地球同步軌道星載光機(jī)電設(shè)備熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉紹然，劉百麟，張文睿，胡幗杰，李一帆

（1.中國(guó)空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部，北京100094；2.西安空間無線電技術(shù)研究所，陜西西安710100）

1 引 言

隨著航天產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和航天器復(fù)雜程度的提高，衛(wèi)星往往同時(shí)搭載多臺(tái)空間成像、光通信等光電設(shè)備，以往通過衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整來指向不同目標(biāo)方位［1］或機(jī)動(dòng)避光［2］的方式，不能同時(shí)滿足多任務(wù)需求，因此要求光電設(shè)備自帶跟瞄機(jī)構(gòu)，構(gòu)成光機(jī)電設(shè)備。光機(jī)電設(shè)備的機(jī)電系統(tǒng)一般要求較高的指向精度［3］，光電系統(tǒng)要求較高的分辨率、靈敏度和低信噪比［4-5］，需要設(shè)備在壽命周期內(nèi)保持高溫度穩(wěn)定性和均勻性，對(duì)空間熱環(huán)境變化敏感。但光機(jī)電設(shè)備姿態(tài)多變，運(yùn)行周期內(nèi)入口面朝向不同，且與星體其他部分的輻射耦合處于動(dòng)態(tài)變化過程中，給熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來極大挑戰(zhàn)。對(duì)于地球同步軌道（GEO）的光機(jī)電設(shè)備，所處空間熱環(huán)境更為復(fù)雜，太陽輻射熱流日變化為0～1356 W/m2，引起設(shè)備表面高低溫劇烈變化（變化幅度可達(dá)±200℃），加劇了熱控設(shè)計(jì)的困難［6］。

本文研究的光機(jī)電設(shè)備位于地球同步軌道衛(wèi)星平臺(tái)的頂部，二維轉(zhuǎn)臺(tái)裸露在太空中，主次鏡部分位于二維轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)部，可視空間冷黑背景。光學(xué)平臺(tái)位于主次鏡后部，其上安裝光電組件，包含有大熱耗的CMOS、APD元件。在軌道運(yùn)行時(shí)，隨著指向目標(biāo)點(diǎn)和回歸停靠位的轉(zhuǎn)換，周期內(nèi)存在快速的姿態(tài)變化，所帶來的問題是外熱流變化顯著，既有交替經(jīng)歷日照和陰影所引起的周期交變外熱流作用，還有由于工作時(shí)姿態(tài)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生大角度變化所受到的非周期變化的外熱流作用。同時(shí)，進(jìn)入工作模式后內(nèi)熱源瞬變，其他有效載荷和衛(wèi)星平臺(tái)也會(huì)對(duì)其熱輻射，設(shè)備在變化的軌道外熱流、內(nèi)、外熱源共同作用下，溫度水平和溫度均勻性變化劇烈。由于自身的任務(wù)要求，光機(jī)電設(shè)備對(duì)溫度的要求高，熱控系統(tǒng)必須滿足各種姿態(tài)下的溫度要求。

本文結(jié)合基于現(xiàn)有熱控技術(shù)基礎(chǔ)，針對(duì)某地球同步軌道星載光機(jī)電設(shè)備的工作和構(gòu)型特性，在分析在軌熱環(huán)境的基礎(chǔ)上，開展熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并采用有限元仿真分析，驗(yàn)證熱設(shè)計(jì)方案。

2 物理狀態(tài)及熱環(huán)境分析

2.1 物理狀態(tài)

光機(jī)電設(shè)備主要由光學(xué)鏡組、光學(xué)平臺(tái)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)和反射鏡組成，如圖1所示。光學(xué)鏡組主要由大孔徑主鏡、次鏡、鏡筒及次鏡支撐結(jié)構(gòu)組成。光學(xué)平臺(tái)安裝有收發(fā)光路組件、精瞄執(zhí)行組件，包括CMOS集成電路，APD（雪崩式光電二極管）等大熱耗元件。二維轉(zhuǎn)臺(tái)是光機(jī)電設(shè)備進(jìn)行瞄準(zhǔn)、捕獲和跟蹤的粗指向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，采用潛望式結(jié)構(gòu)形式，主要由軸系（方位軸系和俯仰軸系）、支撐結(jié)構(gòu)、電機(jī)和光電碼盤等組成。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下二維轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)反射鏡實(shí)現(xiàn)方位、俯仰兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制。光機(jī)電設(shè)備安裝在GEO衛(wèi)星的對(duì)地板-Y側(cè)，其中二維轉(zhuǎn)臺(tái)和反射鏡位于星外，光學(xué)鏡組跨衛(wèi)星艙板布置，光學(xué)平臺(tái)位于星內(nèi)。

