弹载红外热像仪的热设计和热分析

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1、2016年12月宇航计测技术D。c．．2016第36卷第6期JoumalofAstronauticMetrologyandMeasurement．v01．36，No．6文章编号：1000一7202(2016)06—0005一04中图分类号：TN219弹载红外热像仪的热设计和热分析常虹刘勇魏小林林森(北京航天计量测试技术研究所，北京100076)文献标识码：A摘要受弹上空间限制，弹载红外热像仪电子、光学、探测器和机械器件通常高度集成于狭小空间，热像仪成像质量以及探测器性能受内部器件发热及机械件传导入的外热流影响。为确保热像仪正常工作并拥

2、有较高的成像质量，需对热像仪进行热控设计。本文根据热像仪的热环境和结构特点进行了热控设计，采用被动热控措施延长系统的热时间常数。建立了热传输模型，针对热控设计和热像仪的工况进行了热仿真分析，分析结果表明本文采用的热设计措施可将热像仪的温度控制在10℃一60℃之间，满足红外热像仪正常工作的热控指标要求，为提高红外热像仪的可靠性和热控设计提供了依据。关键词红外热像仪热设计热分析ThermalDesignandAnalysisfbrMissile-borneInfraredThermographCHANGHongUUYongWEIXiao—

3、linLINSen(BeijingAero印aceInstituteforMetrologyandMeasurementTechnolog)r，Beijing100076)AbstractBerestrictedwithinthenarrowspace，missile_bomeiIlfhredtheHno铲印hinte铲atest}leelectrical，opticalandmechanicalcomponentsinlimitedspace．Theimagingqualityofthe珊ogr印hallddetectorc印abi

4、litywillbeaf．fectedbytheheatdissipationofintemalcomponentsandtheextemaIheatfluxconductedbymechanicalparts．TheHnaldesignisneededtoguaI．anteeitsno珊alworkandhighima-gingqualityinouterspace．Inthispaperthe瑚aldes培nwastakenaccordingtothethe珊alenVironmentandthestmcturecharacter

5、isticofthethermograph．Passivecontrolmethodswereusedtoextendthether_maltimeconstant．Thehea土transfermodelwasbuilt．andt11esimulationwastakenbasedonthethennalcontrolmethodsandtheworkcondition．Theanalysisresultsshowedthatthetemperatureoftlle彻。伊印hwasbetween10℃～60℃，whichmetthe

6、theHnalcontmlindex．Throughtheanalysis，awarrantforrelia—bilityoftllermographandoptimizationofthe珊aldesignwasprovided．KeywordsInfraredthe瑚ographThemaldes蛳rnIe珊a1analysis1引言红外制导探测技术以其精度高、抗干扰能力强、可以全天候工作等特点，在航天和军事领域的应用越来越广泛，并随着探测器的发展逐渐趋于轻小型化：1

7、。收稿日期：2015—10—22，修回日期：2016—03—2

8、8作者简介：常虹(1982一)，女，博士，高级工程师，主要研究方向：红外光学系统设计、无热化设计。宇航计测技术2016年红外热像仪通过光学系统成像，热像仪所处的空间环境下存在各种形式的温度分布环境，对热像仪的光学系统产生不同的影响’2

9、，引起成像质量的变化。对于均匀温度场变化，可通过镜筒材料和光学材料的合理匹配和无热化设计，尽量减少它对像面位置和像质的影响，此种设计称为光学系统的无热化设计。温度梯度对光学系统的影响既复杂又难以控制，必须针对具体的温度环境进行相关分析，并采用有效的热控措施。对于红外热像仪来说，复杂的温度环境可能导致其内

10、部电子元器件或其他关键器件(如探测器)工作性能下降，特别是当温度超出其可适应的温度范围时，还可能造成关键元器件的损坏，导致系统无法正常工作。热设计的目的即通过采用有效的热控措施，确保热像仪正常工作并拥有较高的成像质量，从