李春林 王贵全 赵振明

(北京空间机电研究所，北京 100094)

0 引言

目前，航空相机一般常用于大型侦察机[1]、无人机的航拍任务，未来也将在临近空间飞行器上发挥巨大的应用价值。作为航空相机、电子设备与外界环境的边界与屏障，载荷舱直接接触复杂大气环境，对航空相机的成像品质和寿命起着决定性的作用[2-3]。目前的研究主要集中于工作在平流层内的浮空器及对流层内的航空器载荷舱的热分析，如：文献[4]建立了平流层飞艇的热分析模型，侧重于浮空器蒙皮光学特性的设计；文献[5]建立了热平衡模型，对比了采用热空气、氢气作为工质的浮空器的质量及寿命；文献[6，7]建立了机载电子舱的空气环控系统及光学窗口下降过程结露瞬态模型；文献[8，9]对飞行速度Ma=0.7、外部空气环境温度–56 ℃的航空相机主光学系统进行了热设计。然而，对工作在对流层，载荷舱外壁面对流换热、摩擦引起的气动加热分布不均，以及载荷舱光学窗口防结露等引入的热控问题，目前的研究较为匮乏。

本文首先建立载荷舱热分析数据流，针对某航空相机载荷舱构建热力学模型，从辐射换热环境、对流换热环境、摩擦气动热环境、光学窗口防结露等几个方面进行分析，并完成了载荷舱的热控方案设计。

1 载荷舱热分析数据流

图1为航空相机整体热分析数据流，其中载荷舱热分析数据流包括如下4部分：1）通过飞行的热环境参数由RadCAD软件计算载荷舱的辐射热环境，包括太阳直射、地球反照、地球—大气系统红外辐射、机腹的辐射换热；……