圖1 光機(jī)電設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Scheme for optical-electro-mechanical instrument

光機(jī)電設(shè)備在每個(gè)軌道周期內(nèi)工作時(shí)間不少于4 h，部件的熱耗和溫度指標(biāo)要求如表1和表2所示。

表1 部件熱耗統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Heat dissipation distribution

表2 關(guān)鍵部件溫度控制指標(biāo)Tab.2 Special parts temperature requirement

2.2 熱環(huán)境分析

2.2.1 空間熱環(huán)境分析

光機(jī)電設(shè)備工作時(shí)，光軸與對(duì)地板法線方向近乎平行指向地心。GEO空間熱源主要是太陽輻射，由GEO太陽輻射熱流變化規(guī)律可知，衛(wèi)星對(duì)地面外熱流變化最為劇烈，對(duì)地面外熱流隨季節(jié)變化規(guī)律如圖2所示。

圖2 GEO衛(wèi)星對(duì)地面太陽輻射熱流曲線Fig.2 Curves of solar heat flux received by GEO satellite earth panel

由圖2可知，GEO星載光機(jī)電設(shè)備在軌運(yùn)行時(shí)，每個(gè)軌道周期（24 h）約有12 h處于向陽區(qū)，接受強(qiáng)度變化的太陽輻射；其余12 h則處于背陽區(qū)，不受太陽輻射，面向4 K左右的空間冷黑環(huán)境。在向陽區(qū)，太陽輻射外熱流可照射到二維轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)表面和反射鏡，甚至直接照射到光學(xué)鏡組，引起主次鏡高溫振蕩，而在背陽區(qū)，設(shè)備處于低溫狀態(tài)，溫度穩(wěn)定度很難保證。綜合光機(jī)電設(shè)備構(gòu)型和空間太陽輻射防護(hù)考慮，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，從應(yīng)用策略與溫控技術(shù)措施兩方面保障光機(jī)電設(shè)備在軌溫度場(chǎng)，具體措施：第一，向陽區(qū)強(qiáng)日照時(shí)段選擇避光機(jī)動(dòng)，以規(guī)避雜光干擾，并削弱太陽照射鏡筒內(nèi)部，以反射鏡和光學(xué)鏡組不被日照為約束前提，經(jīng)軌道和光學(xué)計(jì)算，避光時(shí)長(zhǎng)需8 h，在此期間設(shè)備休眠；第二，采取合理的熱控措施，控制向陽區(qū)太陽輻射影響與背陽區(qū)溫度保持。

2.2.2 衛(wèi)星熱環(huán)境分析

衛(wèi)星對(duì)地板外表面布局緊湊，光機(jī)電設(shè)備周圍分布著體形龐大的饋源塔、天線、空間相機(jī)等熱相關(guān)設(shè)備，對(duì)設(shè)備的遮擋加劇了吸收外熱流的變化。

光機(jī)電設(shè)備跨艙板安裝，光學(xué)平臺(tái)和部分光學(xué)鏡組位于星內(nèi)。在光機(jī)電設(shè)備熱設(shè)計(jì)時(shí)，星體艙板可認(rèn)為熱沉，其溫度在-5～45℃范圍內(nèi)變化，這超出了鏡組和光學(xué)平臺(tái)的工作溫度范圍。因此需要針對(duì)衛(wèi)星熱環(huán)境采取合理的熱控措施，控制衛(wèi)星及其載荷對(duì)光機(jī)電設(shè)備的溫度影響。

