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一种航天器电池板热控保护膜
黄善杰; 宋腾飞; 许方宇; 程向明; 张涛; 张雨辰
申请(专利权)人中国科学院云南天文台
专利号ZL201910976407.0
申请号CN201910976407.0
2019-10-15
申请日期2019-10-15
公开(公告)号CN110690298A ; CN110690298B
公开日期2020-01-14
IPC 分类号H01l31/0216 ; H01l31/0232 ; H02s40/22
CPC分类号H01L31/02164 ; H01L31/02325 ; H01L31/02167 ; H02S40/22
授权国家中国
专利类型发明
专利状态授权
授权日期2020-05-19
学科领域电子、通信与自动控制技术
产权排序1
摘要

本发明公开了一种近距离探测太阳活动航天器的电池板热控保护膜,覆盖在电池板的被照表面,旨在提供一种对太阳辐射反射率高、吸收率低,热防护能力强的航天器电池板热控保护膜。它包括高透光玻璃基层,设置于高透光玻璃基层表面的金属膜层,以及设置于金属膜层表面的透明氧化铝陶瓷膜层。本发明适用于距离太阳表面小于10倍太阳半径的圆形轨道航天器电池板的热防护。

主权项

1.一种航天器电池板热控保护膜,其特征在于:分为三层结构,包括高透光玻璃基层,设置于高透光玻璃层表面的金属膜层,以及设置于金属膜层表面的透明氧化铝陶瓷膜层。透明氧化铝陶瓷膜层表面为受照面,太阳辐射从受照面入射至电池板热控保护膜,从高透光玻璃层背面透射出去,所述背面为无金属膜层覆盖的高透光玻璃层的表面,为热控保护膜的出光面。

2.根据权利要求1所述航天器电池板热控保护膜,其特征在于:所述金属膜层选用的金属种类包括铱、铂和银中的任一种。

3.根据权利要求1所述航天器电池板热控保护膜,其特征在于:所述热控保护膜的金属膜层厚度和透明氧化铝陶瓷膜层厚度的设计方法如下:

(1)、计算近距离探测太阳活动航天器处于圆形轨道时,航天器垂直于太阳光线的受照面上的辐射通量密度Ps;

(2)、根据航天器总耗电功率W、航天器的太阳能电池板在太阳光线方向的投影面积S和电池板在太阳辐射下的发电效率E,计算出需要照射至电池板表面的太阳辐射的辐射通量密度Pv,计算公式为Pv=W/(S*E);

(3)、计算出电池板热控保护膜所需的太阳辐射透光率Ts,计算公式为Ts=Pv/Ps;所述热控保护膜的太阳辐射透光率为从热控保护膜的出光面透射出的太阳辐射的辐射通量密度Ps与热控保护膜层受照面的太阳辐射通量密度的比值;

(4)、热控保护膜的太阳辐射透光率的取值范围设为区间[0.9*Ts,1.1*Ts],从区间最小值开始,以一定的间隔Δt采样,获取对太阳辐射透光率区间进行等间隔采样的等差数列{tk},共k项;所述数列{tk}中任意第q项tq(q=1,2,3,…,k)与q之间的关系可用公式tq=Δt*(q-1)+0.9*Ts表示;

(5)从数列{tk}第一项开始,以每一项为区间的中点,以0.1*Δt为区间长度,依序获得k个区间,每个区间对应数列{tk}中的一项;

(6)根据热控保护膜具体选用的膜层材质和制备薄膜时的厚度监控精度,利用光学薄膜设计软件,从k个区间的第一个区间开始,依序计算热控保护膜的太阳辐射透光率处于每一个区间内的层厚度参数组合,每个组合由两个参数组成,分别为ai和mi;其中参数ai为透明氧化铝陶瓷膜层厚度,mi为金属膜层厚度;若一个区间计算出不止一个的层厚度参数组合,只保留总厚度最薄的层厚度参数组合;依序共获取k个层厚度参数组合,记为集合C;集合C中任意元素表示一个层厚度参数组合;

(7)集合C中每一个元素对应一个具体的太阳辐射透光率,k个元素共对应k个太阳辐射透光率,记为集合T;

(8)、基于近距离探测太阳活动航天器选用的薄膜制作工艺,制作k个热控保护膜,其金属膜层和透明氧化铝陶瓷膜层的厚度分别与集合C中k个元素的金属膜层和透明氧化铝陶瓷膜层的厚度相等,然后实测其太阳辐射吸收率,计算每一个热控保护膜的太阳辐射吸收率,记为集合A,集合A中共k个元素;所述太阳辐射吸收率为单位面积热控保护膜层吸收的太阳辐射能量与照射至热控保护膜层被照面单位面积上的太阳辐射能量的比值;

(9)、升序排列集合A中的每一个元素,共获得k个依序排列的表示太阳辐射吸收率的数值,记为sα1,sα2,sα3,…,sαk,构成一个数列,记为{sαk};

(10)、在数列{sαk}中提取前x项,组成数列{sαx},其中当k>4时,x为不超过实数0.25*k的最大整数;当1≤k≤4,x为1;数列{sαx}中每一项代表一个太阳辐射吸收率,每一个太阳辐射吸收率对应一个层厚度参数组合,每个层厚度参数组合对应一个太阳辐射透光率;从第一项开始,数列{sαx}中的每一项对应一个太阳辐射透光率,依序共获得x个对应的太阳辐射透光率,记为ts1,ts2,ts3,…,tsx,构成一个数列,记为{tsx};数列{tsx}中的每一项均为集合T中的元素;

(11)、数列{sαx}和{tsx}的项数相同,利用数列{sαx}和{tsx}中的任意第p项sαp、tsp(p=1,2,3,…,x),计算综合加权指数Rp,Rp=|tsp-Ts|*5+sαp;从第一项开始,依序共获得x个综合加权指数,记为R1,R2,R3,…,Rx,构成一个数列,记为{Rx};

(12)、在数列{Rx}中,提取第一项对应的热控保护膜的膜层厚度组合,其对应金属膜层和透明氧化铝陶瓷膜层的厚度作为最终选择的金属膜层和透明氧化铝陶瓷膜层的厚度。

语种中文
专利代理人罗继元 ; 陈左
代理机构昆明正原专利商标代理有限公司 53100 ; 昆明正原专利商标代理有限公司 53100
文献类型专利
条目标识符http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/21555
专题天文技术实验室
天体测量技术及应用研究组
选址与日冕观测组
作者单位中国科学院云南天文台, 云南省昆明市官渡区羊方旺396号
第一作者单位中国科学院云南天文台
推荐引用方式
GB/T 7714
黄善杰,宋腾飞,许方宇,等. 一种航天器电池板热控保护膜. ZL201910976407.0[P]. 2019-10-15.
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