一种空间载荷的外热流模拟方法及装置与流程

本发明涉及航天器热试验技术领域，特别是一种空间载荷的外热流模拟方法及装置。

背景技术：

目前空间飞行器或载荷热试验时的外热流模拟设备多采用红外笼、红外灯或太阳模拟器等方式。

其中，红外笼为单一光谱的热源，可以做成飞行器或载荷包络面的形式，但其制作、测量、标定的试验工作量较大，热流瞬态特性差，且难适应外形复杂及机动载荷的外热流模拟。红外灯阵为平板设计，不适用于角系数各不相同的外形复杂载荷，也不适用于不同热物性受照面的热流模拟。太阳模拟器对于载荷的机动和姿态变化，需要增加运动模拟器和辅助配重；为了模拟红外辐射，需要增加边界模拟，增加过多的机动和边界模拟条件会增大试验的难度及模拟的复杂性。

随着空间技术发展，飞行器和载荷日益复杂。例如某些空间多姿态机动光机电设备的构型复杂、姿态多变，由于外热流、冷黑空间及其他设备的遮挡，使设备朝向太阳与朝向冷黑空间的不同表面温差可达几百摄氏度，温度分布极度不均。而光机电设备兼有光学系统和运动机构的特点，前者温度指标要求高，后者构型复杂并且相对星体其他部分运动，为保证光学系统和运动机构的性能，设备的热试验是其热控设计验证的重要环节，而外热流模拟的准确性是验证有效与否的基础。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间载荷的外热流模拟方法及装置。

本发明的技术解决方案是：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种空间载荷的外热流模拟方法，包括：

根据预先建立的仿真模型，获取与所述空间载荷关联的热流参数和温度参数；

基于所述热流参数和所述温度参数，对所述空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区；

基于所述多个外热流模拟分区对应的分区属性信息，在所述多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器；

将所述空间载荷置于空间环境模拟器内，并将所述电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对所述电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，以模拟得到所述多个外热流模拟分区的外热流。

可选地，所述根据预先建立的仿真模型，获取与所述空间载荷关联的热流参数和温度参数，包括：

根据预先建立的空间外热流仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道内吸收的总热流；

根据预先建立的温度场仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道、寿命周期内的温度数据；

根据预先建立的试验热流仿真模型，获取试验设备对所述空间载荷的有效红外辐射热流；

将所述总热流和所述有效红外辐射热流作为所述热流参数，并将所述温度数据作为所述温度参数。

可选地，基于所述热流参数和所述温度参数，对所述空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区，包括：

获取所述空间载荷的外表面的表面形状；

基于所述表面形状、所述热流参数、所述温度参数及预设规则，对所述外表面进行区域划分，得到所述多个外热流模拟分区；

所述预设规则包括：区域相邻规则、表面涂层相同规则、主体基材相同规则、热流密度变化规则相近规则和温度相近规则。

可选地，基于所述多个外热流模拟分区对应的分区属性信息，在所述多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器，包括：

根据所述多个外热流模拟分区对应的分区形状，在所述多个外热流模拟分区设置与所述分区形状对应的电加热器。

可选地，将所述空间载荷置于空间环境模拟器内，并将所述电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对所述电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，以模拟得到所述多个外热流模拟分区的外热流，包括：

将所述空间载荷置于空间环境模拟器内，并将所述电加热器通过引线与所述空间环境模拟器外的所述程控直流电源连接；

根据试验类型，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加与所述试验类型对应的电流；其中，所述电流是根据所述多个外热流模拟分区的电加热功耗和所述多个外热流模拟分区内设置的所述电加热器的电阻值计算得到的；

根据所述电流计算得到所述电加热器的功耗，并根据所述功耗模拟所述多个外热流模拟分区的实际施加外热流。

可选地，所述根据试验类型，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加与所述试验类型对应的电流，包括：

在所述试验类型为瞬态试验类型的情况下，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加瞬态电流，以模拟所述多个外热流模拟分区在轨道周期内的外热流的分段模拟；

在所述试验类型为稳态试验类型的情况下，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加稳态电流，以模拟所述多个外热流模拟分区在轨道周期内的平均外热流。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种空间载荷的外热流模拟装置，包括：

