自適應(yīng)散熱面面積調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航天器熱控制領(lǐng)域，涉及散熱面調(diào)節(jié)裝置，尤其涉及一種自適應(yīng)散熱 面面積調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航天技術(shù)的發(fā)展，高軌及傾斜軌道衛(wèi)星越來(lái)越多。運(yùn)行于高軌或傾斜軌道的 衛(wèi)星散熱面外表面的光照角隨時(shí)間變化劇烈，導(dǎo)致航天器在軌道運(yùn)行中受照面的熱流波動(dòng) 明顯。為了適應(yīng)航天器的熱控需求，往往將此類受照面處理成空間輻射器的形式進(jìn)行等溫 化處理。在空間輻射器受照面通過(guò)安裝如熱控百葉窗這類的散熱面積調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)整空間 輻射器的對(duì)外輻射面積，以此來(lái)改變組合系統(tǒng)的當(dāng)量發(fā)射率。
[0003] 熱控百葉窗是一種利用低發(fā)射率的可轉(zhuǎn)動(dòng)葉片不同程度的遮擋高發(fā)射率的輻射 器表面的方法，用調(diào)節(jié)散熱面的組合發(fā)射率來(lái)控制輻射器表面溫度的裝置。傳統(tǒng)的熱控百 葉窗系統(tǒng)一般由葉片、驅(qū)動(dòng)器、軸和軸承、動(dòng)作室、底板和框架組成，有以雙金屬螺旋彈簧或 金屬波紋管構(gòu)成的無(wú)源驅(qū)動(dòng)式，也有電源或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的有源驅(qū)動(dòng)式百葉窗。無(wú)源式百葉窗 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從全開(kāi)到全關(guān)需要10~15°c的溫差，控制精度差，調(diào)節(jié)效果有較大滯后性；有源 式百葉窗需要消耗電能加熱或者使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)包含電機(jī)、蝸桿等機(jī)構(gòu)系統(tǒng)復(fù)雜，可靠 性差，控制開(kāi)關(guān)過(guò)程需要人為參與，同時(shí)需要消耗星上寶貴的電能，因此在選用時(shí)應(yīng)慎重考 慮。
[0004] 記憶金屬全稱為形狀記憶合金（SMA)，其記憶效應(yīng)源自材料中發(fā)生的馬氏體相變。 最早由德國(guó)科學(xué)家Martens發(fā)現(xiàn)，直到1963年，美國(guó)海軍軍械研究所宣布在Ni-Ti合金絲 中發(fā)現(xiàn)了形狀記憶效應(yīng)，才引起人們重視，積極考慮形狀記憶合金的廣泛應(yīng)用。目前已知的 形狀記憶合金種類很多，主要分為Ni-Ti基形狀記憶合金、Cu基形狀記憶合金、Fe基形狀記 憶合金。Ni-Ti合金在延展性、有效記憶強(qiáng)度、應(yīng)變量和耐高溫能力等方面比銅基合金的要 強(qiáng)得多，作為驅(qū)動(dòng)元件能夠提供更大的位移和力矩以及更高的穩(wěn)定性。目前形狀記憶合金 應(yīng)用發(fā)展最多的是美國(guó)、日本和中國(guó)。美國(guó)主要集中在航空航天領(lǐng)域，日本主要集中在日常 用品領(lǐng)域，我國(guó)集中在醫(yī)療器械領(lǐng)域。
[0005] 表1SMA的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用舉例
[0006]
[0007] 衛(wèi)星天線是SMA典型的早期的應(yīng)用實(shí)例之一。天線由Ni-Ti合金制成，在奧氏體 相時(shí)將其加工成拋物面形的天線，然后冷卻生成馬氏體相。因?yàn)镾MA處于馬氏體相時(shí)很容 易變形，所以可將天線折疊并揉成小團(tuán)放入衛(wèi)星中而不占用空間。衛(wèi)星進(jìn)入太空軌道后，通 過(guò)加熱或利用太陽(yáng)能使SMA絲溫度升高，當(dāng)達(dá)到奧氏體相變溫度后，被折疊成小團(tuán)狀的SMA 絲完全打開(kāi)，恢復(fù)為原來(lái)的拋物面形狀天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種自適應(yīng)的散熱面面積調(diào)節(jié)裝 置。與普通的百葉窗相比，本發(fā)明能夠自動(dòng)根據(jù)光照強(qiáng)度情況進(jìn)行展開(kāi)與卷曲，配合高發(fā)射 率的輻射器，具有自動(dòng)無(wú)源調(diào)節(jié)、當(dāng)量發(fā)射率高的特點(diǎn)，同時(shí)本發(fā)明沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，沒(méi)有電 器元件，還具備可靠性好的優(yōu)勢(shì)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種自適應(yīng)散熱面面積調(diào)節(jié)裝置，包括：記憶合金板、隔熱約束 板、結(jié)構(gòu)框架、太陽(yáng)光吸收涂層，還包括至少一層隔熱組件；
