[发明专利]太阳帆板驱动机构热防护装置

说明书

本发明涉及一种航空航天技术领域的太阳帆板驱动机构热防护装置，包括太阳帆板三角架、挡光板和接插件支架，所述挡光板固定在太阳帆板三角架上用以遮挡太阳光，所述接插件支架的一端固定在挡光板的背阳面上，另一端用于固定接插件。本发明装置利用驱动机构驱动太阳帆板在轨工作特点，对与SADA温度紧密相关的电缆束走向进行约束和固定，并采取挡光装置对其进行遮挡，避免电缆束直接受照，并为电缆束散热提供稳定且良好的散热通道，减少了星外电缆束温度水平，从而降低了驱动机构外露端周向和轴系轴向的热变形，避免了驱动机构由于轴系热变形过大产生的卡死故障，具有可靠性高、适应性强、温度波动小、工艺简便、资源开销少的优点。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体地，涉及一种太阳帆板驱动机构热防护装置。

背景技术

所有在轨卫星的太阳帆板驱动机构(SADA)或称为轴承与功率输送装置(BAPTA)的目的是使太阳电池面能始终朝向太阳，从而提高太阳电池的效率。太阳帆板驱动机构一方面驱动太阳翼绕着航天器本体作相对转动，另一方面把太阳翼产生的电能输送到航天器本体中。它主要包括电机、齿轮传动装置及其轴承，以及传递电功率的电刷滑环装置。

随着卫星平台技术的发展，大型卫星的功耗需求越来越大，对于采用太阳帆板获取能源的卫星，其驱动机构的功耗也随之越来越大，因此带来了散热问题。同时，驱动机构作为太阳帆板的关键运动部件，其工作环境等可靠性问题需受到足够的重视。为了保证驱动机构稳定可靠的运行，要求其工作温度维持在较低的水平，因此需要寻求良好的散热途径，应用各种热控措施减小各环节的热阻，将其热量排散。

国际上航天器SADA在轨故障屡次发生。有文献对1980-2005年期间卫星故障统计研究得出，从部组件来看，卫星发生故障率最高的是太阳电池阵，占20％左右，故障原因包括帆板打开失败、帆板驱动机构短路、电池片破坏等。其中，驱动机构短路和卡死的故障，原因主要归结为：磨削及多余物导致短路或卡死、轴系周向及轴向温度分布不均导致卡死、润滑失效导致驱动机构卡死等。

太阳帆板驱动机构轴系外露一端，由于构型及在轨外热流形式，从而存在较大温度梯度。另外，此端为电缆束引出端会因电缆有热耗且受太阳照射而温度过高，也会引起轴系两端温度梯度过大。这两种热变形均可能导致驱动机构卡死而丧失其功能。但是由于驱动机构内部有滑环组件、电刷等各种复杂结构，不适合在其内部增加额外的热控手段降低其温度，因为这样会增加内部的复杂程度，带来更大的安全隐患。所以传统的热设计思路是，在舱外部分喷涂白漆减少外热流对其温度梯度过大的影响、舱内部分喷涂黑漆实现壳体均温化、通过将SADA壳体与散热面直接或间接热耦合进行散热。但是传统的热设计过程中并没有考虑到电缆束对SADA以及与其热耦合部件的温度水平的影响。实际上，电缆束温度过高会引起轴系外露端温度过高，热变形表现为膨胀，但轴套与轴承间导热一般都较差，这样会减少轴承的运动间隙，从而增大卡死风险。另一方面，轴系两端温差过大，会导致两端变形不一致，导致轴系运转不稳定也会增大卡死风险。如果采用包覆多层虽然可以隔绝太阳光影响，但是同样也会导致其热量无法排散引起巨大温升，最终可致电缆受损，同样驱动机构也会处于高温环境引发故障。

经对现有技术的检索，申请号为201310345351.1的中国发明专利公开了一种卫星用大功耗太阳帆板驱动机构的机热一体化装置，包括一体化设计的安装法兰、热控涂层、扩热板、导热填料、预埋热管、外贴热管、LHP和散热板；安装法兰直接将驱动机构的热量导出；驱动机构舱内表面和外表面涂覆热控涂层；扩热板安装在驱动机构与安装板之间；导热填料填充在驱动机构与扩热板，扩热板与安装板、外贴热管与安装面之间；预埋热管预埋在安装板内部的扩热板区域；外贴热管一端安装在驱动机构上，另一端安装在扩热板上；LHP蒸发器安装在扩热板上的预埋热管位置，LHP辐射器安装在散热板内表面；散热板外部粘贴OSR二次表面镜热控涂层，将驱动机构热量排散至冷空间。但是这种方式对于电缆束温度过高会引起轴系外露端温度过高，出现卡死风险的现象无法有效解决。

发明内容