一種提升大型熱真空試驗(yàn)降溫能力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種通過(guò)旋轉(zhuǎn)加熱籠的加熱帶提升大型熱真空試驗(yàn)降溫能力的方法，可應(yīng)用于航天器大型天線反射器及太陽(yáng)能電池板熱真空試驗(yàn)，在保證試驗(yàn)高溫要求的同時(shí)可以提高試驗(yàn)低溫的降溫速率和降溫能力。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大型熱真空試驗(yàn)主要采用紅外加熱籠模擬外熱流來(lái)控制航天器天線產(chǎn)品溫度進(jìn)行試驗(yàn)，熱真空試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)設(shè)備熱沉內(nèi)液氮循環(huán)模擬冷背景，通過(guò)加熱籠紅外加熱帶的熱輻射來(lái)控制試驗(yàn)天線的溫度，隨著天線仿真技術(shù)的不斷發(fā)展及天線在軌的實(shí)際工作需求，天線對(duì)熱真空試驗(yàn)的低溫要求越來(lái)越嚴(yán)酷。熱真空試驗(yàn)中，由于降溫能力不足，天線產(chǎn)品低溫要求只能以設(shè)備極限低溫為準(zhǔn)。而引起降溫能力不足的一個(gè)主要因素是加熱籠紅外加熱帶的遮擋，因?yàn)樵跓嵴婵赵囼?yàn)中傳熱方式以輻射傳熱為主，產(chǎn)品降溫是通過(guò)熱沉的輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)的，升溫是通過(guò)紅外加熱籠輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了保證高溫的輻射溫度，加熱籠的紅外加熱帶覆蓋系數(shù)一般設(shè)計(jì)為33%?40%，但在降溫階段，紅外加熱帶正好阻擋了熱沉對(duì)產(chǎn)品的輻射，影響了設(shè)備的降溫能力。
[0003]解決該問(wèn)題的傳統(tǒng)方法是降低加熱帶的覆蓋系數(shù)和加熱帶雙面噴黑漆。通過(guò)降低加熱帶的覆蓋系數(shù)雖然能滿足部分低溫試驗(yàn)要求，但由于覆蓋系數(shù)降低，升高溫時(shí)難以滿足高溫試驗(yàn)的要求;加熱帶雙面涂黑漆雖然對(duì)低溫有一定作用，但僅在覆蓋系數(shù)大于50%時(shí)有效果，且在高溫工況下大大增加了液氮的消耗量和電源的功率消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種提升大型熱真空試驗(yàn)降溫能力的方法，步驟如下:
[0005](I)將加熱籠的每個(gè)加熱帶設(shè)計(jì)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的形式，每個(gè)加熱帶同步運(yùn)動(dòng)和定位;所述的加熱帶為不銹鋼帶，面向產(chǎn)品一面噴黑漆，另一面不噴漆；
[0006](2)將試驗(yàn)件裝入步驟(I)中的加熱籠內(nèi)，推進(jìn)真空室內(nèi)，抽真空至真空度^ 1.3 X1-3Pa，將黑漆面向試驗(yàn)件;升高溫至高溫保持結(jié)束；
[0007](3)開(kāi)始降溫，控制加熱帶轉(zhuǎn)動(dòng)90度，降溫至低溫保持結(jié)束；
[0008](4)開(kāi)始升溫，控制加熱帶轉(zhuǎn)動(dòng)-90度，將黑漆面向試驗(yàn)件，恢復(fù)加熱帶加熱功能，升溫至高溫保持結(jié)束，重復(fù)第(3)至(4)步驟，直至試驗(yàn)結(jié)束；
[0009]上述高溫、低溫根據(jù)試驗(yàn)件需要試驗(yàn)考核的最高溫度以及最低溫度設(shè)定。
[0010]加熱帶設(shè)計(jì)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的形式通過(guò)下列方式實(shí)現(xiàn):加熱帶兩端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝在框架上，所有加熱帶同一側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的支持端分別安裝擺桿，所有擺桿的另一端與拉桿連接；框架上安裝一個(gè)連接支架，連接支架上安裝步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出連接拉桿。
[0011]每個(gè)加熱帶未安裝擺桿的一側(cè)安裝彈簧，彈簧的一端連接轉(zhuǎn)軸，另一端連接加熱帶，目的為所有加熱帶提供一致的預(yù)緊力。