3 熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)光機(jī)電設(shè)備結(jié)構(gòu)、元器件位置、工作特點(diǎn)及溫度指標(biāo)范圍，將光機(jī)電設(shè)備劃分為二維轉(zhuǎn)臺(tái)、光學(xué)鏡組和光學(xué)平臺(tái)三個(gè)區(qū)域，進(jìn)行區(qū)域化設(shè)計(jì)：通過隔熱設(shè)計(jì)來減弱區(qū)域間的關(guān)聯(lián)，并且對(duì)各區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行等溫設(shè)計(jì)。據(jù)此，依據(jù)主動(dòng)熱控為主，被動(dòng)熱控為輔的原則，利用熱仿真優(yōu)化迭代設(shè)計(jì)，確定各部件的熱控措施如下。

3.1 隔熱設(shè)計(jì)

為減少導(dǎo)熱傳熱，光機(jī)電設(shè)備與衛(wèi)星的安裝接口、光機(jī)電設(shè)備內(nèi)各區(qū)域在安裝時(shí)使用隔熱墊，并減少接觸傳熱面積；為減少輻射傳熱，對(duì)各區(qū)域包覆多層隔熱組件或粘貼低發(fā)射率薄膜，以減小熱環(huán)境對(duì)設(shè)備及設(shè)備各區(qū)域之間的溫度影響。

3.2 等溫化設(shè)計(jì)

為了控制光機(jī)電設(shè)備內(nèi)部的溫度均勻度，使用了以下等溫化控制方法。

（1）輻射：為了增強(qiáng)各區(qū)域內(nèi)部件之間的輻射換熱，各區(qū)域內(nèi)部件的外表面進(jìn)行高發(fā)射率表面處理（光學(xué)鏡片除外），使半球紅外發(fā)射率εh≥0.85，強(qiáng)化各部件間輻射換熱交換，從而減少各部件間的溫差，同時(shí)滿足光路系統(tǒng)的消光要求。

（2）導(dǎo)熱：為了增強(qiáng)各區(qū)域內(nèi)部件之間的導(dǎo)熱換熱，對(duì)于有導(dǎo)熱要求的接觸表面填充導(dǎo)熱填料，以減少相鄰部件間的溫差。

（3）熱管：對(duì)于光學(xué)平臺(tái)，利用高熱耗器件的熱輸運(yùn)熱管，將其安裝于光學(xué)平臺(tái)背面，并保持良好接觸，以維持光學(xué)平臺(tái)的溫度均勻度和溫度水平。

（4）主動(dòng)控溫加熱器：在需要控制溫差的區(qū)域內(nèi)設(shè)置多路加熱器，根據(jù)熱源位置、外熱流及相應(yīng)控制部位的幾何尺寸設(shè)計(jì)各路加熱器功率。采用衛(wèi)星自主控制，采集高精度熱敏電阻的溫度，與控溫目標(biāo)值進(jìn)行比對(duì)，控制方式為高頻率開關(guān)控制模式，控溫周期為2 s，控溫精度達(dá)0.1℃。

同一區(qū)域的各路加熱器設(shè)置同一溫度控制閾值，使各部位控制在同一溫度范圍內(nèi)。為消弱外熱流對(duì)二維轉(zhuǎn)臺(tái)溫差控制的不利影響，在設(shè)計(jì)加熱器閾值時(shí)采用偏高溫設(shè)計(jì)。

3.3 光學(xué)鏡組多級(jí)控溫

由于光學(xué)鏡組跨艙板安裝，處于不同熱環(huán)境；同時(shí)方位支撐結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，沒有固定的熱輸運(yùn)、排散通道，不能采用輻射板散熱的方式保持光學(xué)鏡組熱穩(wěn)定。在與二維轉(zhuǎn)臺(tái)和光學(xué)平臺(tái)熱隔離的基礎(chǔ)上，采用多級(jí)控制方法，逐級(jí)屏蔽熱環(huán)境的影響。共設(shè)計(jì)3級(jí)控溫區(qū)，其中二維轉(zhuǎn)臺(tái)的方位支撐結(jié)構(gòu)為第一級(jí)，鏡筒為第二級(jí)，光學(xué)鏡組的主、次鏡為第三級(jí)；對(duì)各級(jí)控溫區(qū)進(jìn)行主動(dòng)控溫，溫度控制精度逐級(jí)提高，逐步實(shí)現(xiàn)主控溫對(duì)象的溫度控制。

