KFTA太阳模拟器研制

KFTA太阳模拟器是一台光线水平入射的离轴准直型太阳模拟器,其离轴角为25?、辐照面的直径为600 mm。在太阳模拟器的研制中,采用了具有一定技术难度和风险的氙灯水平点燃技术方案。文章从方案设计、系统设计、关键技术及其调试试验等方面,介绍和分析了KFTA太阳模拟器的设计计算方法。KFTA太阳模拟器的成功研制对于建造大型太阳模拟器具有参考价值。     

国外大型太阳模拟器研制技术概述

国外航天大国均建有大型太阳模拟器,并在空间探测技术研究中发挥着重要作用。文章介绍了国外典型大型太阳模拟器,给出了其达到的技术指标,较系统地总结了国外大型太阳模拟器研制技术和经验,如准直镜、灯室和光学装校等关键技术的设计思路和解决途径,为我国研制大型太阳模拟器提供了技术借鉴和参考。     

KM6太阳模拟器冷却系统

太阳模拟器是在冷黑和真空环境中模拟太阳辐照的一种重要设备,其冷却系统主要用于太阳模拟器氙灯的冷却和光学组件的冷却。冷却系统主要由高压水冷却、低压水冷却、低压氮气冷却、氟里昂制冷和去离子水等5部分组成,文章分别介绍了它们的流程和特点。文章参考了ESTEC冷却系统的经验,对KM6太阳模拟器冷却系统进行了优化设计,特别采用了去离子水、密闭循环、模块化机组、PCL控制系统等多种技术,提高了系统的可靠性。此系统设计方法可以应用到其他类似太阳模拟器冷却系统和大型常温冷却系统的设计。     

太阳模拟器窗口的设计

光学窗口是空间环境模拟器以及太阳模拟器设计中的关键部件之一.文章以研制中的某太阳模拟器为例,从应力计算、断裂强度校核、寿命估算以及结构和冷却计算等方面,阐述了光学窗口的设计思想,提出了一种适用于大型空间环境模拟器的光学窗口的设计方法.     

KFTA太阳模拟器辐照均匀性计算

文章介绍了自主开发的太阳模拟器辐照均匀性计算软件以及应用该软件对KFTA太阳模拟器的计算结果.     

大型太阳模拟器研制技术综述

文章简要介绍了国外典型的大型太阳模拟器及其技术指标,并对其研制过程中的相关技术问题进行了较为全面的总结,包括光源的选择及点燃方式、光学系统的选用与设计、光学系统的装校、太阳模拟器性能测量以及冷却等,为我国研制KM6太阳模拟器提供了技术借鉴与参考。文章最后讨论了KM6太阳模拟器的总体设计方案,提出拟采用中等功率的氙灯作为光源,并将氙灯的点燃方式从垂直点燃改成水平点燃,避免了由于平面反射镜的存在而导致15%的能量损失。     

高准直太阳模拟器研制

为满足某新型号太阳敏感器地面试验需求,研制了一台高辐照度的高准直太阳模拟器,其辐照度为0.8个太阳常数、准直角为32′、辐照面直径为200 mm。在太阳模拟器光学系统设计过程中,将理论计算与光学设计软件的优化、仿真相结合,重点对组合聚光镜、积分器组件进行了优化设计,大幅度提高了能量利用率。     

精确准直型太阳模拟器的设计

前言太阳模拟器是模拟地球外层空间太阳光辐射的一种装置。理想的太阳模拟器,其辐射光束输出特性应具有真实的太阳辐射强度、太阳光准直角、光谱分布、辐射稳定性和均匀性以及足够大的光束口径。由于技术水平以及模拟器造价的限制,目前还没有能模拟所有太阳特性的模拟器。     

KFTA太阳模拟器灯单元的方案设计

在进行KFTA太阳模拟器的设计中,首次采用了氙灯水平点燃的灯单元设计方案。氙灯水平点燃既可以提高太阳模拟器的能量利用率,又降低了成本,节省了人力、物力,但同样也面临着许多新的问题：灯的选择、灯的稳弧、灯的水平调节机构以及灯的应力分析等。文章正是从以上各个方面阐述了KFTA太阳模拟器灯单元的设计思想及方法。     

氙灯水平点燃太阳模拟器灯单元设计

在进行KFTA太阳模拟器的设计中,文章首次采用了氙灯水平点燃的灯单元设计方案。氙灯水平点燃既可以提高太阳模拟器的能量利用率,又降低了成本,节省了人力、物力,但同时又面临着许多新的问题,例如灯的稳弧、灯的水平调节机构以及灯在使用过程中需注意的问题等。文章正是从以上各个方面阐述了KFTA太阳模拟器灯单元的设计思想及方法。     

太阳模拟器准直镜框架结构热传导问题的有限元计算

文章介绍了大型复杂结构热力耦合的有限元计算理论,提出了太阳模拟器结构有限元计算方案,并结合ENSYS 5.7 软件包,实际解决了太阳模拟器在温度变化过程中的热应力计算问题.     

