專利名稱：一種用于航天器真空熱試驗(yàn)的紅外加熱籠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種航天器真空熱試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種用于航天器真 空熱試驗(yàn)的紅外加熱籠。
背景技術(shù)：
航天器進(jìn)入軌道后經(jīng)受的最主要空間環(huán)境是真空、冷黑與太陽(yáng)輻照。衛(wèi) 星受太陽(yáng)輻射時(shí)，溫度急劇上升，當(dāng)處于地球陰影區(qū)時(shí)，溫度又降的很低，由 于星上儀器大多由半導(dǎo)體器件組成，通常經(jīng)受不了這么嚴(yán)酷的溫度環(huán)境。為此， 衛(wèi)星本體要采取溫度控制措施，以保證儀器的溫度變化在器件所允許的范圍之 內(nèi)。
在太空中，以輻射熱為主的環(huán)境下工作的儀器，會(huì)出現(xiàn)什么故障，在地面 大氣環(huán)境下是無(wú)法預(yù)測(cè)的。因此， 一般都要在模擬輻射換熱的高真空條件下， 對(duì)衛(wèi)星組件進(jìn)行考驗(yàn)，這就是熱真空試驗(yàn)。各國(guó)研制航天器的大量實(shí)踐表明， 熱真空試驗(yàn)對(duì)于暴露元器件的早期失效和工藝缺陷非常有效，因此各國(guó)航天器 試驗(yàn)規(guī)范均把熱真空試驗(yàn)列為必做項(xiàng)目。外熱流模擬是熱真空試驗(yàn)的關(guān)鍵技 術(shù)，外熱流模擬準(zhǔn)確與否，將直接決定熱真空試驗(yàn)的成敗，而其中紅外加熱籠 加熱是外熱流模擬的主要方式。
紅外加熱籠通過(guò)紅外輻射換熱方式進(jìn)行外熱流模擬，主要用于航天器熱真 空環(huán)境外熱流模擬，是衛(wèi)星、飛船及部組件等熱真空試驗(yàn)不可缺少的重要設(shè)備。 紅外加熱籠的形狀與衛(wèi)星或試驗(yàn)件相同，衛(wèi)星或試驗(yàn)件上的熱分區(qū)與紅外加熱 籠上的熱分區(qū)相互對(duì)應(yīng)，除特殊需求外，均應(yīng)保持相同的間距。真空低溫環(huán)境 下對(duì)紅外加熱籠的要求很高，在高、低溫條件下，要求加熱帶不松鴦、斷裂； 因此紅外加熱籠框架應(yīng)具有熱容量、放氣量、遮擋面積小等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)有一 定的特殊性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于航天器產(chǎn)品真空熱試驗(yàn)的紅外加熱
籠，在真空度大于1X10—spa環(huán)境下，可以提供不低于373K的加熱溫度。 本實(shí)用新型的可由以下技術(shù)方案完成
一種用于航天器真空熱試驗(yàn)的紅外加熱籠，其上、下部分別為一個(gè)不銹鋼 框架，在不銹鋼框架之間布置有多條垂直的鎳鉻加熱帶，鎳絡(luò)加熱帶組成柵格， 其內(nèi)表面噴涂有發(fā)射率為0.88、吸收率為0.95的黑漆，鎳鉻加熱帶的下端與 下部不銹鋼框架固定，上端通過(guò)不銹鋼張緊彈簧與上部不銹鋼框架懸掛連接， 鎳鉻加熱帶與不銹鋼框架之間用聚四氟乙烯帶進(jìn)行電絕緣。
其中，同一加熱區(qū)的相鄰的鎳鉻加熱帶用相同材料的鎳鉻連接帶串聯(lián)起 來(lái)，鎳鉻連接帶與鎳鉻加熱帶之間用點(diǎn)焊連接，在鎳鉻連接帶上焊接引線。 其中，鎳鉻加熱帶附近的引線要采用絕緣包覆的導(dǎo)線。 其中，鎳鉻加熱帶與被加熱表面之間的距離在100 200mm之間。 其中，鎳鉻加熱帶之間的間隙面積為鎳鉻加熱帶外表面積的1~4倍。 其中，鎳鉻加熱帶是厚度為O.lmm的Cr20Ni80的鎳鉻加熱帶。 本實(shí)用新型的有益效果在于
