟方法；所述环绕器侧板散热面采用红外加热笼模拟轨道外热流；所述环绕器上定向天线采用灯阵模拟轨道外热流；所述环绕器设置有四个红外加热笼模拟外热流，所述定向天线设置有五个灯阵模拟外热流。
优选地，四个所述红外加热笼分别设置在-Z面、+Y面、-Y面和底面。
优选地，五个所述灯阵分别设置在+X面、-Z面、+Y面、-Y面和底面。
优选地，所述轨道包括近火弧段、远火无阴影弧段和远火有阴影弧段进行分段施加外热流。
优选地，所述近火弧段的外热流进行该段时间平均后施加。
优选地，所述远火无阴影弧段的外热流进行该段时间平均后施加，
优选地，所述远火有阴影弧段进行该段时间平均后施加。
本发明还提供一种火星环绕器热试验的模拟验证系统，包括环绕器和模拟验证的模拟系统，所述环绕器采用红外加热笼和灯阵的模拟系统，所述模拟验证采用准瞬态模拟系统；所述环绕器侧板散热面采用红外加热笼模拟轨道外热流；所述环绕器上定向天线采用灯阵模拟轨道外热流；所述环绕器设置有四个红外加热笼模拟外热流，所述定向天线设置有五个灯阵模拟外热流。
优选地，四个所述红外加热笼分别设置在-Z面、+Y面、-Y面和底面。
优选地，五个所述灯阵分别设置在+X面、-Z面、+Y面、-Y面和底面。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的该热试验的模拟验证方法创新的将环绕器采用红外加热笼+灯阵的方式模拟，不但模拟热试验工况多(环绕器可以从4个方向模拟外热流，定向天线可以从5个方向模拟外热流)，而且同时将环绕器和定向天线外热流分开独自模拟，外热流模拟精度高、热试验工况覆盖更全；
2、本发明的准瞬态模拟方法在模拟火星轨道一圈的外热流时，根据环绕器姿态进行外热流调整，将整圈轨道分成3段模拟，不但热试验精度高，而且节省试验时间和资源。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明红外加热笼和灯阵的布局图1；
图2是本发明红外加热笼和灯阵的布局图2；
图3是本发明准瞬态模拟方法的外热流施加方案图。
其中：
1、+Y面红外加热笼 2、-Y面红外加热笼 3、-Z面红外加热笼
4、底面红外加热笼 5、+X面灯阵 6、+Y面灯阵
7、-Z面灯阵 8、-Y面灯阵 9、底面灯阵
11、环绕器 12、定向天线 21、近火弧段
22、远火无阴影弧段 23、远火有阴影弧段
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明解决的问题是火星环绕器轨道热环境复杂、姿态变化多、探测火星经验欠缺的情况下，仍然要求热控系统具有高精度的热试验模拟验证能力，使得能够准确模拟火星环境，确保环绕器地面热试验模拟验证充分。为解决所述问题，本发明提出了一种火星环绕器热试验的模拟验证方法。
环绕器采用红外加热笼和灯阵的模拟方法；模拟验证采用准瞬态模拟方法；环绕器侧板散热面采用红外加热笼模拟轨道外热流，环绕器上定向天线采用灯阵模拟轨道外热流；环绕器设置4个加热笼模拟外热流，4个红外加热笼的位置分别为-Z面、+Y面、-Y面及底面。定向天线设置5个灯阵模拟外热流，5个灯阵的位置分别为+X面、-Z面、+Y面、-Y面及底面。
模拟验证采用准瞬态模拟方法将整圈轨道分为近火弧段、远火无阴影弧段、远火有阴影弧段3个弧段进行分段施加外热流；将整圈轨道分为近火弧段、远火无阴影弧段、远火有阴影弧段3个弧段进行分段施加外热流，近火弧段的外热流进行该段时间平均后施加，远火无阴影弧段的外热流进行该段时间平均后施加，远火有阴影弧段进行该段时间平均后施加。
本发明所提出的一种火星环绕器热试验的模拟验证方法主要包含两个方面：(1)环绕器采用红外加热笼+灯阵的模拟方法；(2)模拟验证采用准瞬态模拟方法。所述的环绕器采用红外加热笼+灯阵的模拟方法，具体为环绕器侧板散热面采用红外加热笼模拟轨道外热流，环绕器上定向天线采用灯阵模拟轨道外热流；所述的准瞬态模拟方法是将整圈轨道分为近火弧段、远火无阴影弧段、远火有阴影弧段3个弧段进行分段施加外热流，整圈轨道并不全部采用瞬态模拟，会耗费太大资源和太多时间，整圈轨道也不全部采用稳态模拟，会将瞬态外热流的峰值进行平均，导致模拟不准确。因此，采用准瞬态模拟既比全稳态模拟方法更精确，又比全瞬态方法更节省时间和资源。
