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高分六号卫星甚宽视场相机的热控设计及验证

红外与激光工程 2023年第11期52卷 310-312,313-319页

作者：于善猛江帆杜春平王航关洪宇关奉伟刘巨王灵杰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

甚宽视场相机作为高分六号卫星的核心载荷,具备65.6°视场、862 km超大幅宽和8谱段成像能力。针对其自由曲面离轴四反光学系统的结构特点和任务需求,采用复合型多层隔热组件进行热隔离、高导热率石墨膜进行热疏导及分级热控等措施进行... 详细信息

甚宽视场相机作为高分六号卫星的核心载荷,具备65.6°视场、862 km超大幅宽和8谱段成像能力。针对其自由曲面离轴四反光学系统的结构特点和任务需求,采用复合型多层隔热组件进行热隔离、高导热率石墨膜进行热疏导及分级热控等措施进行了热控设计,实现了光机结构的精密控温和高热耗/热流密度电子学设备的高效散热,并利用有限元分析软件UG12.0/Space thermal仿真分析了相机高、低温工况下的温度;通过对比热分析、热试验及卫星在轨遥测温度数据,验证了该热控方案的实际效果。在轨遥测数据显示:光机结构在轨温度水平为19.7~20.3℃,温度梯度最大不超过0.4℃,CMOS焦面组件每轨摄像12 min的情况下,温度波动在19~24℃,均满足热控指标要求,遥测数据与热分析及热试验结果偏差小于±0.5℃。表明该相机热设计正确可行,热分析及热试验过程合理可靠。

关键词：热控设计甚宽视场相机热平衡试验在轨验证

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地球静止轨道红外相机热控设计及验证

红外与激光工程 2021年第9期50卷 162-169页

作者：徐娜娜于峰周振华北京空间机电研究所北京100094 先进光学遥感技术北京市重点实验室北京100094

随着相机分辨率的提升,相机光机主体温度水平及温度稳定性要求随之提高,且红外相机需要将探测器制冷到较低温度。工作于地球静止轨道的红外相机所处空间热环境复杂,相机光学系统会长时间受到太阳照射,且无长期背阴面,为相机的热控设计... 详细信息

随着相机分辨率的提升,相机光机主体温度水平及温度稳定性要求随之提高,且红外相机需要将探测器制冷到较低温度。工作于地球静止轨道的红外相机所处空间热环境复杂,相机光学系统会长时间受到太阳照射,且无长期背阴面,为相机的热控设计带来了很大的挑战。结合地球静止轨道空间热环境特点以及相机成像需求,采用遮光罩&热门的方式有效屏蔽外部热流的影响,将主光学系统温度控制在(20±3)℃以内,为相机每天成像时间不少于20 h提供了温度保障;采用高效隔热技术以及高效热量排散技术将探测器控制在80 K以下,满足成像模式探测器温度需求。地面试验以及在轨飞行数据表明,相机的热控设计合理可行,为后续高轨红外相机的高精度控温提供了有力支撑。

关键词：热控设计高精度控温热门红外相机地球静止轨道

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高分辨率三线阵相机精密热控设计及试验

宇航学报 2014年第4期35卷 467-473页

作者：江利锋傅伟纯陈建新中国空间技术研究院总体部空间热控技术北京市重点实验室北京100094

以某遥感卫星三线阵立体测绘相机组合体为研究对象,通过对卫星顶部构架、相机支架以及相机进行一体化同步控温设计,并在国内首次采用"隔热/导热复合多层材料组件"结合精密控温回路设计、高精度控温仪等技术手段,满足了相机精密热控指标... 详细信息

以某遥感卫星三线阵立体测绘相机组合体为研究对象,通过对卫星顶部构架、相机支架以及相机进行一体化同步控温设计,并在国内首次采用"隔热/导热复合多层材料组件"结合精密控温回路设计、高精度控温仪等技术手段,满足了相机精密热控指标要求。在热平衡试验中,通过组合体不同状态的试验工况设置,验证了透镜最大径向温差设计结果。