3.4 二維轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)熱設(shè)計(jì)

二維轉(zhuǎn)臺(tái)繞兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)，存在相互運(yùn)動(dòng)區(qū)域，如俯仰軸系、方位軸系和?？课弧８鶕?jù)前述隔熱設(shè)計(jì)措施，對(duì)二維轉(zhuǎn)臺(tái)包覆多層隔熱組件，以減少熱環(huán)境對(duì)其的影響。為避免影響轉(zhuǎn)動(dòng)，傳統(tǒng)做法是把轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的部位留出來，外表面噴涂或粘貼發(fā)射率小的涂層，盡量減少與熱環(huán)境的輻射換熱。這樣帶來了涂層噴涂和多層包覆實(shí)施的困難，同時(shí)消弱了隔熱效果。為解決此問題，在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上設(shè)計(jì)多層隔熱組件安裝環(huán)（安裝環(huán)與靜止部件間留有避免干涉的距離），然后在安裝環(huán)上包覆多層材料。這樣既保證了轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的正常工作，又減少了與熱環(huán)境的輻射換熱。

3.5 光學(xué)平臺(tái)熱收集、輸運(yùn)與排散

光學(xué)平臺(tái)對(duì)工作溫度要求嚴(yán)格，但其上的CMOS和APD的熱容小、熱耗大，工作時(shí)溫度上升明顯；同時(shí)光學(xué)平臺(tái)安裝于衛(wèi)星艙內(nèi)，艙內(nèi)溫度變化高于光學(xué)平臺(tái)的工作溫度范圍。因此需要采取有效地散熱措施，使光學(xué)平臺(tái)設(shè)備溫度保持在合適的范圍內(nèi)。

圖3 熱輸運(yùn)、排散通道示意圖Fig.3 Drawing of heat dissipation design

設(shè)計(jì)鋁安裝座和導(dǎo)熱銅條，將熱量收集和輸運(yùn)到光學(xué)平臺(tái)上，再由熱管將熱量進(jìn)一步傳輸?shù)轿挥谛峭獾妮椛浒?，輻射板表面粘貼OSR二次表面鏡，面對(duì)冷黑空間，詳細(xì)輸運(yùn)、排散通道如圖3所示。各個(gè)安裝接觸面之間均填涂導(dǎo)熱填料，減少熱量輸運(yùn)途徑上的接觸熱阻。

綜合考慮外貼熱管的安裝方便性和熱環(huán)境特點(diǎn)，輻射板設(shè)置于光機(jī)電設(shè)備的-Y側(cè)，-Y面上的外熱流較穩(wěn)定，面向冷空間的視場(chǎng)被遮擋少，受到衛(wèi)星周圍部件的紅外輻射影響小，有利于光學(xué)平臺(tái)的溫度穩(wěn)定性。輻射板背面與設(shè)備隔熱，以保證輻射板的溫度不受設(shè)備或衛(wèi)星其他部件溫度的影響。輻射板借助光學(xué)平臺(tái)的加熱器進(jìn)行低溫補(bǔ)償，從而確保在低溫工況中，各指標(biāo)點(diǎn)的溫度不低于溫度范圍下限。

4 熱控系統(tǒng)仿真分析

4.1 熱分析模型

光機(jī)電設(shè)備的部分結(jié)構(gòu)暴露在星外，其瞬態(tài)溫度場(chǎng)是由熱環(huán)境、姿態(tài)、熱耗和自身熱控條件共同作用的結(jié)果。為預(yù)示設(shè)備在軌溫度，在幾何等效和熱等效的原則基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化和假設(shè)，采用NX TMG軟件建立了詳細(xì)的熱分析模型，反映熱環(huán)境、構(gòu)型、姿態(tài)、熱耗、熱控系統(tǒng)等因素，采用有限差分法和集總參數(shù)法進(jìn)行仿真計(jì)算，對(duì)熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。在模型中進(jìn)行了如下設(shè)置。

