[发明专利]一种用于空间光学系统的恒温舱、控制方法及应用

说明书

本发明属于航天热控技术领域，公开了一种用于空间光学系统的恒温舱、控制方法及应用，恒温舱体设置有壳体内表面，恒温舱体设置有壳体外表面；壳体外表面粘贴有电加热器和测温元件，并在非加热区域安装热管，壳体外表面包覆有多层隔热组件；壳体内表面与壳体外表面之间设置有壳体微结构和腔体；恒温舱体通过高效导热组件与辐射冷板导热连接。本发明能够实现光学系统工作的恒温热环境；可根据需求调整恒温舱的工作温度点，传热能力强，控温精度高；恒温舱为轻质结构，解决了空间仪器的重量需求。本发明恒温舱具有恒温能力强，控温精度高、可靠性高的优点，无振动，对空间光学系统的成像质量无影响。

技术领域

本发明属于航天热控技术领域，尤其涉及一种用于空间光学系统的恒温舱、控制方法及应用。

背景技术

目前，空间光学遥感仪器在外空间运行时，受到宇宙空间的外部热源和仪器自身运行时内部热源的共同作用，遥感器内的光学系统温度会随之波动，其变化具有时变特性。温度梯度和温度波动会造成光学元件和机械结构的变形，引起光学系统的视轴漂移和波前畸变。高精密光学仪器为获得更高的图像品质和精度要求，对光学系统的工作热环境还具有温度波动小，高稳定性的要求。

现有技术中，为实现空间光学遥感器的恒温工作环境，通常采用将高精温控要求的光学组件与整机结构隔热安装，隔离整机内部对光学组件的热辐射与热传导途径，直接对该光学系统进行独立的温控。缺点是：由光学窗口进入系统的轨道外热流无法隔离，为保证光路的尺寸稳定性，结构支撑常选用低热膨胀系数的材料来设计，而此类材料通常导热系数较低，其自身热阻大，当热量在结构件上流入、流出时，结构件温度梯度大，要实现结构件的恒温，需要耗费大量的星上资源。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中，光学结构支撑常选用低热膨胀系数、低导热系数的材料，自身热阻大；支撑多为轻量化结构，若对支撑温控时，控温回路与散热路径的设计受支撑外形的影响，实施难度大；结构支撑件与光学组件之间的热阻大、传热系数小，仅靠热传导实现恒温需要大量资源。恒温舱不受进入仪器内的外热流影响，可为光学系统提供均匀的内环境，解决了结构支撑精密控温难的问题，能实现光学系统稳定工作温度要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于空间光学系统的恒温舱、控制方法及应用。

本发明是这样实现的，一种用于空间光学系统的恒温舱，所述用于空间光学系统的恒温舱设置有：

恒温舱体；

恒温舱体设置有壳体内表面，恒温舱体设置有壳体外表面；

壳体外表面粘贴有电加热器和测温元件，并在非加热区域安装热管，壳体外表面包覆有多层隔热组件；

壳体内表面与壳体外表面之间设置有壳体微结构和腔体；

恒温舱体通过高效导热组件与辐射冷板导热连接。

进一步，所述壳体内表面喷涂光学消光涂层，留有机械安装接口，光学消光涂层采用发射率大于0.9的热控涂层消光黑漆。

进一步，所述多层隔热组件为15单元隔热组件，每单元隔热组件由一层双面镀铝薄膜和一层涤纶网组成。

进一步，所述壳体微结构为仿晶体胞元点阵结构，腔体填充传热工质。

进一步，所述恒温舱体壳体与微结构为一体化加工成型。

进一步，所述辐射冷板散热表面附有热控涂层，非散热表面包覆多层隔热组件。

进一步，所述热控涂层为粘贴OSR二次表面镜或喷涂热控白漆。

进一步，所述高效导热组件采用槽道热管或回路热管；

所述高效导热组件的热端导热安装在恒温舱体表面，高效导热组件的冷端导热安装在辐射冷板的非散热面；