关键词：三线阵相机热控设计试验

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航天器舷窗区域的热控设计和理论分析

中国空间科学技术 2005年第4期25卷 8-13页

作者：张加迅中国空间技术研究院北京100094

结合舷窗的热设计原则,提出舷窗区域的热控设计方案。其中,重点对通过热管技术和高导热材料技术来实现等温化进行了说明,并分析了舷窗法兰框在不同传热方向上的等效导热系数。最后,对航天器舷窗区域在轨飞行的典型传热变化过程建立数学... 详细信息

结合舷窗的热设计原则,提出舷窗区域的热控设计方案。其中,重点对通过热管技术和高导热材料技术来实现等温化进行了说明,并分析了舷窗法兰框在不同传热方向上的等效导热系数。最后,对航天器舷窗区域在轨飞行的典型传热变化过程建立数学模型,并给出其简化的理论解。

关键词：热管舷窗热控制设计航天器热控设计等效导热系数材料技术热管技术数学模型

“天问一号”火星环绕器推进管路热控设计与分析

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深空探测学报（中英文） 2023年第1期10卷 37-43页

作者：张玉花杨金盛松印兴峰徐亮上海航天技术研究院上海201109 上海卫星工程研究所上海201109

针对火星探测器空间环境特点和热控设计难点,提出了一种适用于火星环绕器的推进管路热控设计方法,通过采用优化的加热功率、合适的多层层数和适宜的加热器分区实现地火空间复杂外热流下的管路控温。将该方法在“天问一号”火星环绕器推... 详细信息

针对火星探测器空间环境特点和热控设计难点,提出了一种适用于火星环绕器的推进管路热控设计方法,通过采用优化的加热功率、合适的多层层数和适宜的加热器分区实现地火空间复杂外热流下的管路控温。将该方法在“天问一号”火星环绕器推进管路设计中进行分析与验证,对影响热控设计的因素如舱内外环境温度变化、管路是否有工质、是否受太阳照射、包覆多层层数以及加热功率等进行了分析。研究表明,该方法具有高度环境适应性,在环绕器飞行全过程及变轨条件下均能适应。未来需重点关注管路加热功率的设计和舱外多层包覆层数的影响,舱外管路受阳光照射影响大,设计时应尽量避免阳光照射。以上研究结果可为后续深空探测推进管路热控设计提供一定的参考。

关键词：火星推进管路热控设计影响因素

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航空相机光学系统热控设计

光电工程 2013年第1期40卷 51-59页

作者：樊越梁伟马文礼中国科学院光电技术研究所成都610209 中国科学院大学北京100049

为保证航空相机光学系统的有效性和较高的成像质量,根据相机的热环境和结构特点进行了热控设计。采用热隔离等被动热控措施延长系统的热时间常数,降低光学系统对外部热环境变化的灵敏度。建立了镜头和窗口组件的传热模型和热阻网络模型... 详细信息

为保证航空相机光学系统的有效性和较高的成像质量,根据相机的热环境和结构特点进行了热控设计。采用热隔离等被动热控措施延长系统的热时间常数,降低光学系统对外部热环境变化的灵敏度。建立了镜头和窗口组件的传热模型和热阻网络模型,并对其在极端工况下的最大漏热率进行了分析计算,得到保持光学系统恒温所需的加热功率,根据计算结果设计了加热回路和分配加热功率。针对热控设计和航空相机的工况进行了稳态和瞬态仿真分析,对加热功率进行了优化。镜头和窗口的稳态温度分布均在(20±1)℃范围内,表明漏热补偿效果较好;瞬态分析结果表明,在飞行拍摄的过程中,温控系统将光学系统的温度控制在17.5℃～20.5℃范围内,满足热控指标要求,为提高光学系统的可靠性和热控设计优化提供了理论依据。

