小卫星平台的太阳电池阵设计及应用

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1、!第!"卷!第#期航!天!器!工!程1234!"!.24#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$%!%年!!月&'()*)+(,-*./0.**+0./!!!56小卫星平台的太阳电池阵设计及应用薛!梅!程保义!天津电源研究所"天津!7%%78!#摘!要!分析了基于小卫星平台的太阳电池阵的设计指标要求!阐述了设计原则!并以我国的环境减灾9!("!:卫星太阳电池阵为例!从模块化"高效化"轻型化"小型化"太阳电池电路布局优化"太阳电池阵空间环境适应性等方面!介绍了基于小卫星平台太阳电池阵的设计方案!还简要介绍了基于小

2、卫星平台太阳电池阵的应用情况#关键词!小卫星$太阳电池阵$设计$应用中图分类号!1;!#!!文献标志码!(!!文章编号!!#57985;8"$%!%#%#9%%569%#!"#$%&%%$'()*+,-$-.&//#+0$1+"-2"%!3$##!$1)##+1)4#$12"%3<=*>?@!)A*./:B2C@!-@BDE@D0DFG@GHG?2I'2J?K&2HKL?F"-@BDE@D7%%78!")M@DB#&5*1%$01$-M@FNBN?KBDB3CF?FGM?F23BKBKKBCO?F@PDK?QH@K?R?

3、DGF2IFRB33FBG?33@G?N3BGI2KR"BDO?SN2HDOFGM?O?F@PDNK@DL@N3?F4-BT@DPAU9!(%!:FBG?33@G?FBFBD?SBRN3?"GM@FNBN?KP@V?FGM?O?F@PDBNNK2BLMG2BDOBNN3@LBG@2D2IF23BKBKKBCI2KFRB33FBG?33@GBKN3BGI2KR"@DG?KRF2IR2OH3BKO?F@PD"M@PM?II@L@?DLC"F23BKBKKBCL@KLH@G3BC2HG"F23BKBKKBCFNBL??DV@K

4、2DR?DGBOBNGBW@3@GC"?GL46)'7"%.*$FRB33FBG?33@G?&F23BKBKKBC&O?F@PD&BNN3@LBG@2D应"星上电源也朝着高效化'轻型化'小型化和模块!!引言化的方向发展"从而使卫星的体积大幅度减小"重量大大减轻(目前"应用最多的是太阳电池阵与蓄电随着微电子'微机械和高新材料等新技术的迅池组的联合电源"在全世界已发射的航天器中""%Y+!9$,速发展"小卫星在航天领域愈发显示出其旺盛的生以上都采用太阳电池阵9蓄电池组电源系统(太命力和广阔的应用前景(以重量轻'体积小和)更阳

5、电池阵是航天器电源系统的重要组成部分"通过快'更好'更省*为主要目标的小卫星"既可以单颗廉光生伏特效应将太阳光能转换为电能"满足卫星平价快速地完成专项任务"又可以组成分布式星座完台及有效载荷功率需求"同时为蓄电池充电"满足阴成某些大卫星的任务(小卫星由于采用新设计思影期卫星功率需求(路'新技术'新管理模式以及流水线化的制造和生产一般地说"基于小卫星平台的太阳电池阵应具方式"已成为最活跃'最富于挑战性和具有广阔商业有如下特点$重量轻'体积小&研制成本低&集成化和前景的空间技术领域"也是$!世纪初卫星技术发展模块化程度高&研

6、制周期短&太阳电池阵的设计上应+!,+$,的重要趋势(自主性强(在小卫星研制中"电源的重量一般占整个卫星本文就基于小卫星平台的太阳电池阵设计及应重量的!6Y!$%Y(与小卫星的用途和特点相适用情况进行阐述(收稿日期!$%%"9!%9$"$修回日期!$%!%9%89%"作者简介!薛梅%!"5!X&!女!高级工程师!主要从事太阳电池阵的设计工作#5#!航!天!器!工!程!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"卷!$(7#剩磁"两个太阳翼剩磁总和"%[$(-R$!基于小卫星平台的太阳电池阵设计89

7、析由于太阳电池阵直接暴露在空间环境中"因此太阳电池阵必须满足如下设计要求$89:!功能要求!#耐空间带电粒子辐照&卫星在轨运行的光照期间"利用太阳电池阵发$#耐紫外辐照&电"太阳电池阵输出功率不仅要满足整星负载的功7#耐空间轨道运行期间的温度冲击"主要来自率需求"而且还要对蓄电池组充电"以满足地影期的卫星进出地影时的温度交变应力&用电需求(;#具有静电放电!*&]#防护措施&898!结构要求6#能够适应由于星体或天线等对太阳电池阵产为了满足不断增长的功率需求"要求太阳电池生的阴影遮挡情况&阵的面积不断扩大"致使越来越多的

8、小卫星开始采##耐原子氧环境(用可展开式太阳翼构型的方式"即由若干块刚性铝蜂窝太阳电池基板和连接架构成的太阳翼连接在星7!基于小卫星平台的太阳电池阵设计体侧壁板上(太阳翼多为两翼"对称配置在星体两侧(太阳翼结构有刚性'半刚性和柔性三大类"如图;9:!设计原则!所示"柔性太阳电池阵对功率需求普遍在$6%%Z首先"基于小