[发明专利]一种基于真空热试验的航天器表面热流非接触测量方法

说明书

本发明提供了一种基于真空热试验的航天器表面热流非接触测量方法，用以解决现有技术中非接触式热流测量不准确的问题。所述非接触测量方法在被测表面划分成若干被加热分区基础上，计算每个被加热分区的积分平均热流位置，再根据积分平均热流位置选取热流计的布置数量和安装位置及热流计与被测表面的空间距离，通过支架安装热流计，对真空热试验中航天器被测表面的热流进行测量，并根据每个热流计所测量的热流计算平均热流及平均温度，以平均热流及平均温度的均方根值作为测量结果。本发明热流计不需与航天器表面接触，准确测量到达航天器表面的热流，适用于真空热试验中不能安装固定热流计的航天器表面，提高航天器真空热试验的有效性。

技术领域

本发明属于航天器真空热试验领域，具体涉及一种基于真空热试验的航天器表面热流非接触测量方法，用于热流计安装面与被测表面不共面情况下的热流测量。

背景技术

航天器使用前，需要通过真空热模拟试验进行性能测试。真空热试验时为了模拟航天器在轨外热流，需要用加热笼、红外灯阵或加热板对航天器表面进行加热，来模拟航天器在轨运行时接收到或吸收的太阳辐照、地球辐照等外热流，为了准确模拟航天器表面的热流分布，需要进行热流测量，试验过程中要用热流计来测量航天器表面的到达热流。

现有技术中，真空热试验时热流计一般安装在航天器表面，使安装面与航天器表面共面，一般采用黑片热流计，通常将黑片热流计固定安装在航天器表面进行热流测量，如图1所示。当航天器表面的特性或结构不允许安装固定热流计时，则无法进行热流计的安装，只能通过安装支架的方式，进行非接触测量。但是，真空热试验时本身就存在整个被加热面上到达热流密度分布不均匀的现象；在非接触测量中，对于同一个加热分区，热流计安装面与被测表面不共面时，两面间存在安装距离，从而造成测量误差，因此，热流计的安装位置及布置数量都会影响到热流模拟的准确度。目前采用支架安装热流计进行非接触测量时，并未充分考虑上述影响测量准确度的因素，无法保证热流模拟的准确性。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种基于真空热试验的航天器表面热流非接触测量方法，在非接触测量中将热流计与被测表面的距离、热流计的安装位置及可调性、热流计的有效布置数量的影响计入热流测量的过程中，获得更加准确的热流值，提高航天器真空热试验的有效性。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种基于真空热试验的航天器表面热流非接触测量方法，所述非接触测量方法包括如下步骤：

步骤S1，根据真空热试验要求将航天器被测表面划分成若干被加热分区；

步骤S2，根据航天器被测表面和、真空热试验的外热流模拟装置的位置关系及热流模拟参数，计算每个被加热分区的积分平均热流位置；

步骤S3，根据所述积分平均热流位置、航天器被测表面特性及热流模拟参数，在航天器被测表面选取热流计的布置数量和测量位置；

步骤S4，在外热流模拟装置上安装支架，支架一端活动连接于所述外热流模拟装置，另一端安装热流计，使热流计位于选取的航天器被测表面测量位置处；

步骤S5，在支架上安装热流计，所述热流计与被测表面具有预设空间距离，并对支架进行微调完成热流计安装；

步骤S6，通过安装完成的热流计，对真空热试验中航天器被测表面的热流进行测量，并根据每个热流计所测量的热流计算平均热流及平均温度，以平均热流及平均温度的均方根值作为测量结果。

上述方案中，所述步骤S2中计算每个被加热分区的积分平均热流位置，通过Matlab软件计算热流在不同尺寸的被加热分区的分布，再根据每个被加热分区的热流分布，进行积分计算，获得平均热流位置。

上述方案中，所述真空热试验采用红外加热阵作为加热源；