[发明专利]一种空间载荷的外热流模拟方法及装置

说明书

本发明提供了一种空间载荷的外热流模拟方法及装置，包括：根据预先建立的仿真模型，获取与空间载荷关联的热流参数和温度参数；基于热流参数和温度参数对空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区；基于多个外热流模拟分区的分区属性信息，在多个外热流模拟分区设置电加热器；将空间载荷置于空间环境模拟器内，将电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，模拟得到多个外热流模拟分区的外热流。本发明可以在节省大量试验时间及成本的同时，准确的计算出试验实际施加外热流与规定施加外热流的偏差值，提高了外热流模拟的准确性，同时可以应用于瞬态试验的场景中。

技术领域

本发明涉及航天器热试验技术领域，特别是一种空间载荷的外热流模拟方法及装置。

背景技术

目前空间飞行器或载荷热试验时的外热流模拟设备多采用红外笼、红外灯或太阳模拟器等方式。

其中，红外笼为单一光谱的热源，可以做成飞行器或载荷包络面的形式，但其制作、测量、标定的试验工作量较大，热流瞬态特性差，且难适应外形复杂及机动载荷的外热流模拟。红外灯阵为平板设计，不适用于角系数各不相同的外形复杂载荷，也不适用于不同热物性受照面的热流模拟。太阳模拟器对于载荷的机动和姿态变化，需要增加运动模拟器和辅助配重；为了模拟红外辐射，需要增加边界模拟，增加过多的机动和边界模拟条件会增大试验的难度及模拟的复杂性。

随着空间技术发展，飞行器和载荷日益复杂。例如某些空间多姿态机动光机电设备的构型复杂、姿态多变，由于外热流、冷黑空间及其他设备的遮挡，使设备朝向太阳与朝向冷黑空间的不同表面温差可达几百摄氏度，温度分布极度不均。而光机电设备兼有光学系统和运动机构的特点，前者温度指标要求高，后者构型复杂并且相对星体其他部分运动，为保证光学系统和运动机构的性能，设备的热试验是其热控设计验证的重要环节，而外热流模拟的准确性是验证有效与否的基础。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间载荷的外热流模拟方法及装置。

本发明的技术解决方案是：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种空间载荷的外热流模拟方法，包括：

根据预先建立的仿真模型，获取与所述空间载荷关联的热流参数和温度参数；

基于所述热流参数和所述温度参数，对所述空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区；

基于所述多个外热流模拟分区对应的分区属性信息，在所述多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器；

将所述空间载荷置于空间环境模拟器内，并将所述电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对所述电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，以模拟得到所述多个外热流模拟分区的外热流。

可选地，所述根据预先建立的仿真模型，获取与所述空间载荷关联的热流参数和温度参数，包括：

根据预先建立的空间外热流仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道内吸收的总热流；

根据预先建立的温度场仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道、寿命周期内的温度数据；

根据预先建立的试验热流仿真模型，获取试验设备对所述空间载荷的有效红外辐射热流；

将所述总热流和所述有效红外辐射热流作为所述热流参数，并将所述温度数据作为所述温度参数。

可选地，基于所述热流参数和所述温度参数，对所述空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区，包括：

获取所述空间载荷的外表面的表面形状；

基于所述表面形状、所述热流参数、所述温度参数及预设规则，对所述外表面进行区域划分，得到所述多个外热流模拟分区；