衛(wèi)星熱輻射特性及其空間輻照環(huán)境效應(yīng)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,衛(wèi)星熱輻射特性的研究在航天技術(shù)、通信導(dǎo)航以及目標(biāo)探測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值日益凸顯。熱控涂層是衛(wèi)星表面的第一道防護(hù)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(xué)性能發(fā)生退化,改變了衛(wèi)星的熱輻射特性,為空間目標(biāo)的紅外隱身與識(shí)別工作帶來了一系列的干擾因素,研究空間環(huán)境效應(yīng)對(duì)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(duì)空間輻照環(huán)境效應(yīng)對(duì)熱控涂層的退化機(jī)理展開了深入的研究,給出熱控涂層性能退化的預(yù)測(cè)模型,分析了熱控涂層性能退化對(duì)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(jié)構(gòu)、熱控方式、內(nèi)部載荷等因素的影響,建立了衛(wèi)星溫度場(chǎng)和紅外輻射特性計(jì)算模型,給出了幾種典型熱控方式的數(shù)值計(jì)算模型,利用有限容積法計(jì)算得到了衛(wèi)星的溫度場(chǎng)和紅外輻射通量分布,采用系統(tǒng)靈敏度理論分析相關(guān)參數(shù)變化對(duì)

3、衛(wèi)星熱輻射特性的影響?？紤]探測(cè)器視場(chǎng)內(nèi)點(diǎn)源目標(biāo)的成像特性,建立了空間點(diǎn)源目標(biāo)的紅外成像模型,生成了衛(wèi)星在周向方向上的點(diǎn)源輻照強(qiáng)度分布?？紤]地球-大氣背景的紅外傳輸特性,計(jì)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(duì)太陽輻射吸收性能退化預(yù)測(cè)模型。分析了衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)所面臨的復(fù)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(yù)測(cè)模型。結(jié)合國內(nèi)外公開發(fā)表的試驗(yàn)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(xué)性能退化的預(yù)示表達(dá)式。通過誤差理論對(duì)所提出的預(yù)測(cè)模型的計(jì)算精度進(jìn)行討論,并預(yù)測(cè)幾種常用熱控涂層在空間環(huán)境下的退化結(jié)果。
　　 ⑶熱控涂層光譜性能退化特性的理論建模。對(duì)熱控涂層物理結(jié)構(gòu)與能量吸收機(jī)理進(jìn)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(chǔ),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(jī)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(jì)算模型,預(yù)測(cè)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(jié)果。
　　 ⑷衛(wèi)星熱輻射特性仿真計(jì)算集成軟件的開發(fā)。基于WINDOWS操作系統(tǒng),利用軟件工程的原理和方法設(shè)計(jì)開發(fā)了一套衛(wèi)星熱輻射特性的仿真計(jì)算應(yīng)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(jì)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(duì)衛(wèi)星熱輻射特性的影響。采用MFC