CN114476139A - 火星环绕器行波管组件热控设计系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种火星环绕器行波管组件热控系统及方法，包括散热模块和补偿保温模块；所述散热模块包括散热通道设计单元和均温措施设计单元，所述补偿保温模块包括补偿加热设计单元和隔热组件设计单元；所述散热通道设计单元具体为：对行波管组件的热流集中的行波管放大器设置散热通道；所述均温措施设计单元具体为：在行波管组件下预埋热管进行等温化；所述隔热组件设计单元具体为：在行波管组件外表面包覆隔热组件；所述补偿加热设计单元具体为：在热管区域设置补偿加热组件。本发明解决了火星环绕器行波管组件工作时的散热问题，同时解决了火星环绕器行波管组件不工作时的保温问题，具有精准控制和节省能源的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及航天器热控制技术领域，具体地，涉及一种火星环绕器行波管组件热控设计系统及方法。
背景技术
传统卫星的行波管工作状态比较明确，或是周期内工作或是长期工作，热控可以根据实际的工作状态确定一个明确的设计方案。火星环绕器行波管的工作状态比较复杂，在地火转移过程中，行波管长期工作，但在环火的长阴影条件下，由于能源管理的需要，需要较长时间关闭行波管，会导致行波管温度的下降，需要对行波管进行补偿加热，而此时由于能源的限制，对行波管的补偿加热功率有限，因此对火星环绕器的热控系统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满足行波管组件的温控需求。
公开号为CN111782459A的专利文献公开了一种基于管外温度分布图像与CNN的行波管内部温度预测方法，属于大功率真空电子设备领域，分别搭建用于行波管慢波结构内部温度反演与收集极内部温度反演的两种卷积神经网络模型，将慢波结构与收集极热仿真得到的管外温度矩阵作为输入、管内温度矩阵作为输出对各自的网络进行训练，得到满足条件的内部温度反演模型。在使用反演模型时，测量慢波结构以及收集极外表面的温度图像，处理温度图像得到外部温度矩阵，将外部温度矩阵代入相应仿真数据训练好的卷积神经网络中计算得到内部温度矩阵，展示内部的温度分布情况。公开号为CN106840451A的专利文献公开了一种螺旋线行波管慢波结构工作温度测量方法以及对应的工作温度测量装置。该装置包括行波管、光纤、解调仪以及数据处理装置。其中，光纤上刻写有至少一处FBG光栅，光纤通过所述解调仪连接所述数据处理装置。本发明创新之处在于，本发明中光纤伸入行波管的管壳内，固定于管壳内的夹持杆的侧面台阶之上。光纤的引出部位镀有金属涂覆层，保证光纤的机械强度，并保证行波管密闭性。公开号为CN104915493A的专利文献公开了一种基于有限元模型的行波管内部温度软测量方法，以行波管管壳多点温度值作为辅助变量，建立行波管有限元软测量热模型，以热源分布为自变量，导出管壳多点温度测量值与行波管有限元热模型对应点温度模拟值之间误差平方和的目标函数，以迭代算法求解，得到热源分布最优解，最后将热源分布最优解载入行波管有限元热模型中，通过有限元仿真计算得到行波管内部温度软测量值。公开号为CN201966172U的专利文献公开了一种行波管散热装置，包括大冷板,行波管的底面紧贴在大冷板上,其特征在于:还包括设置于行波管上面,左面和右面的包围式散热板。所述包围式散热板包括上散热板、左散热板和右散热板，因行波管散热方式为传导,所以增加有效散热面积即可提高散热效率,因此在收集极的左侧、右侧和顶端分别增加了冷板,在安装时将与行波管有连接的地方涂抹导热硅脂,该方法在行波管工作状态时可将收集极的温度降低15℃。但是上述专利文献均未涉及温度贮存的问题。
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行波管组件热控设计系统及方法。
根据本发明提供一种火星环绕器行波管组件热控系统，包括散热模块和补偿保温模块；
所述散热模块包括散热通道设计单元和均温措施设计单元，所述补偿保温模块包括补偿加热设计单元和隔热组件设计单元；
