本發(fā)明涉及衛(wèi)星激光，尤其涉及一種激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、激光終端載荷是一種可進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)妮d荷設(shè)備，其中光學(xué)頭部是激光終端載荷的重要組成部分。隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，通信衛(wèi)星對(duì)數(shù)據(jù)高速傳輸通信的要求越來(lái)越高，以微波為媒介的傳統(tǒng)衛(wèi)星通信技術(shù)受帶寬限制，數(shù)據(jù)傳輸容量和速率已經(jīng)難以大幅提高，衛(wèi)星激光通信技術(shù)以其通信容量大，通信速率高、功耗低，抗干擾能力強(qiáng)的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，使其發(fā)展?jié)摿O大，激光終端的應(yīng)用也從在軌試驗(yàn)逐步走向了商業(yè)運(yùn)營(yíng)與應(yīng)用。

2、人類在20世紀(jì)60年代中期就已經(jīng)開(kāi)始研究衛(wèi)星激光技術(shù)，并在90年代進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)前正在快速推進(jìn)該技術(shù)發(fā)展。例如，美國(guó)llcd計(jì)劃的光學(xué)模塊采用l型萬(wàn)向節(jié)式構(gòu)型，美國(guó)qe公司光學(xué)頭部采用潛望鏡式構(gòu)型，tesat公司光學(xué)頭部采用變剛度軸系作為支撐，使其具有高剛度，jaxa激光指向機(jī)構(gòu)采用單反射鏡式構(gòu)型，一般光學(xué)頭部均布局在星表位置，通過(guò)鏡筒指向調(diào)節(jié)，將數(shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)用戶。然而，有些激光終端載荷在實(shí)踐中仍有需要突破的技術(shù)難點(diǎn)，geo通信衛(wèi)星對(duì)于光學(xué)頭部載荷的熱控布局方法仍未形成成功經(jīng)驗(yàn)。

3、現(xiàn)有專利《一種geo軌道衛(wèi)星激光裝置熱控制方法》提出一種對(duì)激光裝置導(dǎo)熱和輻射的控制措施，設(shè)計(jì)合理的熱傳遞路徑，將激光裝置內(nèi)部熱耗傳遞到散熱面進(jìn)行排散?，F(xiàn)有專利《星間激光通信終端光學(xué)箱熱控系統(tǒng)及方法》中提出星間激光通信光學(xué)箱溫度穩(wěn)定性控制的熱控方法，以實(shí)現(xiàn)精確控溫。上述方法雖然能夠保證激光裝置的溫度要求，但是激光的星上布局要求復(fù)雜，這些方法并未對(duì)激光光學(xué)頭部、激光終端等布局進(jìn)行實(shí)際考慮，無(wú)法滿足火工品壓緊座、1平方散熱面積、光纖繞線盒光纖長(zhǎng)度、光學(xué)頭部附近天線等其他艙外大部件的布局要求。

4、因此，亟需一種適應(yīng)激光通信、熱控合理設(shè)計(jì)的激光光學(xué)頭部的星上布局。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，能夠解決地球同步軌道衛(wèi)星激光光學(xué)頭部載荷的布局和熱控設(shè)計(jì)的難題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，包括激光光學(xué)頭部、頭部支架、熱輻射器、l型外貼熱管以及斜支撐結(jié)構(gòu)，所述頭部支架安裝于衛(wèi)星的對(duì)地板外表面上，所述斜支撐結(jié)構(gòu)安裝于所述頭部支架底部的所述對(duì)地板下方，所述激光光學(xué)頭部安裝于所述頭部支架之上，所述熱輻射器安裝于所述對(duì)地板的側(cè)端，所述l型外貼熱管的第一端與所述激光光學(xué)頭部的散熱部位連接固定，所述l型外貼熱管相對(duì)的第二端與所述熱輻射器的外表面連接固定；且所述熱輻射器的外表面粘貼著鈰玻璃鍍銀二次表面鏡。

3、進(jìn)一步的，所述激光斜支撐結(jié)構(gòu)包括有一封堵板、至少一斜支撐三角板以及至少一探升結(jié)構(gòu)板，所述封堵板與所述對(duì)地板垂直相交連接，所述斜支撐三角板設(shè)于所述封堵板的側(cè)面并與所述頭部支架下方的所述對(duì)地板底面連接固定，所述探升結(jié)構(gòu)板設(shè)于所述封堵板的側(cè)面并向外延伸至與所述熱輻射器連接固定，以用于為所述熱輻射器下端部分提供固定連接點(diǎn)。

