大面源红外定标器热适配结构优化设计与验证

针对红外定标器在定标试验过程中因异质材料线膨胀系数不匹配导致结构热失配,造成低温状态下螺栓松动、降温速率慢、温度均匀性差,高温状态下玻璃钢隔热垫压溃等问题,开展大面源、宽温区、多材料体系红外定标器热适配结构优化设计与验证。从法向预紧力调控和面内翘曲变形控制两方面,筛选关键材料,调整装配参数,优化结构参数。采用仿真与试验相结合的手段,探究高低温状态下异质多层结构螺栓预紧力变化规律,验证红外定标器结构安全性和稳定性。最后通过升降温试验验证红外定标器关键技术指标。研究结果表明,选用聚四氟乙烯作为隔热材料,配合不锈钢螺栓,施加初始拧紧力矩介于10~18 N·m之间,调整安装孔孔径为25 mm以上,可有效控制预紧力变化,减小面内翘曲变形。全系统仿真结果表明在高低温状态下,连接安全有效的螺栓比例均达到了90%以上。热适配结构设计与优化可显著提高红外定标器降温速率,改善辐射面低温状态温度均匀性,结构安全性与稳定性满足设计要求。热适配结构优化设计方法可作为同类产品的参考。