热流温度参数获取模块，用于根据预先建立的仿真模型，获取与所述空间载荷关联的热流参数和温度参数；

热流模拟分区获取模块，用于基于所述热流参数和所述温度参数，对所述空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区；

电加热器设置模块，用于基于所述多个外热流模拟分区对应的分区属性信息，在所述多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器；

分区外热流模拟模块，用于将所述空间载荷置于所述空间环境模拟器内，并将所述电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对所述电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，以模拟得到所述多个外热流模拟分区的外热流。

可选地，所述热流温度参数获取模块包括：

总热流获取单元，用于根据预先建立的空间外热流仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道内吸收的总热流；

温度数据获取单元，用于根据预先建立的温度场仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道、寿命周期内的温度数据；

辐射热流获取单元，用于根据预先建立的试验热流仿真模型，获取试验设备对所述空间载荷的有效红外辐射热流；

热流温度参数获取单元，用于将所述总热流和所述有效红外辐射热流作为所述热流参数，并将所述温度数据作为所述温度参数。

可选地，所述热流模拟分区获取模块包括：

表面形状获取单元，用于获取所述空间载荷的外表面的表面形状；

模拟分区获取单元，用于基于所述表面形状、所述热流参数、所述温度参数及预设规则，对所述外表面进行区域划分，得到所述多个外热流模拟分区；

所述预设规则包括：区域相邻规则、表面涂层相同规则、主体基材相同规则、热流密度变化规则相近规则和温度相近规则。

可选地，所述电加热器设置模块包括：

电加热器设置单元，用于根据所述多个外热流模拟分区对应的分区形状，在所述多个外热流模拟分区设置与所述分区形状对应的电加热器。

可选地，所述分区外热流确定模块包括：

电加热器连接单元，用于将所述空间载荷置于空间环境模拟器内，并将所述电加热器通过引线与所述空间环境模拟器外的所述程控直流电源连接；

电流施加单元，用于根据试验类型，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加与所述试验类型对应的电流；其中，所述电流是根据所述多个外热流模拟分区的电加热功耗和所述多个外热流模拟分区内设置的所述电加热器的电阻值计算得到的；

外热流确定单元，用于根据所述电流计算得到所述电加热器的功耗，并根据所述功耗模拟得到所述多个外热流模拟分区的实际施加外热流。

可选地，所述电流施加单元包括：

第一电流施加单元，用于在所述试验类型为瞬态试验类型的情况下，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加瞬态电流，以模拟所述多个外热流模拟分区在轨道周期内的外热流的分段模拟；

第二电流施加单元，用于在所述试验类型为稳态试验类型的情况下，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加稳态电流，以模拟所述多个外热流模拟分区在轨道周期内的平均外热流。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明实施例提供的方案，通过根据预先建立的仿真模型，获取与空间载荷关联的热流参数和温度参数，基于热流参数和所述温度参数，对空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区，基于多个外热流模拟分区对应的分区属性信息，在多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器，将空间载荷置于空间环境模拟器内，并将电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，以模拟得到多个外热流模拟分区的外热流。本发明实施例通过建立仿真模型(轨道外热流计算模型、温度场计算模型和热试验热流计算模型)，进行外热流分析计算来确定各个外热流模拟分区电加热功率，提出外热流模拟分区方法和电加热器实施方法，并可根据计算结果对外热流施加情况进行及时调整。此种外热流模拟方法在节省大量试验时间及成本的基础上，可以准确的计算出试验实际施加外热流与规定施加外热流的偏差值，提高外热流模拟的准确性，而且本发明实施例可以应用于瞬态试验的场景中，增加了外热流模拟的应用场景。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种空间载荷的外热流确定方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的一种外热流模拟系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光通信终端的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种光通信终端光学天线的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光通信终端光学基板及光学元件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种光通信终端光学封罩组成结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种光通信终端二维转台伺服机构的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种空间载荷的外热流确定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种空间载荷的外热流模拟方法的步骤流程图，如图1所示，该方法具体可以包括如下步骤：

