航天器的热控制膜制造技术

提供一种应用于航天器中的热控制膜，包括适用于呈现对太阳辐射的高反射率，在微波谱内的低吸收率，以及对远红外的高发射率的多层干扰滤波器。该膜没有金属且遍布航天器承载的天线的工作面。这样的膜展现了所期望的热控制散热器表面的热－光特性且可以在不中断ＲＦ信号下应用于通信或雷达天线的工作面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】献器的热控制膜
技术介绍
狱器通信有效载荷产生大量的热，这些热必须通过其夕MP表面借由热辐m^L到空间中。而且，旨表面经受来自A^"阳光的热辐射，这降低了它的热效率。寄生热输x^i可肯诚iiiyNI^表面的方向或通itS用具有适当的 热-緣性的表面材料而斷^'J某种禾級。扭面的情况中，常规的方法是利用具有对阳光低吸收率iL^^卜区域内高发射率的材料涂飾受相对较高水平的太阳照渡的^f表面，例M道4ftim^器的南-北朝向的表面。一种这样类型的材料是包含a阳光的颜料的白漆。这样的涂;^ ,但 是由于表面的紫外线退化而呈麵目对^t的性能，尤其在长^K壬务上。或者， 可^^I光学太阳幼器(OSR)材料。OSR (也叫鄉二表面镜)包括例如玻 璃的光学透明介电材料，其发射MS以例:H艮的金属的幼辦背面。这些 材辨目^NI定，并iW时间的^i^iHWS们的光学4H生。如图1所示，这些类型的材料均运行在输入的太阳,的波长不同于, 表面发射的热絲的波~^1|上。因此，可以选择具有在"^个这些各自波段 中的适当特征的材料ijUt:射iUJt,。但是，即^tjt金属^f层的情况下， 也已经发现阳光的^j"在太阳能的有效部分集中的紫外线波^t远非最佳。US6587263描述了^t具有^H"底、涂敷于其上的齡层、涂敷齡层 的絲层以;SiMt^层的散热层的复合结构的舰的OSR。 ^j"层典型地由 银或铝制成且具有约50 — 100nm的厚度。散热层直接淀积vjl^层^JiiL包括 呈现不同空间折射率的 一层或多层已调制的Si02/SiOxNy/Si3N4涂层。选择在太阳光镨(200nm到2500nm)中具有低电^H^及收率的材料应 用于散热层中。这包括部分紫外(UV)光镨(200 - 400nm )，可见光潜(4000 一 750nm)和i^f光潜(750 一 2500nm )。该材朴迅必须呈现出在^f波长范 围(2.5jim到25nm)中的高吸收率和发射率，与由OSR本身中的电子器件生 成的过量热相对应。另外，因为与在UV光i普中由金属(Ag或AI)M层的 ^SJt有关的问题，设计已调制的散热层以^lt与界面吸收有关的波长范围内(典型地是380nm) ^j"光，从而使得相应的A^太阳辐射不到达与A^金属层的 界面。主要通过实现了改进有害UV ,的M和^M^卜发射率的金属层g热层而实现了宽波^a^jft特性(uv、可见^i^卜)，上g构取决于频率既作为散热器又作为A^t器。但是，虽然这样的osr呈现出a的热性能以 ;sjwi^f^i更薄的i^璃，然而仍然需^(^金属层实现可见it^t。一^4t定的问题^W源传输^阵列的献器中出现。这样的賴阵列可以包括几百个分立的，元件，^""个元件具有相关联的t/r模块，其为 施加到或接收来自相关联的A^元件的射频(rf)信号提供相位控制，以便网 状辐射图案的P车列具有期望的定向性。t/r ^^也用低噪音放大器放大接收信 号，放大由功率放大辦输的信号，且提^^如可调衰减和传输/接收切换的多 种其它功能。因此，阵列的"f-个分立的t/r微包^i午多高频电路，其必须 叙e^目关联的^元件的区域中。这些天线阵列消耗了大量输入功率(10kW 或更多)且要,的废热超过5kW。因为这些A^典型J4^有3米量级的直径，在iE常的情况下，表面区J^L 够允许多余热能的耗"W^Mt正常运行温度。但是，对于朝向 的直#^ 天线，对于每天的若干小时而言日光输入功率在约每平米.lkW的量级。对于 这样的戏，上述日ib^入功率的耗散不可能利用常规的osr，因为典型^艮或铝的^f金属层在^^^率是;f^导的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提^""^膜材料，其在M器应用中提m^制并且满;t孩&皮传^求。