[0012]所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸采用聚四氟乙烯材料。
[0013]所述的蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的蝸桿材料為40Cr、渦輪材料為聚纖亞胺。
[0014]所述的拉桿和擺桿采用M40碳纖維和環(huán)氧無(wú)紡復(fù)合材料。
[0015]所述加熱帶的數(shù)量由加熱帶的覆蓋系數(shù)確定，加熱帶的覆蓋系數(shù)最高80%，所述的覆蓋系數(shù)為加熱帶面向試驗(yàn)件遮擋的最大面積與總面積的比值。
[0016]本發(fā)明的原理是:本發(fā)明打破了傳統(tǒng)加籠紅外加熱帶固定不動(dòng)的模式，在試驗(yàn)過(guò)程中加熱帶可轉(zhuǎn)動(dòng)，在降溫的過(guò)程中將加熱帶轉(zhuǎn)動(dòng)90度，由“面”遮擋轉(zhuǎn)為“線”遮擋，降低加熱帶對(duì)熱沉和產(chǎn)品的遮擋，增加熱沉對(duì)天線產(chǎn)品的輻射面積，提高降溫能力，滿足低溫試驗(yàn)要求;升溫過(guò)程中將加熱帶轉(zhuǎn)動(dòng)-90度，恢復(fù)加熱帶的加熱功能，滿足高溫試驗(yàn)要求。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:
[0018](I)本發(fā)明的方法，在降溫階段加熱帶轉(zhuǎn)動(dòng)90度，將加熱帶由“面”遮擋轉(zhuǎn)為“線”遮擋，大幅降低了加熱帶對(duì)熱沉和產(chǎn)品的遮擋，增加了熱沉對(duì)天線產(chǎn)品的輻射面積，提高了降溫速率，解決了降溫能力不足的問(wèn)題
[0019](2)本發(fā)明提出的一種在升、降溫階段紅外加熱帶可轉(zhuǎn)動(dòng)的加熱籠，在不改變現(xiàn)有加熱籠覆蓋系數(shù)的情況下，即可以提高試驗(yàn)的降溫能力，又可以滿足試驗(yàn)的高溫要求，而且不會(huì)額外增加液氮和電源消耗。。
[0020](3)現(xiàn)有技術(shù)極限低溫可降至_165°C，試驗(yàn)中實(shí)際要求為_(kāi)170°C，本發(fā)明可將降溫能力提升-6 °C(至-171°C)，滿足試驗(yàn)的實(shí)際溫度要求，解決了降溫能力不足的問(wèn)題。
[0021](4)本發(fā)明提高了降溫速率，現(xiàn)有技術(shù)需要9天完成的試驗(yàn)工況，新方法由于降溫速率更快，8天即可完成同樣的試驗(yàn)，可為型號(hào)進(jìn)度贏得寶貴的時(shí)間，同時(shí)節(jié)約了試驗(yàn)資源，降低了試驗(yàn)成本。
[0022](5)本發(fā)明由于采用加熱帶轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，避免了加熱帶在降溫時(shí)的遮擋，所以加熱帶的覆蓋系數(shù)設(shè)計(jì)可由現(xiàn)有技術(shù)的30%提高至80%，可以大量節(jié)約試驗(yàn)中電能的消耗，同時(shí)可使高溫滿足更高的溫度試驗(yàn)要求。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明加熱帶正常位置的示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明加熱帶轉(zhuǎn)動(dòng)90度的示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明加熱片實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)方式示意圖；
[0026]圖4為軟件模擬降溫過(guò)程效果曲線；
[0027]圖5為本發(fā)明真空試驗(yàn)驗(yàn)證降溫過(guò)程效果曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明涉及一種提升大型熱真空試驗(yàn)降溫能力的方法，步驟如下:
[0029](I)將加熱籠的每個(gè)加熱帶設(shè)計(jì)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的形式，每個(gè)加熱帶同步運(yùn)動(dòng)和定位;所述的加熱帶采用不銹鋼材質(zhì)，一面為黑漆面，另一面不噴漆；
[0030](2)將試驗(yàn)件裝入步驟(I)中的加熱籠內(nèi)，推進(jìn)真空室內(nèi)，抽真空