一种航天器用铠装电加热器的制作方法

本实用新型属于航天器热控制技术领域，具体涉及一种航天器用铠装电加热器。

背景技术：

航天器电加热控温是目前航天器热控设计中最常用、最便捷的主动热控制手段。航天器电加热主动控温的实现，一般通过控温单元、测温元件和电加热器的配合使用，形成配电、温度数据采集、加热指令控制等集成的闭环主动加热控制系统，根据被控温设备的工作温度范围需求进行温度的控制。电加热主动控温的关键执行产品之一即是电加热器。目前航天器电加热主动控温使用的电加热器有两种：一种是薄膜型电加热器，另外一种是微型铠装电加热器。

薄膜型电加热器在应用中存在的主要问题有：1)只适用于常温温区，对耐温上限150℃之外的高温环境无法使用；2)使用有机硅胶粘贴安装，涂胶不确定性大，存在气泡致损风险；3)有机硅胶、聚酰亚胺薄膜材质耐空间辐照特性不强；4)有机硅胶存在放气影响；5)不可重复使用；6)加热功率密度不能超过1w/cm²。

微型铠装电加热器在应用中存在的主要问题有：1)点/线式加热，加热面积小，适用范围小；2)与产品设计和集成(多数为推力器)强耦合，安装复杂、拆装困难。

鉴于现有电加热器存在上述不足，有必要研制一种新型电加热器。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种航天器用铠装电加热器，能够以较大的加热热流面密度应用于空间受限的航天器产品，以扩展高温区对面加热型加热器需求的适应能力，同时具有可定型、可重复使用、安装简易等通用特性。

本实用新型是通过下述技术方案实现的：

一种航天器用铠装电加热器，包括：铠装上板、铠装外框、铠装电热丝、铠装下板、外引线及硅胶套管；

所述铠装电热丝包括：电热丝芯丝和绝缘套管，电热丝芯丝同轴安装在绝缘套管内，且电热丝芯丝的外圆周面与绝缘套管的内圆周面之间填充有高纯氧化镁；电热丝芯丝的两端分别对应伸出于绝缘套管的两端；

整体连接关系如下：所述铠装上板和铠装下板平行相对布置；所述铠装外框通过氩弧焊焊接固定在铠装上板和铠装下板之间，使得铠装上板和铠装下板之间形成扁平状矩形空腔；

两根相同的铠装电热丝均盘旋在所述扁平状矩形空腔内，且每根铠装电热丝的两端均伸出于所述扁平状矩形空腔；每根铠装电热丝的电热丝芯丝的两端分别与两根外引线的端部一一对应采用钎焊焊接；铠装电热丝的电热丝芯丝与外引线的焊点处包覆有环氧树脂；铠装电热丝与外引线的对接处套装有硅胶套管，硅胶套管内填充有硅橡胶，使得硅橡胶包覆在环氧树脂外部。

进一步的，还包括加固套管，所述加固套管为阶梯型管状结构；所述加固套管的大径端套装在硅胶套管外圆周面，加固套管的小径端套装在铠装电热丝的外圆周面。

进一步的，所述铠装上板、铠装外框、铠装下板、加固套管均选用相同材质的不锈钢；所述电热丝芯丝选用镍铬合金丝，外引线采用聚酰亚胺绝缘型导线。

进一步的，所述两个铠装电热丝在所述加热器内形成两个阻值相同的加热器回路，两个加热器回路的加热面密度一致，分别作为主份和备份使用。

进一步的，所述铠装上板和铠装下板之间设有支撑凸台。

有益效果：(1)本实用新型相对于之前的薄膜型电加热器，铠装电加热器采用氩弧焊封装壳体、采用钎焊焊接引线并使用耐高温材料和工艺进行绝缘和密封，可以使得以平面加热的方式实现大于20w/cm²的加热热流密度，突破了薄膜型加热器使用有机硅胶粘接封装方式受1w/cm²上限加热热流密度的限制。

(2)本实用新型的铠装电加热器采用氩弧焊封装壳体、采用钎焊焊接引线并使用耐高温材料和工艺进行绝缘和密封，全流程各环节不引入有机硅胶，工作温度上限可扩展至+350℃，有效扩展了薄膜型电加热器(上限150℃)在高温端的应用。

