【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星系统级真空热试验验证领域，涉及一种整星热平衡试验与热真空试验深度融合试验的优化方法。
技术介绍
1、卫星研制中真空热试验占有极为重要的地位，是设计正确性验证乃至故障检测的重要手段之一。整星系统级大型真空热试验主要分为热平衡试验和热真空试验，两个试验虽然在同一真空冷黑空间环境模拟器内进行，但二者之间存在本质区别，主要表现为试验目的、设备工作模式、外热流模拟等方面。当前国内外卫星真空热试验方法主要包括两类：方法一、热平衡试验与热真空试验先后顺序进行，先进行热平衡试验，后进行热真空试验；方法二、热平衡试验与热真空试验交替进行，即热平衡试验的低温、高温工况与热真空试验的冷、热工况交替进行，一般情况下，热平衡试验先做低温工况，做完热平衡低温工况后接着进行热真空试验第一个循环的低温工况，然后进行热平衡试验高温工况，做完热平衡高温工况后接着进行热真空试验第一个循环的高温工况，之后进行热真空试验的后续循环。方法一是卫星真空热试验领域常规惯用的方法，方法二在部分卫星真空热试验中也有应用，如美国loral公司的“fsl300”平台卫星真空热试验应用该试验方法。
2、上述两种卫星真空热试验方法存在的显著不足是试验时间长、经济造价大等试验成本昂贵，特别是大型平台卫星试验时间更长(平均约480h)、造价更加昂贵。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：提出一种卫星热平衡与热真空融合试验方法，解决卫星系统级真空热试验耗时长的问题。
2、本专利技术解决技术的方案
3、优选的，所述虚拟热平衡试验工况的试验结果提供用于修正卫星热分析模型的试验数据进行模型修正，再由经过修正后的热分析模型进行卫星在轨工况的温度预计，实现热设计验证的目的。
4、优选的，所述的虚拟热平衡试验工况在真空除气过程、首循环的升温过程、末循环的升温或降温过程创建为最佳创建时机，耗时最少。
5、优选的，所述虚拟热平衡试验工况的创建数量至少2个。
6、优选的，所述虚拟热平衡试验工况创建原则包括风险最小，所述的风险最小为卫星热真空试验中施加的红外热流恒定，即红外热流装置的电流设置值在低温拉偏平衡保持的电流值和高温拉偏平衡保持的电流值区间取值，并留有30％以上的安全余量；采用地面程序根据目标温度设定值自主调整红外热流装置的电流大小实现闭环控制。
7、优选的，低温拉偏的目标温度、高温拉偏的目标温度分别在低温基准温度、高温基准温度基础上外扩；其中，高温目标温度在高温基准温度向上外扩10℃，低温目标温度在低温基准温度向下外扩5℃～10℃，但外扩后的高温目标温度、低温目标温度应满足不超过其验收级或准鉴定级的温度范围上限、下限值，建议留有3℃以上的余量。
8、优选的，所述虚拟热平衡试验工况创建原则包括状态更改最小，所述状态更改最小包括星上设备工作模式、辅助控温的星上加热器，均与热真空温度循环工况星上设备、加热器状态设置保持一致。
9、优选的，所述稳定的真空热环境为空间环境模拟器的热沉温度稳定，小于100k，真空度优于6.65╳10-3pa。
10、优选的，虚拟热平衡试验工况创建中卫星外热流稳定可测包括：
11、在每块舱板的散热面上均需安装用于测量热流的热流计；
12、红外热流装置设置恒定的电流值，其中布置在同一舱段的同一舱板散热面红外热流装置的每盏红外灯或每个红外笼加热回路的电流值应完全相同；同一舱段的不同舱板散热面，以及采取隔热设计的不同舱段的不同舱板散热面的红外热流装置设置的电流值相同或不同。
13、优选的，红外热流装置设置的电流值的设置范围0.8a～2.0a。
14、优选的，虚拟热平衡试验工况创建中卫星内热流稳定可测包括：
15、若虚拟热平衡试验工况在真空除气过程创建，则星上设备工作模式与卫星转移轨道工况设置一致；若在热真空温度循环的升温或降温过程创建，星上设备工作模式与相应的温度循环升温或降温工况设置一致；虚拟工况创建直至其热平衡结束的全程，星上设备的工作模式应保持固定不变，不能重新调整。
16、优选的，虚拟热平衡试验工况创建中若辅助控温的星上加热器参与工作，在真空除气过程创建虚拟热平衡试验工况，卫星本体舱板上加热器设置加电、断电状态与卫星转移轨道工况的加热器设置一致；若在热真空温度循环的升温或降温过程创建，卫星本体舱板上加热器设置加电、断电状态与相应的温度循环升温或降温工况的加热器设置一致；设置为“加电”状态的卫星本体舱板加热器应为“长通加电”开环状态，不能设置为自控“通/断”闭环控制状态。
17、优选的，虚拟热平衡试验工况的热平衡稳态判据以选定的温度监测点为判据，连续5h内，非主动控温对象的温度单调变化值小于1℃。
18、优选的，选定的温度监测点为热管上的测温点。
19、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
20、本专利技术提出一种卫星热平衡与热真空融合试验方法，即在热真空试验高温、低温循环工况中创建虚拟热平衡试验工况(工况试验数据后续用于热分析模型修正)，同时达到热平衡与热真空两个试验的目的，并有效缩减试验时间。本专利技术方法在某大型卫星真空热试验中通过了验证，本专利技术具有方法安全可靠、简便易实施、实操性好等优点，同时可简化试验装置要求及试验前热改装流程，显著缩短整星热试验周期，可使试验时间减少23％以上(约110h/颗)，试验经济造价约节省200万元/颗以上。因中小型卫星真空热试验周期短，该方法如应用于中小型卫星真空热试验，试验时间减少比重则更加显著。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.