网状天线在轨运行时型面精度直接决定通信效率。空间冷黑背景与太阳外热流叠加部件温度波动可达200℃左右航天器热变形随之明显。变形预示要准空间环境模拟就得贴近在轨条件。红外笼能提供外热流但材料热光学特性差异一大加载误差会被放大。JWST等大型空间任务同样依赖真空低温试验验证结构稳定性。在相关研究中把有限元仿真与太阳模拟器原位真空试验结合验证了准直型太阳辐照模拟的有效性。紫创测控LuminBox准直型太阳光模拟器通过优化光束发散角并支持可编程控制能够从源头减轻这类误差对试验结果的影响。网状天线热变形预示需要太阳模拟器航天器热变形一旦发生效率、方向图和副瓣电平都会改变。空间热环境周期性的冷热交替对热稳定性要求最高的部件影响最深。红外笼能施加热流却难以复现太阳光的准直特性航天器热试验中的太阳辐照模拟因此一直是难点。地面热试验做完后在轨表现常偏离预期根源是外热流模拟不够真实。太阳模拟器如何模拟空间太阳辐照关键就在准直性、光谱匹配和均匀性上。试验天线结构与两种典型工况研究对象是某型号碳纤维网状天线卡塞格伦双反射面结构。主反射面口径1500 mm由碳纤维支撑肋与编织网组成。天线刚度低航天器热变形的控制难度偏高航天器热试验都把它列为重点考核对象。网状天线结构示意试验选取两个典型太阳侧照工况。工况1对应对日巡航飞行姿态为距日1.2 AU的存储状态辐照度949.3 W/m²。工况2对应对地数传姿态辐照度1687.7 W/m²。这套卫星太阳辐照模拟方案覆盖存储与最大热流两种极端。有限元仿真的温度场与变形场仿真用Simcenter 3D完成。建模时简化了螺孔、螺钉等细小部件并把碳纤维编织网等效为连续实体面。网的真实孔隙率为0.5等效成实体后辐射面积增加太阳吸收比从0.92折算到0.46红外发射率从0.84折算到0.42。这是太阳辐射环境模拟中的常规折算。温度场结果显示低温工况天线最低温-93.08℃高温工况最高温42.24℃表面分布连续。温度场映射到结构模型后整体变形绝大部分在0.01–0.4 mm之间。背阳侧升至0.6–0.8 mm。空间环境模拟下航天器热变形在这一带最为集中。不同太阳辐照度下的天线表面温度场不同太阳辐照度下的天线变形场真空低温下的太阳模拟器原位测量试验试验在KM3E空间环境模拟器中进行。这类航天器热平衡测试设备真空度可达6.65×10⁻³ Pa是典型的太阳辐射环境模拟平台。太阳模拟器以10 kW氙灯为光源辐照度在0.05–1.5个太阳常数间连续可调准直角±1.6%。这几项正是太阳辐照模拟的核心指标。网状天线模拟热变形测量试验布局摄影测量系统用两台D12相机一用一备装在低温悬臂两端距天线上方约500 mm。真空低温试验中旋转悬臂转一周即可测完。对比表明两种工况下90%以上区域的温度偏差绝对值都在2–5℃以内。对卫星热平衡试验来说主反位移变形最大值偏差只有0.008–0.023 mm太阳辐照模拟与空间环境模拟能把它压到这个量级模型才算可用。在空间环境模拟中试验能不能站住关键看准直性和均匀性。功率大小反而次要。热流准直性误差与补偿方法部分区域温度场仍有8–10℃偏差。原因是AM0太阳模拟器的准直角存在±1.6°至2°误差而仿真按绝对准直处理。以工况2为例辐照度1687.7 W/m²时最大辐射误差约为1687.7×sin2°≈58.9 W/m²受照强的区域可以忽略背光侧则被放大。仿真把网面简化为实体面背光侧肋板被完全遮挡而网面孔隙的太阳光透过率约0.5加准直性误差背光侧仍会收到部分辐射。补偿热流按几何关系给出。垂直出射光的平面加14.725 W/m²53°夹角平面加约60.8 W/m²。真空低温试验与太阳辐射环境模拟的误差补偿后降到0–3℃减小70%以上。背光侧肋板辐射补偿准直性越好后面要做的补偿越少。太阳模拟器用于航天测试重点在准直性和均匀性卫星热平衡试验和航天器热试验的加载误差多半出在准直环节。仿真模型与地面原位热变形试验结果一致。天线主反背阳面的航天器热变形最为剧烈最大可达0.6–0.8 mm。太阳辐照模拟中的准直性误差会造成局部辐照度偏差经辐射补偿后明显降低。对卫星热平衡试验而言高准直外热流加载配合仿真验证是更可靠的航天器热变形预示路径。Luminbox全光谱准直型太阳光模拟器Luminbox紫创测控全光谱准直型太阳光模拟器为航天器测试提供高精度光照测试能精准模拟自然光环境支持光谱/ 亮度 / 色温调控。Luminbox全光谱准直型太阳光模拟器l全光谱覆盖350nm-1100nm光谱贴近自然光权重l高动态亮度2 米处20,000-150,000Lux满足航空光照测试要求l强光抗扰验证直射模拟复现图像模糊/ 重影问题场景l多场景适应支持日间/ 夜间 / 隧道等光照动态切换测试紫创测控Luminbox全光谱准直型太阳光模拟器以精密光学的工程化应用可有效缩短从基础研究到工业验证的周期为航空航天光照测试提供可靠的“人工太阳”。将实验室级创新转化为产业化能力助力汽车、航空航天等领域的技术革新。原文参考陈旭, 杨晓宁, 王晶, 等. 基于太阳模拟器的网状天线热变形仿真与试验研究[J]. 航天器环境工程, 2022, 39(2): 140-147. 图 1—图 5 依次对应该文图 1、图 5、图 6、图 2、图 12均为原文图件的原尺寸裁切。*特别声明本公众号所发布的原创及转载文章仅用于学术分享和传递行业相关信息。未经授权不得抄袭、篡改、引用、转载等侵犯本公众号相关权益的行为。内容仅供参考如涉及版权问题敬请联系我们将在第一时间核实并处理。