本發(fā)明涉及太陽模擬器熱平衡試驗，尤其涉及一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法。

背景技術(shù)：

1、航天器熱平衡試驗中，要求對熱流進行精確地模擬。利用太陽模擬器開展航天器熱平衡試驗，是最接近空間真實環(huán)境的模擬方法。尤其是針對深空領(lǐng)域航天器以及表面狀態(tài)復雜的航天器，基于太陽模擬器的熱試驗方法簡單，效果真實。實際宇宙環(huán)境下，其背景近似為3k的黑體，對航天器的熱輻射可忽略，因此，除太陽輻射意外，深空領(lǐng)域航天器不會受到額外的輻射熱流影響。

2、而在地面模擬環(huán)境中，通過空間環(huán)境模擬器模擬宇宙環(huán)境，利用太陽模擬器模擬實際太陽輻射熱流。太陽模擬器的熱(光)源通過積分器后由空間環(huán)境模擬器中的出光口照射到反射鏡上，通過反射鏡反射至試驗件，從而達到模擬太陽輻射熱流的作用。

3、模擬過程中，部分條件與實際宇宙環(huán)境差別較大。首先，空間環(huán)境模擬器熱沉建立的是100k冷背景，而不是接近3k的黑體，對試驗有額外的熱輻射作用；另外，出光口處是不安裝熱沉的，太陽模擬器照射時此處會存在明顯溫升，對試件來說是額外的熱源；最后，太陽模擬器的反射面由于受照溫度升高，除了反射模擬太陽輻照熱流之外，也會造成額外的紅外輻射，對試件同樣是額外的熱源。這些額外存在的熱輻射稱為背景熱流。

4、因此，如何準確地測量出背景熱流的具體數(shù)值，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法準確地對各種背景熱流進行具體數(shù)值測量的缺陷。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，包括：

3、控制太陽模擬器熱平衡試驗的條件進入開啟熱沉并關(guān)閉太陽模擬器的第一工況；

4、獲取所述第一工況下由于出光口處和反光鏡處未設置熱沉而造成的熱沉背景熱流；

5、控制太陽模擬器熱平衡試驗的條件進入開啟熱沉并開啟太陽模擬器的第二工況；

6、在所述第二工況下當出光口處、熱沉和反射鏡溫度穩(wěn)定時，獲取由于出光口處和反光鏡處未設置熱沉而造成的熱沉背景熱流、由于太陽模擬器照射導致的出光口處溫升背景熱流、以及由于太陽模擬器照射導致的反射鏡處溫升背景熱流，確定三者之和；

7、控制太陽模擬器熱平衡試驗的條件進入開啟熱沉、關(guān)閉太陽模擬器、開啟反射鏡背面的加熱片，將反射鏡的溫度調(diào)整至與所述第二工況反射鏡溫度一致的第三工況；

8、獲取所述第三工況下的由于出光口處和反光鏡處未設置熱沉而造成的熱沉背景熱流，以及由于反射鏡進行溫度控制導致的反射鏡溫升背景熱流，確定二者之和；

9、利用所述二者之和與所述熱沉背景熱流作差，得到反射鏡處溫升背景熱流；

10、利用所述三者之和與所述二者之和作差，得到出光口處溫升背景熱流。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，還包括：

12、將待測試件固定于運動模擬器上，在所述運動模擬器與所述待測試件之間安裝通有液氮的冷板，所述冷板的狀態(tài)與所述運動模擬器的熱沉一致，消除運動模擬器的電機功耗產(chǎn)生的背景熱流；

13、通過在所述待測試件的各個表面均安裝熱流計，測量到達每個表面的熱流；

14、在太陽模擬器熱平衡試驗的出光口處、熱沉和反射鏡處均安裝溫度測量裝置，確定各位置的溫度變化，在所述反光鏡背面針貼加熱片；

15、完成所述第一工況、所述第二工況和所述第三工況的條件準備。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，所述熱流計包括黑片型熱流計和方堡型熱流計；

17、所述黑片型熱流計和所述方堡型熱流計對可見光譜段和紅外譜段的吸收率均不同，通過所述黑片型熱流計和所述方堡型熱流計的表面溫度，獲取太陽輻射熱流大小和當前狀態(tài)下的背景熱流大小。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，所述得到出光口處溫升背景熱流之后，還包括：

19、確定試驗需求，并基于所述試驗需求確定熱流計敏感方向；

20、確定每個所述敏感方向的角系數(shù)；

21、基于所述角系數(shù)，重復所述第一工況、所述第二工況和所述第三工況的條件下的試驗流程。

22、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，所述第一工況、所述第二工況和所述第三工況下的熱沉背景熱流、出光口處溫升背景熱流和反射鏡處溫升背景熱流均通過熱流計測量得到；