a. 鎳鉻材質(zhì)的加熱帶具有較高的電阻率，可以在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很高的熱
量，且在高溫下有較高的強(qiáng)度，不會(huì)在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)斷條現(xiàn)象。鎳鉻材質(zhì)具
有良好的加工性能，使加熱帶成形更加容易，而且其良好的焊接性能可以使加 熱帶與橫向的連接帶之間的點(diǎn)焊更加容易、可靠。
b. 框架材料選用放氣量較好、具有良好高低溫性能、焊接性以及較高強(qiáng) 度的不銹鋼，使其在骨架焊接以及試驗(yàn)過(guò)程中能夠保持其良好的性能且變形量 很小，而且不生銹，不會(huì)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)品造成污染。
c. 聚四氟乙烯有優(yōu)異的耐高低溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性以及很好的電絕緣和 熱絕緣性能，在高低溫交變的真空環(huán)境中既可以起到很好的絕緣效果，又避免 將鎳鉻加熱帶的熱量傳遞到不銹鋼骨架上從而導(dǎo)致熱量流失。


圖1為加熱籠結(jié)構(gòu)示意圖示意圖。
其中，l為不銹鋼框架，2為聚四氟乙烯帶，3為不銹鋼張緊彈簧，4為鎳 鉻加熱帶，5為鎳鉻連接帶，6為引線。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，紅外加熱籠的上、下部分別為一個(gè)不銹鋼框架1，在不銹鋼
框架之間布置有多條垂直的鎳鉻加熱帶4，被加熱試驗(yàn)件置于鎳鉻加熱帶4組 成的柵格之間。鎳鉻加熱帶4的內(nèi)表面(朝向試驗(yàn)件的一面)模擬太空的"黑" 環(huán)境。為了使熱流模擬更加均勻，紅外加熱籠的形狀盡量與被加熱試件表面的 形狀相同，鎳鉻加熱帶4與被加熱表面之間的距離近了，熱流分布的不均勻性 增加，距離遠(yuǎn)了，加熱籠上各區(qū)對(duì)被加熱表面某個(gè)區(qū)的輻射熱耦合增加，致使 調(diào)節(jié)和控制熱流的困難增加，因此，該距離一般在100 200mm之間選取。鎳 鉻加熱帶4的疏密程度取決于相應(yīng)被加熱表面所需達(dá)到(或吸收)熱流的大小， 應(yīng)盡量使所需的高、低熱流值都能實(shí)現(xiàn)。加熱帶之間的間隙面積一般為鎳鉻加 熱帶4外表面積的1 4倍，其形狀按同一區(qū)單位面積上發(fā)出的電功率相等的原 則來(lái)確定。
鎳鉻加熱帶4是厚度為O.lmm的Cr20Ni80鎳鉻加熱帶。 鎳鉻加熱帶4的下端通過(guò)螺釘與下部不銹鋼框架1固定，上端通過(guò)不銹鋼 張緊彈簧3與上部不銹鋼框架1懸掛連接，為冷熱變化提供一定的伸縮余地。 鎳鉻加熱帶4與不銹鋼框架1之間用聚四氟乙烯帶2進(jìn)行電絕緣。 不銹鋼彈簧3的材質(zhì)是1Col8Ni9Ti合金鋼。
由于試件表面所要求的被加熱溫度會(huì)有所不同，所以紅外加熱籠設(shè)計(jì)時(shí)必 須考慮到不同熱分區(qū)的溫度可以單獨(dú)控制。為了能單獨(dú)控制不同分區(qū)的溫度， 同一加熱區(qū)的相鄰的鎳鉻加熱帶4用相同材料的鎳鉻連接帶5串聯(lián)起來(lái)，連接 帶5與鎳絡(luò)加熱帶4之間用點(diǎn)焊連接，在鎳鉻連接帶5上焊接引線6，通過(guò)引 線6連接電源進(jìn)行加熱。鎳鉻加熱帶4附近的引線6要采用絕緣包覆的導(dǎo)線， 以便能承受高低溫的環(huán)境。