4、進(jìn)一步的，所述探升結(jié)構(gòu)板為碳蒙皮鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)板兩側(cè)分別設(shè)有側(cè)向埋件，所述側(cè)向埋件用于連接所述封堵板與所述熱輻射器，為所述熱輻射器下端部分提供固定連接點(diǎn)。

5、進(jìn)一步的，所述l型外貼熱管的所述第一端和所述第二端呈直角分布，所述第一端和所述第二端分別通過(guò)卡箍安裝固定在所述激光光學(xué)頭部的散熱部位和所述熱輻射器的外表面上，且所述l型外貼熱管分別與所述散熱部位和所述熱輻射器之間涂抹著導(dǎo)熱硅脂。

6、進(jìn)一步的，所述熱輻射器與所述對(duì)地板之間通過(guò)至少一固定角盒連接。

7、進(jìn)一步的，所述熱輻射器由鋁蒙皮和鋁蜂窩芯子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述鋁蒙皮包括外蒙皮和內(nèi)蒙皮，所述鋁蜂窩芯子結(jié)構(gòu)設(shè)于所述外蒙皮和所述內(nèi)蒙皮之間。

8、進(jìn)一步的，所述鋁蜂窩芯子結(jié)構(gòu)中預(yù)埋有若干第一向工字形單孔軸向槽鋁和若干第二向工字形單孔軸向槽鋁，所述第一向工字形單孔軸向槽鋁和所述第二向工字形單孔軸向槽鋁垂直相交分布，且所述第一向工字形單孔軸向槽鋁和所述第二向工字形單孔軸向槽鋁均貫穿所述鋁蒙皮。

9、進(jìn)一步的，所述熱輻射器的厚度為25.6mm；所述鋁蒙皮的外表面粘貼著所述鈰玻璃鍍銀二次表面鏡，所述鋁蒙皮的內(nèi)表面覆蓋著多層隔熱組件。

10、進(jìn)一步的，所述頭部支架包括支架本體以及設(shè)于所述支架本體上的多個(gè)內(nèi)孔套和外孔套，所述支架本體采用復(fù)材加工工藝制作成型，所述內(nèi)孔套和所述外孔套采用機(jī)加加工工藝制作成型。

11、進(jìn)一步的，所述頭部支架分別與所述激光光學(xué)頭部和所述對(duì)地板的安裝面之間均設(shè)有隔熱墊。

12、本發(fā)明提供的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)與市面上大型長(zhǎng)壽命地球靜止軌道衛(wèi)星平臺(tái)兼容性好，可以在所有基于該平臺(tái)并配置相似型號(hào)激光光學(xué)頭部的geo軌道衛(wèi)星上推廣應(yīng)用；使用激光光學(xué)頭部支架與熱輻射器散熱相結(jié)合的散熱設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)了鑒定級(jí)熱平衡試驗(yàn)的考核，各工況下激光光學(xué)頭部鏡筒在衛(wèi)星壽命末期的最高溫度為19.3℃，距工作溫度上限(24℃)有4.7℃的余量，散熱方法可以應(yīng)用在復(fù)雜構(gòu)型衛(wèi)星的激光光學(xué)頭部設(shè)備布局與熱設(shè)計(jì)實(shí)踐中；能夠滿足dfh-4系列平臺(tái)衛(wèi)星力學(xué)環(huán)境要求，可以作為相關(guān)設(shè)備支架的設(shè)計(jì)參考；構(gòu)型簡(jiǎn)單、安裝方便，解決了熱管傳導(dǎo)成形工藝復(fù)雜、裝配精度要求高、裝配復(fù)雜的缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)鑒定級(jí)力學(xué)試驗(yàn)后，能夠滿足dfh-4系列平臺(tái)衛(wèi)星力學(xué)環(huán)境要求。

