本發(fā)明屬于空間產(chǎn)品熱控,特別是涉及一種用于平板衛(wèi)星的折扇式熱輻射器及其裝配和使用方法。
背景技術(shù):
1、近年來,平板衛(wèi)星以其輕量化、大安裝面、可堆疊發(fā)射等優(yōu)點,逐步成為通信衛(wèi)星、合成孔徑雷達衛(wèi)星的重要構(gòu)型選擇。該類型衛(wèi)星在滿足大尺寸載荷安裝需求的前提下,極大程度地降低了整星的重量和體積。
2、隨著載荷熱耗的不斷增大,平板衛(wèi)星的散熱逐步成為難題。傳統(tǒng)衛(wèi)星通常采用自身艙板作為輻射器,以實現(xiàn)與空間環(huán)境的熱量交換。但平板衛(wèi)星布局緊湊,可近似看做二維衛(wèi)星,可用于散熱的艙板數(shù)量和尺寸有限,因此在載荷熱耗增大到一定程度后,需要通過新增熱控措施滿足其熱控需求。
3、目前,備選的措施包括展開式輻射器和流體回路輻射器。展開式輻射器在發(fā)射階段收攏于衛(wèi)星表面,衛(wèi)星入軌后展開增大散熱面,以實現(xiàn)熱控需求。但對于平板衛(wèi)星來說,其兩塊艙板在滿足載荷、太陽翼以及平臺設(shè)備布局的前提下,很難有足夠空間用于展開式輻射器的收攏固定。流體回路輻射器采用主動熱控的方式,通過工質(zhì)在泵的驅(qū)動下循環(huán)流動,同時吸熱、散熱,進行熱量的排散、分配但流體回路輻射器組成復(fù)雜、成本高、可靠性低,同時會增加衛(wèi)星的重量和功耗,并且在泵工作時會產(chǎn)生微振動,影響衛(wèi)星姿態(tài)控制精度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此,本發(fā)明旨在提出一種用于平板衛(wèi)星的折扇式熱輻射器及其裝配和使用方法,以解決現(xiàn)有平板衛(wèi)星散熱能力差的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種用于平板衛(wèi)星的折扇式熱輻射器,它包括輻射器單元、驅(qū)動電機、表貼熱管和轉(zhuǎn)軸組合,所述輻射器單元包括沿豎直方向依次設(shè)置的多個輻冷板,其中,位于輻射器單元最頂端的為第一輻冷板,位于輻射器單元最低端的為第三輻冷板,其余為第二輻冷板,所述輻冷板均具有安裝面和散熱面,所述安裝面與散熱面之間存在角度,所述第三輻冷板的散熱面?zhèn)冗吷显O(shè)置有衛(wèi)星端安裝面,所述第二輻冷板和第三輻冷板的散熱面上表面均設(shè)置有導(dǎo)熱墊,所述第二輻冷板和第三輻冷板的安裝面上表面均連接有上固定柱,所述第一輻冷板和第二輻冷板的安裝面下表面均連接有下固定柱,所述第一輻冷板的安裝面上表面連接有頂部驅(qū)動柱,所述上固定柱的上表面以及下固定柱的下表面均設(shè)置有限位凹槽和限位凸起,所述限位凸起嵌入相鄰的限位凹槽中,所述安裝面、上固定柱、下固定柱和頂部驅(qū)動柱上均開設(shè)有轉(zhuǎn)軸孔,所述轉(zhuǎn)軸組合貫穿所有轉(zhuǎn)軸孔并將輻射器單元壓緊,所述頂部驅(qū)動柱與驅(qū)動電機的輸出端相連,所述驅(qū)動電機及衛(wèi)星端安裝面與平板衛(wèi)星的衛(wèi)星側(cè)邊相連,所述第三輻冷板的散熱面下表面設(shè)置有表貼熱管,所述表貼熱管與平板衛(wèi)星的衛(wèi)星艙板內(nèi)埋熱管相連。