[0010] 記憶合金板包括相連接的記憶合金板非卷曲部分、記憶合金板卷曲部分；
[0011] 記憶合金板非卷曲部分的內(nèi)側(cè)面通過(guò)隔熱約束板連接至結(jié)構(gòu)框架；
[0012] 記憶合金板卷曲部分的自由端面和內(nèi)側(cè)面覆蓋設(shè)置有隔熱組件；隔熱組件與結(jié)構(gòu) 框架之間存在間隙；
[0013] 記憶合金板非卷曲部分、記憶合金板卷曲部分的外側(cè)面均覆蓋設(shè)置有太陽(yáng)光吸收 涂層；
[0014] 記憶合金板卷曲部分的內(nèi)側(cè)面覆蓋設(shè)置有隔熱組件。
[0015] 優(yōu)選地，記憶合金板是具有全程記憶效應(yīng)的Ni-Ti基形狀記憶合金，在達(dá)到固有 相變溫度點(diǎn)后能夠自動(dòng)完成升溫展開(kāi)和降溫卷曲動(dòng)作。
[0016] 優(yōu)選地，隔熱約束板通過(guò)面接觸接觸方式對(duì)記憶合金板非卷曲部分進(jìn)行固定約 束。
[0017] 優(yōu)選地，結(jié)構(gòu)框架為航天器的外表面?zhèn)劝寤蛘邇上?、單相流體回路的輻射器。
[0018] 優(yōu)選地，隔熱組件能夠跟隨記憶合金板展開(kāi)與卷曲。
[0019] 優(yōu)選地，記憶合金板由整塊記憶金屬構(gòu)成，無(wú)中間縫隙及框架件。
[0020] 優(yōu)選地，記憶合金板非卷曲部分的面積占記憶合金板總面積的10%以上。
[0021] 優(yōu)選地，記憶合金板非卷曲部分的面積占記憶合金板總面積的1/6。
[0022] 優(yōu)選地，隔熱組件（4)的數(shù)量為多層，每層隔熱組件均由雙面鍍鋁聚酯薄膜和滌 綸網(wǎng)箱間隔組成。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0024] 1、本發(fā)明的自適應(yīng)性調(diào)節(jié)過(guò)程由具有全程記憶效應(yīng)的Ni-Ti記憶合金驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)， 能夠根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)整百葉窗的展開(kāi)與卷曲狀態(tài)，相應(yīng)的遮擋或敞開(kāi)匹配的輻射器， 改變組合系統(tǒng)的當(dāng)量發(fā)射率，滿足航天器的熱控需求。
[0025] 2、本發(fā)明的記憶合金板的受照面進(jìn)行高太陽(yáng)吸收比低發(fā)射率涂層處理，背面的非 卷曲部分整體包覆隔熱組件，能夠整塊卷曲起來(lái)，與普通百葉窗相比（見(jiàn)表2)，具有更高的 當(dāng)量發(fā)射率。百葉窗輻射器系統(tǒng)的當(dāng)量發(fā)射率的定義是從裝了百葉窗表面的凈換熱量與相 同面積相同溫度下的黑體輻射之比。
[0026] 3、本發(fā)明的自適應(yīng)散熱面面積調(diào)節(jié)裝置相比于普通百葉窗，不存在結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的支 架漏熱、動(dòng)作室漏熱、軸到片葉漏熱等，關(guān)閉時(shí)僅存在縫隙漏熱部分，而打開(kāi)時(shí)輻射器對(duì)外 輻射面積基本接近100%，以s781涂層為例，當(dāng)量發(fā)射率在0. 88以上，明顯高于普通百葉 窗，當(dāng)量吸收比是普通百葉窗的十倍以上。
[0027] 4、本發(fā)明不存在普通百葉窗結(jié)構(gòu)的電機(jī)、軸、電器等運(yùn)動(dòng)部件，高可靠性是本發(fā)明 的另一特點(diǎn)。
[0028] 表2普通百葉窗與本發(fā)明的當(dāng)量發(fā)射率與吸收比的對(duì)比
[0029]
[0030] 其中，〇表示斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)，一般取5. 67 · 10sW/m2 ·K4,T表示絕對(duì)溫 度，
[0031] 單位K。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0033] 圖1為熱量傳遞與工作原理說(shuō)明圖。
[0034] 圖2為自適應(yīng)散熱面面積調(diào)節(jié)裝置的展開(kāi)時(shí)的軸向視圖。
[0035] 圖3為展開(kāi)的側(cè)面視圖。
[0036] 圖4為自適應(yīng)散熱面面積調(diào)節(jié)裝置不受照時(shí)的卷曲狀態(tài)側(cè)面視圖。
[0037] 圖5為自適應(yīng)散熱面面積調(diào)節(jié)裝置的卷曲時(shí)的軸向視圖。
[0038] 圖中：1.記憶合金板，2.隔熱約束板，3.結(jié)構(gòu)框架，4.隔熱組件，5.太陽(yáng)光吸收涂 層，101.記憶合金板非卷曲部分，102.記憶合金板卷曲部分。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改