[发明专利]一种静止轨道遥感器光学系统精密热控设计方法

权利要求书

1.一种静止轨道遥感器光学系统精密热控设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤(一)、通过测量获得不同太阳照射方向下，位于地球静止轨道遥感器外热流变化规律；并分别确定位于地球静止轨道遥感器外热流处于极端高温工况和极端低温工况的时间；通过实验确定遥感器内热源工作类型；分别确定遥感器内热源在地球静止轨道外热流处于极端高温工况和极端低温工况时的工作模式；

步骤(二)、位于地球静止轨道遥感器外热流处于高温工况时，对外部热流进行屏蔽；

对外部热流进行屏蔽的方法包括如下步骤：

步骤(2.1)、对遥感器遮光罩长度进行设计

设遮光罩直径为D；太阳光与遥感器光轴的夹角为α；光学系统距离遮光罩根部的距离为l，则遮光罩长度L为：

L≥D/tanα_min-l

式中，α_min为太阳光与遥感器光轴的最小夹角；

设允许的遮光罩长度最大为L₂；当L≤L₂时，进入步骤(2.3)；当L＞L₂时，进入步骤(2.2)；

步骤(2.2)、通过调整遥感器角度避免太阳辐射热流直接照射光学系统；

遥感器的调整角度β为：

β＝arctan(D/L)

即当太阳光与遥感器光轴的夹角为α＜β时，调整遥感器角度实现光学系统与遥感器光轴的夹角α≥β；

步骤(2.3)、对遮光罩进行热控设计；对遮光罩进行热控设计的方法为：遮光罩壁面喷涂吸收-发射比为0.1～0.2的热控涂层、遮光罩表面包覆多层隔热材料、遮光罩布置环路热管或均温热管实现进行均温处理、遮光罩表面布置主动控温加热回路；

步骤(三)、位于地球静止轨道遥感器外热流处于高温工况时，对遥感器内部进行热控制；

步骤(四)、对遥感器内部光学系统的主动热控系统进行设计；

光学系统采取间接辐射控温的方式控温；计算光学系统的主动热控功耗。

2.根据权利要求1所述的一种静止轨道遥感器光学系统精密热控设计方法，其特征在于：所述步骤(一)中，所述遥感器内热源分为两类：第一类遥感器内热源工作时间小于等于24h；第二类遥感器内热源工作时间为10h，且仅白天工作。

3.根据权利要求2所述的一种静止轨道遥感器光学系统精密热控设计方法，其特征在于：所述步骤(一)中，所述遥感器内热源的工作模式为：当地球静止轨道外热流处于极端高温工况时，第一内热源24小时开机，且第二内热源在轨道时刻0-18000s、68400-86400s时开机，其它时间第二内热源关机；当地球静止轨道外热流处于极端低温工况时，第一内热源和第二内热源均关机。

4.根据权利要求3所述的一种静止轨道遥感器光学系统精密热控设计方法，其特征在于：所述轨道时0为地球正午12点。

5.根据权利要求4所述的一种静止轨道遥感器光学系统精密热控设计方法，其特征在于：所述步骤(三)中，对遥感器内部进行热控制的方法包括：遥感器内部设置散热装置、光学系统与内热源分散分布或光学系统与内热源之间安装隔热装置。

6.根据权利要求5所述的一种静止轨道遥感器光学系统精密热控设计方法，其特征在于：所述步骤(四)中，光学系统的主动热控功耗G与光学系统的漏热量Q相等；光学系统的漏热量包括光学系统向冷黑空间的辐射漏热Q₁、光学系统与遥感器其他结构之间的辐射换热Q₂和光学系统与其他结构之间导热换热Q₃。

7.根据权利要求6所述的一种静止轨道遥感器光学系统精密热控设计方法，其特征在于：所述光学系统向冷黑空间的辐射漏热Q₁为：

式中，σ为玻耳兹曼常数；

ε_光学系统为光学系统朝向冷黑空间一侧的发射率；

A_光学系统为光学系统朝向冷黑空间一侧的表面积；

为光学系统温度；

为冷黑空间温度；

光学系统与其他结构之间的辐射换热量为Q₂：

式中，ε′_光学系统为光学系统表面发射率；

A′_光学系统为光学系统表面积；

为与光学系统有辐射换热关系的结构温度；

光学系统与其他结构之间的导热换热量Q₃为：

式中，T′_{4其他结构}为与光学系统有导热连接的结构温度；

R为光学系统与安装结构之间的接触热阻；

则G＝Q＝Q₁+Q₂+Q₃。