將發(fā)射率為0.88、吸收率為0.95的黑漆噴涂在加熱帶的內(nèi)表面(朝向試 驗(yàn)件的一面)，形成模擬的太空"黑"環(huán)境。黑漆的附著力強(qiáng)，可以在-25(TC 30(TC溫度范圍內(nèi)不脫落。
本實(shí)用新型的紅外加熱籠結(jié)構(gòu)可以滿足熱真空試驗(yàn)的要求，在真空度優(yōu)于 1 X 10—3Pa環(huán)境下，紅外加熱籠對(duì)試驗(yàn)件可以提供不低于373K的加熱溫度。
盡管上文對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
給予了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但是應(yīng)該
5指明的是，我們可以依據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變 和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說(shuō)明書(shū)及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種用于航天器真空熱試驗(yàn)的紅外加熱籠，其上、下部分別為一個(gè)不銹鋼框架(1)，在不銹鋼框架之間布置有多條垂直的鎳鉻加熱帶(4)，鎳鉻加熱帶(4)組成柵格，其內(nèi)表面噴涂有發(fā)射率為0.88、吸收率為0.95的黑漆，其特征在于，鎳鉻加熱帶(4)的下端與下部不銹鋼框架(1)固定，上端通過(guò)不銹鋼張緊彈簧(3)與上部不銹鋼框架(1)懸掛連接，鎳鉻加熱帶(4)與不銹鋼框架(1)之間用聚四氟乙烯帶(2)進(jìn)行電絕緣。
2、 如權(quán)利要求1所述的紅外加熱籠，其特征在于，同一加熱區(qū)的相鄰的 鎳鉻加熱帶(4)用相同材料的鎳鉻連接帶(5)串聯(lián)起來(lái)，鎳鉻連接帶(5) 與鎳鉻加熱帶(4)之間用點(diǎn)焊連接，在鎳鉻連接帶(5)上焊接引線(6)。
3、 如權(quán)利要求2所述的紅外加熱籠，其特征在于，鎳鉻加熱帶(4)附近 的引線(6)為絕緣包覆的導(dǎo)線。
4、 如權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述的紅外加熱籠，其特征在于，鎳鉻加熱 帶(4)與被加熱表面之間的距離在100 200mm之間。
5、 如權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述的紅外加熱籠，其特征在于，鎳鉻加熱 帶(4)之間的間隙面積為鎳鉻加熱帶(4)外表面積的1~4倍。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于航天器真空熱試驗(yàn)的紅外加熱籠，其上、下部分別為一個(gè)不銹鋼框架，在不銹鋼框架之間布置有多條垂直的鎳鉻加熱帶，鎳鉻加熱帶組成柵格，其內(nèi)表面噴涂有發(fā)射率為0.88、吸收率為0.95的黑漆，鎳鉻加熱帶的下端與下部不銹鋼框架固定，上端通過(guò)不銹鋼張緊彈簧與上部不銹鋼框架懸掛連接，鎳鉻加熱帶與不銹鋼框架之間用聚四氟乙烯帶進(jìn)行電絕緣。在真空度大于1×10^-3Pa環(huán)境下，可以提供不低于373K的加熱溫度。
文檔編號(hào)G01M99/00GK201293721SQ20082017801
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者孟凡雷, 鞏俊民, 李智生, 楊萬(wàn)青, 王克文, 陳金明, 魏仁海 申請(qǐng)人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所