KM6太阳模拟器设计概述

文章介绍了KM6太阳模拟器的设计方案.为实现先进的技术指标,KM6太阳模拟器选用了离轴准直光学系统设计方案,并对该光学系统进行了理论分析.文章还介绍了机械结构设计、冷却系统设计、电控系统设计、光学装校和光学测量设备设计的关键.采用有限元分析方法对设计进行了优化.     

关于太阳模拟器电源的理论和实践

文章回顾了太阳模拟器电源发展的三个阶段:碳弧灯和磁饱和电抗器阶段;氙灯和模拟量阶段;氙灯和数字量阶段.文章并阐述了KM6太阳模拟器电源的设计思路,详细地介绍了可选用元器件的优缺点,以及"PWM"变换器的选择.     

使用太阳模拟器进行热平衡试验的附加外热流影响分析

航天器的结构复杂化与表面热光学性能差异,使得航天器热平衡试验中对大型太阳模拟器的需求越来越大。文章根据离轴式太阳模拟器的结构,分析了使用太阳模拟器进行热平衡试验时,真空容器中附加外热流的来源及其对试验的影响,并通过建立热控星模型和容器与热控星的联合模型进行仿真计算,给出温度分布结果,进而提出相应的试验设计改进建议。     

太阳模拟器大功率短弧氙灯水平点燃的稳弧研究

大功率短弧氙灯的稳弧是氙灯水平点燃太阳模拟器研制中的关键技术之一。文章介绍了太阳模拟器大功率短弧氙灯水平点燃的稳弧研究方法、研究试验过程和试验数据,分析并给出了相关的试验结论。     

红外笼、红外加热片和太阳模拟器对比热平衡试验圆满完成

近日,北京卫星环境工程研究所的预研课题大型太阳模拟器热试验方法研究取得重大进展。该所在北京空间飞行器总体设计部热控室的通力配合下,完成了红外笼、红外加热片和太阳模拟器的对比热平衡试验。     

大型太阳模拟器拼接准直镜技术

KM6太阳模拟器采用离轴准直光学系统,离轴角为29°,准直角≤±2°,准直镜最大外形直径为6800mm。根据太阳模拟器光学系统的特性,同时也为降低制造成本,准直镜可以采用球面反射镜来代替原本的抛物面反射镜,并且采用多个小镜拼接而成。文章从外形尺寸计算、单元准直镜及其调节机构、框架结构及其调节机构、准直镜的温控和准直镜的装调等方面全面介绍了KM6太阳模拟器拼接准直镜的设计技术。与此同时,详细阐述了在平面结构基础上拼接大型球面反射镜的可行性及其相关位置尺寸的计算方法,阐述了单元准直镜和框架的调节机构的原理及其拼接球面反射镜过程中的作用,论述了准直镜辐射制冷、电加热调温的温控方案的可行性,进行了必要的热分析计算,对空间环境模拟器中大型反射镜的研制具有参考价值。     

KFTA太阳模拟器辐照均匀性仿真

文章着重介绍了太阳模拟器光学系统及氙灯的建模,尤其对短弧氙灯建模做了详细阐述,它是根据短弧氙灯的亮度分布图采用多个体光源嵌套的形式模拟氙灯,用角度切址文件和光谱分布数据定义短弧氙灯的角度分布和光谱分布。最后运用美国ORA公司的光学分析软件LightTools对太阳模拟器辐照均匀性进行仿真计算,并得到辐照度的一维、二维和三维图形。     

KM6太阳模拟器的研制方案与进展

文章概要介绍了KM6太阳模拟器的必要性、方案设计、主要技术指标及质量保证等.     

太阳模拟器复杂构型卫星稳态 温度场的数值模拟

文章基于蒙特卡罗-区域分解法,建立太阳模拟器内复杂几何构型卫星稳态温度场数学模型;利用数值模拟求解卫星表面太阳辐照面积、红外和太阳辐射传递系数,得到不同辐照条件下卫星的温度分布;分析太阳辐照的非均匀性和不稳定性对温度分布的影响。计算结果表明:蒙特卡罗-区域分解法对于太阳模拟器模拟空间外热流的仿真研究是一种非常有效的方法;太阳辐照非均匀性对温度分布的影响大于不稳定性所产生的影响。