本发明实施例所提供的一种火星环绕器热试验的模拟验证方法主要包含(1)环绕器采用红外加热笼+灯阵的模拟方法；(2)模拟验证采用准瞬态模拟方法。
本实施例中，所述的环绕器采用红外加热笼+灯阵的模拟方法，如图1所示环绕器11设置了4个加热笼模拟外热流，其红外加热笼的位置分别为-Z面红外加热笼3、+Y面红外加热笼1、-Y面红外加热笼2及图2所示底面红外加热笼4。定向天线12设置了5个灯阵，其灯阵位置分别为+X面灯阵5、-Z面灯阵7、+Y面灯阵6、-Y面灯阵8及底面灯阵9。所述的采用准瞬态模拟方法如图2，将环绕器轨道分为3个弧段，分别为近火弧段21、远火无阴影弧段22、远火有阴影弧段23，近火弧段21的外热流进行该段时间平均后施加，远火无阴影弧段22的外热流进行该段时间平均后施加，远火有阴影弧段23进行该段时间平均后施加，平均方法为该段总外热流功率处以该段总时间。
本发明还提供一种火星环绕器热试验的模拟验证系统，包括环绕器11和模拟验证的模拟系统，环绕器11采用红外加热笼和灯阵的模拟系统，模拟验证采用准瞬态模拟系统；环绕器11侧板散热面采用红外加热笼模拟轨道外热流；环绕器11上定向天线12采用灯阵模拟轨道外热流；环绕器11设置有四个红外加热笼模拟外热流，定向天线12设置有五个灯阵模拟外热流。四个红外加热笼分别设置在-Z面、+Y面、-Y面和底面。五个灯阵分别设置在+X面、-Z面、+Y面、-Y面和底面。
本发明的该热试验的模拟验证方法创新的将环绕器采用红外加热笼+灯阵的方式模拟，不但模拟热试验工况多(环绕器可以从4个方向模拟外热流，定向天线可以从5个方向模拟外热流)，而且同时将环绕器和定向天线外热流分开独自模拟，外热流模拟精度高、热试验工况覆盖更全；准瞬态模拟方法在模拟火星轨道一圈的外热流时，根据环绕器姿态进行外热流调整，将整圈轨道分成3段模拟，不但热试验精度高，而且节省试验时间和资源。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种火星环绕器热试验的模拟验证方法，其特征在于，包括环绕器(11)和模拟验证的模拟方法，所述环绕器(11)采用红外加热笼和灯阵的模拟方法，所述模拟验证采用准瞬态模拟方法；所述环绕器(11)侧板散热面采用红外加热笼模拟轨道外热流；所述环绕器(11)上定向天线(12)采用灯阵模拟轨道外热流；所述环绕器(11)设置有四个红外加热笼模拟外热流，所述定向天线(12)设置有五个灯阵模拟外热流。
2.根据权利要求1所述的一种火星环绕器热试验的模拟验证方法，其特征在于，四个所述红外加热笼分别设置在-Z面、+Y面、-Y面和底面。
3.根据权利要求1所述的一种火星环绕器热试验的模拟验证方法，其特征在于，五个所述灯阵分别设置在+X面、-Z面、+Y面、-Y面和底面。
4.根据权利要求1所述的一种火星环绕器热试验的模拟验证方法，其特征在于，所述轨道包括近火弧段(21)、远火无阴影弧段(22)和远火有阴影弧段(23)进行分段施加外热流。
5.根据权利要求4所述的一种火星环绕器热试验的模拟验证方法，其特征在于，所述近火弧段(21)的外热流进行该段时间平均后施加。
6.根据权利要求4所述的一种火星环绕器热试验的模拟验证方法，其特征在于，所述远火无阴影弧段(22)的外热流进行该段时间平均后施加。
7.根据权利要求4所述的一种火星环绕器热试验的模拟验证方法，其特征在于，所述远火有阴影弧段(23)进行该段时间平均后施加。
8.一种火星环绕器热试验的模拟验证系统，其特征在于，包括环绕器(11)和模拟验证的模拟系统，所述环绕器(11)采用红外加热笼和灯阵的模拟系统，所述模拟验证采用准瞬态模拟系统；所述环绕器(11)侧板散热面采用红外加热笼模拟轨道外热流；所述环绕器(11)上定向天线(12)采用灯阵模拟轨道外热流；所述环绕器(11)设置有四个红外加热笼模拟外热流，所述定向天线(12)设置有五个灯阵模拟外热流。
9.根据权利要求8所述的一种火星环绕器热试验的模拟验证系统，其特征在于，四个所述红外加热笼分别设置在-Z面、+Y面、-Y面和底面。
