题目：瞬态辐射热流计研究

航天器长期运行在高真空、冷黑和热辐射的环境中，为保证其安全可靠工作，必须在研制过程中依照相应规范对其进行航天器热平衡试验。热平衡试验是通过模拟空间热环境，验证航天器热设计的可靠性、修正热分析模型、考核热控分系统性能的试验，它在航天器热设计过程中起到重要作用。

航天器热平衡试验的关键是对热流的准确模拟与测量。本文以探究热平衡试验测量方法、优化测量器材为目标，以瞬态辐射热流计为研究对象。通过仿真模拟热真空环境，对用于测量瞬变大热流的热屏绝热型热流计和可用于常温下低热流密度测量的非制冷微测辐射热计进行优化设计，提升探测性能，以达到在不同热流区间瞬态测量上形成优势互补。

热屏绝热型热流计的关键技术是采用跟踪控温的方法使热屏为敏感面提供一个绝热环境，从而通过测量敏感面温度变化而直接得出热流值。对于这种瞬态热流计的研究目标是提升热流计测量的灵敏度、精确度和响应速度等热学性能。本文通过建立热屏绝热型热流计仿真模型，模拟瞬态热流计真空环境下测量辐射外热流时的情况，对测量结果产生较大影响的敏感面尺寸、基片厚度、基片密度、导热系数、比热容以及热屏的等温性能等主要因素进行仿真和理论分析。根据计算结果，指出不同参数变化对测量灵敏度和精确度的影响，提出优化设计方案，并通过瞬态测量模拟验证优化模型的测量准确度、可行性及不足。

非制冷微测辐射热计因具有便携、成本低、易维护的优点，在MEMS技术的支撑下得到迅速发展。微测辐射热计像元结构是微米量级，尺寸效应下，微小的改变可能引起性能巨大的波动，因此要对它进行精确的设计。这类探测器性能的主要影响因素表现在材料选择、结构设计和制作工艺上，所以对它的研究从这几方面展开。文章总结了各种热敏材料的物性参数并对各自优缺点进行了分析比较，选定氧化钒和非晶硅两种薄膜材料，对探测器各部件的制作工艺进行了总结并提出了制作过程中应注意的问题。工作重点放在像元结构的优化设计上，对红外测辐射热计的热性能和结构稳定性进行了深入研究。

在探测器像元结构研究中，针对目前研究较为广泛的双层微桥结构展开讨论。对典型的I型与L型简单桥腿结构的像元模型进行热学特性与力学特性的仿真分析，讨论这两种模型在力学与热学特性上的独特表现。在热设计过程中，分析像元桥腿长度、桥腿宽度、桥腿形式、空腔高度、热敏材料等因素对桥面温升及响应时间的影响，为尺寸设计和材料选择提供了依据。热性能分析的基础上，探究影响像元结构稳定性的因素，通过应力分析寻找像元结构在的薄弱位置进行改造和加固处理。在结构优化的基础上考虑器件使用过程中的震颤和冲击影响，验证了优化模型的可靠性。