[发明专利]真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及航天器产品真空热试验领域，具体地，涉及一种真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置。

背景技术

在航天器产品真空热试验中，除了要模拟真空和冷黑背景外，还要模拟太阳辐射、地球反射、地球红外辐射热流以及特殊飞行器气动热。外热流模拟的准确度将直接影响航天器产品真空热试验时的温度水平和试验误差，从而影响试验结果的分析以及在修改航天器产品热控设计和热数学模型中的应用。

外热流模拟装置主要有太阳模拟器、红外加热笼、红外灯阵和接触式电加热器。目前，太阳模拟器能相对准确的模拟太阳辐照，但由于系统复杂、制造成本高昂、试验状态受限等因素影响了其使用。红外灯阵在国内航天器产品的真空热试验中有较多的应用，它具有施加热流密度大、遮挡小、热惯性小等特点，但其主要模拟红外波段的辐射。因此，需要同时模拟太阳辐照和气动加热的特殊航天器，常规单一的外热流模拟装置，存在无法进行准确的外热流模拟的缺点。

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真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置。

根据本发明提供的一种真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置，包括LED阵列机构、光束调整组件、红外灯阵列机构以及固定支架；

LED阵列机构、光束调整组件、红外灯阵列机构依次设置在固定支架内。

优选地，LED阵列机构包括LED阵列温度控制基板、LED阵列安装基板以及LED光源；

所述LED阵列温度控制基板设置在LED阵列安装基板上；

所述LED光源的数量为多个；

多个所述LED光源交叉分布在LED阵列安装基板上。

优选地，所述LED光源的种类为6种；

6种所述LED光源的波长的范围为300nm至1100nm。

优选地，所述光束调整组件包括反射腔；

多个所述LED光源交叉分布在反射腔和LED阵列安装基板之间；

所述反射腔的外表面材料为石英玻璃。

优选地，红外灯阵列机构包括红外灯、红外灯反射罩、红外灯绝缘件、灯阵支撑架以及支撑臂；

所述红外灯设置在红外灯反射罩内；

所述支撑臂的数量为多个；

多个所述依次设置在反射腔的底部；

所述灯阵支撑架设置在支撑臂上；

所述红外灯、红外灯反射罩均通过红外灯绝缘件连接在灯阵支撑架上；

所述支撑臂设置在固定支架上。

优选地，所述固定支架的外表面包覆有渗碳聚酯薄膜层。

优选地，其中一个所述支撑臂、其中一个灯阵支撑架均为环形；

所述红外灯反射罩、红外灯沿周向设置在灯阵支撑架上；

其中另一个所述支撑臂、其中另一个灯阵支撑架均为多边形；

其中一个灯阵支撑架上的红外灯反射罩和红外灯与其中另一个灯阵支撑架上的红外灯反射罩和红外灯沿纵向交错分布。

优选地，所述反射腔的两侧沿横向设置有支撑臂。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明的大功率LED阵列所产生光源经过光束调整组件中毛玻璃进行混光，可调节长度的反射腔进行聚光和二次混光，可以得到近似太阳光光谱，在有效辐射面上实现1个太阳常数的辐照强度。

2、本发明提供的真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置中的红外灯阵列优化分布，经有限元分析软件仿真设计和试验验证，可实现热流不均匀度优于±10％、热流密度可达9000W/m²的外热流模拟。

3、本发明提供的真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置中的每一单元都使用螺栓通过支撑臂固定在固定支架主体上，支撑臂在固定支架主体上可以灵活调节，反射腔长度可调，灯阵支撑架和红外灯绝缘件和支撑臂有多种尺寸规格可供选择，以实现要求的辐射均匀度和辐射强度。

4、本发明提供的真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置使用的材料都满足常规整星真空热试验环境要求和防污染要求。

5、本发明提供的真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置即可实现较准确的太阳辐射模拟，又可实现高热流密度热流模拟。

6、本发明提供的真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置在真空热试验中有较好的适应性，能满足多种产品的试验要求，尤其是同时受光照和气动加热的特殊飞行器的外热流模拟。因此，与现有单一外热流模拟装置相比，本发明具有降低航天器产品真空热试验成本、缩短研制周期的有益效果。

附图说明