论文部分内容阅读
航天器星载天线在轨运行过程中,要经历恶劣的太空热环境,为保证其能正常的工作,需对星载天线进行热分析与热设计,设计合理的热控方案。碳纤维复合材料及复杂机构部件的传热性能及界面热阻是进行星载天线各组件间的导热控制的重要因素,是进行星载天线热分析与热设计的基础,而复合材料结构和各组件的相关热参数仅能从部分手册或者零星测试中获得,数据积累有限且离散性大,因此有必要进行天线材料热物性数据的获取和结构部件的热特性研究工作。本文基于一维导热的原理,设计并搭建一套实验系统,采用稳态法测量航天器天线材料及结构各组件的热导率参数及界面接触热阻。实验测试系统由真空系统、温控系统、加热系统、数据采集系统和测试件等五部分组成,测试件放置在真空容器槽内,真空容器悬挂于高低温恒温槽内。利用搭建的内循环真空实验系统对大功率射频同轴电缆和天线指向结构(主要为轴承和轴承配合件)进行测试,获得-40℃~120℃温度范围内测试件的径向热导率和界面接触热阻,并对测试结果进行分析,得出测试件径向等效热导率与测试温度呈正比关系。然后利用NETZSCH GHP 456保护热板法热导率测量仪测试复合材料蜂窝夹层板,得到复合材料蜂窝夹层板的等效热导率参数。实验结果表明,测试件材料热导率参数数值均较小,且随着温度升高而增大。并对大功率射频同轴电缆、天线指向机构、复合材料蜂窝夹层板和碳纤维增强板胶接结构等进行热分析数值计算,获得对应工况下的温度分布及热流密度分布,并将数值分析结果与实验数据进行比较,从而对内循环真空实验测试系统的准确性和可靠性进行验证。通过实验测试与数值模拟计算,获取航天器常用复合材料和机构部件的相关热性能参数,为航天器天线热设计与热分析提供基本数据参考,具有一定的工程实际应用价值。