步骤110：根据预先建立的仿真模型，获取与所述空间载荷关联的热流参数和温度参数。

本发明实施例可以应用于获取施加于空间载荷表面的外热流的场景中。

仿真模型是指预先建立的用于获取空间载荷关联的热流参数和温度参数的模型，在本实施例中，仿真模型可以包括空间外热流仿真模型、温度场仿真模型和试验热流仿真模型。

热流参数是指空间载荷外表面吸收的热流参数，在本实施例中，热流参数可以包括：太阳直接辐射热流、卫星平台反射太阳热流等。

温度参数是指空间载荷在空间轨道、寿命期内的温度参数。

在需要计算空间载荷外表面的外热流时，首先可以采用预先建立的仿真模型，获取与空间载荷关联的热流参数和温度参数，具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的一种具体实现方式中，上述步骤110可以包括：

子步骤a1：根据预先建立的空间外热流仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道内吸收的总热流；

子步骤a2：根据预先建立的温度场仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道、寿命周期内的温度数据；

子步骤a3：根据预先建立的试验热流仿真模型，获取试验设备对所述空间载荷的有效红外辐射热流；

子步骤a4：将所述总热流和所述有效红外辐射热流作为所述热流参数，并将所述温度数据作为所述温度参数。

在本发明实施例中，对于获取热流参数和温度参数的过程可以分为以下三个步骤：

1、建立空间载荷的空间外热流仿真模型，模型中包括空间冷黑背景、飞行器、载荷及热相关部件，利用空间外热流仿真模型计算空间载荷在空间轨道、寿命期内吸收的太阳直接辐射热流q1、地球反照热流q2、地球红外辐射热流q3。对于飞行器上的载荷，另有飞行器反射太阳热流q4、飞行器反射红外热流q5、飞行器其他热相关设备的红外辐射热流q6。同时计算以上热流的热流密度。飞行器或载荷在空间轨道吸收总热流qin为以上热流之和，即总热流，该总热流可以作为热流参数。

2、建立空间载荷的温度场仿真模型，利用该温度场仿真模型计算空间载荷在空间轨道、寿命期内的温度数据，该温度数据即可作为温度参数。

3、建立与地面试验工装一体的空间载荷在空间环境模拟器内的试验热流仿真模型，计算热沉、试验工装等试验设备对所述飞行器或载荷的有效红外辐射热流qg，该有效红外辐射热流qg也作为热流参数。

在根据预先建立的仿真模型获取到与空间载荷关联的热流参数和温度参数之后，执行步骤120。

步骤120：基于所述热流参数和所述温度参数，对所述空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区。

在获取温度参数和热流参数之后，可以结合温度参数和热流参数对空间载荷的外表面进行区域划分，以得到多个外热流模拟分区，具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的一种具体实现方式中，上述步骤120可以包括：

子步骤b1：获取所述空间载荷的外表面的表面形状。

在本实施例中，表面形状是指空间载荷的外表面的形状。

在对空间载荷的外表面进行分区时，可以获取空间载荷的外表面的表面形状，进而执行子步骤b2。

子步骤b2：基于所述表面形状、所述热流参数、所述温度参数及预设规则，对所述外表面进行区域划分，得到所述多个外热流模拟分区。

在本实施例中，预设规则可以包括：区域相邻规则、表面涂层相同规则、主体基材相同规则、热流密度变化规则相近规则和温度相近规则。

在获取空间载荷的外表面的表面形状之后，可以基于表面形状、热流参数、温度参数以及预设规则对外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区，具体地，结合空间载荷各部件表面形状、表面吸收总热流和温度，按照“区域相邻、表面涂层相同、主体基材相同、热流密度变化规律相近、温度相近”的原则，把表面划分为若干个外热流模拟分区。

其中“热流密度变化规律相近”为分区表面各处热流密度的变化趋势相同且周期平均吸收热流的不均匀度(qmax-qmin)/(qmax+qmin)＜0.1。以上公式中qmax为分区表面的最大热流密度，qmin为分区表面的最小热流密度。

