太阳同步轨道卫星热控分系统分析及优化

《太阳同步轨道卫星热控分系统分析及优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、VoII21No．2航天器工程第21卷第2期44SPACECRAFTENGINEERING2012年4月太阳同步轨道卫星热控分系统分析及优化吴文瑞黄海(北京航空航天大学宇航学院，北京100191)摘要定义地心日照轨道坐标系，并在此坐标系下简化卫星与地球相对位置的复杂计算，以及卫星轨道外热流分析过程中相关角度的计算，使轨道外热流的分析仿真更加快速、简洁。以正六棱柱形卫星为例，建立热网络模型，对其表面在一圈轨道内所受的轨道外热流进行仿真，并结合仿真结果计算进出地影区时卫星内部的温度。在此基础上，建立以热控分系统多层隔热材料质量最小化为目标的优化

2、问题；在满足高低温工况卫星内部温度在一10～+35℃范围内的约束下，对多层隔热材料厚度和散热窗大小进行了优化。关键词太阳同步轨道卫星；热控；轨道外热流；优化中图分类号：V423．4文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．02．008AnalysisandOptimizationofSSOSatelliteThermalControlSubsystemWUWenruiHUANGHai(SchoolofAstronautics，BeihangUniversity，Beijing100191，China)

3、Abstract：AnEarth-originalsunshineorbitalcoordinatesystemisdefined．Inthiscoordinatesystem，thecomplexcomputationoftherelativepositionbetweensatelliteandtheEarthcanbebypassed，SOthecal—culationsofrelatedanglesinsatelliteorbitalheatfluxanalysisbecomesimple，andthesatellitetherma

4、lanalysiscanbequicklyaccomplished．Athermalnetworkmodelofasix-prismshapedsatelliteisbuilt．Theorbitalheatfluxonthesurfacesofthesatelliteissimulatedandappliedinthemodeltoobtainthesatelliteinternaltemperatureatthestartandendofeclipseperiod．Basedonthemodel，anoptimizationoftherm

5、alcontrolsystemtominimizemulti—layerinsulationsmassinlimitationofthesatelliteinternaltemperaturesbetween—IO~Cand4-35~Cinbothcoldandhotcasesisestablished．Multi—layerinsula—tionsthicknessandradiatorwindowareaareoptimized．Keywords：SSOsatellite；thermalcontrol；orbitalheatflux；o

6、ptimization中关键且复杂的一环[1]，蒙特卡罗光线追踪法是1引言较常用的仿真方法，对形状复杂或内部换热的角系数计算较有优势，文献E32采用蒙特卡罗光线追踪法在卫星热设计分析时，首先要对卫星的轨道参对星载光电设备的瞬态温度场进行了仿真分析；宁数进行计算，然后通过仿真得到轨道上卫星各表面献文等_4推导了倾斜轨道六面体卫星空间外热流的所受的轨道外热流密度，并以此为外部条件，建立卫解析模型，提出一种新的地球反照周期平均值的简星的热分析仿真模型，计算卫星各部分的温度。在化计算方法。张涛等_5提出了近地轨道空间外热流轨道外热流仿真过程中，对辐

7、射角系数的分析是其的能束均匀分布(RuD)方法，在考虑遮挡问题的外收稿日期：2011-11—26：修回日期：2012—01—29作者简介：吴文瑞(1983一)，男，博士研究生，研究方向为卫星总体设计多学科优化。Email：wuwr@sa．buaa．edu．cn。第2期吴文瑞等：太阳同步轨道卫星热控分系统分析及优化45热流分析中有速度快、精度高等优势。在计算卫星需要一个参数叫来描述，且与仿真时间直接相关。各部分温度时，一般用热网络模型或有限元模2．2轨道外热流仿真时相关角度参数的计算型l_7来求解。李运泽等建立了卫星热控分系统动态卫星在轨运行

8、时，其表面接收的轨道外热流主特性的模型_8]，并进行了轨道温度预测l9]，针对纳卫要包括太阳辐射、地球红外辐射和地球反照辐射3星进行了散热面和隔热层厚度的联合设计口。种。本文采用