航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统及设计方法技术方案

本发明专利技术公开一种航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统及设计方法，涉及航天器热控技术领域。该航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统包括辐射板、热管、卫星散热面和相机焦面电箱，所述辐射板和相机焦面电箱安装在卫星舱板上，所述辐射板和相机焦面电箱两者相对间隙布置，所述辐射板通过热管和卫星散热面相连；本发明专利技术的卫星上带有前述的航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统。本发明专利技术利用耦合的散热面来实现散热，同时保证了相机焦面电箱和卫星平台的温度指标，能够显著降低焦面电箱的温度，同时降低热补偿的功耗，平衡了整星的温度，降低了相机载荷对整星的功耗要求。降低了相机载荷对整星的功耗要求。降低了相机载荷对整星的功耗要求。

【技术实现步骤摘要】
航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统及设计方法


[0001]本专利技术涉及航天器热控制研究领域，具体涉及一种航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统及设计方法。

技术介绍

[0002]随着快速响应空间技术的发展，航天对快速响应卫星的功能、性能要求越来越高。功能密度大、有效载荷比高、多任务多模式等特征已成为快速响应卫星的发展趋势。受制于尺寸、重量等限制，光学遥感卫星的有效载荷(遥感相机)与卫星平台之间在布局上已不再有明显的舱段划分，载荷与平台的一体化设计已成为这类卫星发展的趋势。此外，高效能的任务需求同时要求卫星遥感相机几乎每轨都开机工作，且持续工作时间长。一方面，相机边界与卫星平台严重耦合；另一方面，相机短时功耗大，散热困难，给相机和卫星平台的热设计带来了严峻的挑战。传统的相机散热设计直接布置散热面和主动控温回路，或采用辐射板和控温回路，达到相机焦面电箱散热的目的。在高温工况时，相机焦面电箱温度偏高；而在低温工况下，又需要开启加热回路，造成了整星功耗的浪费。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统及设计方法，本专利技术利用耦合的散热面来实现散热，同时保证了相机焦面电箱和卫星平台的温度指标，能够显著降低相机焦面电箱的温度，同时降低热补偿的功耗，平衡了整星的温度，降低了相机载荷对整星的功耗要求。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统，其特征在于，包括辐射板、热管、卫星散热面和相机焦面电箱；所述相机焦面电箱是位于相机镜筒下方的可活动组件；所述辐射板安装于卫星舱板上，且所述辐射板与所述相机焦面电箱两者相对间隙布置；所述辐射板还通过所述热管与所述卫星散热面相连；
[0006]所述热管与辐射板之间固定连接，或者所述热管与辐射板之间活动连接且当活动连接时所述热管与辐射板之间设有导热填料；
[0007]所述热管与卫星散热面之间固定连接，或者所述热管与卫星散热面之间活动连接且当活动连接时热管与辐射板之间设有导热填料。
[0008]可选的，所述辐射板朝向相机焦面电箱的一侧设有黑色阳极氧化层或黑漆层。
[0009]可选的，所述辐射板靠卫星舱板侧的安装面上设有一层或多层第一隔热材料层；所述相机焦面电箱靠卫星舱板侧的安装面上设有一层或多层第二隔热材料层。
[0010]可选的，所述热管为铝
‑
氨航天用热管，所述铝
‑
氨航天用热管包括采用铝合金外壳制成的封闭管路，且所述封闭管路内部的导热工质为氨。
[0011]可选的，所述相机镜筒固定安装在除所述卫星舱板外的卫星其它舱板的安装面上。
[0012]进一步的，所述的航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统还包括温度补偿子系统，所述温度补偿子系统包括热敏电阻、加热器和控制单元，所述热敏电阻安装在卫星散热面上以检测卫星散热面的温度，所述加热器安装在卫星散热面上以加热卫星散热面，所述热敏电阻、加热器分别与控制单元相连。
[0013]可选的，所述加热器为聚酰亚胺薄膜型加热片，粘贴在卫星散热面的背面，且与热管安装在卫星散热面上的部分相邻布置。
[0014]此外，本专利技术还提出了一种航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统的设计方法，包括以下步骤：
[0015]S1，收集相机焦面电箱和卫星散热面的基本参数，包括：环境温度中的最高温度T
e
、相机焦面电箱的最高允许温度T
max
、相机焦面电箱的发热功率q
in
、相机焦面电箱的黑体辐射系数ε、相机焦面电箱的质量m、相机焦面电箱的热容c、卫星散热面的温度T
r
；
[0016]S2，配置辐射板的面积A
p
；
[0017]S3，选择热管的横截面类型，并设置热管的参数，包括：热管的长度l、热管的传热系数λ；
