[发明专利]一种高轨光学遥感器真空热试验外热流模拟方法

摘要

一种高轨光学遥感器真空热试验外热流模拟方法，首先根据光学遥感器(3)的在轨太阳吸收率确定太阳辐射热流。其次将光学遥感器(3)置于真空环境模拟室(1)内，然后通过光学系统在一个轨道周期内吸收的太阳辐射热流Q₁(t)是否为0确定‘日凌’时段，将Q₁(t)≠0的时间段确定为‘日凌’时段，采用太阳模拟器(2)与电加热器结合的模拟方案进行外热流模拟，将Q₁(t)＝0的时间段确定为非‘日凌’时段，采用单独电加热器的模拟方案进行外热流的模拟。本发明方法解决了现有非接触式空间光学遥感器外热流模拟方法不具备太阳光谱能量谱段特性和方向性问题，可准确模拟遥感器在轨所受太阳光谱的能量分布，模拟准确性高且易于工程实现。

主权项

一种高轨光学遥感器真空热试验外热流模拟方法，其特征在于包括如下步骤：(A)确定光学遥感器(3)的光学系统在轨的太阳吸收率α₁，光学遥感器(3)的遮光罩在轨初期及在轨末期的太阳吸收率α₂和α‘₂，以及光学遥感器(3)外侧多层隔热组件在轨初期及在轨末期的太阳吸收率α₃和α‘₃，根据各太阳吸收率，采用蒙特卡洛法计算得到光学遥感器(3)的光学系统、遮光罩以及光学遥感器(3)外侧多层隔热组件在一个轨道周期内吸收的太阳辐射热流Q₁(t)、Q₂(t)、Q₃(t)，其中t∈[0，T]，T为轨道周期；(B)根据Q₁(t)是否等于0，将一个轨道周期划分为三个时间段，分别为[0，t₁)、[t₁，t₂]以及(t₂，T]；(C)根据t₁、t₂以及光学遥感器(3)在轨的运动角速度确定光学遥感器(3)在[t₁，t₂]时间段内需要转动的角速度W和角度α，并选取转动角度范围不小于α的运动模拟器(5)；(D)根据光学遥感器(3)的外包络尺寸确定太阳模拟器(2)的最小光斑直径D，要求D≥max(2*L₁sin(α/2)+L₂cos(α/2)，L₃)，其中L₁和L₂为光学遥感器(3)在转动平面内的高度和宽度，L₃为光学遥感器(3)在垂直于转动平面的方向上的长度；同时根据光学遥感器(3)的在轨工况确定太阳常数Q_太阳常数来选择太阳模拟器的辐照强度，并选取最大辐照强度Q_max≥Q_太阳常数且最小光斑直径D同时满足要求的太阳模拟器(2)；(E)将电加热器组A粘贴在光学遥感器(3)的遮光罩表面，将电加热器组B粘贴在在光学遥感器(3)外侧多层隔热组件的聚酰亚胺膜上；(F)将光学遥感器(3)置于运动模拟器(5)上，并将运动模拟器(5)置于真空环境模拟室(1)内，同时将太阳模拟器(2)固定于真空环境模拟室(1)的顶部，运动模拟器(5)置于太阳模拟器(2)的光斑外；(G)在[0，t₁)时间段内，关闭太阳模拟器(2)和运动模拟器(5)，将步骤(A)计算得到的Q₂(t)、Q₃(t)分别等效为电加热器组A和电加热器组B的功耗，采用两组电加热器模拟光学遥感器(3)在轨吸收的太阳辐射热流；在t₁时刻，通过运动模拟器(5)将光学遥感器(3)移至太阳模拟器(2)的正下方，打开太阳模拟器(2)并使光照强度为Q_太阳常数，控制运动模拟器(5)带动光学遥感器(3)偏离竖直方向‑α/2角度，并保持在[t₁，t₂]时间段内运动模拟器(5)以角速度W从‑α/2角度返回竖直方向并继续转动至α/2角度，在运动模拟器(5)的转动过程中同时将Q‘₂(t)和Q’₃(t)分别等效为电加热器组A和电加热器组B的功耗，采用两组电加热器和太阳模拟器(2)一起模拟光学遥感器(3)在轨吸收的太阳辐射热流；在t₂时刻，关闭太阳模拟器(2)和运动模拟器(5)，重新将步骤(A)计算得到的Q₂(t)、Q₃(t)分别等效为电加热器组A和电加热器组B的功耗，采用两组电加热器模拟光学遥感器(3)在(t₂，T]时间段在轨吸收的太阳辐射热流；如果模拟的环境为光学遥感器(3)在轨初期，则计算Q₂(t)、Q₃(t)时选用的太阳吸收率分别为α₂和α₃，对应的Q‘₂(t)＝0、Q’₃(t)＝0；如果模拟的环境为光学遥感器(3)在轨末期，则计算Q₂(t)、Q₃(t)时选用的太阳吸收率分别为α‘₂和α‘₃，对应的Q‘₂(t)＝Q₂(t)*(α‘₂‑α₂)/α‘₂，Q‘₃(t)＝Q₃(t)*(α‘₃‑α₃)/α‘₃。