23、所述熱流計的熱流計算公式為：

24、q＝εσt4；

25、其中，q為熱流，ε為熱流計表面發(fā)射率，σ為斯特芬-玻爾茲曼常數(shù)，5.67e-8w/m2/k4，t為熱流計表面溫度。

26、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，所述熱流包括可見光譜段和紅外譜段對應的熱流，如下：

27、q＝α1q1+α2q2；

28、其中，α1為太陽輻射的吸收率，α2為紅外輻射的吸收率，q1為可見光譜段熱流，q2為紅外譜段熱流。

29、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，所述熱流計包括黑片型熱流計和方堡型熱流計，所述黑片型熱流計和所述方堡型熱流計的熱流計算公式為：

30、α1-1q1+α2-1q2＝ε1σt4；

31、α1-2q1+α2-2q2＝ε2σt4；

32、其中，α1-1為黑片型熱流計對應的太陽輻射的吸收率，α2-1為黑片型熱流計對應的紅外輻射的吸收率，α1-2為方堡型熱流計對應的太陽輻射的吸收率，α2-2為方堡型熱流計對應的紅外輻射的吸收率，ε1為黑片型熱流計表面發(fā)射率，ε2為方堡型熱流計表面發(fā)射率；

33、聯(lián)立所述黑片型熱流計和所述方堡型熱流計的熱流計算公式，得到紅外譜段熱流，作為背景熱流。

34、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，還包括：

35、確定所述第一工況、所述第二工況和所述第三工況的測量順序。

36、第二方面，本發(fā)明還提供一種基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量裝置，包括：

37、第一測量模塊，用于控制太陽模擬器熱平衡試驗的條件進入開啟熱沉并關(guān)閉太陽模擬器的第一工況；獲取所述第一工況下由于出光口處和反光鏡處未設置熱沉而造成的熱沉背景熱流；

38、第二測量模塊，用于控制太陽模擬器熱平衡試驗的條件進入開啟熱沉并開啟太陽模擬器的第二工況；在所述第二工況下當出光口處、熱沉和反射鏡溫度穩(wěn)定時，獲取由于出光口處和反光鏡處未設置熱沉而造成的熱沉背景熱流、由于太陽模擬器照射導致的出光口處溫升背景熱流、以及由于太陽模擬器照射導致的反射鏡處溫升背景熱流，確定三者之和；

39、第三測量模塊，用于控制太陽模擬器熱平衡試驗的條件進入開啟熱沉、關(guān)閉太陽模擬器、開啟反射鏡背面的加熱片，將反射鏡的溫度調(diào)整至與所述第二工況反射鏡溫度一致的第三工況；獲取所述第三工況下的由于出光口處和反光鏡處未設置熱沉而造成的熱沉背景熱流，以及由于反射鏡進行溫度控制導致的反射鏡溫升背景熱流，確定二者之和；

40、確定模塊，用于利用所述二者之和與所述熱沉背景熱流作差，得到反射鏡處溫升背景熱流；利用所述三者之和與所述二者之和作差，得到出光口處溫升背景熱流。

41、第三方面，本發(fā)明還提供一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上述任一種所述基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法。

42、第四方面，本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法。

43、第五方面，本發(fā)明還提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法。

44、本發(fā)明提供的基于太陽模擬器熱平衡試驗的背景熱流測量方法，包括：控制太陽模擬器熱平衡試驗的條件進入開啟熱沉并關(guān)閉太陽模擬器的第一工況；獲取第一工況下由于出光口處和反光鏡處未設置熱沉而造成的熱沉背景熱流；控制太陽模擬器熱平衡試驗的條件進入開啟熱沉并開啟太陽模擬器的第二工況；在第二工況下當出光口處、熱沉和反射鏡溫度穩(wěn)定時，獲取由于出光口處和反光鏡處未設置熱沉而造成的熱沉背景熱流、由于太陽模擬器照射導致的出光口處溫升背景熱流、以及由于太陽模擬器照射導致的反射鏡處溫升背景熱流，確定三者之和；控制太陽模擬器熱平衡試驗的條件進入開啟熱沉、關(guān)閉太陽模擬器、開啟反射鏡背面的加熱片，將反射鏡的溫度調(diào)整至與第二工況反射鏡溫度一致的第三工況；獲取第三工況下的由于出光口處和反光鏡處未設置熱沉而造成的熱沉背景熱流，以及由于反射鏡進行溫度控制導致的反射鏡溫升背景熱流，確定二者之和；利用二者之和與熱沉背景熱流作差，得到反射鏡處溫升背景熱流；利用三者之和與二者之和作差，得到出光口處溫升背景熱流，通過不同的工況能分別測量出不同的幾種背景熱流之和，然后在通過求差的方式，便能夠分別準確地確定出三種不同背景熱流的數(shù)值，提升了背景熱流測量的效率。