激光光学头部的星上布局结构的制作方法

本发明涉及卫星激光，尤其涉及一种激光光学头部的星上布局结构。

背景技术：

1、激光终端载荷是一种可进行高速数据通信传输的载荷设备，其中光学头部是激光终端载荷的重要组成部分。随着卫星技术的发展，通信卫星对数据高速传输通信的要求越来越高，以微波为媒介的传统卫星通信技术受带宽限制，数据传输容量和速率已经难以大幅提高，卫星激光通信技术以其通信容量大，通信速率高、功耗低，抗干扰能力强的技术特点和优势，使其发展潜力极大，激光终端的应用也从在轨试验逐步走向了商业运营与应用。

2、人类在20世纪60年代中期就已经开始研究卫星激光技术，并在90年代进行试验验证，当前正在快速推进该技术发展。例如，美国llcd计划的光学模块采用l型万向节式构型，美国qe公司光学头部采用潜望镜式构型，tesat公司光学头部采用变刚度轴系作为支撑，使其具有高刚度，jaxa激光指向机构采用单反射镜式构型，一般光学头部均布局在星表位置，通过镜筒指向调节，将数据传输至目标用户。然而，有些激光终端载荷在实践中仍有需要突破的技术难点，geo通信卫星对于光学头部载荷的热控布局方法仍未形成成功经验。

3、现有专利《一种geo轨道卫星激光装置热控制方法》提出一种对激光装置导热和辐射的控制措施，设计合理的热传递路径，将激光装置内部热耗传递到散热面进行排散。现有专利《星间激光通信终端光学箱热控系统及方法》中提出星间激光通信光学箱温度稳定性控制的热控方法，以实现精确控温。上述方法虽然能够保证激光装置的温度要求，但是激光的星上布局要求复杂，这些方法并未对激光光学头部、激光终端等布局进行实际考虑，无法满足火工品压紧座、1平方散热面积、光纤绕线盒光纤长度、光学头部附近天线等其他舱外大部件的布局要求。

4、因此，亟需一种适应激光通信、热控合理设计的激光光学头部的星上布局。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种激光光学头部的星上布局结构，能够解决地球同步轨道卫星激光光学头部载荷的布局和热控设计的难题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种激光光学头部的星上布局结构，包括激光光学头部、头部支架、热辐射器、l型外贴热管以及斜支撑结构，所述头部支架安装于卫星的对地板外表面上，所述斜支撑结构安装于所述头部支架底部的所述对地板下方，所述激光光学头部安装于所述头部支架之上，所述热辐射器安装于所述对地板的侧端，所述l型外贴热管的第一端与所述激光光学头部的散热部位连接固定，所述l型外贴热管相对的第二端与所述热辐射器的外表面连接固定；且所述热辐射器的外表面粘贴着铈玻璃镀银二次表面镜。

3、进一步的，所述激光斜支撑结构包括有一封堵板、至少一斜支撑三角板以及至少一探升结构板，所述封堵板与所述对地板垂直相交连接，所述斜支撑三角板设于所述封堵板的侧面并与所述头部支架下方的所述对地板底面连接固定，所述探升结构板设于所述封堵板的侧面并向外延伸至与所述热辐射器连接固定，以用于为所述热辐射器下端部分提供固定连接点。

4、进一步的，所述探升结构板为碳蒙皮铝蜂窝夹层结构，结构板两侧分别设有侧向埋件，所述侧向埋件用于连接所述封堵板与所述热辐射器，为所述热辐射器下端部分提供固定连接点。

5、进一步的，所述l型外贴热管的所述第一端和所述第二端呈直角分布，所述第一端和所述第二端分别通过卡箍安装固定在所述激光光学头部的散热部位和所述热辐射器的外表面上，且所述l型外贴热管分别与所述散热部位和所述热辐射器之间涂抹着导热硅脂。

6、进一步的，所述热辐射器与所述对地板之间通过至少一固定角盒连接。

7、进一步的，所述热辐射器由铝蒙皮和铝蜂窝芯子结构构成，所述铝蒙皮包括外蒙皮和内蒙皮，所述铝蜂窝芯子结构设于所述外蒙皮和所述内蒙皮之间。

8、进一步的，所述铝蜂窝芯子结构中预埋有若干第一向工字形单孔轴向槽铝和若干第二向工字形单孔轴向槽铝，所述第一向工字形单孔轴向槽铝和所述第二向工字形单孔轴向槽铝垂直相交分布，且所述第一向工字形单孔轴向槽铝和所述第二向工字形单孔轴向槽铝均贯穿所述铝蒙皮。

9、进一步的，所述热辐射器的厚度为25.6mm；所述铝蒙皮的外表面粘贴着所述铈玻璃镀银二次表面镜，所述铝蒙皮的内表面覆盖着多层隔热组件。

10、进一步的，所述头部支架包括支架本体以及设于所述支架本体上的多个内孔套和外孔套，所述支架本体采用复材加工工艺制作成型，所述内孔套和所述外孔套采用机加加工工艺制作成型。

