[发明专利]一种复杂外热流天线热平衡试验设计方法及系统

说明书

本发明提供了一种复杂外热流天线热平衡试验设计方法及系统。所述方法在天线各个部件上设计加热片；选取合适的时间间隔，用仿真软件读取对应轨道时刻下各个部件受到的太阳辐照、地球反照和地球红外等外热流以及不同结构边界的温度；结合角系数和边界温度，计算得到对应轨道时刻结构边界对天线的红外影响；将以上几项同天线内热耗合并实施到对应的加热片上，即完成天线准瞬态热流的施加。本发明能实现天线热流准瞬态施加，与在轨仿真更加接近；将结构边界的温度影响折合，能大幅缩减热平衡试验的规模；可外推应用至其他复杂外热流载荷的热平衡试验。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体地，涉及一种复杂外热流天线热平衡试验设计方法及系统。

背景技术

随着航天技术的不断发展，为了适应不同任务需求，构型各异的航天器应运而生。对于舱外天线而言，在进行独立热平衡试验时很难将异形结构边界的影响引入到试验设计中。一方面天线的尺寸相对较小，在热平衡试验中引入模拟结构边界会造成试验规模的激增，试验经费和工装设计代价较大。另一方面，边界的温度通常并不一致，在试验过程中很难瞬态施加。

专利文献为CN104071360A的发明专利公开了一种基于辐射耦合传热等效模拟的热平衡试验方法及系统，将空间轨道外热流、太阳帆板辐射热流、热沉辐射热流通过卫星表面的加热器合并施加。本发明应用对象为复杂外热流天线，缩减复杂结构边界的规模更大。原专利适用于低热流密度加热模拟，如阴影区外热流模拟，但是应用局限。

专利文献为CN106314831A的发明专利公开了一种热平衡试验外热流模拟的方法，侧重于外热流实时施加的算法，本发明相对于上述方案可以直接按计算得到的电流值准瞬态施加。

专利文献为CN106081174A的发明专利公开了一种外热流模拟装置及其热流控制方法，公开了一种带有吸波阵的外热流模拟装置，通过制冷系统和主动加热系统可以精准控制辐射边界温度。但是该方案无法将其对天线的辐射遮挡进行统计计算。

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复杂外热流天线热平衡试验设计方法及系统。

根据本发明提供的一种复杂外热流天线热平衡试验设计方法，包括如下步骤：

加热器安装步骤：在天线各个部件上粘贴有对应的外热流加热器；

天线部件统计步骤：用在轨仿真软件统计天线各个部件在所选时间间隔受到的太阳辐照、地球反照和地球红外；

红外遮挡计算步骤：通过在轨仿真软件得到的温度计算结构边界对天线各个部件的红外与遮挡；

自身热耗统计步骤：基于天线部件所需时间间隔统计天线部件自身热耗变化；

施加步骤：合并外热流后通过设置在天线各个部件上的外热流加热器按照时间准瞬态施加在天线各个部件上。

优选地，所述外热流加热器表面状态与对应部件相同。

优选地，所述天线部件包括天线主反射面、天线连接法兰、天线驱动组件以及天线支架，其中：

天线主反射面通过天线连接法兰设置在天线支架上；

天线驱动组件安装在天线支架上，并控制天线主反射面的朝向。

优选地，所述天线支架设置在第一侧板上，所述第一侧板的两侧连接有竖直设置的第二侧板。

优选地，所述红外遮挡计算步骤中，通过在轨仿真软件得到的温度计算第一侧板、第二侧板对天线主反射面、天线连接法兰、天线驱动组件的红外与遮挡。

优选地，所述外热流包括太阳辐照、地球反照、地球红外、复杂结构边界的红外与遮挡以及自身热耗。