卫星热平衡与热真空试验深度融合高效试验方法，其特征在于通过在卫星热真空试验中创建虚拟热平衡试验工况完成卫星热平衡与热真空试验的融合；其中，虚拟热平衡试验工况的创建原则为遵循对整个真空热试验影响最小化原则，创建时机包括在卫星热真空试验中的真空除气过程中创建，或者每次温度循环的升温或降温过程中创建；所述虚拟热平衡试验工况的创建满足在稳定的真空热环境下，卫星内热流与外热流均稳定可测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述虚拟热平衡试验工况的试验结果提供用于修正卫星热分析模型的试验数据进行模型修正，再由经过修正后的热分析模型进行卫星在轨工况的温度预计，实现热设计验证的目的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的虚拟热平衡试验工况在真空除气过程、首循环的升温过程、末循环的升温或降温过程创建为最佳创建时机，耗时最少。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：所述虚拟热平衡试验工况的创建数量至少2个。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述虚拟热平衡试验工况创建原则包括风险最小，所述的风险最小为卫星热真空试
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：低温拉偏的目标温度、高温拉偏的目标温度分别在低温基准温度、高温基准温度基础上外扩；其中，高温目标温度在高温基准温度向上外扩10℃，低温目标温度在低温基准温度向下外扩5℃～10℃，但外扩后的高温目标温度、低温目标温度应满足不超过其验收级或准鉴定级的温度范围上限、下限值，建议留有3℃以上的余量。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于：所述虚拟热平衡试验工况创建原则包括状态更改最小，所述状态更改最小包括星上设备工作模式、辅助控温的星上加热器，均与热真空温度循环工况星上设备、加热器状态设置保持一致。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述稳定的真空热环境为空间环境模拟器的热沉温度稳定，小于100k，真空度优于6.65╳10-3Pa。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：虚拟热平衡试验工况创建中卫星外热流稳定可测包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：红外热流装置设置的电流值的设置范围0.8A～2.0A。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：虚拟热平衡试验工况创建中卫星内热流稳定可测包括：
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：虚拟热平衡试验工况创建中若辅助控温的星上加热器参与工作，在真空除气过程创建虚拟热平衡试验工况，卫星本体舱板上加热器设置加电、断电状态与卫星转移轨道工况的加热器设置一致；若在热真空温度循环的升温或降温过程创建，卫星本体舱板上加热器设置加电、断电状态与相应的温度循环升温或降温工况的加热器设置一致；设置为“加电”状态的卫星本体舱板加热器应为“长通加电”开环状态，不能设置为自控“通/断”闭环控制状态。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：虚拟热平衡试验工况的热平衡稳态判据以选定的温度监测点为判据，连续5h内，非主动控温对象的温度单调变化值小于1℃。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：选定的温度监测点为热管上的测温点。
...【技术特征摘要】
1.卫星热平衡与热真空试验深度融合高效试验方法，其特征在于通过在卫星热真空试验中创建虚拟热平衡试验工况完成卫星热平衡与热真空试验的融合；其中，虚拟热平衡试验工况的创建原则为遵循对整个真空热试验影响最小化原则，创建时机包括在卫星热真空试验中的真空除气过程中创建，或者每次温度循环的升温或降温过程中创建；所述虚拟热平衡试验工况的创建满足在稳定的真空热环境下，卫星内热流与外热流均稳定可测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述虚拟热平衡试验工况的试验结果提供用于修正卫星热分析模型的试验数据进行模型修正，再由经过修正后的热分析模型进行卫星在轨工况的温度预计，实现热设计验证的目的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的虚拟热平衡试验工况在真空除气过程、首循环的升温过程、末循环的升温或降温过程创建为最佳创建时机，耗时最少。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：所述虚拟热平衡试验工况的创建数量至少2个。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述虚拟热平衡试验工况创建原则包括风险最小，所述的风险最小为卫星热真空试验中施加的红外热流恒定，即红外热流装置的电流设置值在低温拉偏平衡保持的电流值和高温拉偏平衡保持的电流值区间取值，并留有30％以上的安全余量；采用地面程序根据目标温度设定值自主调整红外热流装置的电流大小实现闭环控制。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：低温拉偏的目标温度、高温拉偏的目标温度分别在低温基准温度、高温基准温度基础上外扩；其中，高温目标温度在高温基准温度向上外扩10℃，低温目标温度在低温基准温度向下外扩5℃～10℃，但外扩后的高温目标温度、低温目标温度应满足不超...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘百麟，林勇文，邢志芹，胡帼杰，李一帆，刘中岳，薛碧洁，谢伟华，尹家聪，李天然，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。