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大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构设计

陈芳 高超 罗世魁

陈芳, 高超, 罗世魁. 大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构设计[J]. 红外与激光工程. doi: 10.3788/IRLA20200060
引用本文: 陈芳, 高超, 罗世魁. 大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构设计[J]. 红外与激光工程. doi: 10.3788/IRLA20200060
CHEN Fang, GAO Chao, LUO Shikui. Glass Fiber Supporting Structure of Dewar used in large infrared focal plane[J]. Infrared and Laser Engineering. doi: 10.3788/IRLA20200060
Citation: CHEN Fang, GAO Chao, LUO Shikui. Glass Fiber Supporting Structure of Dewar used in large infrared focal plane[J]. Infrared and Laser Engineering. doi: 10.3788/IRLA20200060

大面阵红外焦平面杜瓦冷指支撑结构设计

doi: 10.3788/IRLA20200060
详细信息
    作者简介:

    陈芳,1985年出生,女,硕士,高级工程师,主要从事航天遥感相机结构设计工作。Email:happystraw@126.com

  • 中图分类号: V443+.5

Glass Fiber Supporting Structure of Dewar used in large infrared focal plane

  • 摘要: 空间红外相机为提高成像质量,采用脉冲管制冷机对大面阵红外探测器进行制冷和杜瓦封装,形成杜瓦组件,使探测器工作在深低温环境下。冷指与热端之间仅靠脉冲管的薄壁结构连接,径向支撑刚度偏低,无法承受卫星发射阶段的振动,需对冷指增加支撑结构;但为提高制冷效率,又需要尽量增大连接探测器的冷指与制冷机热端之间的结构热阻,以减少结构间漏热。传统的方案是在冷指与热端之间增加金属支撑柱,但该结构会带来附加的漏热,且因为连接刚度较大,会由于装配及加工误差在脉冲管焊缝处产生较大的结构应力,影响组件性能。提出一种基于玻璃纤维束的冷指支撑结构,利用玻璃纤维束的高抗拉刚度及低抗弯刚度提高冷指径向支撑刚度的同时减小其在轴向上的结构应力;同时,玻璃纤维束的超低导热系数和小截面面积可以极大的提高结构热阻,显著减小附加漏热。与传统方案相比,玻璃纤维束支撑加强结构在提高冷指支撑刚度同时,将冷指与热端之间的结构热阻增大为原来的3730倍,解决了冷指支撑加强结构既要求抗振性能好、又要求漏热小的难题,可适用于各种类型的大面阵红外探测器的杜瓦冷指支撑结构。
  • 图  1  传统冷指金属支撑结构

    Figure  1.  Traditional metal pole support structure

    图  2  冷指的纤维束支撑结构

    Figure  2.  Fiber support structure of cold head

    图  3  不同支撑结构温度分布图

    Figure  3.  The temperature field

    图  4  冷指在不同方向重力作用下的变形

    Figure  4.  Gravity deformation of cold head in different directs