[0018]S4，采用以下热平衡方程，分别计算辐射板和相机焦面电箱的温度：
[0019][0020]式中，T
p
为辐射板温度，T为相机焦面电箱温度，T
e
为环境温度中的最高温度，T
r
为卫星散热面的温度，m
p
为辐射板质量，c
p
为辐射板热容，σ为斯蒂芬
‑
玻尔兹曼常数，A
p
为辐射板面积，A
e
为相机焦面电箱与辐射板之间的热辐射有效面积，l为热管长度，λ为热管传热系数，m、c、ε和q
in
分别为相机焦面电箱的质量、热容、黑体辐射系数和发热功率，符号表示对时间微分；
[0021]S5，判断相机焦面电箱温度T是否满足不大于最高允许温度T
max
的要求：如果满足，则设计结束；如果不满足，则调整辐射板和热管的参数，包括辐射板面积A
p
、热管长度l和热管传热系数λ，重复步骤S2～S4，直到焦面电箱温度T满足要求。
[0022]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果主要体现在以下几个方面：本专利技术包括辐射板、热管、卫星散热面和相机焦面电箱，辐射板和相机焦面电箱安装在卫星舱板上，辐射板和相机焦面电箱两者相对间隙布置，辐射板通过热管和卫星散热面相连，本专利技术利用耦合的散热面来实现散热，同时保证了相机焦面电箱和卫星平台的温度指标，能够显著降低焦面电箱的温度，同时降低热补偿的功耗，平衡了整星的温度，降低了相机载荷对整星的功耗要求。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例中的散热系统结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例中辐射板、散热面与调焦机构示意图；
[0026]图3为常规方法中相机焦面电箱的散热通道与方式示意图；
[0027]图4为本专利技术中的相机焦面电箱的散热通道与方式示意图；
[0028]图5为本专利技术实施例中的热平衡试验温度测量数据(低温工况)；
[0029]图6为本专利技术实施例中的热平衡试验温度测量数据(高温工况)。
[0030]附图标记：
[0031]1——辐射板；2——热管；3——卫星散热面；4——热敏电阻；5——加热器；6——控制单元；7——调焦机构；8——第一隔热材料层；9——相机焦面电箱；10——卫星舱板；11——相机镜筒；91——CMOS成像器件；92——PCB板；93——安装框架；94——机壳；95——导热脂。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统，其特征在于，包括辐射板(1)、热管(2)、卫星散热面(3)和相机焦面电箱(9)；所述相机焦面电箱(9)是位于相机镜筒(11)下方的可活动组件；所述辐射板(1)安装于卫星舱板(10)上，且所述辐射板(1)与所述相机焦面电箱(9)两者相对间隙布置；所述辐射板(1)还通过所述热管(2)与所述卫星散热面(3)相连；所述热管(2)与辐射板(1)之间固定连接，或者所述热管(2)与辐射板(1)之间活动连接且当活动连接时所述热管(2)与辐射板(1)之间设有导热填料；所述热管(2)与卫星散热面(3)之间固定连接，或者所述热管(2)与卫星散热面(3)之间活动连接且当活动连接时热管(2)与辐射板(1)之间设有导热填料。2.根据权利要求1所述的航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统，其特征在于，所述辐射板(1)朝向相机焦面电箱(9)的一侧设有黑色阳极氧化层或黑漆层。3.根据权利要求1所述的航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统，其特征在于，所述辐射板(1)靠卫星舱板(10)侧的安装面上设有一层或多层第一隔热材料层(8)；所述相机焦面电箱(9)靠卫星舱板(10)侧的安装面上设有一层或多层第二隔热材料层。4.根据权利要求1所述的航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统，其特征在于，所述热管(2)为铝
‑
氨航天用热管，所述铝
‑
氨航天用热管包括采用铝合金外壳制成的封闭管路，且所述封闭管路内部的导热工质为氨。5.根据权利要求1所述的航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统，其特征在于，所述相机镜筒(11)固定安装在除所述卫星舱板(10)外的卫星其它舱板的安装面上。6.根据权利要求1所述的航天遥感相机焦面电箱的辐射式散热系统，其特征在于，还包括温度补偿子系统，所述温度补偿子系统包括热敏电阻(4)、加热器(5)和控制单元(6)，所述热敏电阻(4)安装在卫星散热面(3)上以检测卫星散热面(3)的温度，所述加热器(5)安装在卫星散热面(3)上以加热卫星散热面(3)，所述热敏电阻(4)、加热器(5)分别与控制单元(6)相连。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，李东旭，范才智，罗青，周国华，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：