其中“温度相近”一般为分区表面各处温度的最大温差tmax-tmin＜3℃；对于具有高温度稳定度要求的部件，如要求轨道温度波动＜n℃，则“温度相近”为分区表面各处温度的最大温差tmax-tmin＜n/2℃；对于具有高温度均匀度要求的部件，如要求轨道温度梯度＜m℃，则“温度相近”为分区表面各处温度的tmax-tmin＜m/2℃。以上公式中tmax为分区表面的最大温度，tmin为分区表面的最小温度。

在对空间载荷的外表面进行区域划分得到多个外热流模拟分区之后，执行步骤130。

步骤130：基于所述多个外热流模拟分区对应的分区属性信息，在所述多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器。

分区属性信息是指外热流模拟分区的属性信息，具体地，分区属性信息可以包括模拟分区的材质、形状等属性信息。

在将空间载荷的外表面划分为多个外热流模拟分区之后，可以根据多个外热流模拟分区的分区属性信息在多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器，具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的一种具体实现方式中，上述步骤130可以包括：

子步骤c1：根据所述多个外热流模拟分区对应的分区形状，在所述多个外热流模拟分区设置与所述分区形状对应的电加热器。

在本发明实施例中，在各个外热流模拟分区表面设置电加热器，各外热流模拟分区的电加热器功耗q为区域内各部位的吸收总热流减去地面试验设备有效红外辐射热流，即q＝qin-qg。

电加热器由电热元件、绝缘层和引线组成。根据空间载荷表面形状不同，电加热器可以封装成薄膜型电加热片、电加热丝等形式，以方便附着在飞行器或载荷表面。

对于包覆多层隔热组件的表面，将加热片粘贴在与多层隔热组件相同半球发射率的薄膜上，然后将薄膜固定在多层隔热组件的外表面上，薄膜朝外。

对于覆涂涂层的表面，可以选择以下方式：

将加热片粘贴在被模拟表面，外表面喷涂相同半球发射率的涂料型替代涂层；

对于基材为铜合金、铝合金、镁合金等热导率较高的部件，如热流施加位置偏差对温度分布影响较小或不关心部件温度场差异，可以将加热片粘贴在部件周边或背面区域。

对于光学镜片，可以将加热片粘贴到临近的镜筒表面。

对于杆状部件，可以选用加热丝或带状加热带缠绕。

对于电缆(束)，可以将加热丝缠绕或内置于电缆(束)中。

在多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器之后，执行步骤140。

步骤140：将所述空间载荷置于空间环境模拟器内，并将所述电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对所述电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，以模拟得到所述多个外热流模拟分区的外热流。

在多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器之后，可以将电加热器置于空间模拟环境器内，并通过引线与空间模拟环境器外的程控直流电源相连，并利用程控直流电源对电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，进而可以模拟得到多个外热流模拟分区的外热流。具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的一种具体实现方式中，上述步骤140可以包括：

子步骤d1：将所述空间载荷置于空间环境模拟器内，并将所述电加热器通过引线与所述空间环境模拟器外的所述程控直流电源连接。

在本实施例中，在空间载荷的多个外热流模拟分区内设置电加热器之后，可以将空间载荷置于空间环境模拟器内，并将电加热器通过引线与空间环境模拟器外的程控直流电源连接，进而，执行子步骤d2。

子步骤d2：根据试验类型，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加与所述试验类型对应的电流；其中，所述电流是根据所述多个外热流模拟分区的电加热功耗和所述多个外热流模拟分区内设置的所述电加热器的电阻值计算得到的。

在将电加热器通过引线与空间环境模拟器外的程控直流电源连接之后，可以根据试验类型，通过程控直流电源向电加热器施加与试验类型对应的电流，具体地，在试验类型为瞬态试验类型时，程控直流电源输出瞬态电流控制电加热器功耗，分段进行各模拟分区的瞬态外热流模拟，轨道周期内分段越多，越接近真实外热流变化，具体分段数量需结合空间载荷的热容，以满足工程目标为准。在试验类型为稳态试验类型时，程控直流电源输出稳态电流控制电加热器功耗，进行各模拟分区的轨道周期平均外热流模拟。