11、进一步的，所述头部支架分别与所述激光光学头部和所述对地板的安装面之间均设有隔热垫。

12、本发明提供的激光光学头部的星上布局结构与市面上大型长寿命地球静止轨道卫星平台兼容性好，可以在所有基于该平台并配置相似型号激光光学头部的geo轨道卫星上推广应用；使用激光光学头部支架与热辐射器散热相结合的散热设计，经过了鉴定级热平衡试验的考核，各工况下激光光学头部镜筒在卫星寿命末期的最高温度为19.3℃，距工作温度上限(24℃)有4.7℃的余量，散热方法可以应用在复杂构型卫星的激光光学头部设备布局与热设计实践中；能够满足dfh-4系列平台卫星力学环境要求，可以作为相关设备支架的设计参考；构型简单、安装方便，解决了热管传导成形工艺复杂、装配精度要求高、装配复杂的缺点，经过鉴定级力学试验后，能够满足dfh-4系列平台卫星力学环境要求。

技术特征：

1.一种激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，包括激光光学头部、头部支架、热辐射器、l型外贴热管以及斜支撑结构，所述头部支架安装于卫星的对地板外表面上，所述斜支撑结构安装于所述头部支架底部的所述对地板下方，所述激光光学头部安装于所述头部支架之上，所述热辐射器安装于所述对地板的侧端，所述l型外贴热管的第一端与所述激光光学头部的散热部位连接固定，所述l型外贴热管相对的第二端与所述热辐射器的外表面连接固定；且所述热辐射器的外表面粘贴着铈玻璃镀银二次表面镜。

2.根据权利要求1所述的激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，所述激光斜支撑结构包括有一封堵板、至少一斜支撑三角板以及至少一探升结构板，所述封堵板与所述对地板垂直相交连接，所述斜支撑三角板设于所述封堵板的侧面并与所述头部支架下方的所述对地板底面连接固定，所述探升结构板设于所述封堵板的侧面并向外延伸至与所述热辐射器连接固定，以用于为所述热辐射器下端部分提供固定连接点。

3.根据权利要求2所述的激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，所述探升结构板为碳蒙皮铝蜂窝夹层结构，结构板两侧分别设有侧向埋件，所述侧向埋件用于连接所述封堵板与所述热辐射器，为热辐射器下端部分提供固定连接点。

4.根据权利要求1所述的激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，所述l型外贴热管的所述第一端和所述第二端呈直角分布，所述第一端和所述第二端分别通过卡箍安装固定在所述激光光学头部的散热部位和所述热辐射器的外表面上，且所述l型外贴热管分别与所述散热部位和所述热辐射器之间涂抹着导热硅脂。

5.根据权利要求1所述的激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，所述热辐射器与所述对地板之间通过至少一固定角盒连接。

6.根据权利要求1所述的激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，所述热辐射器由铝蒙皮和铝蜂窝芯子结构构成，所述铝蒙皮包括外蒙皮和内蒙皮，所述铝蜂窝芯子结构设于所述外蒙皮和所述内蒙皮之间。

7.根据权利要求6所述的激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，所述铝蜂窝芯子结构中预埋有若干第一向工字形单孔轴向槽铝和若干第二向工字形单孔轴向槽铝，所述第一向工字形单孔轴向槽铝和所述第二向工字形单孔轴向槽铝垂直相交分布，且所述第一向工字形单孔轴向槽铝和所述第二向工字形单孔轴向槽铝均贯穿所述铝蒙皮。

8.根据权利要求6所述的激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，所述热辐射器的厚度为25.6mm；所述铝蒙皮的外表面粘贴着所述铈玻璃镀银二次表面镜，所述铝蒙皮的内表面覆盖着多层隔热组件。

9.根据权利要求1所述的激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，所述头部支架包括支架本体以及设于所述支架本体上的多个内孔套和外孔套，所述支架本体采用复材加工工艺制作成型，所述内孔套和所述外孔套采用机加加工工艺制作成型。

10.根据权利要求1所述的激光光学头部的星上布局结构，其特征在于，所述头部支架分别与所述激光光学头部和所述对地板的安装面之间均设有隔热垫。

技术总结
本发明提供了一种激光光学头部的星上布局结构，包括激光光学头部、头部支架、热辐射器、L型外贴热管以及斜支撑结构，所述头部支架安装于卫星的对地板外表面上，斜支撑结构安装于头部支架底部的对地板下方，激光光学头部安装于所述头部支架之上，热辐射器安装于所述对地板的侧端，L型外贴热管的第一端与激光光学头部的散热部位连接固定，L型外贴热管相对的第二端与所述热辐射器的外表面连接固定；且热辐射器的外表面粘贴着铈玻璃镀银二次表面镜。如此，本发明能够解决卫星激光光学头部载荷的热控布局的难题。

技术研发人员：单颖蕾,陶成,张磊,宁博,吴瑞兰,郭琳,张锦龙,孙治国
受保护的技术使用者：中国空间技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/10/21