基于石墨板的电子设备大功率器件散热方法研究

针对宇航电子设备大功率器件的散热路径进行了分析。对顶部散热的器件采用高导热石墨板、精确控制导热垫压缩量、增加导热路径等方式进行散热,对腹部散热的器件采用覆铜通孔等方式进行散热,并结合热仿真和温循试验,有效解决了大功率器件散热问题。     

高热流CCD器件散热与精密控温技术

为保证空间相机 CCD 器件处于较小的温度波动范围,根据焦面组件的结构特点,通过仿真分析的方法,对空间相机大功率 CCD 器件的散热方法和精密温度控制策略作了初步研究。首先介绍了大功率CCD器件的热设计要求,分析了大功率CCD器件热控设计特点,提出了采用微型热管的技术途径解决小空间、高热流密度器件的热量收集与排散方案,采用了基于积分分离式PI控制的电加热主动控温策略。热分析结果表明,热控方案可以满足CCD器件的散热需求以及＆#177;0.2℃的高精度、高稳定度温度控制要求。     

GEO通信卫星可变大功率器件散热方法研究

针对GEO通信卫星某可变大功率器件,提出散热补偿、散热控制和蓄能散热3种热控设计方法,并按器件温度指标要求进行了详细的理论估算和仿真计算。结果表明3种方法都能满足器件温度指标要求,且仿真计算与理论估算结果偏差在10%以内。此外,基于功率和质量两个方面,通过比较3种方法的优缺点,相关数据表明散热控制方法不仅可减小热控系统质量,且不消耗系统能源,是较为理想的散热方法。实际工程应用时应综合考虑质量、功耗、可靠性、安全性、工艺性等诸多影响因素,合理选择可变大功率器件的散热方法。     

振弦式陀螺电磁驱动结构设计与电磁分析

依据振弦式陀螺的工作原理提出一种振弦式陀螺电磁驱动方案，分析了振弦式陀螺电磁驱动电学模型与动力学模型，初步设计了振弦式陀螺电磁驱动结构，运用MATLAB数值软件设定目标参数和初始值计算得到初始结构尺寸；应用Maxwell电磁软件分析了振弦式陀螺电磁驱动系统中永磁体尺寸、永磁体间距、背磁片、Halbach永磁体阵列等因素对电磁驱动模型气隙磁感应强度的影响；最后优化了振弦式陀螺结构模型并进行了电磁驱动结构模型仿真分析。结果表明，电磁驱动整体结构模型气隙磁感应强度得到很大提升，可以很好地降低陀螺功耗，提高陀螺框架驱动力，优化陀螺结构尺寸，从而验证了振弦式陀螺电磁驱动方案模型的可行性，为振弦式陀螺的结构优化设计与实际产品试制研究奠定了理论基础。     

太赫兹超材料及其应用综述

在太赫兹波段高效响应的天然材料较为有限,制约了太赫兹技术的应用和发展。超材料是近年来兴起的人工合成电磁材料,可以通过其晶格单元形状、结构以及关键尺寸的设计实现人工电磁材料宏观电磁响应的调节,在太赫兹功能器件研制以及太赫兹波有效调控方面具有巨大潜力。总结了太赫兹超材料的最新研究成果及遇到的问题,概括了近十年来太赫兹超材料吸波体、调制器、天线等方面的研究进展,对太赫兹超材料的发展方向及未来热点进行了展望。     

一种新型继电器驱动器件及其应用

介绍了一种新型高可靠的继电器类开关驱动器件,以及由它组成的开关距阵控制电路。用此器件可以克服过去卫星遥控普遍存在的继电器驱动电路单点失效问题,并为“三化”打下了基础。     

反熔丝FPGA器件真空发热及散热措施

航天电子元器件工作于真空环境时,必须格外考虑其发热及散热问题.文章对某反熔丝FPGA器件工作于真空环境时温度与功耗的关系及散热措施进行研究.通过热真空试验得到该器件不同散热措施及PCB条件下的发热及散热情况数据,并依据数据分析给出其在真空环境下的散热措施建议.该器件采用了带热沉的陶瓷四侧扁平208引脚封装(CQFP20...     

