孙玉玮，杨晓宁，李春杨

（1.北京卫星环境工程研究所 可靠性与环境工程技术重点实验室，北京 100094；2.中国空间技术研究院 通信卫星事业部，北京 100094）

0 引言

返回式卫星、飞船等航天器的返回舱或前后锥段部分都有圆台形被加热面，在真空热试验中使用红外加热笼（以下简称“红外笼”）进行热流模拟时，通常要求红外笼的结构外形和试件的轮廓相似，对试件形成完整的包络，因此对于圆台形航天器的热流模拟通常选用圆台形的红外笼进行。

由于目前圆台形红外笼主要采用周向布置矩形加热带的设计方法，因此本文也主要针对这种设计方法进行仿真计算和分析。

1 分析计算的原理和方法

航天器表面热流密度均匀性模拟所用的基本原理是蒙特卡罗法[1]，具体是：把辐射能考虑成由能量束或能量粒子组成，每个粒子有相等的能量，按照兰贝特定律的概率分布来描述粒子辐射方向，在计算中只考虑到达热流，不考虑每个粒子的吸收、反射或散射[2]。

根据蒙特卡罗法的基本原理建立数学模型，通过几何关系可以计算出红外笼上发出的能量粒子到达航天器表面所在平面各个位置的坐标，根据这个交点坐标可以判断该粒子是否落在航天器表面上。当发射的粒子足够多时，就可以用落在航天器表面上网格内粒子数的多少形象地表示航天器表面的热流密度相对值。

本文以蒙特卡罗法为基础并根据红外笼对航天器表面热辐射的特点，编写了适用于某圆台形航天器表面的计算程序，具体的计算流程分为4个步骤（参见文献[3]）。……