3、更進一步的,所述驅(qū)動電機為制動電機,所述驅(qū)動電機的輸出端為轉(zhuǎn)動法蘭,所述轉(zhuǎn)動法蘭與頂部驅(qū)動柱相連,所述驅(qū)動電機的側(cè)面設(shè)置有固定支耳,所述固定支耳與平板衛(wèi)星的衛(wèi)星側(cè)邊相連。
4、更進一步的,所述轉(zhuǎn)軸組合包括轉(zhuǎn)軸、硅膠墊和螺母,所述轉(zhuǎn)軸貫穿所有轉(zhuǎn)軸孔,所述轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置有凸臺,另一端與螺母螺接相連,所述凸臺與輻射器單元之間以及螺母與輻射器單元之間均設(shè)置有硅膠墊。
5、更進一步的,所述輻冷板為一體式結(jié)構(gòu),材質(zhì)為鋁,采用鈑金或沖壓成型,所述散熱面噴涂散熱白漆。
6、更進一步的,所述上固定柱、下固定柱和頂部驅(qū)動柱均為鋁合金材質(zhì),表面涂覆二硫化鉬。
7、更進一步的,所述導(dǎo)熱墊為間隙填充導(dǎo)熱材料。
8、更進一步的,所述表貼熱管安裝面涂覆導(dǎo)熱硅脂。
9、更進一步的,所述限位凹槽的寬度大于限位凸起。
10、本發(fā)明還提供一種用于平板衛(wèi)星的折扇式熱輻射器的裝配方法,具體為:在第二輻冷板和第三輻冷板的散熱面上表面粘貼導(dǎo)熱墊,將多個輻冷板、上固定柱、下固定柱和頂部驅(qū)動柱相連,得到輻射器單元,將輻射器單元安裝在轉(zhuǎn)軸組合上,將頂部驅(qū)動柱與驅(qū)動電機的輸出端相連,將驅(qū)動電機及衛(wèi)星端安裝面與平板衛(wèi)星的衛(wèi)星側(cè)邊相連,將表貼熱管與平板衛(wèi)星的衛(wèi)星艙板內(nèi)埋熱管相連,將表貼熱管安裝在第三輻冷板的散熱面下表面。
11、本發(fā)明還提供一種用于平板衛(wèi)星的折扇式熱輻射器的使用方法,所述熱輻射器的使用方法包括以下三種工況;
12、工況1:平板衛(wèi)星由入軌模式或低熱耗工作模式進入高熱耗工作模式時,驅(qū)動電機正向通電,驅(qū)動電機驅(qū)動第一輻冷板繞轉(zhuǎn)軸組合轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中,第一輻冷板的內(nèi)側(cè)與第二輻冷板的外側(cè)逐漸靠近直至貼合,繼續(xù)轉(zhuǎn)動,相鄰輻冷板出現(xiàn)彈性形變,擠壓中間的導(dǎo)熱墊,導(dǎo)熱墊在擠壓變形后,與兩側(cè)的輻冷板充分接觸,在第一輻冷板轉(zhuǎn)動過程中,限位凸起在嵌入的相鄰限位凹槽中同步轉(zhuǎn)動,至限位凸起與限位凹槽邊緣貼合,第一輻冷板與第二輻冷板位置鎖定;驅(qū)動電機持續(xù)通電,間接驅(qū)動第二輻冷板繞轉(zhuǎn)軸組合轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動過程與第一輻冷板的轉(zhuǎn)動過程一致,依次操作完成所有第二輻冷板的轉(zhuǎn)動及鎖定,折扇式熱輻射器完全展開;完全展開后,相鄰輻冷板在彈性形變和導(dǎo)熱墊的作用下充分接觸,實現(xiàn)全幅面的導(dǎo)熱連接,平板衛(wèi)星內(nèi)部熱量傳遞至表貼熱管,表貼熱管將熱量傳遞至第三輻冷板,進而傳遞至所有輻冷板,所有輻冷板用于散熱;