热泵强化大型航天器排热的概念研究及其理论分析

本文在分析总结前人的研究工作基础上,从基本理论出发,针对热泵强化大型航天器散热、减小辐射器散热面积和重量问题进行了系统分析,从理论上阐明了热泵强化航天器散热概念和作用及其热泵应用的潜在优点,并且还针对电驱动和热驱动两种不同工作模式的热泵进行对比分析。分析表明,电驱动和热驱动热泵都具有强化辐射器排热、减小辐射器散热面积和重量的能力,减轻系统重量,然而电驱动热泵需要消耗系统电能;热驱动热泵需要消耗系统高温废热,增加辐射器的排热负担。至于热驱动、电驱动和热电耦合驱动热泵,哪一种工作模式最佳,还待于进一步研究。     

基于VPX架构的高热耗星载数据处理机结构设计

通用化、模块化、互换性越来越成为星载数据处理电子设备结构设计的发展方向,VPX架构是一种较适合的形式.针对VPX架构高热耗星载数据处理机的散热难题,提出了优化结构布局、增加散热路径、提高散热效率等思路.采用了大热耗器件布局机箱底部,机壳设计散热凸台,机箱及子板结构件嵌入热管等方法,成功设计出可满足子板最大热耗41.5 W,整机最大热耗312 W散热需求的星载数据处理机结构.有限元分析结果表明,元器件结温最高为79.2℃,整机基频238 Hz,各指标满足设计需求.该设计方法对VPX架构星载高热耗电子设备的结构设计具有借鉴意义.     

一种多通道高隔离度毫米波发射组件的设计

随着雷达技术的发展,毫米波单片集成电路技术日趋成熟,小型化、轻量化、多功能的毫米波雷达在国内外得到了深入的研究和应用。为满足毫米波雷达的需求,设计了一种多通道高隔离度毫米波发射组件。采用普通FR4多层板实现电源和控制信号走线,其中功分器芯片、电容、电阻等器件装配在FR4多层板的表层;采用低损耗的Rogers 5880微波板材进行毫米波射频传输。为提高通道间和级联功放间的隔离度,进行金属隔墙处理,以获得更好的物理隔离。通过对腔体进行电磁仿真,使腔体的谐振频率高于工作频带。该组件质量仅为41 g,输出功率不低于35.5 dBm,发射效率大于16%,可应用于毫米波SAR和固态发射机等场景。     

星载SAR缝隙波导天线环境适应性设计与验证

针对星载合成孔径雷达（SAR）长寿命、高可靠的需求,从天线的类型选择、构型设计和实现途径等方面介绍了某大型星载SAR平面相控阵天线的技术路线,确定采用真空钎焊技术的整块缝隙波导天线为研究对象;从机电热全面分析其在空间力学环境、热环境、真空环境和带电粒子辐射环境下的适应性设计关键技术和难点,如：通过合理减重、结构分块和布局优化等设计,解决天线的刚强度问题;对天线全流程工艺进行控制以获得满足热控要求的阳极氧化膜;采用游离设计减小天线在高低温环境下的热变形;通过合理确定电场最强处两个金属面的间距来消减天线在真空环境下的微放电现象;通过选择聚酰亚胺材料作为射频连接器的介质支撑来提高天线的抗辐射能力。环境试验和在轨验证结果证明,该缝隙波导天线设计合理,环境适应性良好,能够稳定正常工作。     

航天飞行器典型高温透波结构热匹配性能分析

针对一种航天飞行器典型天线窗类高温透波结构及其安装形式,通过Abaqus有限元仿真分析方法对其热匹配特性进行了研究。研究表明:天线窗结构热匹配产生的热应力主要与金属壳体受热膨胀有关,石英纤维增强二氧化硅天线窗具有更优越的热匹配性能,天线窗直径越小,厚度尺寸越大,热应力越小,热匹配性能越好。该项研究为典型天线窗类高温透波结构在航天飞行器上的应用提供了参考。     

微小型双组元姿控发动机技术研究

高性能微小型液体双组元姿控发动机具有冲量小、响应快、质量轻、尺寸小等特点,可为微小卫星等航天器实现在轨精确姿态控制,延长在轨工作寿命以及轻小型化等方面的应用提供技术基础.本文以5N微小型双组元液体火箭发动机为例,从微小型喷注器设计、微小型阀门设计、微小尺寸构件成型技术、热相容设计等方面,详细介绍了上海空间推进研究所在微小型双组元发动机设计及制备方面取得的进展和成果,提出了该项目的后续研制计划.     