在本实施例中，通过程控直流电源向每个外热流模拟分区内施加的电流是根据该外热流模拟分区的电加热功耗q和该外热流模拟分区内设置的电加热器的电阻值r计算得到的，

在进行试验的过程中，可以按照上述计算的电流i值，通过程控直流电源向外热流模拟分区施加对应的电流。本实施例通过实时监控施加的电流i，并计算实际施加的功耗，即确定实际施加的外热流。实际施加外热流与理论规定施加外热流的偏差值，体现出外热流施加的准确性，如偏差太大，可及时干预调整。

在通过程控直流电源向电加热器施加与试验类型对应的电流之后，执行子步骤d3。

子步骤d3：根据所述电流计算得到所述电加热器的功耗，并根据所述功耗模拟得到所述多个外热流模拟分区的实际施加外热流。

在通过程控直流电源向电加热器施加与试验类型对应的电流之后，可以计算电加热器的功耗，并根据功耗确定多个外热流模拟分区的外热流，具体地，可以根据试验中外热流模拟系统，真空低温系统等实际情况，结合试验模拟外热流、计算外热流，对空间载荷热试验外热流模拟的准确性进行评估。

本发明提供的外热流模拟方法解决了现有非接触式外热流模拟方法不能准确模拟瞬态、多变外热流，不能适应复杂、机动载荷，不够经济、不易实现的缺点，可准确模拟各种复杂空间飞行器或载荷在轨所受外热流的能量分布，具有模拟精度高、均匀度好、瞬态特性好、可实现性高、通用性好等优点。

本发明为计算与试验相结合的外热流模拟方法，可大幅节省试验成本，经济性好。在geo经纬仪式光通信终端热试验中，相较于使用太阳模拟器的试验方法，节省了70％的试验成本。

本发明提供的外热流模拟方法通过计算与试验比对的结果得出试验实际施加外热流与规定施加外热流的偏差值，相对传统外热流模拟方法提高了外热流模拟的准确度。geo经纬仪式光通信终端热试验结果表明：在设计的瞬态和稳态试验工况中，外热流模拟结果与计算外热流偏差小于5％；通过利用试验结果修正后的热仿真模型预示温度，与在轨温度相比，81％测温点的偏差小于4℃，其他部件的偏差在6℃之内，进一步说明外热流模拟方法的有效。

在本发明实施例中，可以设计光通信终端热平衡试验外热流模拟方法，具体地，可以结合图2至图7进行如下描述。

接下来结合图2至图7对本发明实施例提供的结构进行如下描述。

参照图2，示出了本发明实施例提供的一种外热流模拟系统的结构示意图，如图2所示，该外热流模拟系统可以包括空间环境模拟器、程控直流电源、计算机、外热流模拟电路、工装支架、电加热器和卫星，其中，程控直流电流设置于空间环境模拟器的外侧，其计算机连接，并通过穿墙法兰与外热流模拟电路连接，工装支架用于支撑卫星、空间飞行器和电加热器等装置，电加热器设置于空间飞行器的外表面，外热流模拟电路与空间飞行器的外表面连接，以为空间飞行器提供电能，在进行外热流模拟时，可以将空间飞行器置于空间环境模拟器内进行试验。

参照图3，示出了本发明实施例提供的一种光通信终端的结构示意图，如图3所示，该光通信终端包括光学通信101、光学平台102和二维转台伺服机构103。

参照图4，示出了本发明实施例提供的一种光通信终端光学天线的结构示意图，如图4所示，该光学天线可以包括：光学镜筒1、光学主镜2、光学基板3、次镜安装座4、光学次镜5、次镜支架6、遮光罩11和望远镜镜筒12。

参照图5，示出了本发明实施例提供的一种光通信终端光学基板及光学元件的结构示意图，如图5所示，4为光学基板，401为ccd(charge-coupleddevice，电荷耦合元件)，402为光学平台远见。

参照图6，示出了本发明实施例提供的一种光通信终端光学封罩的结构示意图，如图6所示，光学封罩的结构即503。

参照图7，示出了本发明实施例提供的一种光通信终端二维转台伺服机构的结构示意图，如图7所示，该二维转台伺服机构可以包括：o框10、u框20、方位轴电机30、方位轴码盘40、俯仰轴电机50和俯仰轴码盘60。

