[发明专利]一种立方星的热设计方法

权利要求书

1.一种立方星的热设计方法，其特征在于步骤如下：

(1)外热流计算：计算太阳辐射热流、地球反照热流和地球辐射热流的周期平均值；

(2)散热方式选择：根据步骤(1)中得到的太阳辐射热流、地球反照热流和地球辐射热流计算卫星蒙皮卫星+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z各面上对应的空间热沉温度T_c并确定各面的最大空间热沉温度T_cmax和最小空间热沉温度T_cmin，并根据各面上最大空间热沉温度T_cmax和最小空间热沉温度T_cmin选择散热面；

(3)计算步骤(2)中确定的散热面的面积：根据卫星单机设备所要求的最高工作温度和步骤(2)中计算得到的最大空间热沉温度T_cmax，确定散热面的面积；

(4)确定主动控温功率：根据卫星单机设备所要求的最低工作温度、步骤(2)中计算得到的最小空间热沉温度T_cmin以及步骤(3)中得到的散热面面积，确定主动控温功率。

2.根据权利要求1所述的一种立方星的热设计方法，其特征在于在：所述步骤(1)中计算太阳辐射热流、地球反照热流和地球辐射热流的周期平均值的具体方式如下：

(1a)在卫星+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z各面上，太阳辐射热流为：

$\stackrel{\‾}{q_{1,x+}}=S_e\frac{cos\mathrm{\β}-cos\mathrm{\β}*}{2\mathrm{\π}},\stackrel{\‾}{q_{1,x-}}=S_{e}cos\mathrm{\β}\frac{1-cos\mathrm{\θ}}{2\mathrm{\π}}$

$\stackrel{\‾}{q_{1,y+}}=\left\{\begin{array}{cc}{S}_e\sin \mathrm{\β}\frac{\mathrm{\θ}}{\mathrm{\π}},& \mathrm{\β}\∈\[-\mathrm{\π}/2,0\]\\ 0,& \mathrm{\β}\∈\[0,\mathrm{\π}/2\]\end{array}\right.;\stackrel{\‾}{q_{1,y-}}=\left\{\begin{array}{cc}{S}_e\sin \mathrm{\β}\frac{\mathrm{\θ}}{\mathrm{\π}},& \mathrm{\β}\∈\[0,\mathrm{\π}/2\]\\ 0,& \mathrm{\β}\∈\[-\mathrm{\π}/2,0\]\end{array}\right.$

$\stackrel{\‾}{q_{1,z+}}=S_{e}cos\mathrm{\β}\frac{1-sin\mathrm{\θ}}{\mathrm{\π}};\stackrel{\‾}{q_{1,z-}}=S_{e}cos\mathrm{\β}\frac{1}{\mathrm{\π}}$

其中，Se为太阳常数，取1354W/m²，β角为太阳光与轨道面的夹角，β∈[-π/2,π/2]；θ为从会日点到卫星在圆轨道上进入地球阴影的夹角；R_E为地球平均半径，h为卫星运行的轨道高度；β^*为判断卫星是否进入地球阴影的临界角，取0≤β^*≤π/2；

(1b)在卫星+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z各面上，地球反照热流为：

$\stackrel{\‾}{q_{2,x+}}=\stackrel{\‾}{q_{2,x-}}=\stackrel{\‾}{q_{2,y+}}=\stackrel{\‾}{q_{2,y-}}={\mathrm{\ρS}}_{e}cos\mathrm{\β}\frac{1}{\mathrm{\π}}\[\frac{2{\mathrm{\β}}^{*}+sin\left(2{\mathrm{\β}}^{*}\right)}{2\mathrm{\π}}\]$

$\stackrel{\‾}{q_{2,z+}}={\mathrm{\ρS}}_{e}cos\mathrm{\β}\frac{{\sin }^2\left({\mathrm{\β}}^{*}\right)}{\mathrm{\π}};\stackrel{\‾}{q_{2,z-}}=0$

其中，ρ为地球对太阳光的反照系数，β^*为判断卫星是否进入地球阴影的临界角，取0≤β^*≤π/2；

(1c)在卫星+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z各面上，地球红外辐射热流为：

$\stackrel{\‾}{q_{3,x+}}=\stackrel{\‾}{q_{3,x-}}=\stackrel{\‾}{q_{3,y+}}=\stackrel{\‾}{q_{3,y-}}=\frac{1-\mathrm{\ρ}}{4}{S}_e\frac{2{\mathrm{\β}}^{*}+sin\left(2{\mathrm{\β}}^{*}\right)}{2\mathrm{\π}}$

$\stackrel{\‾}{q_{3,z+}}=\frac{1-\mathrm{\ρ}}{4}{S}_e{\sin }^2\left({\mathrm{\β}}^{*}\right),\stackrel{\‾}{q_{3,z-}}=0.$