星地激光通信終端熱特性研究.pdf

1、衛(wèi)星激光通信終端在空間運(yùn)行時(shí)部分機(jī)構(gòu)暴露在衛(wèi)星外,空間環(huán)境對(duì)衛(wèi)星光終端影響不可忽視,如空間輻射環(huán)境、溫度變化等,尤其是溫度梯度的不均勻,將直接影響衛(wèi)星激光通信終端光學(xué)系統(tǒng)的性能。溫度不均勻?qū)е鹿鈱W(xué)元件熱形變不均勻,發(fā)射光束或接收光束經(jīng)過光學(xué)元件后,光束指向和波前都會(huì)發(fā)生變化,直接影響接收平面上的光場(chǎng)分布。針對(duì)衛(wèi)星激光通信終端在軌工作時(shí)的熱特性問題,本論文主要開展了以下幾項(xiàng)研究工作:
　　(1)對(duì)終端的熱特性進(jìn)行建模分析,通過主動(dòng)熱

2、控加被動(dòng)熱控實(shí)現(xiàn)激光通信終端熱控。討論了衛(wèi)星激光通信終端的熱特性,主要是導(dǎo)熱特性和熱輻射特性以及二者的熱耦關(guān)系。在終端熱特性分析中,典型結(jié)構(gòu)表面包括主鏡、次鏡球面等,對(duì)其它復(fù)雜結(jié)構(gòu)曲面進(jìn)行分解,把每部分看作一個(gè)小二次曲面。對(duì)終端進(jìn)行了有限元節(jié)點(diǎn)劃分。在熱計(jì)算中采用節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)法,將Pro/E建立的終端簡(jiǎn)化模型導(dǎo)入Patran中以便劃分節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格。選擇合適的長(zhǎng)度劃分節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格至關(guān)重要,尺寸選擇過小、網(wǎng)格密集,計(jì)算時(shí)間大大增加,而且Thermica

3、軟件對(duì)輻射節(jié)點(diǎn)數(shù)有限制;尺寸選擇過大,網(wǎng)格劃s分粗糙,影響計(jì)算精度。綜合考慮,除箱體節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格長(zhǎng)度設(shè)定為0.5,其余部件節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格長(zhǎng)度為0.05,保證了節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格的均勻分布,避免了因網(wǎng)格劃分不均勻造成的無(wú)法計(jì)算的問題。
　　(2)分析了終端所在軌道的參數(shù),確定了某一時(shí)刻的衛(wèi)星軌道六要素,以及衛(wèi)星的軌道即衛(wèi)星的位置和速度矢量。
　　(3)分析了衛(wèi)星的光照條件,即太陽(yáng)照射。陽(yáng)光照射地球時(shí),在地球背向陽(yáng)光的一面將產(chǎn)生陰影,衛(wèi)星飛進(jìn)地影后