技術(shù)特征：

1.一種激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括激光光學(xué)頭部、頭部支架、熱輻射器、l型外貼熱管以及斜支撐結(jié)構(gòu)，所述頭部支架安裝于衛(wèi)星的對(duì)地板外表面上，所述斜支撐結(jié)構(gòu)安裝于所述頭部支架底部的所述對(duì)地板下方，所述激光光學(xué)頭部安裝于所述頭部支架之上，所述熱輻射器安裝于所述對(duì)地板的側(cè)端，所述l型外貼熱管的第一端與所述激光光學(xué)頭部的散熱部位連接固定，所述l型外貼熱管相對(duì)的第二端與所述熱輻射器的外表面連接固定；且所述熱輻射器的外表面粘貼著鈰玻璃鍍銀二次表面鏡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述激光斜支撐結(jié)構(gòu)包括有一封堵板、至少一斜支撐三角板以及至少一探升結(jié)構(gòu)板，所述封堵板與所述對(duì)地板垂直相交連接，所述斜支撐三角板設(shè)于所述封堵板的側(cè)面并與所述頭部支架下方的所述對(duì)地板底面連接固定，所述探升結(jié)構(gòu)板設(shè)于所述封堵板的側(cè)面并向外延伸至與所述熱輻射器連接固定，以用于為所述熱輻射器下端部分提供固定連接點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述探升結(jié)構(gòu)板為碳蒙皮鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)板兩側(cè)分別設(shè)有側(cè)向埋件，所述側(cè)向埋件用于連接所述封堵板與所述熱輻射器，為熱輻射器下端部分提供固定連接點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述l型外貼熱管的所述第一端和所述第二端呈直角分布，所述第一端和所述第二端分別通過(guò)卡箍安裝固定在所述激光光學(xué)頭部的散熱部位和所述熱輻射器的外表面上，且所述l型外貼熱管分別與所述散熱部位和所述熱輻射器之間涂抹著導(dǎo)熱硅脂。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱輻射器與所述對(duì)地板之間通過(guò)至少一固定角盒連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱輻射器由鋁蒙皮和鋁蜂窩芯子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述鋁蒙皮包括外蒙皮和內(nèi)蒙皮，所述鋁蜂窩芯子結(jié)構(gòu)設(shè)于所述外蒙皮和所述內(nèi)蒙皮之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋁蜂窩芯子結(jié)構(gòu)中預(yù)埋有若干第一向工字形單孔軸向槽鋁和若干第二向工字形單孔軸向槽鋁，所述第一向工字形單孔軸向槽鋁和所述第二向工字形單孔軸向槽鋁垂直相交分布，且所述第一向工字形單孔軸向槽鋁和所述第二向工字形單孔軸向槽鋁均貫穿所述鋁蒙皮。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱輻射器的厚度為25.6mm；所述鋁蒙皮的外表面粘貼著所述鈰玻璃鍍銀二次表面鏡，所述鋁蒙皮的內(nèi)表面覆蓋著多層隔熱組件。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頭部支架包括支架本體以及設(shè)于所述支架本體上的多個(gè)內(nèi)孔套和外孔套，所述支架本體采用復(fù)材加工工藝制作成型，所述內(nèi)孔套和所述外孔套采用機(jī)加加工工藝制作成型。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頭部支架分別與所述激光光學(xué)頭部和所述對(duì)地板的安裝面之間均設(shè)有隔熱墊。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種激光光學(xué)頭部的星上布局結(jié)構(gòu)，包括激光光學(xué)頭部、頭部支架、熱輻射器、L型外貼熱管以及斜支撐結(jié)構(gòu)，所述頭部支架安裝于衛(wèi)星的對(duì)地板外表面上，斜支撐結(jié)構(gòu)安裝于頭部支架底部的對(duì)地板下方，激光光學(xué)頭部安裝于所述頭部支架之上，熱輻射器安裝于所述對(duì)地板的側(cè)端，L型外貼熱管的第一端與激光光學(xué)頭部的散熱部位連接固定，L型外貼熱管相對(duì)的第二端與所述熱輻射器的外表面連接固定；且熱輻射器的外表面粘貼著鈰玻璃鍍銀二次表面鏡。如此，本發(fā)明能夠解決衛(wèi)星激光光學(xué)頭部載荷的熱控布局的難題。

技術(shù)研發(fā)人員：單穎蕾,陶成,張磊,寧博,吳瑞蘭,郭琳,張錦龍,孫治國(guó)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)空間技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21