(3)本实用新型的铠装电加热器采用三层平面(三层平面分别为铠装上板、铠装下板及铠装电热丝形成的平面)铠装构型设计，实现平面机械式安装，简易便捷、重复使用性好，弥补了薄膜型电加热器使用硅胶粘贴引起的只能一次性使用问题和涂胶不稳定可能的致损风险。

(4)本实用新型相对于之前的微型铠装电加热器，三层平面铠装构型设计，可实现平面的加热方式弥补了之前加热器点式/线式加热的不足。

(5)本实用新型相对于之前的微型铠装电加热器，设计三层平面铠装构型，安装简易、拆装便捷、重复使用性好，解决了微型铠装电加热器拆装困难的问题。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为铠装电热丝与外引线的焊点处的局部封装示意图；

其中，1-铠装上板，2-铠装外框，3-铠装电热丝，4-铠装下板，5-外引线，6-加固套管，7-电热丝芯丝，8-绝缘套管，9-高纯氧化镁，10-焊点，11-环氧树脂，12-硅胶套管。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实施例提供了一种适用于航天器主动控温的耐高温、铠装型、平面加热、机械式安装的航天器用铠装电加热器，参见附图1，包括：铠装上板1、铠装外框2、铠装电热丝3、铠装下板4、外引线5、加固套管6及硅胶套管12；

所述铠装电热丝3包括：电热丝芯丝7和绝缘套管8，电热丝芯丝7同轴安装在绝缘套管8内，且电热丝芯丝7的外圆周面与绝缘套管8的内圆周面之间填充有高纯氧化镁9，用于实现电热丝芯丝7与绝缘套管8的绝缘；电热丝芯丝7的两端分别对应伸出于绝缘套管8的两端；

所述加固套管6为阶梯型管状结构；

所述铠装上板1和铠装下板4为外形相同的矩形板；

所述铠装外框2为矩形框；

所述铠装上板1、铠装外框2、铠装下板4、加固套管6均选用相同材质的不锈钢，电热丝芯丝7选用镍铬合金丝，外引线5采用聚酰亚胺绝缘型导线；

整体连接关系如下：所述铠装上板1和铠装下板4平行相对布置，且铠装上板1和铠装下板4之间的距离大于或等于铠装电热丝3的外径；所述铠装外框2通过氩弧焊焊接固定在铠装上板1和铠装下板4之间，铠装外框2的四边与铠装上板1和铠装下板4的四个侧面一一相对，使得铠装上板1和铠装下板4之间形成扁平状矩形空腔；所述铠装上板1和铠装下板4之间设有支撑凸台；铠装上板1、铠装下板4及铠装外框2组成铠装外壳；铠装外壳封装焊接成型后进行打磨精修，确保尺寸精度、平面度和粗糙度满足设计要求；

两根相同的铠装电热丝3均盘旋在所述扁平状矩形空腔内，且每根铠装电热丝3的两端均伸出于所述扁平状矩形空腔；每根铠装电热丝3的电热丝芯丝7的两端分别与两根外引线5的端部一一对应采用钎焊焊接；参见附图2，铠装电热丝3的电热丝芯丝7与外引线5的焊点10处包覆有耐高温的环氧树脂11，对焊点10进行密封和绝缘；铠装电热丝3与外引线5的对接处套装有硅胶套管12，硅胶套管12内填充有硅橡胶13，使得硅橡胶13包覆在焊点10外部的环氧树脂11外部，对焊点10进行进一步的绝缘、密封和防潮；所述加固套管6的大径端套装在硅胶套管12外圆周面，加固套管6的小径端套装在铠装电热丝3的外圆周面；所述加固套管6采用压接方式固定，实现对焊点10的密封加固；

同一个加热器内布置两个铠装电热丝3，形成两个阻值相同的加热器回路，两个加热器回路的加热面密度一致，可分别作为主份和备份使用；铠装电热丝3的长度根据加热器回路的阻值计算确定。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。