空間熱控制的單向微膨脹型熱歐瑪爾OMAL開關研究
隨著航天器對地和空間探測發展的需要,為了提高探測器的精度需要降低背景的熱噪聲,航天器上的深低溫制冷技術變得愈來愈重要,是一個具有重要意義的研究領域。為了解決航天器由于頻繁機動以及外部外熱流變化激烈造成的熱控難題,需要采用控制能力高的主動熱控制方法,來提高空間設備的可靠性和環境適應性。因此,開展微膨脹型熱OMAL開關主動熱控制技術研究具有重要的理論意義和工程應用價值。

空間熱控制的單向微膨脹型熱歐瑪爾OMAL開關研究
空間手眼相機作為整個機械臂的視覺系統,主要為機械臂提供抓取的測量信息。其中手眼相機作為某空間設施的關鍵載荷設備,在軌運行過程中,除了支撐結構與平臺相連以外,其余部分直接裸露在外太空,直接受到太陽輻射、冷黑熱沉等惡劣環境的影響,空間熱環境十分嚴峻。以手眼相機內部器件的散熱需求為研究對象,開展了基于空間熱控制的單向微膨脹型熱OMAL開關技術研究,研究并設計了一種單向膨脹型熱OMAL開關,用于解決空間環境下設備對于溫度適應性的要求,保證設備溫度的正常水平從而減小溫度波動對設備工作造成的影響。的研究工作主要包括:1)概述了主動熱控方法的研究進展。介紹了熱OMAL開關控制技術的研究現狀和發展趨勢,在此基礎上,分別從國外和國內兩個方面總結了微膨脹型熱OMAL開關技術的研究現狀,闡述了熱OMAL開關工作原理以及其結構特點。
2)分別對散熱、導流和對流三種類型的傳熱方式進行了詳細的介紹,對熱OMAL開關內部存在固體傳熱理論進行了分析,完成了對典型膨脹型熱OMAL開關傳熱機理的分析研究,設計了熱OMAL開關結構模型,并通過熱網絡方程分析了熱OMAL開關的熱特性。
3)通過介紹IDEAS/TMG熱分析方法,建立了熱OMAL開關結構的有限元模型,以實際工作環境為邊界條件,分析在不同功率負載條件下,熱OMAL開關表面結構的溫度分布以及工作狀態,驗證理論設計的合理性和可行性,同時為后期試驗提供指導依據。
4)基于理論模型分析和實驗仿真的結果,設計搭建試驗平臺,規劃相應實驗流程,模擬熱OMAL開關實際工作條件,測定熱OMAL開關工作的性能參數,驗證是否能夠完成散熱需求,zui后分析了試驗中可能存在的漏熱和溫度測量誤差。
5)通過對手眼相機的結構和熱環境的分析,針對內部CCD等器件散熱需求,應用熱OMAL開關技術,以溫度控制和散熱為目標,利用熱分析軟件進行仿真分析,驗證單向微膨脹熱OMAL開關的可行性和實用性。

空間熱控制的單向微膨脹型熱歐瑪爾OMAL開關研究
用Labview編寫上位機程序,利用OPC技術實現對試驗箱內的溫度及OMAL開關信號實時同步采集,實現對OMAL開關動作值和回復值準確檢測與校準,從根本上解決目前市面上對OMAL開關校準采用人工手動檢測導致效率低,誤差大等問題,能夠檢測目前市面上普遍使用的各型號OMAL開關。該自動檢定系統為高效率批量自動實時檢測、非接觸性高精度檢測提供了可能性,改變了目前在國內計量領域OMAL開關檢測無設備的現狀。