预估太阳电池阵在轨最高温度的经验公式.pdf

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1、V01．3l，No．1航天器环境工程第31卷第l期68SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2014年2月htlp：／／www．bisee．ac．cnE-mail：htq均gc@126．comTel：(010)68116407，68116408，68116544预估太阳电池阵在轨最高温度的经验公式王甜甜，彭方汉，耿利寅，李国强(北京空间飞行器总体设计部空间热控技术北京市重点实验室，北京100094)摘要：针对距地高度为300～1000km的太阳同步轨道，分析了一维转动展开式太阳电池阵的温度影响因素，给出了计算太阳电池阵最高温度的经

2、验公式。此公式同样适用于低地球轨道的卫星，且计算结果可包络卫星热控状态变化带来的影响，在太阳电池阵设计阶段可为电源分系统提供太阳电池阵最高温度的初步数据。关键词：太阳电池阵；一维转动展开；热平衡；温度预示；经验公式中图分类号：TM914．4+3文献标志码：A文章编号：1673—1379(2014)01-0068一06DoI：10-3969／j．issn．1673一1379．2014．01．013Anempiricalfbrmulatopredictthehighesttemperatureofon-orbitsolararrayWaIlgTiaIltian

3、，PengFaJlghaIl，GengLiyin，LiGuoqi锄g(BeijingKeyLabofspaceTIlenIlalcon仃olTectlIlolo科BeijingInstitIlteofspacecrafcsystemEngineedng，Beijing100094，China)Abstract：Thetemperamreinnuencet．actorsoftlleone-dimensionaltuming-unfoldedsolarwingsare锄alyzed，aIldanempiricalfomulatopredictthehighes

4、ttemperatIlreoftheon—orbitsolararrayisproposedforthe300～1000-dnsuIlsynchronousorbit．Thefb加ulac锄be印pliedtotheloweanllorbitsatellites，aIldthepredictionrcsultshaveahadytakenmesatellite’sthe姗alcontrolV撕ationintoconsideration．Thisempiricalf．onnulapmVidesause如ltooltopredictthehighesttem

5、peratureoftllesolararrayinthedesignphaseofthesolaramy．Keywords：solaramy；one-dimensionaltuming；tllemalbalaIlce；temperatureprediction；empiricalfb咖ulaO引言太阳电池阵作为星上电源分系统的一种常用发电装置，目前在航天器上广泛应用。对于太阳同步轨道卫星，目前应用的太阳电池阵包括固定翼、一维转动翼、二维转动翼等类型，其中一维转动展开式太阳电池阵是最常用的类型【l】。电源分系统进行太阳电池阵面积设计的2个重要依据是星上能源

6、需求和太阳电池的光电转换效率，其中后者随太阳电池阵温度升高而下降。因此，太阳电池阵的在轨最高温度是电源分系统确定太阳电池阵面积的一个重要参数，在设计前应进行必要的预估。由于太阳电池阵一块帆板的面积超过了3m2，而帆板上的测温点数量有限，测温点的温度不能完全反映太阳电池阵的最高温度。例如“资源”系列卫星均采用了降交点地方时为10：30或14：15收稿日期：2013．10．17；修回日期：2014．01．15的太阳同步轨道，轨道高度为480～780km，太阳电池阵的外热流环境相同，且均采用了三结砷化镓电池片，光电转换效率相同。而根据在轨实测数据，3颗卫星的太阳

7、电池阵最高温度分别为89℃、76℃和106℃，差异非常大。因此，在研型号的太阳电池阵最高温度无法通过已发射的具有类似轨道的卫星在轨实测数据来确定，主要依靠仿真分析获得。电源分系统进行太阳电池阵设计时，卫星的热控设计方案尚未完成，因此在太阳电池阵设计阶段，太阳电池阵仿真分析温度与最终结果存在差异。分析各种因素对太阳电池阵最高温度的影响，得出可包络卫星热控状态变化带来的太阳电池阵最高温度变化的经验公式，从而准确计算出太阳电池阵的最高温度，对提高太阳电池阵设计的合理性具有重要意义。第1期王甜甜等：预估太阳电池阵在轨最高温度的经验公式1分析对象选择目前及后续型号广

8、泛应用的三结砷化镓太阳电池阵为分析对象，其具体特性描述如下。1)太