13、工況2:平板衛(wèi)星由高熱耗工作模式進入低熱耗工作模式時,驅(qū)動電機反向通電,驅(qū)動電機驅(qū)動輻射器單元繞轉(zhuǎn)軸組合反向轉(zhuǎn)動,第一輻冷板與第二輻冷板由貼合彈性形變狀態(tài)逐漸分離恢復(fù)原始狀態(tài),直至限位凸起與限位凹槽的另一側(cè)邊緣貼合,第一輻冷板與第二輻冷板相對位置鎖定,驅(qū)動電機持續(xù)反向通電,間接驅(qū)動第二輻冷板繞轉(zhuǎn)軸組合反向轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動過程與第一輻冷板的轉(zhuǎn)動過程一致,依次操作完成所有第二輻冷板的反向轉(zhuǎn)動及鎖定,折扇式熱輻射器完全收攏;完全收攏后,各輻冷板之間無直接接觸,折扇式熱輻射器處于低散熱模式;
14、工況3:平板衛(wèi)星進入非全功率工作模式熱耗適中時,折扇式熱輻射器根據(jù)所需散熱面積處于半展開狀態(tài),按照工況1的方式使折扇式熱輻射器完全展開,然后按照工況2的方式進行折扇式熱輻射器的收攏,收攏至中間狀態(tài)停止向驅(qū)動電機通電,此時,折扇式熱輻射器處于部分輻冷板展開,部分輻冷板合攏的狀態(tài)。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種用于平板衛(wèi)星的折扇式熱輻射器及其裝配和使用方法,在保證展開后提供足夠大散熱面的前提下,可緊湊收攏于平板衛(wèi)星側(cè)邊,不占用衛(wèi)星艙板布局空間,同時實現(xiàn)散熱面面積的在軌可調(diào)節(jié),適應(yīng)衛(wèi)星不同的使用工況。
16、具體優(yōu)點如下:
17、(1)本發(fā)明所述折扇式熱輻射器展開后可提供較大的輻射散熱的面積,有利于諸如通信衛(wèi)星、合成孔徑雷達衛(wèi)星等大功率衛(wèi)星的散熱。
18、(2)本發(fā)明所述折扇式熱輻射器在發(fā)射階段可緊湊收攏于平板衛(wèi)星側(cè)面窄邊,所占空間小,提高了運載整流罩空間利用率。
19、(3)本發(fā)明所述折扇式熱輻射器可反復(fù)展開與收攏,衛(wèi)星在軌時,可根據(jù)工作模式的變化調(diào)整熱輻射器狀態(tài)以滿足散熱需求。
20、(4)本發(fā)明所述折扇式熱輻射器具有半展開狀態(tài),衛(wèi)星在非全功率工作時,可根據(jù)具體熱耗調(diào)整展開的散熱面積以滿足散熱需求。
21、(5)本發(fā)明所述折扇式熱輻射器為被動熱控措施,除展開和收攏過程需要為驅(qū)動電機通電外,散熱過程不需要增加整星功耗。
22、(6)本發(fā)明所述折扇式熱輻射器組成簡單、可靠性高,不采用流體回路,不會對衛(wèi)星姿態(tài)控制造成影響。
23、(7)本發(fā)明所述折扇式熱輻射器展開和收攏狀態(tài)的鎖緊均通過驅(qū)動電機和零件間相互嵌合實現(xiàn),不需要額外增加解鎖器和鎖定器,成本較低,且展開和收攏沖擊小,對衛(wèi)星及星上設(shè)備影響小。
24、(8)本發(fā)明所述折扇式熱輻射器各組成部分設(shè)計簡單,精度要求較低,可降低加工成本,縮短加工周期,主體結(jié)構(gòu)為輻冷板,采用鋁板鈑金或沖壓成型,成本較低。
25、(9)本發(fā)明所述折扇式熱輻射器各零件相互獨立,可根據(jù)衛(wèi)星具體需求進行二次設(shè)計/選型,裝置適應(yīng)性強。