1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
天基空间望远镜探测器必须采用主动制冷方式以满足其噪声抑制需求.为此，采用热电制冷为核心技术，开展了探测器热电制冷器封装设计、热电制冷器热排散系统设计、热电制冷控制系统设计，并从抑制寄生漏热、降低热电制冷器热排散路径热阻两方面进行了优化，以减小热电制冷器输入功率及辐射散热面积.根据帕尔帖效应、焦耳效应、傅里叶效应，获得了净制冷量、热端散热热阻、热端边界温度等环境特性参数与热电制冷器输入电流、电压、功率等工作特性参数间的关系，并分析了制冷热负荷、热端散热热阻与热电制冷器输入功率间的敏感度.研制了望远镜鉴定产品，并开展了真空热平衡试验.试验结果表明系统设计合理有效，能够将探测器制冷至-75℃温度水平，稳定度可达到±0.2℃.基于环境条件及热电制冷器工作参数等试验数据，对比并修正了热分析模型.研究结果可为类似空间望远镜热电制冷系统的研制提供参考和借鉴.
空间望远镜 热电制冷 热设计 热平衡试验 Space based telescope Thermo electric cooler Thermal design Thermal vacuum and balance test
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西安交通大学 热流科学与工程教育部重点实验室, 陕西 西安 710049
为了提高月基望远镜反射镜转台的工作性能, 对反射镜转台进行了热-结构耦合分析以及试验验证和在轨验证。根据输入条件、热载荷、热边界等建立有限元模型对反射镜转台结构及主要发热部件进行了温度场计算。将温度载荷, 预紧力载荷, 边界条件输入结构有限元模型进行了热-结构耦合分析, 得到了半封闭U型结构、高精密运动轴系、蜗轮蜗杆热变形和热应力。推导了轴系摩擦力矩的计算公式, 将分析计算中的数据代入公式中获得了轴系的摩擦力矩, 并根据摩擦力矩选取了合适力矩的电机。计算结果显示, 左轴系在低温工况-25℃下摩擦力矩较大, 达14.163 N·mm; 高温工况下摩擦力矩较小, 55℃时为4.796 N·mm。垂直轴轴系在低温工况-25 ℃时摩擦力矩为16.45 N·mm; 高温工况下由于轴系卸载, 摩擦力矩为零。结果表明反射镜转台可以在-25 ℃～+55 ℃下正常工作。文中还通过试验验证和在轨验证证明了反射镜转台热-结构耦合分析的有效性和合理性。
月基望远镜 反射镜转台 热-结构耦合分析 热变形 热应力 轴系摩擦力矩 lunar-based telescope mirror gimbal thermal-structural coupled analysis thermal deformation thermal stress friction moment