所述散热通道设计单元具体为：对行波管组件的热流集中的行波管放大器设置散热通道；
所述均温措施设计单元具体为：在行波管组件下预埋热管进行等温化；
所述隔热组件设计单元具体为：在行波管组件外表面包覆隔热组件；
所述补偿加热设计单元具体为：在热管区域设置补偿加热组件。
优选的，所述均温措施设计单元中，在工作的行波管和不工作的备份行波管之间预埋热管进行等温化。
优选的，所述隔热组件设计单元中，行波管组件外表面上设置有散热面，多层隔热组件覆盖除散热面以外的其他外表面。
优选的，散热面表面喷涂热控涂层。
优选的，热控涂层为白漆热控涂层。
优选的，所述隔热组件设计单元中，行波管组件外表面包覆十五层隔热组件。
优选的，所述隔热组件设计单元中，隔热组件为多层隔热组件。
优选的，所述补偿加热设计单元中，补偿加热组件为加热器。
优选的，所述补偿加热设计单元中，热补偿加热器的控温阈值设置在存贮温度范围。
本发明还提供的一种火星环绕器行波管组件热控方法，包括散热措施和补偿保温措施；
所述散热措施包括散热通道设计步骤和均温措施设计步骤，所述补偿保温措施包括补偿加热设计步骤和隔热组件设计步骤；
所述散热通道设计步骤具体为：对行波管组件的热流集中的行波管放大器设置散热通道；
所述均温措施设计步骤具体为：在行波管组件下预埋热管进行等温化；
所述隔热组件设计步骤具体为：在行波管组件外表面包覆隔热组件；
所述补偿加热设计步骤具体为：在热管区域设置补偿加热组件。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明解决了火星环绕器行波管组件工作时的散热问题，同时解决了火星环绕器行波管组件不工作时的保温问题，具有精准控制和节省能源的有益效果；
2、本发明满足行波管工作情况下的散热及均温问题；
3、在能源紧张条件下，满足行波管组件不工作情况下的温度存贮要求。
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为本发明突出显示散热面的组成图；
图2为本发明突出显示补偿加热器的组成图。
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。
实施例1：
图1和图2所示，本实施例提供一种火星环绕器行波管组件热控系统，包括散热模块和补偿保温模块，散热模块包括散热通道设计单元和均温措施设计单元，补偿保温模块包括补偿加热设计单元和隔热组件设计单元。
散热通道设计单元具体为：对行波管组件的热流集中的行波管放大器设置散热通道。
均温措施设计单元具体为：在行波管组件下预埋热管进行等温化，在工作的行波管和不工作的备份行波管之间预埋热管进行等温化。
隔热组件设计单元具体为：在行波管组件外表面包覆隔热组件，行波管组件外表面上设置有散热面，多层隔热组件覆盖除散热面以外的其他外表面，散热面表面喷涂热控涂层，热控涂层为白漆热控涂层，行波管组件外表面包覆十五层隔热组件，隔热组件为多层隔热组件。
补偿加热设计单元具体为：在热管区域设置补偿加热组件，补偿加热组件为加热器，热补偿加热器的控温阈值设置在存贮温度范围。
实施例2：
本实施例提供一种火星环绕器行波管组件热控方法，包括散热措施和补偿保温措施；
散热措施包括散热通道设计步骤和均温措施设计步骤，补偿保温措施包括补偿加热设计步骤和隔热组件设计步骤；
散热通道设计步骤具体为：对行波管组件的热流集中的行波管放大器设置散热通道；
均温措施设计步骤具体为：在行波管组件下预埋热管进行等温化；
隔热组件设计步骤具体为：在行波管组件外表面包覆隔热组件；
补偿加热设计步骤具体为：在热管区域设置补偿加热组件。
实施例3：
本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1、实施例2的更为具体的说明。
本实施例提供的一种适用于火星环绕器行波管组件的热控设计方法，主要包含行波管组件的散热措施和保温措施组成。根据不同飞行过程行波管的不同工作状态进行针对性设计，包括行波管工作时的散热通道设计和均温措施设计以及行波管不工作的补偿加热设计及多层隔热组件设计,确保在充分节省能源的情况下保证温度要求。
散热通道设计：对行波管组件的热流集中的行波管放大器设计散热通道。