关键词：航空相机光学系统热控设计热阻网络加热功率

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高精度光学载荷安装平台热控设计及试验验证

航天器环境工程 2023年第6期40卷 581-586页

作者：唐宗斌王建平廖星上海穹窿科技有限公司上海200240 中国科学院微小卫星创新研究院上海201203

某科学卫星的3台光学主载荷需实现对太阳共视,要求3台载荷的光轴平行度偏差小于30ʺ,考虑到热弹变形的影响,光学载荷安装平台温度须控制在(22±5)℃。然而,载荷安装平台尺寸大(1.6 m×1.6 m×0.8 m)且处于舱外,外热流各方向相差大,温度... 详细信息

某科学卫星的3台光学主载荷需实现对太阳共视,要求3台载荷的光轴平行度偏差小于30ʺ,考虑到热弹变形的影响,光学载荷安装平台温度须控制在(22±5)℃。然而,载荷安装平台尺寸大(1.6 m×1.6 m×0.8 m)且处于舱外,外热流各方向相差大,温度均匀性控制难,故对该平台采取主动热控(PI闭环加热)和被动热控(多层隔热)相结合的热控措施。软件仿真显示,此热控方案下,载荷安装板及支撑杆温度可以控制在(22±3)℃;整星真空热试验显示,此热控方案下,载荷安装板温度可以控制在(22±2)℃,载荷支撑杆温度可以控制在(22±3)℃:以上均验证了热控方案可行、有效。

关键词：光学载荷安装平台光轴平行度热控设计试验验证 PI闭环加热

暗物质粒子探测卫星BGO量能器热控设计与验证

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空间科学学报 2017年第1期37卷 114-121页

作者：胡一鸣常进陈灯意刘树彬封常青张云龙中国科学院暗物质与空间天文重点实验室南京210008 中国科学院紫金山天文台南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

暗物质粒子探测卫星是2015年12月发射的中国自主设计建造的空间天文实验卫星,主要包括塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO量能器与中子探测器四个探测器.BGO量能器是暗物质粒子探测卫星的核心探测器,主要任务是精密测量高能宇宙线粒子... 详细信息

暗物质粒子探测卫星是2015年12月发射的中国自主设计建造的空间天文实验卫星,主要包括塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO量能器与中子探测器四个探测器.BGO量能器是暗物质粒子探测卫星的核心探测器,主要任务是精密测量高能宇宙线粒子的能量,并通过比较簇射沉积能量的空间分布,进行粒子种类鉴别.本文结合BGO量能器工作原理,分析了BGO量能器热控设计需求与约束,进行了单机热控设计.根据热控设计方案,进行有限元仿真分析,开展了单机飞行件的真空热平衡试验.分析与试验结果表明,热控设计方案合理有效,能够满足需求.

关键词： BGO量能器热控设计仿真分析热平衡试验

应用于IGSO卫星的数字太阳敏感器热控设计

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航天器工程 2017年第4期26卷 60-66页

作者：李进卢威麻慧涛北京空间飞行器总体设计部北京100094

相对于传统太阳敏感器(热耗为零)而言,国内新研制的数字太阳敏感器线路板上的芯片具有一定热耗。为解决其散热问题,以应用于倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的数字一体化太阳敏感器为例,提出了较为简单有效的热控方案,建立热物理模型对数字... 详细信息

相对于传统太阳敏感器(热耗为零)而言,国内新研制的数字太阳敏感器线路板上的芯片具有一定热耗。为解决其散热问题,以应用于倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的数字一体化太阳敏感器为例,提出了较为简单有效的热控方案,建立热物理模型对数字太阳敏感器进行组件级热分析,并通过在轨飞行数据验证了设计的合理性。结果表明:对于具有一定热流密度的小尺寸部件而言,在辐射换热面积增幅较为有限的条件下,有效增大其传导换热的热控方案要明显优于加强辐射换热的方案;同时要结合外热流情况,优化选择散热面。此方案可较好地满足印制电路板(PCB)上各芯片结温的一级降额温度指标要求,也可为同类产品的设计提供参考。

关键词：倾斜地球同步轨道卫星数字太阳敏感器热控设计