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空间光学遥感器真空热试验工装模块化设计

周泽鑫 孙志强 徐冰 洪扬

周泽鑫, 孙志强, 徐冰, 等 . 空间光学遥感器真空热试验工装模块化设计[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(8): 1544-1551. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0679
引用本文: 周泽鑫, 孙志强, 徐冰, 等 . 空间光学遥感器真空热试验工装模块化设计[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(8): 1544-1551. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0679
ZHOU Zexin, SUN Zhiqiang, XU Bing, et al. Modularization design of vacuum thermal test frock for space optical remote sensor[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(8): 1544-1551. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0679(in Chinese)
Citation: ZHOU Zexin, SUN Zhiqiang, XU Bing, et al. Modularization design of vacuum thermal test frock for space optical remote sensor[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(8): 1544-1551. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0679(in Chinese)

空间光学遥感器真空热试验工装模块化设计

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0679
基金项目: 

国家自然科学基金 51576213

中南大学中央高校基本科研业务费专项资金 2018zzts495

详细信息
    作者简介:

    周泽鑫  男, 硕士研究生。主要研究方向:热设计与传热优化

    孙志强   男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:多相流理论与测试、热设计与传热优化、能源新技术及应用等

    通讯作者:

    孙志强, E-mail: zqsun@csu.edu.cn

  • 中图分类号: TK124

Modularization design of vacuum thermal test frock for space optical remote sensor

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 51576213

the Fundamental Research Funds for the Central Universities of Central South University 2018zzts495

More Information
  • 摘要:

    针对空间光学遥感器在空间环境地面模拟试验中舱板温度分布不均的问题,运用模块化思想对某型号空间光学遥感器工装的舱板结构开展了优化设计。将舱板按照温度分布进行分块,提出模块化拼装和模块化热控2种设计方案,模块化拼装是对舱板及其表面加热片进行独立分块划分,模块化热控则是将舱板视为整体,仅对其表面的加热片进行分块设计。结果表明:模块化热控的舱板平均温度偏差为0.205 K,低于未模块化设计的0.87 K和模块化拼装的0.30 K,提高了舱板的温度均匀性。同时,模块化拼装改善了舱板温度分布,使得符合热控要求的测点比例由34.8%提高到96.7%,但独立划分的模块之间仍存在一定温差;模块化热控则消除了模块间的温差,将符合热控要求的测点比例进一步提高到100%,完全满足热控要求。

     

  • 图 1  空间环模地面模拟试验系统

    Figure 1.  System of space environment ground simulation experiment

    图 2  工装模型

    Figure 2.  Frock model

    图 3  计算模型

    Figure 3.  Calculation model

    图 4  未模块化设计的舱板温度分布

    Figure 4.  Temperature distribution of cabin plates without modularization design

    图 5  舱板模块化设计方案

    Figure 5.  Modularization design scheme of cabin plates

    图 6  模块化拼装的舱板温度分布

    Figure 6.  Temperature distribution of cabin plates adopting modularization assembly

    图 7  模块化热控的舱板温度分布

    Figure 7.  Temperature distribution of cabin plates adopting modularization thermal control

    图 8  温度偏差对比

    Figure 8.  Comparison of temperature deviation

    表  1  舱板参数

    Table  1.   Parameters of cabin plates

    舱板 长×宽×厚/(mm×mm×mm) 热控要求/K 发射率
    内壁 外壁
    +X 1624×1500×5 308.15 0.10 0.65
    -X 303.15 0.10 0.90
    +Y 1500×780×5 298.15 0.03 0.65
    -Y 303.15 0.90 0.90
    +Z 1624×780×5 298.15 0.03 0.65
    -Z 303.15 0.03 0.65
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    表  2  不同网格数下舱板的热流密度

    Table  2.   Heat flux of cabin plates at various grid numbers

    舱板 面积/m2 热流密度/(W·m-2)
    54万网格 138万网格 667万网格
    +X 2.436 324.7 326.9 326.3
    -X 2.320 245.9 247.6 248.6
    +Y 1.135 193.6 192 190.8
    -Y 1.170 390.3 392.5 393.4
    +Z 0.682 287.6 285 286.1
    -Z 1.165 241 239.9 238.6
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    表  3  舱板温度统计结果

    Table  3.   Statistical results of cabin plate temperatures

    舱板 平均温度偏差/K 标准温度偏差/K
    试验 模块化拼装 模块化热控 试验 模块化拼装 模块化热控
    +X 0.039 0.003 0.002 0.156 0.013 0.010
    -X 0.795 0.253 0.223 1.172 0.309 0.227
    +Y 0.391 0.618 0.269 0.637 0.693 0.295
    -Y 1.310 0.265 0.216 2.265 0.316 0.217
    +Z 1.309 0.260 0.246 2.052 0.268 0.255
    -Z 1.277 0.251 0.235 1.815 0.307 0.247
    总体 0.873 0.299 0.205 1.466 0.381 0.226
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-21
  • 录用日期:  2018-12-21
  • 刊出日期:  2019-08-20

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