[发明专利]一种月面巡视器六轮摇臂式移动机构的热控方法

说明书

技术领域

本发明涉及月面巡视器移动机构的温度控制领域，具体涉及一种月面巡视器六轮摇臂式移动机构的热控方法。

背景技术

月面巡视器是能适应月面环境，携带科学探测仪器在月面进行巡视探测的航天器。出于航天器减重及对材料强度的需求，月面巡视器六轮摇臂式移动机构大量采用了钛合金材料。由于月球表面没有大气层的保护，昼夜时间长，温度变化很大，温差高达300℃，暴露于巡视器外部的移动机构直接受剧烈变化的外热流环境的影响，其温度变化也十分剧烈。如果不采取有效的热控措施，其温度将随着环境和自身工作模式的变化而剧烈变化，如果超过其容许范围则会极大的影响其寿命甚至失效，因此对于移动机构需要采取合适的热控手段来保证其温度水平在适当的范围之内。

未经表面处理的钛合金表面太阳吸收比(as)与半球发射率(εH)的比值高达4-6，在太阳垂直照射条件下，其表面温度高达300℃以上，难以满足移动机构的使用要求。同时由于移动机构的结构极其复杂，活动部件多，表面形状不规则，对尺寸精度要求高，热控设计时必须以保证设备的活动功能为前提，且耐温范围要求尽量宽，因此给热控设计和实施带来了很大的困难，普通的热控设计方法无法满足要求：

(1)由于月面环境的恶劣，热控设计面临的困难比一般飞行设备的热控设计大得多；同时外露部件往往需要转动，普通的包裹多层隔热组件、贴膜等热控方法难以实施；

(2)为了满足机构的工作温度要求，根据热控分析计算，用于移动机构表面热控涂层需要具有低吸辐比的热控状态，具体地说，涂层的太阳吸收比(在250-2500nm的太阳发射区间)低，半球发射率高，太阳吸收比和半球发射率的比值应小于0.5。另外，该涂层应与基体结合强度高，适应较复杂结构的零件表面处理。现有光亮阳极氧化工艺只能在铝及铝合金部件表面实施，而对于钛合金材料，这种材料无法采用光亮阳极氧化工艺制备所需的低吸辐比热控涂层；

(3)虽然在平面或一定的曲面上采用柔性OSR贴片的方式可以取得较好的热控效果，但这种方式在具有不规则形状的零部件表面上实施有相当的工艺难度；

(4)由于移动机构要求耐受月夜-180℃以下的低温和月昼150℃的高温，现有的白漆等热控涂层耐温范围为-100～+100℃，无法满足使用需求。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种月面巡视器六轮摇臂式移动机构的热控方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种月面巡视器六轮摇臂式移动机构的热控方法，用于对一种六轮摇臂式移动机构的温度进行控制，该移动机构的结构形式为六轮驱动，其包括摇臂、轮系、驱动机构、差动机构及传动轴，所述摇臂包括左摇臂和右摇臂，所述轮系主要包括车轮，所述驱动机构包括内部电机和壳体，所述差动机构及传动轴位于所述月面巡视器内部，所述摇臂、轮系及驱动机构均位于所述月面巡视器外部，其中所述摇臂、驱动机构的壳体均采用钛合金材料；所述的热控方法包括以下步骤：

对所述摇臂、驱动机构壳体生成具有发射率大于0.89、太阳吸收比小于0.4且耐热范围-196～+160℃的钛合金微弧氧化涂层，用于调整表面辐射特性，使之能够满足工作温度要求；

所述轮系的车轮轮面的轮面丝网保持钛合金本色，不做处理；

所述驱动机构内部电机与所述驱动机构壳体之间涂导热硅胶，以增强散热能力；

所述差动机构及传动轴的外表面包覆5单元的多层隔热组件，减少机构与巡视器内部热环境的热耦合，同时减少巡视器内部加热量向空间的漏热。每单元多层隔热组件由1层涤纶网和1层双面镀铝聚酯膜组成，最外表面为1层F46镀银二次表面镜膜或者聚酰亚胺镀铝二次表面镜膜。

上述各步骤之间没有先后顺序，以上仅为写作顺序。

微弧氧化是在电解质溶液中(一般是弱碱性溶液)施加高电压在材料表面原位生长陶瓷氧化膜的过程，该过程是物理放电与电化学氧化、等离子体氧化协同作用的结果。本发明所述的具有辐射特性的微弧氧化涂层制备方法包括如图1中的步骤。

一些实施例中，在所述电解质溶液中引入浓度为20～60g/L的硅酸盐成分，使得在形成的涂层中含有对太阳光具有高反射的氧化硅，达到对涂层辐射特性的调整。

一些实施例中，对于所述月面巡视器六轮摇臂式移动机构的非微弧氧化镀覆面，采用化学铣切可剥漆、夹具两种方式进行保护。其中形状非规则面采用油漆保护，形状规则面采用夹具保护，比如管材内部非镀覆面，可采用夹具将管材两头封闭等。