首先，可以建立光通信终端仿真模型，包括外热流仿真模型及温度仿真模型。计算各个工况下，终端各部位的吸收太阳直接辐射热流、卫星平台反射太阳热流、卫星平台对光终端的红外辐射热流和以上热流的热流密度，各部位的温度。

建立试验热流仿真模型。计算得到终端外表面吸收的热沉和试验工装有效红外辐射热流。

按照“区域相邻、表面涂层相同、主体基材相同、热流密度变化规律相近、温度相近”的原则，把终端外热流模拟划为67个分区，其中方位轴电机的osr散热面划为1个加热分区、多层包覆区划为4个加热分区；方位轴码盘的osr散热面划为1个加热分区、f46散热面划分为1个加热分区，多层包覆区划为4个加热分区；俯仰轴电机的osr散热面划为1个加热分区、多层包覆区划为4个加热分区；俯仰轴码盘的osr散热面划为1个加热分区、多层包覆区划为4个加热分区；o框的多层包覆区划为14个加热分区；u框的多层包覆层划为7个加热分区；光学封罩的osr散热面划为1个加热分区、多层包覆区划为4个加热分区；光学基板背面外环的多层包覆区划分为4个加热分区；望远镜筒外表面为多层包覆，划分为4个加热分区；望远镜筒内表面覆涂黑色消光漆，划分为4个加热分区；遮光罩外表面为f46散热面，划分为8个加热分区。

计算各个外热流模拟分区电加热器的功耗q。

选用薄膜型电加热片式外热流模拟器，设计加热片的形状并实施。其中针对不同表面作了适应性设计，具体描述如下：

(1)对于多层隔热组件的表面状态，将加热片粘贴在聚酰亚胺膜上，然后挂在多层隔热组件的外表面，聚酰亚胺膜朝外。模拟多层所吸收的外热流。

(2)对于粘贴osr片(f46膜)的散热表面，根据背面是否可粘贴加热片采取两种措施，模拟散热面所吸收的外热流：a)将加热片粘贴在散热面背面，正面按原设计粘贴osr片(f46膜)；b)将加热片粘贴在被模拟表面，外表面喷涂osr替代涂层(f46膜替代涂层)。

(3)对于遮光罩、镜筒等内表面消光环，自身具有较大的导热系数，将加热片粘贴在消光环的沟槽中，外表面喷涂消光漆，模拟消光环吸收的外热流。

(4)对于主、次镜等不能破坏表面状态的光学部件，吸收外热流施加到镜筒内表面。

电加热器通过电缆经穿墙法兰连接至空间环境模拟器外的程控直流电源，后者连接计算机。

热平衡试验共设计高、低温极端试验工况4个

对于稳态工况，按照步骤4)计算所得加热片的功耗施加轨道周期积分平均外热流或时间段内积分平均热流。

对于准瞬态工况，在外热流施加时，以30min为一个时间段阶梯式施加积分平均外热流，重复进行若干个周期的循环试验，直至终端的温度场达到周期稳定。

外热流施加结果对热试验验证的准确性有着决定性的意义，根据实际电流变化、低温热沉温度和试验工装温度，得到施加外热流与理论外热流的偏差。对终端试验外热流模拟的准确性进行评估，各部位外热流偏差在0.4～5％范围内。

本发明实施例提供的空间载荷的外热流模拟方法，通过根据预先建立的仿真模型，获取与空间载荷关联的热流参数和温度参数，基于热流参数和所述温度参数，对空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区，基于多个外热流模拟分区对应的分区属性信息，在多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器，将空间载荷置于空间环境模拟器内，并将电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，以模拟多个外热流模拟分区的外热流。本发明实施例通过建立仿真模型(轨道外热流计算模型、温度场计算模型和热试验热流计算模型)，进行外热流分析计算来确定各个外热流模拟分区电加热功率，提出外热流模拟分区方法和电加热器实施方法，并可根据计算结果对外热流施加情况进行及时调整。此种外热流模拟方法在节省大量试验时间及成本的基础上，可以准确的计算出试验实际施加外热流与规定施加外热流的偏差值，提高外热流模拟的准确性，而且本发明实施例可以应用于瞬态试验的场景中，增加了外热流模拟的应用场景。

