一种航天光伏金属结构耦合实验装置

本发明涉及实验装置，尤其涉及一种航天光伏金属结构耦合实验装置。

背景技术：

1、光伏电池阵是航天器能量的主要来源，其直接决定了航天器的运行寿命。作为电池阵的相对薄弱环节，光伏电池组元的金属结构(焊点、导线)的连接可靠性直接影响到光伏电池阵的寿命。所以，如何有效对光伏金属结构连接可靠性进行评估与寿命预测，对于进一步开展更复杂空间环境的探测至关重要。总体而言，在复杂空间环境中，原子氧、电池阵自身应力循环、轨道温度循环是对航天器光伏电池金属结构起作用的主要因素。

2、当前已经有了各类对光伏电池片微连接的力、原子氧、温度循环等单因子进行测试的装置和方法，但对于空间这三种因素的耦合环境来说，虽然单因子测试可以对单一环境进行模拟测试和对复杂环境解耦，但是三个因素耦合之后的测试还需要实验验证。提供一种同时具有三因子耦合环境测试能力的光伏电池片微连接测试装置，对于空间复杂环境的准确地面模拟测试具有重要意义。

3、因此，本领域的技术人员致力于提供一种航天光伏金属结构耦合实验装置，实现力、原子氧、温度循环耦合环境下的光伏电池片微连接测试。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术上的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够实现耦合环境测试的航天光伏金属结构实验装置。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种航天光伏金属结构耦合实验装置，用于光伏电池片金属结构的测试，包括：

3、力加载部件，其与所述光伏电池片金属结构的两端连接，为所述光伏电池片金属结构加载力；

4、温度加载部件，其设于所述光伏电池片金属结构的一侧，为所述光伏电池片金属结构加载温度；

5、原子氧部件，其设于所述光伏电池片金属结构的另一侧，为所述光伏电池片金属结构加载原子氧束流。

6、进一步地，所述力加载部件包括：

7、两个力加载横梁，其一端分别连接至所述光伏电池片金属结构的一端；

8、两个力加载框架，其分别连接至所述力加载横梁的另一端；

9、力加载电机，其输出端连接至其中一个所述力加载框架。

10、优选地，所述力加载部件还包括力传感器。

11、进一步地，所述力加载部件向所述光伏电池片金属结构施加的力包括拉力和压力。

12、优选地，所述温度加载部件包括电阻加热圈和液氮冷却管路。

13、优选地，所述温度加载部件还包括热电偶，所述热电偶设于所述光伏电池片金属结构的两端。

14、进一步地，所述原子氧部件包括电子回旋共振原子氧束源，所述电子回旋共振原子氧束源的原子氧束流垂直射向所述光伏电池片金属结构的侧面。

15、进一步地，还包括真空腔室，所述力加载部件、温度加载部件、原子氧部件设于所述真空腔室内。

16、本发明还提供了航天光伏金属结构耦合实验的测试方法，包括：

17、将光伏电池片金属结构装夹在力加载部件上；

18、在光伏电池片金属结构上加载疲劳应力载荷；

19、在光伏电池片金属结构上进行温度循环加载；

20、在光伏电池片金属结构上进行原子氧加载。

21、优选地，原子氧束流通量为6.73×1015个/cm2·s，原子氧平均动能为5ev。

22、本发明至少具有如下有益技术效果：

23、本发明提供的航天光伏金属结构耦合实验装置，实现了航天光伏电池片所处的系统内应力-轨道温度循环-空间原子氧环境的耦合，可以在地面有效实现航天光伏电池片金属结构在力-温度-原子氧复杂空间环境下的耦合测试，从而有助于提升太阳能电池阵在复杂空间环境下的服役寿命。

24、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种航天光伏金属结构耦合实验装置，用于光伏电池片金属结构的测试，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的航天光伏金属结构耦合实验装置，其特征在于，所述力加载部件包括：

3.如权利要求2所述的航天光伏金属结构耦合实验装置，其特征在于，所述力加载部件还包括力传感器。

4.如权利要求1所述的航天光伏金属结构耦合实验装置，其特征在于，所述力加载部件向所述光伏电池片金属结构施加的力包括拉力和压力。

5.根据权利要求1所述的航天光伏金属结构耦合实验装置，其特征在于，所述温度加载部件包括电阻加热圈和液氮冷却管路。

6.根据权利要求5所述的航天光伏金属结构耦合实验装置，其特征在于，所述温度加载部件还包括热电偶，所述热电偶设于所述光伏电池片金属结构的两端。

7.根据权利要求1所述的航天光伏金属结构耦合实验装置，其特征在于，所述原子氧部件包括电子回旋共振原子氧束源，所述电子回旋共振原子氧束源的原子氧束流垂直射向所述光伏电池片金属结构的侧面。

8.根据权利要求1所述的航天光伏金属结构耦合实验装置，其特征在于，还包括真空腔室，所述力加载部件、温度加载部件、原子氧部件设于所述真空腔室内。

9.如权利要求1-8任一项所述的航天光伏金属结构耦合实验的测试方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的航天光伏金属结构耦合实验的测试方法，其特征在于，原子氧束流通量为6.73×1015个/cm2·s，原子氧平均动能为5ev。

技术总结
本发明公开了一种航天光伏金属结构耦合实验装置，用于光伏电池片金属结构的测试，包括：力加载部件，其与所述光伏电池片金属结构的两端连接，为所述光伏电池片金属结构加载力；温度加载部件，其设于所述光伏电池片金属结构的一侧，为所述光伏电池片金属结构加载温度；原子氧部件，其设于所述光伏电池片金属结构的另一侧，为所述光伏电池片金属结构加载原子氧束流。本发明实现了力、原子氧、温度循环耦合环境下的光伏电池片微连接的测试。

技术研发人员：沈忱,丁煜瀚,华学明,陈楠楠,王敏,吴贯之
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19