姜峰 孔林 柏添 王建超 王智强

航艇相机光学系统热设计及验证

姜峰 孔林*柏添 王建超 王智强

（长光卫星技术有限公司，长春 130033）

为了保证飞行在平流层复杂环境中的航艇相机具有高成像品质，需要对航艇相机光学系统进行高精度控温设计。文章首先分析航艇相机结构布局、飞行方式及20km高空平流层环境特点，对相机光学系统在平流层的保温措施展开研究，通过试验测试多层隔热组件与二氧化硅气凝胶保温效果，试验结果显示，常压下多层隔热组件与二氧化硅气凝胶的等效发射率分别为0.34、0.30，等效导热系数分别为0.009 9W/mK、0.008 8W/mK。然后进行航艇相机光学系统详细热设计，建立热分析有限元模型并完成了热仿真计算。最后开展航艇相机的低气压（5 000Pa）热平衡试验，验证热设计方案正确性。热试验结果表明，航艇相机光学系统采用多层隔热组件保温设计合理可行，相机主体结构温度处于6～10℃，平均加热功率为58W，满足航艇相机光学系统的控温指标与成像需求，为航艇相机光学系统的热控技术研究提供参考。

精密控温 主被动热控 热设计 热试验 航艇相机

0 引言

临近空间是指距离地球表面20～120km的空间区域，主要包括平流层、中间大气层和部分电离层区域。随着现代科学技术的不断发展，距海平面高度19～50km的平流层区域已经成为21世纪开发利用的重点。平流层大气质量约占总质量的1/4，在20km高度及以上，环境温度不随高度变化，保持在–56.5℃。平流层中大气压力为5.53×103Pa，大气密度为0.088 9kg/m3，几乎没有水气凝结，又不存在雷、雨等气象，只有水平方向对流，适合做为航艇相机稳定的工作高度[1-5]。……