参照图8，示出了本发明实施例提供的一种空间载荷的外热流模拟装置的结构示意图，如图8所示，该装置具体可以包括如下模块：

热流温度参数获取模块810，用于根据预先建立的仿真模型，获取与所述空间载荷关联的热流参数和温度参数；

热流模拟分区获取模块820，用于基于所述热流参数和所述温度参数，对所述空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区；

电加热器设置模块830，用于基于所述多个外热流模拟分区对应的分区属性信息，在所述多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器；

分区外热流模拟模块840，用于将所述空间载荷置于空间环境模拟器内，并将所述电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对所述电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，以模拟得到所述多个外热流模拟分区的外热流。

可选地，所述热流温度参数获取模块810包括：

总热流获取单元，用于根据预先建立的空间外热流仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道内吸收的总热流；

温度数据获取单元，用于根据预先建立的温度场仿真模型，获取所述空间载荷在空间轨道、寿命周期内的温度数据；

辐射热流获取单元，用于根据预先建立的试验热流仿真模型，获取试验设备对所述空间载荷的有效红外辐射热流；

热流温度参数获取单元，用于将所述总热流和所述有效红外辐射热流作为所述热流参数，并将所述温度数据作为所述温度参数。

可选地，所述热流模拟分区获取模块820包括：

表面形状获取单元，用于获取所述空间载荷的外表面的表面形状；

模拟分区获取单元，用于基于所述表面形状、所述热流参数、所述温度参数及预设规则，对所述外表面进行区域划分，得到所述多个外热流模拟分区；

所述预设规则包括：区域相邻规则、表面涂层相同规则、主体基材相同规则、热流密度变化规则相近规则和温度相近规则。

可选地，所述电加热器设置模块830包括：

电加热器设置单元，用于根据所述多个外热流模拟分区对应的分区形状，在所述多个外热流模拟分区设置与所述分区形状对应的电加热器。

可选地，所述分区外热流模拟模块840包括：

电加热器连接单元，用于将所述空间载荷置于空间环境模拟器内，并将所述电加热器通过引线与所述空间环境模拟器外的所述程控直流电源连接；

电流施加单元，用于根据试验类型，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加与所述试验类型对应的电流；其中，所述电流是根据所述多个外热流模拟分区的电加热功耗和所述多个外热流模拟分区内设置的所述电加热器的电阻值计算得到的。

外热流确定单元，用于根据所述电流计算得到所述电加热器的功耗，并根据所述功耗模拟得到所述多个外热流模拟分区的实际施加外热流。

可选地，所述电流施加单元包括：

第一电流施加单元，用于在所述试验类型为瞬态试验类型的情况下，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加瞬态电流，以模拟所述多个外热流模拟分区在轨道周期内的外热流的分段模拟；

第二电流施加单元，用于在所述试验类型为稳态试验类型的情况下，通过所述程控直流电源向所述电加热器施加稳态电流，以模拟所述多个外热流模拟分区在轨道周期内的平均外热流。

本发明实施例提供的空间载荷的外热流模拟定装置，通过根据预先建立的仿真模型，获取与空间载荷关联的热流参数和温度参数，基于热流参数和所述温度参数，对空间载荷的外表面进行区域划分，得到多个外热流模拟分区，基于多个外热流模拟分区对应的分区属性信息，在多个外热流模拟分区设置对应类型的电加热器，将空间载荷置于空间环境模拟器内，并将电加热器与程控直流电源连接，利用程控直流电源对电加热器施加能够产生加热功耗的输入电流，以模拟得到多个外热流模拟分区的外热流。本发明实施例通过建立仿真模型(轨道外热流计算模型、温度场计算模型和热试验热流计算模型)，进行外热流分析计算来确定各个外热流模拟分区电加热功率，提出外热流模拟分区方法和电加热器实施方法，并可根据计算结果对外热流施加情况进行及时调整。此种外热流模拟方法在节省大量试验时间及成本的基础上，可以准确的计算出试验实际施加外热流与规定施加外热流的偏差值，提高外热流模拟的准确性，而且本发明实施例可以应用于瞬态试验的场景中，增加了外热流模拟的应用场景。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。