太阳辐射参数对透射系统热设计的影响及仿真对策

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1、航天返回与遥感第34卷第2期36SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2013年4月太阳辐射参数对透射系统热设计的影响及仿真对策于峰王兵赵振明(北京空间机电研究所，北京100076)摘要文章针对透射式光学系统进行了热仿真分析，比较了不同太阳吸收率、透过率、反射率下各透镜的温度及太阳外热流情况。结果表明，太阳辐射参数的给定对高轨透射系统温度仿真计算结果的影响很大，需要准确给定：某些谱段的太阳能量被透镜选择性吸收和反射，下层透镜使用全谱段的太阳辐射参数来计算温度将不再准确。针对上

2、述问题，文章提出了一种新的透镜等效太阳辐射参数的计算方法，该方法将太阳光谱能量分布近似为5800K黑体辐射能量分布，采用普朗克公式对经过透镜的各部分能量进行计算，进而等效出各太阳辐射参数，有效提高了仿真分析的准确性。最后以某空间相机透射系统为例进行了分析计算，对该方法进行了验证。关键词地球静止轨道光学透射系统太阳辐射参数热设计空间相机中图分类号：V445．8文献标志码：A文章编号：1009．8518(2013)02．0036—06DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2013．02

3、．006InfluenceofSolarRadiationParametersonOpticalLensThermalDesignandItsSimulationCountermeasureYUFengWANGBingZHAOZhenming(BeijingInstituteofSpaceMechanics＆Electricity，Beijing100076，China)AbstractInthispaper，thermalsimulationanalysisofspacecameraopticall

4、ensisaccomplished．Thetemperaturesandsolarheatfluxofopticallenswithdifferentsolarabsorptivity．transmissivityandreflectivityarecompared．Theresultsindicatethatthesolarradiationparametershaveimportantinfluenceonthetempera—tureofopticallens．Ontheotherhand，us

5、ingthesolarradiationparametersofwholespectrumtocalculatethetemperaturesofnetheroptical1ensresultsininaccuratesimulationcalculationbecausetheenergyofsomespectrumarereflectedorabsorbedbyforegoingopticallens．Inallusiontotheconundrum，anewcalculationmethodof

6、radiationparametersiSintroducedinthisPaDer．ThespectrumdistributionofsolarenergyiSre—gardedasspectrumdistributionof5800Kblackbodyapproximatelyandtheequivalentsolarradiationparame—terscouldbecalculatedbyusingPlanckformula．Byusingthismethod，theprecisionofs

7、imulationanalysiscanbeimprovedwhichiSvalidatedbyopticallensfittedonsomespacecamera．Keywordsgeosynchronousorbit；opticallens；solarradiationparameters；thermaldesign；spacecamera引言空间相机是航天器主要的有效载荷之一，已广泛应用于军事侦察、资源探测等领域。随着科技的发展，空问相机的分辨率不断提高，逐步向cm级迈进。分辨率的提高一方面使得

8、光学系统本身的口径更收稿日期：2012．10-08第2期于峰等：太阳辐射参数对透射系统热设计的影响及仿真对策37大，精度要求更高；另一方面对光学系统的工作温度提出了更严格的要求。航天器在轨运行过程中要长期经受太阳、行星和空间低温热沉的交替加热和冷却，引起周期性的高低温剧烈变化，变化幅度可达±200％；同时空间的微重力和高真空环境使热的传递更加困难【lJ。对于太阳同步轨道的空间相机，遮光罩和地球阴影区的存在可以有效地避免光学镜片直接受到太阳光照射，即使存在