本专利技术的另一目的是提供适于M器应用的热膜材料，其 无需金属层即能实ii^財。本专利技术的第一方面在于用于航天器的热控制膜，包括多层干拔摅波器，适于呈现预选#^|在2.5jun到50fim的i^卜波长范围内的高吸收率和发射特 性、在200-2500nm的太阳光镨范围内的低吸收率、和在1到30GHz的^UrfC 频i普内的高传i^特性。##本专利技术构建的^现出对太阳,的高^^率、在微ifc^语内的低吸 收率和x(fei^L外内的高发射率的组合，这为可以用在例:fet信或雷ii^的工 作面的表面上的热控制散热器表面提供了所期望的热踏性，而不会导致RF 信号的中断。热控制膜他逸不含金属，由:ttX现了对应用于通信和雷达的微^M率的高 透明度。而且，在该膜中没有金属的优点在于膜将不会易受可能影响狱器设 备,的侵M电磁干扰。该^^i^^^器M的^的工作面。以这种方式，天线的工作面可以用作热控制散热器以将由放大器和与它相 关联的T/R模块的其它有源部件产生的废热耗散到空间里，而不是必须传* 遥控歉热器。该膜可以为柔性片(flexible sheet)的形式或者为幹凃敷于^A器的表面的 ^^^层的形式。包^i亥膜的多层干拔滤波a^为聚合物结构。应用这样的聚合物结构的 优点在于所有的层可以在利用或者不利用衬底的情况下同时挤压，并iL^终 的光学特性可以##确雌制。而且，这样的热膜可以容易 型为絲附接 的表面的形状。或者，多层干^i^虑波器可以包括Si02、 SiO,Ny和Si3N4的任何组合的一层 或多层，且可以为许多分立的瓦片的形式。这样的瓦片已知可以M电离, 的破坏，并可以JJ^^于具有高热耗散的设备的不^J'J暴露表面。这样的瓦片她具有小于200孩沐的厚度，妙M的是在50到150微 米的范围内。本专利技术的另外一方面在于一种戏，包^4布其工作面的上述総制膜。 附图说明为了更好的理解本专利技术，#(51以实例的方式参照附图，在附图中 图l是示出i^v^^器表面的太阳,光i普的简图； 图2是应用于光学干船虑波器中的Wl薄膜结构的示意图； 图3示出了M器承载的典型热膜净i^露至的太阳,光i普； 图4示出了才娥本专利技术的实施例构建的热膜的所期望的>^波语； 图5是组合了才M^本专利技术适合其工作表面的M制层的^JI^装的有源 传输A^的简化图。M实施方式*的技术成果已经导致薄膜干和虑波器的构勤目对便宜，其主要以波长 j^^p传^"性能的进步为特征。薄膜干^i^虑波器所^)的^fe念为(i) 给出在两个介质之间錄的絲; 幅为(1 -r) / (1 + r )，其中r是在边界的折射^:比；(ii) 当反射发生在比相邻的介质的折射率低的介质中时，相移是 180度，如果该介质与相邻的介质相比具有较高的折射率，则相移是零；且(iii) 如果规it^薄膜的Ji^下表面的A4t而分成两个分量，则光 束以如下方式复合如科目对的相移是180度，则复合后的振幅为两个分量的 振幅之差(相消干扰)；如勤目对的相移是零或360度的倍数，则复合后的振幅 为两个^f:的"^幅^^ (相长干扰)。图2示出应用于干45虑波器中的基础类型的薄膜结构，其由交替的高和低 系数的介电膜的叠层《誠，其中所有介电膜的厚度均为四分之一波长。在高系 It^中絲的絲不会产生由于絲导致的4封可相移，而在低系lt&中的;5t^ 射将由于a而产生180度的相移。因为所有的层的厚度都是四分之一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于航天器的热控制膜，包括：　　　　多层干扰滤波器，适于呈现预选择的在２．５μｍ到５０μｍ的远红外波长范围内的高吸收率和发射特性、在２００－２５００ｎｍ的太阳光谱范围内的低吸收特性、和在１到３０ＧＨｚ的微波频谱内的高传输特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PJ布鲁克斯，
申请(专利权)人：EADS航空有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]