航艇相机光学系统热设计及验证

摘要

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0.0099W/mK、0.0088W/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(5000Pa)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°C,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.