均温措施设计：在行波管组件下预埋热管进行等温化，将热量从工作的行波管组件传输到不工作的行波管组件上，以减小工作和不工作的行波管之间的温差。
多层隔热组件设计：除散热表面外，在确保行波管组件温度不高的情况下、行波管组件其它外表面包覆15层多层隔热组件，以节省在行波管组件不工作条件下，热控使用的补偿功率最小。
补偿加热设计：在热管区域设置补偿加热器，并且控温阈值设置在存贮温度范围，确保行波管组件不工作条件下满足行波管组件的存贮温度。
为行波管工作时设置了散热通道，为行波管的散热设计散热面，散热面表面喷涂白漆热控涂层。为行波管设置了均温措施，为工作及不工作的备份行波管之间进行了预埋热管等温化设置。为行波管不工作时设置了保温措施，设置了热补偿加热器。热补偿加热器的控温阈值设置在仪器、设备的存贮温度范围，可以实现最小热补偿功耗的效果。为行波管不工作时设置了保温措施，设置了多层隔热组件进行保温设置。
行波管组件热控设计方法根据行波管工作模式合理设置散热通道及保温措施，如图1和图2所示，在行波管组件下预埋热管进行等温化，将热量从工作的行波管组件传输到不工作的行波管组件上，以减小工作和不工作的行波管之间的温差，在热管区域设置补偿加热器，确保行波管组件不工作条件下满足行波管组件的存贮温度要求。
本发明解决了火星环绕器行波管组件工作时热流密度高度集中状态下的散热问题，解决了在环绕器能源紧张条件下行波管组件不工作状态下的温度存贮问题。本发明解决了火星环绕器行波管组件工作时的散热问题，同时解决了火星环绕器行波管组件不工作时的保温问题，具有精准控制和节省能源的有益效果。
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)
1.一种火星环绕器行波管组件热控系统，其特征在于，包括散热模块和补偿保温模块；
所述散热模块包括散热通道设计单元和均温措施设计单元，所述补偿保温模块包括补偿加热设计单元和隔热组件设计单元；
所述散热通道设计单元具体为：对行波管组件的热流集中的行波管放大器设置散热通道；
所述均温措施设计单元具体为：在行波管组件下预埋热管进行等温化；
所述隔热组件设计单元具体为：在行波管组件外表面包覆隔热组件；
所述补偿加热设计单元具体为：在热管区域设置补偿加热组件。
2.根据权利要求1所述的火星环绕器行波管组件热控设计方法，其特征在于，所述均温措施设计单元中，在工作的行波管和不工作的备份行波管之间预埋热管进行等温化。
3.根据权利要求1所述的火星环绕器行波管组件热控设计方法，其特征在于，所述隔热组件设计单元中，行波管组件外表面上设置有散热面，多层隔热组件覆盖除散热面以外的其他外表面。
4.根据权利要求3所述的火星环绕器行波管组件热控设计方法，其特征在于，散热面表面喷涂热控涂层。
5.根据权利要求4所述的火星环绕器行波管组件热控设计方法，其特征在于，热控涂层为白漆热控涂层。
6.根据权利要求1所述的火星环绕器行波管组件热控设计方法，其特征在于，所述隔热组件设计单元中，行波管组件外表面包覆十五层隔热组件。
7.根据权利要求1所述的火星环绕器行波管组件热控设计方法，其特征在于，所述隔热组件设计单元中，隔热组件为多层隔热组件。
8.根据权利要求1所述的火星环绕器行波管组件热控设计方法，其特征在于，所述补偿加热设计单元中，补偿加热组件为加热器。
9.根据权利要求8所述的火星环绕器行波管组件热控设计方法，其特征在于，所述补偿加热设计单元中，热补偿加热器的控温阈值设置在存贮温度范围。
10.一种火星环绕器行波管组件热控方法，其特征在于，包括散热措施和补偿保温措施；
所述散热措施包括散热通道设计步骤和均温措施设计步骤，所述补偿保温措施包括补偿加热设计步骤和隔热组件设计步骤；
所述散热通道设计步骤具体为：对行波管组件的热流集中的行波管放大器设置散热通道；
所述均温措施设计步骤具体为：在行波管组件下预埋热管进行等温化；
所述隔热组件设计步骤具体为：在行波管组件外表面包覆隔热组件；
所述补偿加热设计步骤具体为：在热管区域设置补偿加热组件。
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