（1）根據(jù)高溫、低溫工況不同，對(duì)于衛(wèi)星邊界溫度分別設(shè)定為45℃和-5℃；

（2）設(shè)定光機(jī)電設(shè)備所處的空間環(huán)境溫度為4 K；

（3）對(duì)于周期交變的外熱流，計(jì)算瞬時(shí)外熱流作為熱載；

（4）對(duì)于瞬變的內(nèi)部功耗按照軌道周期工作方式設(shè)為熱載；

（5）仿真的起始時(shí)刻設(shè)為星上時(shí)正午，初始溫度設(shè)為22℃，為消除其影響，進(jìn)行了三個(gè)軌道周期的瞬態(tài)仿真分析，分析結(jié)果只采納最后一個(gè)周期的溫度數(shù)據(jù)；

（6）進(jìn)行考慮在軌機(jī)動(dòng)影響下的軌道熱分析，根據(jù)工作需要，選擇星上時(shí)9000～16200 s和21600～28800 s兩個(gè)時(shí)間段（共4 h）對(duì)地指向工作，其余時(shí)間段停靠休眠。

（7）瞬態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算按向后差分控制方法進(jìn)行，迭代收斂精度優(yōu)于0.05℃。

4.2 熱分析工況

結(jié)合衛(wèi)星狀態(tài)、光機(jī)電設(shè)備內(nèi)熱源變化、涂層退化和GEO空間外熱流的特點(diǎn)，確定轉(zhuǎn)移軌道、末期分點(diǎn)和末期夏至3個(gè)高、低溫極限工況進(jìn)行瞬態(tài)仿真驗(yàn)證。

轉(zhuǎn)移軌道時(shí)，衛(wèi)星處于巡航姿態(tài)，背地板對(duì)日定向，對(duì)地板的光機(jī)電設(shè)備不受太陽輻射，同時(shí)由于衛(wèi)星有效載荷多不工作，衛(wèi)星溫度低，設(shè)置為光機(jī)電設(shè)備的低溫工況。壽命末期夏至?xí)r刻，太陽輻射以最大投射角和強(qiáng)度照射輻射板，對(duì)光學(xué)平臺(tái)熱干擾最為強(qiáng)烈；春分時(shí)刻，太陽輻射以最大日照角度照射二維轉(zhuǎn)臺(tái)，對(duì)二維轉(zhuǎn)臺(tái)和光學(xué)鏡組熱干擾最為強(qiáng)烈；壽命末期OSR及多層表面性能退化，吸收外熱流增加，因此壽命末期分點(diǎn)和夏至是兩種制約光機(jī)電設(shè)備正常工作的最嚴(yán)酷工況。詳見表3。

表3 計(jì)算工況列表Tab.3 Simulation cases

4.3 仿真結(jié)果

4.3.1 低溫工況

轉(zhuǎn)移軌道無空間外熱流，光機(jī)電設(shè)備處于休眠模式，各設(shè)備不工作，屬于極端低溫工況。由表4可看出，隔熱措施和加熱器設(shè)計(jì)合理，主鏡、次鏡、光學(xué)平臺(tái)和二維轉(zhuǎn)臺(tái)等部件的溫度都滿足存儲(chǔ)溫度要求（如表2所示），甚至可達(dá)到工作溫度要求。

表4 溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Tab.4 Temperature data

4.3.2 高溫工況

兩個(gè)高溫極限工況中，各部件溫度變化如圖4～圖7所示。

圖4 俯仰反射鏡、軸系和支撐結(jié)構(gòu)溫度變化Fig.4 Temperature distribution of elevation mirror，shafting and support

圖5 方位反射鏡、軸系和支撐結(jié)構(gòu)溫度變化Fig.5 Temperature distribution of azimuth mirror，shafting and support

