[发明专利]一种伴星热边界模拟方法和装置

权利要求书

1.一种伴星热边界模拟方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：

第一步，建立主星和伴星在运载上面级上的组合体热分析仿真模型，分别计算得到轨道高温工况和低温工况下主星和伴星的外露部件的温度变化曲线及温度分布梯度情况；

第二步，采用等效铝板来模拟伴星的热边界，即采用等效铝板来模拟伴星的外露部件的基板，等效铝板的总面积与伴星的外露部件的面积相同；根据等效铝板的热容量与伴星的太阳翼外板热容量相等的原则，计算得到等效铝板的设计厚度δ；进而得到等效铝板的实际厚度δ'＝(50％～85％)δ；

第三步，选择等效铝板的两个表面上喷涂的热控涂层的材料，使得等效铝板上的热控涂层的半球红外发射率与伴星的外露部件的外表面的半球红外发射率一致；

第四步，根据第一步得到的伴星的外露部件的温度分布梯度情况对第二步的等效铝板进行分区，同一个分区内的温度差小于或等于5度；即将一块等效铝板分割为两个以上分等效铝板；

第五步，在每个分等效铝板上安装电加热器，并计算每个分等效铝板上的电加热器的设计功率Q_i，进而得到电加热器的实际功率Q_i'＝125％Q_i～150％Q_i；

第六步，建立主星和所述等效铝板的热试验模型，校核所述等效铝板的降温速率是否大于或等于第一步中的低温工况下伴星的外露部件的温度变化曲线的降温速率；同时，校核所述等效铝板在第五步的电加热器作用下的升温速率是否大于第一步中的高温工况下伴星的外露部件的温度变化曲线的升温速率；

(1)若所述等效铝板的降温速率大于或等于第一步中的低温工况下伴星的外露部件的温度变化曲线的降温速率，则表示等效铝板的实际厚度设计正确；若等效铝板降温速率小于第一步低温工况下伴星的外露部件的温度变化曲线的降温速率，则减小等效铝板的实际厚度δ'，直至等效铝板的降温速率大于或等于第一步中的低温工况下伴星的外露部件的温度变化曲线的降温速率；

(2)若所述等效铝板的升温速率大于或等于第一步中的高温工况下伴星的外露部件的温度变化曲线的升温速率，则表示每个分等效铝板上的电加热器的实际功率设计正确；若等效铝板升温速率小于第一步高温工况下伴星的外露部件的温度变化曲线的升温速率，则增加每个分等效铝板上的电加热器的实际功率Q'，直至等效铝板的升温速率大于或等于第一步中的高温工况下伴星的外露部件的温度变化曲线的升温速率；

第七步，组装伴星热边界模拟装置，所述伴星热边界模拟装置包括：框架13和两个以上分等效铝板12；所述框架上设有两个以上区域，所述分等效铝板一一对应安装在网格框架的两个以上区域内；每个所述分等效铝板的面向主星所在侧的表面上粘贴有温度传感器；每个所述分等效铝板的远离主星所在侧的表面上粘贴有薄膜型的电加热器，粘贴完电加热器和温度传感器后，每个分等效铝板两个表面喷涂有热控涂层；

第八步，进行主星热平衡试验时，伴星热边界模拟装置与主星的相对空间位置和伴星的外露部件与主星的相对空间位置保持一致，且伴星热边界模拟装置的温度传感器所在侧与所述主星相对；热真空试验罐外布置控温系统，通过等效铝板上的温度传感器控制电加热器的加热功率，使等效铝板的各个区域的温度变化曲线与伴星的外露部件对应位置处的温度变化曲线一致。

2.如权利要求1所述的一种伴星热边界模拟方法，其特征在于，计算等效铝板的设计厚度δ的方法如下：

式中，m^b为伴星的外露部件的质量，伴星的外露部件的比热容，ρ为等效铝板的密度，A为等效铝板的总面积，C_p为等效铝板的比热容。