10.根据权利要求8所述的一种火星环绕器热试验的模拟验证系统，其特征在于，五个所述灯阵分别设置在+X面、-Z面、+Y面、-Y面和底面。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006168530A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Nec Engineering Ltd 真空チャンバ
CN201293721Y (zh) * 2008-11-17 2009-08-19 北京卫星环境工程研究所 一种用于航天器真空热试验的红外加热笼
CN103342169A (zh) * 2013-06-26 2013-10-09 上海卫星装备研究所 一种热真空环境下的可移动式外热流模拟装置
CN106597915A (zh) * 2016-08-01 2017-04-26 北京卫星环境工程研究所 程控电源串并联快速配置仪
CN206323736U (zh) * 2017-01-09 2017-07-11 深圳市禹龙通电子有限公司 四联压连接方式的吸波模块及具有其的吸波结构
CN108443290A (zh) * 2018-05-02 2018-08-24 北京卫星环境工程研究所 航天器热试验工装用防坠落螺栓组件
CN109613062A (zh) * 2018-12-10 2019-04-12 上海卫星装备研究所 常压红外灯阵及其控制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006168530A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Nec Engineering Ltd 真空チャンバ
CN201293721Y (zh) * 2008-11-17 2009-08-19 北京卫星环境工程研究所 一种用于航天器真空热试验的红外加热笼
CN103342169A (zh) * 2013-06-26 2013-10-09 上海卫星装备研究所 一种热真空环境下的可移动式外热流模拟装置
CN106597915A (zh) * 2016-08-01 2017-04-26 北京卫星环境工程研究所 程控电源串并联快速配置仪
CN206323736U (zh) * 2017-01-09 2017-07-11 深圳市禹龙通电子有限公司 四联压连接方式的吸波模块及具有其的吸波结构
CN108443290A (zh) * 2018-05-02 2018-08-24 北京卫星环境工程研究所 航天器热试验工装用防坠落螺栓组件
CN109613062A (zh) * 2018-12-10 2019-04-12 上海卫星装备研究所 常压红外灯阵及其控制方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YIN DUAN, ZHE LI, YONGXIU LI, YUHUA ZHANG, LIN LI, JINLIN LI: "New insight of the Mars-van Krevelen mechanism of the CO oxidation by gold catalyst on the ZnO(101) surface", 《COMPUTATIONAL AND THEORETICAL CHEMISTRY》 *
彭成荣: "《航天器总体设计》", 31 October 2020 *
李奇、周徐斌、杜三虎、王萌: "大型星载固面天线热变形试验及仿真分析验证", 《航天器环境工程》 *
王珊珊、陈丽、张丽新、裴佩、代铭秋、蒋茜: "组合热流模拟方法在某型号载荷真空热试验中的应用", 《航天器环境工程》 *
邵兴国,刘自军,谭沧海,向艳超: "航天器热试验外热流实施和测试探索", 《航天器工程》 *
黄本诚、童靖宇: "《空间环境工程学》", 31 August 2010 *

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