圖6 次鏡和主鏡溫度變化Fig.6 Temperature distribution ofsecondary mirror and primary mirror

圖7 光學(xué)平臺(tái)溫度變化Fig.7 Temperature distribution of optical baseplate

在工作時(shí)間段光機(jī)電設(shè)備各部件的溫度水平和均勻度都滿足工作溫度要求，在非工作時(shí)段各部件的溫度都滿足存儲(chǔ)溫度要求。

如圖4和圖5所示，二維轉(zhuǎn)臺(tái)軸系的主動(dòng)控溫功率大于部件熱耗，其溫度沒有受到發(fā)熱元器件工作的影響。二維轉(zhuǎn)臺(tái)的反射鏡、軸系和支撐結(jié)構(gòu)溫度均表現(xiàn)為隨吸收太陽輻射強(qiáng)弱漸變規(guī)律而相應(yīng)上升或下降，春分日兩個(gè)溫度波峰分別出現(xiàn)在地影期前后。地影期無日照，溫度由峰值下降，直至出地影后再次受到太陽輻射，其溫度爬升到另一高峰，之后隨吸收太陽輻射變?nèi)醵?。在仿真的工作姿態(tài)中，方位軸和俯仰軸分別位于東、西側(cè)，對(duì)應(yīng)俯仰和方位反射鏡溫度最高值分別出現(xiàn)在地影期前、后。在夏至日的光照區(qū)，二維轉(zhuǎn)臺(tái)持續(xù)受照，只有一個(gè)溫度波峰，溫度高于春分日且影響持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。

如圖6所示，光學(xué)鏡組部分位于方位軸內(nèi)部，變化規(guī)律與后者基本一致，但由于相互間采取隔熱設(shè)計(jì)（低發(fā)射率薄膜），其溫度峰值明顯低于方位軸溫度峰值，并且隨太陽輻射的變化滯后于方位軸，其中主鏡由于位于衛(wèi)星內(nèi)部且熱容相對(duì)次鏡更大，溫度變化滯后的更明顯。由此可見，本文提出的光學(xué)鏡組熱控設(shè)計(jì)滿足使用要求，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的方位支撐結(jié)構(gòu)與鏡筒的隔熱設(shè)計(jì)，起到削弱熱干擾的目的；三級(jí)控溫可為光學(xué)鏡組提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的溫度控制邊界，實(shí)現(xiàn)光學(xué)鏡組溫度場(chǎng)精確控制。但是隔熱設(shè)計(jì)帶來的負(fù)面影響是溫度消退更慢，導(dǎo)致在壽命末期夏至工況中光學(xué)鏡組僅一半的時(shí)間符合工作溫度要求。

如圖7所示，光學(xué)平臺(tái)在壽命末期春分工況中，由于散熱窗口的補(bǔ)償功率大于設(shè)備熱耗，光學(xué)平臺(tái)的溫度沒有受到發(fā)熱元器件工作的影響。壽命末期夏至工況中，21600 s之前的工作時(shí)段，光學(xué)平臺(tái)溫度基本沒有波動(dòng)。但在21600 s之后，輻射板逐漸受到太陽輻射，發(fā)熱元器件的工作使光學(xué)平臺(tái)升溫明顯，溫度均勻度同時(shí)變差，在停止工作后，光學(xué)平臺(tái)的溫度繼續(xù)被太陽熱流和衛(wèi)星溫度共同抬高，超出了允許的工作溫度。

5 結(jié)束語

本文根據(jù)地球同步軌道星載光機(jī)電設(shè)備的載荷及熱環(huán)境特點(diǎn)，以各區(qū)域間隔熱，區(qū)域內(nèi)等溫化的方法開展熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)光學(xué)鏡組進(jìn)行三級(jí)控溫，對(duì)二維轉(zhuǎn)臺(tái)的活動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)多層安裝環(huán)，對(duì)光學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)適宜的熱收集、輸運(yùn)與排散通道。仿真分析了典型極端工況下的光機(jī)電設(shè)備各部件溫度，溫度場(chǎng)分布結(jié)果表明在全壽命期外熱流、內(nèi)熱源以及散熱涂層變化時(shí)，各部件溫度穩(wěn)定度及均勻度都能較好地滿足指標(biāo)要求，驗(yàn)證了地球同步軌道星載光機(jī)電設(shè)備熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。該研究方法對(duì)各類空間光機(jī)電設(shè)備的熱設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。