衛(wèi)星熱輻射特性及其空間輻照環(huán)境效應研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展,衛(wèi)星熱輻射特性的研究在航天技術、通信導航以及目標探測等領域的應用價值日益凸顯。熱控涂層是衛(wèi)星表面的第一道防護屏障,在高能帶電粒子、紫外、原子氧等惡劣的空間輻照環(huán)境作用下,熱控涂層的光學性能發(fā)生退化,改變了衛(wèi)星的熱輻射特性,為空間目標的紅外隱身與識別工作帶來了一系列的干擾因素,研究空間環(huán)境效應對熱控涂層性能退化的影響有著十分重要的意義。本文以衛(wèi)星熱輻射特性為主體研究框架,建立了一套完整的用于研究衛(wèi)星熱輻射特性的

2、模型方法,特別地對空間輻照環(huán)境效應對熱控涂層的退化機理展開了深入的研究,給出熱控涂層性能退化的預測模型,分析了熱控涂層性能退化對衛(wèi)星熱輻射特性的影響,主要工作包括：
　　 ⑴衛(wèi)星熱輻射特性的理論建模?？紤]空間軌道外熱流、衛(wèi)星結構、熱控方式、內(nèi)部載荷等因素的影響,建立了衛(wèi)星溫度場和紅外輻射特性計算模型,給出了幾種典型熱控方式的數(shù)值計算模型,利用有限容積法計算得到了衛(wèi)星的溫度場和紅外輻射通量分布,采用系統(tǒng)靈敏度理論分析相關參數(shù)變化對

3、衛(wèi)星熱輻射特性的影響。考慮探測器視場內(nèi)點源目標的成像特性,建立了空間點源目標的紅外成像模型,生成了衛(wèi)星在周向方向上的點源輻照強度分布。考慮地球-大氣背景的紅外傳輸特性,計算得到不同波段下的地球.大氣背景的紅外輻照通量分布。
　　 ⑵熱控涂層對太陽輻射吸收性能退化預測模型。分析了衛(wèi)星在軌運行時所面臨的復雜的空間輻照環(huán)境,提出熱控涂層太陽輻射吸收性能在空間輻照環(huán)境下的退化預測模型。結合國內(nèi)外公開發(fā)表的試驗數(shù)據(jù),采用最優(yōu)化約束性算法,

4、給出了幾種常用熱控涂層光學性能退化的預示表達式。通過誤差理論對所提出的預測模型的計算精度進行討論,并預測幾種常用熱控涂層在空間環(huán)境下的退化結果。
　　 ⑶熱控涂層光譜性能退化特性的理論建模。對熱控涂層物理結構與能量吸收機理進行了研究,找出了影響熱控涂層光譜吸收性能的各種因素,分析了各種影響因素在空間輻照環(huán)境下參數(shù)退化的概率模型。以Mie氏散射理論和等效介質(zhì)理論為基礎,研究了入射能量在多層非均勻折射率半透明介質(zhì)涂層中的傳遞機理,建

5、立了熱控涂層在空間輻照條件下表面光譜吸收性能退化的計算模型,預測了高軌帶電粒子和低軌原子氧環(huán)境下熱控涂層光譜吸收性能的退化結果。
　　 ⑷衛(wèi)星熱輻射特性仿真計算集成軟件的開發(fā)?；赪INDOWS操作系統(tǒng),利用軟件工程的原理和方法設計開發(fā)了一套衛(wèi)星熱輻射特性的仿真計算應用軟件,提供了完整的以人造地球衛(wèi)星為典型代表的衛(wèi)星溫度和紅外輻射特性計算仿真功能,并可以分析熱控涂層在空間輻照環(huán)境下的性能退化以及對衛(wèi)星熱輻射特性的影響。采用MFC