CRYOGENIC TECHNOLOGY TO IMPROVE ELECTRIC THRUSTERS

This paper analyzes superconducting (SC) coils technology to improve satellite electric propulsion. SC magnets can generate very high magnetic fields with extremely low ohmic losses, low electric power and PCU weight. Moreover, the weight of SC magnet coils is quite low compared with conventional or permanent magnets capable of producing the same field strength. For instance, to obtain a 0.4 T magnetic field strength, typical of applied field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD), based on the Lorentz force, and with thrust in the range of 1 N, this paper shows that only a 40 g coil SC weight is needed, whereas an equivalent field copper winding would weigh about 36 kg. Using SC technology it is shown that the limited magnetic induction provided by a permanent magnet may be raised and also that it is possible to obtain high magnetic fields (of order of several Tesla) with fewer turns, drastically reducing coil volume, weight and complexity compared to conventional winding.

Superconductivity at low temperature (LTSC) requires liquid helium at 4.2 K to produce very high current densities: the thermal analysis in this paper shows that, depending on satellite and thruster, high temperature superconductors (HTSC) wires are sometimes better than LTSC because these can support lower current densities but with a critical superconductivity temperature higher than for LHe, requiring LN₂ at 77 K, easier to maintain during the whole mission.

Finally, this paper shows that implementing SC cryogenic technology on a satellite can be achieved with current active coolers technology.     

基于机械泵控制的毛细分离式喷雾冷却回路热控系统仿真分析

文章分析用于空间环境下的毛细分离式喷雾冷却回路热控系统原理,通过节点网络法建立该热控系统4节点热网络模型;运用数值仿真方法,以机械泵为控制对象,对该系统分别采用PID控制和模糊增量控制方案的热控效果进行对比。结果表明,模糊增量控制与PID控制相比,超调量较小且达到稳态时间短,具有良好的控制鲁棒性。     

辐射器展开角度对航天器热控能力影响的研究

为了在有限的结构尺寸下提高航天器热控系统的散热能力，提出与流体回路耦合的可展开式辐射器热控方案，建立可展开式辐射器空间散热模型，分析辐射器不同展开角度下系统的热控特性。结果表明，随着辐射器展开角度的变化，辐射器吸收的空间热流也随之发生变化，并最终决定热控回路的流量分配。在工程应用中，基于热控流体回路，通过调节可展开式辐射器的展开角度，可以有效提高航天器热控系统的能力范围。     

东四平台卫星热试验中的关键技术

东四平台系列卫星对真空热试验期间的星上转发器在轨工作状态模拟、星表高/低热流模拟、星体吊装与水平支撑和污染控制等提出了较高要求。文章对微波负载能量耗散试验技术、红外灯阵设计、液氮冷板设计、卫星吊装与支撑技术、污染控制及星内真空度监测技术等在该系列卫星热试验中的成功应用与完善进行了分析、总结。     

The possible use of a metal-gas MHD energy converter in space

An MHD converter using a mixture of metal in liquid and a metallic vapor should prove very efficient due to its high conductivity, and should function at relatively low temperatures. An experimental apparatus is being tested at the Grenoble Institute.     

高温燃气流超声速风洞扩压器热防护设计

为实现高热流环境下高温燃气流超声速风洞系统的重复使用,采用数值方法对扩压器热环境进行了分析,采用沸腾换热方法对扩压器进行了热防护设计,并通过试验验证了沸腾换热理论应用的可行性。结果表明,沸腾换热在水流速2m/s的情况下可实现热流2MW/m 2的热防护,应用沸腾换热可以有效降低设计难度,在较低的速度和压力损失下达到更好的换热效果。     

平板式小型环路热管的实验研究

设计一套蒸发器尺寸为74 mm(D)×14 mm(H)的平板式小型环路热管(mLHP),工质为甲醇,冷凝方式采用冰水混合物冷却,研究其换热性能。实验表明,该环路热管能够实现重力和无重力辅助启动。倾角为18 °、充灌率为60%时,热负荷从20 W增加到140 W,整个环路热管热阻从2.58 ℃/W减小到 0.44 ℃/W 。无重力辅助启动时,mLHP能够散去130 W的热量而壁面温度低于80 ℃。当热负荷一定, 无重力辅助启动时的蒸发器壁面温度高于重力辅助启动时的壁面温度。在保证系统启动的工质裕量前提下,减少工质充灌量有利于降低蒸发器壁面温度。mLHP运行存在低热负荷区和高热负荷区,在低热负荷区,蒸发器和补偿腔温度随着热负荷的增加降低;在高热负荷区,蒸发器和补偿腔温度随着热负荷的增加升高。