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1、第8卷第6期光学精密工程Vol.8,No.62000年12月OPTICSANDPRECISIONENGINEERINGDec.,2000文章编号1004-924X(2000)06-0522-04空间遥感器CCD组件热设计陈恩涛,卢锷(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130021)摘要:空间遥感器直接面向轨道热环境,热设计十分复杂。CCD子系统作为成像的重要组成部分,热设计的好坏直接关系到成象的质量。本文分析了此空间遥感器CCD组件的热传递路径和热工程设计,重点对热设计组件热管辐射器进行了设计计算和热辐射校核,最后把此组件代入整机有限元分析模型进行了热分析,初步实
2、现了热控设计的指标要求。关键词:空间遥感器;CCD;热设计;热管辐射器中图分类号:V445.8;TP391.72文献标识码:A的热量疏导到作为冷端的各自相应的热管辐射器1引言处,然后再由热管辐射器将热量辐射到附加段内壁所围空间中,再由附加段外壁辐射到冷黑空间空间遥感器搭载于航天器上,在附加段位置,中。热管均选用7铝氨槽道管芯式热管。热管辐处于真空的空间环境,沉浸于4K冷黑,并受到各射器由热管、铝板及MLI组成,为圆环带状结构,种空间外热流作用,热环境十分恶劣。整机的热设辐射面喷涂ZKS白漆(=0.93),为防止CCD计包括轨道外热流计算,热光学分析计算,热控制控制箱对辐射板
3、的热影响,在与控制箱相对的辐方法的选择,热控制材料的应用,热设计十分复射板背面粘贴10层低辐射率的表面镀铝聚酯薄杂。CCD子系统作为成像的重要组成部分,热设膜与涤纶网。计的好坏直接关系到成像质量的优劣。CCD组件CCD焦平面组件热传递路径如下:CCD焦平在热分析中,作为内热源,需要采用热控制措施把面下压着宽为6mm、厚度为0.3mm的银片,此银这部分热量直接排散到空间中去。本文重点介绍片的另一端变宽为18mm缠绕在热管上,热管穿了此热控制系统的设计方法。越机身盖板到达辐射器上,热量通过CCD焦平面辐射器辐射到附加段内表面。故热管的蒸发段长422CCD组件热控子系统构成度18mm
4、,热流密度为0.75×10W/m。热管的冷凝段长L≥120mm,热流密度较小。CCD组件热控子系统主要由热管及热管辐CCD驱动器的热传递路径组成如下:CCD驱射器组成。CCD组件主要由CCD驱动器以及动器电路板装在特殊设计的电路板框内,驱动器CCD焦面组件构成。为减少CCD组件的热应力芯片产生的热量由导热压板和内支撑结构传导到集中,防止过热,一方面,采取对CCD组件的构件驱动器箱体上,驱动器箱体与热管相连,热管穿越表面进行黑色阳极氧化处理以及在安装面填充导机身盖板,连接到辐射器上,通过CCD时序驱动热硅胶(热导率0.5W/(m·K))增强对外辐射与器辐射器辐射到附加段内表面。传
5、导能力,同时,机身内其他构件及机身内筒内热管的蒸发端长度为L=50mm,热流密度为42壁也都要求表面进行发黑处理(=0.9),以利于1.1×10W/m。冷凝端安装在CCD驱动器辐射拉平机身内各构件的温度;另一方面,采用传热效器上,冷凝段长L≥120mm,热流密度较小。热管率高的热管对CCD组件进行热疏导。考虑到对温辐射器辐射功率与辐射板的面积、表面涂层吸收44度环境的要求不同,并防止相互间热耦合作用,发射比、(T辐射板-T冷端)以及热管与辐射板连结[1,2]CCD驱动器与CCD焦面组件分别用热管将产生热阻等因素有关。收稿日期:2000-10-10;修订日期:2000-11-0
6、36期陈恩涛,等:空间遥感器CCD组件热设计523Tb——辐射板温度,K;3热管辐射器设计计算Th——环境温度,K;——辐射角系数,=0.85(考虑相机支撑考虑到CCD驱动器组件工作温度要求为0架的遮挡效果)～30℃,焦面组件工作温度要求为0～20℃;驱动—辐射板辐射面辐射系数。器辐射器辐射散热的能力应在10W以上,焦面组辐射环带安装在像面基板400mm的圆周件辐射器辐射散热的能力应在2W以上,假定上,环带的高度为30℃为极温工作温度状态的话,10℃为环境温度,H1=A1/d,H1驱动器辐射环带高度初步估算辐射环带的面积为:=0.11/(3.14×0.43)44A1=
7、N1/[(Tb-Th)]==0.09(m)(3)-810/[0.93×5.67×10×0.85×442(303-283)]=0.11m(1)H2=A2/d,H2焦面辐射环带高度=0.05/(3.14×0.43)44A2=N2/[(Tb-Th)]==0.03(m)(4)-82/[0.93×5.67×10×0.85×根据初步计算的结果并考虑到环境温度变化因素442(293-283)]=0.05m(2)以及辐射板安装的限制,得出驱动器辐射环带结式中构尺寸为:1350mm×
