[发明专利]一种空间环境下可调光阑

说明书

本发明提供了一种空间环境下可调光阑，包括：两片采用双向半圆结构的冷板，所述冷板包括基板、液氮管路、光阑安装支架，基板的尺寸为是根据太阳模拟器有效光斑的尺寸和光阑相对于准直镜的距离计算得出，并根据需要将基板不同的面做不同的发射率；液氮管路里充满流动的液氮，将基板冷却至100K以下的低温，液氮管路是基板加工时预留的内部管路，管路的管径和疏密由光阑面所承受的热流密度得出；光阑安装支架为光阑提供支撑点和转动轴。本发明保证热沉覆盖率，在需要太阳模拟器照射的时段打开，允许太阳模拟器光线通过，且滤掉周围杂散光。

技术领域

本发明涉及一种空间环境下超大可调光阑，尤其涉及一种航天用地面真空热试验过程中使用的可调光阑。

背景技术

太阳模拟器是在室内模拟太阳在不同大气质量条件下光辐照特性的一种试验或定标设备。应用太阳模拟技术研制的太阳模拟器多用于空间飞行器的环境模拟试验，是空间环境模拟设备的主要组成部分，能够为航天器提供与太阳光谱分布相匹配的、均匀的、准直稳定的太阳光辐照。在航天器真空热环境试验中，太阳模拟器是最具真实准确的热流模拟手段，应用太阳模拟器可以高精度的完成航天器热平衡试验，特别是对形状复杂、热耦合关系复杂的航天器的热平衡试验，必须用太阳模拟器来完成。

在地面模拟空间环境，真空环境模拟器内真空度达到1×10-3Pa，周围热沉温度达到100K，需要为热沉持续通液氮以维持深低温环境。为真实模拟太空深低温环境，热试验过程中，距离待试产品表面1m的球面范围内低温热沉覆盖面积须不少于95％。

以往建成的环境模拟器通过尽量减少开孔(如光学法兰、测试法兰等)来保证热沉的覆盖比例达到95％以上，但是安装有太阳模拟器的环境模拟器中，太阳模拟器的准直镜是固定在罐内，距离产品一般不超过8m，面积一般为太阳模拟器光斑面积的2.5倍，温度保持在250K～320K，且反射率90％以上，直接导致空间环境模拟器的热沉覆盖率不能保证95％的底线，真空热试验的精度不能满足相关试验标准要求，另外，准直镜产生的大面积热辐射严重干扰产品热设计，准直镜表面反射的红外线也对产品热平衡产生干扰。

国外有太阳模拟器的真空热试验设备通常有以下方法来解决：a、增大真空模拟试验设备，将准直镜远离产品，减少准直镜对产品的辐射，但是该方法需要建设很大的真空舱，造成严重浪费；b、实时监测准直镜温度，将准直镜作为已知热源考虑进产品热设计模型中，此方法目前应用较广，但是依赖理论计算，不能对产品进行完全的试验验证。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种空间环境下超大可调光阑，针对在真空热试验中太阳模拟器光学准直镜造成的大面积热辐射而导致的热试验不准确的难题，提供一种大面积可调节光阑，在太阳模拟器使用间隙将准直镜用低于100K的深低温光阑遮挡起来，提高热试验的精度。本发明采用一种可以在真空低温下随时开关的光阑，在试验工况的单个循环过程中不需要太阳模拟器照射的时间段遮挡准直镜，保证热沉覆盖率，在需要太阳模拟器照射的时段打开，允许太阳模拟器光线通过，且滤掉周围杂散光。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种空间环境下可调光阑，包括：两片采用双向半圆结构的冷板，所述冷板包括基板、液氮管路、光阑安装支架，基板的尺寸为是根据太阳模拟器有效光斑的尺寸和光阑相对于准直镜的距离计算得出，并根据需要将基板不同的面做不同的发射率；液氮管路里充满流动的液氮，将基板冷却至100K以下的低温，液氮管路是基板加工时预留的内部管路，管路的管径和疏密由光阑面所承受的热流密度得出；光阑安装支架为光阑提供支撑点和转动轴。

光阑最小直径D＝d+2×tanδ×l+2×σ，d为太阳模拟器有效光斑直径，δ为光线准直角，l为光阑距有效光斑的距离，σ为边缘余量。

光阑安装支架焊接在真空罐壁上。