气体循环热控技术在卫星热设计中的应用

简要概述了气体循环对流主动热控技术在卫星热控设计中的应用，然后结合卫星热控设计，对该设计方法进行理论分析，从理论上定性阐释应用该设计方法时，影响卫星热控设计的主要参数，如星外表涂层，卫星内部接触热阻和导热热阻，星内对流换热系数等，然后对卫星进行热试验，验证热控设计，并得出相应经验数据。     

基于弹塑性理论的新型接触热导模型

提出了一种新型接触热导的模型。充分考虑界面上微凸体的变形,根据微凸体变形连续的特点,分别给出了弹性、弹塑性、塑性三种变形时的接触方程。用Weierstrass-Mandelbrot分形函数描述粗糙表面轮廓曲线,并考虑了接触点的基体热阻及其界面收缩热阻,构建了分形热阻网格模型,分析了接触热导与载荷的关系,与实验数据及模型、Mikic弹性模型和Yovanovich塑性模型的预测值进行了比较。结果表明:该模型能较好地预测界面接触热导,有其合理性。     

真空中几种金属箔接触热导系数的实验研究

为了满足航天器热控的需要,在1.87×105～58.36×105Pa压力范围内测试了填隙片为铟箔、铝箔、铜箔、银箔和LY12铝材的裸接状态及真空中的接触热导系数。并将它们进行比较、分析。实验数据表明,在界面间填充软金属箔时对改善界面换热效果显著,是一种行之有效的热控措施。     

基于MEMS的微槽冷却系统在微纳卫星热控中的应用

介绍了基于微机电一体化系统(MEMS)的微槽冷却系统的研究成果。分析了将微槽冷却系统用于微纳卫星热控设计时的特殊要求。讨论了表征微槽冷却系统性能的水力学系统和传热性能。理论分析和数值模拟结果表明,微槽冷却系统可使大热流密度的热源芯片温度维持在较低的范围内,能满足微纳卫星热控的要求。研究认为,压降和热阻均较小的深槽可在小泵功率时提供较优的传热性能。     

一种接触热阻的数值计算方法

分别采用截锥体、圆弧形和三角形模型来模拟实际物体的接触面 ,利用DELAUNAY三角形非结构化网格离散温度场 ,并使用有限元法数值计算接触热阻。通过比较几种模型的计算结果 ,提出控制角为 30°的三角形模型有较高的精度。给出接触热阻的近似计算公式 ,并分析了表面粗糙度对接触热阻的影响 ,所得出的结论在工程实际应用上有一定的参考价值     

"国际空间站"载荷机柜热控设计特点分析

"国际空间站"(ISS)为开展空间载荷试验,设计了载荷机柜(ISPR)作为试验平台。文章以ISS载荷机柜热控设计为对象进行分析和研究,梳理出热控设计的特点及关键技术。针对我国正在开展的载荷机柜热控设计,提出了热控接口标准化,热控设计模块化,热控、载荷、结构设计一体化及热控设计可重构等方面的建议。     

使用T3Ster对宇航电子元器件内部热特性的测量

文章介绍了使用MicReD公司的热测试仪33Ster测量元器件内部热特性的方法。T3Ster测试仪可以测试各类IC、LED、散热器、热管等电子器件的热特性以及PCB、导热材料等的热阻、热客及导热系数、接触热阻等热特性。使用33Ster测试仪对某航天器用电子元器件内部热特性进行了测量,并与器件资料中的热特性数据进行比对,二者相对误差为0．07％,验证了q3Ster测试仪具有测试高可靠度要求的宇航级电子元器件热特性的能力。为宇航电子元器件的热设计与热分析提供重要的试验依据。     

高分七号卫星双线阵立体测绘相机热设计与验证

根据高分七号卫星双线阵立体测绘相机所处空间环境和结构特点,开展热设计和仿真分析。采用被动隔热方式降低相机与平台、环境之间的热耦合;主动热控措施进行温差补偿,使相机的温度水平保持在热控指标范围之内,并保证周向和径向温差满足设计要求;采用外贴热管建立大功率CCD器件与散热面的直接传热路径,显著地减小传热热阻和热控质量、空间需求。仿真分析和在轨测试结果表明:相机温度水平、梯度和稳定性均满足设计指标要求,该热设计方案可推广用于同类型相机的热设计。     

卫星平台模块化柔性热控体系结构

针对传统以被动热控为主的热控体系结构在适应能力、鲁棒性与灵活性方面的不足,以及难以满足目前卫星研制中平台公用化、通用化与诸多快速研制要求等问题,首先对模块化、柔性设计理论与方法进行了分析;然后结合热控技术的发展现状,构建出4种基于热总线的模块化、柔性热控体系结构;并在此基础上梳理出新型模块化、柔性热控体系结构面临的问题与解决途径。研究成果对于推动主动热控技术在我国卫星热控设计中的应用具有参考意义。     

卫星表面热控涂层空间退化特性的综合环境模拟试验方法

卫星外表面在轨遇到的空间环境复杂而又严酷,会导致某些热控涂层的太阳吸收率严重退化。特别对于长寿命卫星,热控涂层的轨道退化更应引起注意。因此试验评估热控涂层退化是非常重要的,其重要性主要表现为以下两方面,一是为长寿命卫星的热设计提供可靠的热控涂层退化数据:二是为高稳定热控涂层的研制者提供试验检验手段。地面模拟卫星外表面热控涂层的空间环境效应需要进行空间综合环境模拟试验。有三方面模拟问题在该类试验中应得到充分考虑:第一是多环境的协合效应问题;第二是加速试验的互易性问题;第三是太阳吸收率的原位测量问题。这三方面的考虑都是为了提高模拟的真实性。文章介绍”卫星空间辐射综合环境模拟试验”的必要性、试验装置和测试系统、试验方法和试验结果及结论与建议。     

C/C复合材料高温热物理性能实验研究

实验研究了烧蚀防热C／C复合材料从常温到高温的等效热膨胀系数、热扩散率、比热随温度的变化情况，并计算了材料不同温度下的热导率与抗热应力系数。结果表明：材料的热膨胀系数很小，接近零膨胀。热扩散率随温度升高而下降，比热随温度升高近似比例增加，而热导率随温度的变化规律与热扩散率相似。材料的抗热应力系数随温度的升高变化不大，抗热震性能稳定。     

热循环对原子氧与树脂基复合材料 交互作用的影响

文章选取M40/DFA-1和M40/AG-80两种碳纤维增强树脂基复合材料,进行了热循环对原子氧与这两种材料交互作用影响的研究。原子氧反应率的计算和层间剪切性能测试的结果表明,一定温度区间一定次数的热循环使得材料与原子氧交互作用减弱。该研究应用X射线光电子能谱仪（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）对样品表面成分和形貌进行了分析。根据分析结果,初步提出热循环对增强树脂基复合材料自身抗原子氧侵蚀能力的作用机理。     

原子氧对航天器热控材料影响试验研究

原子氧对航天器热控材料的影响是航天器热控设计必须考虑的因素之一。文章对航天器舱外常用热控涂层和外用复合膜两类材料进行了地面原子氧及原子氧+远紫外辐照试验,试验获取了不同原子氧积分通量下涂层和复合膜的影响数据,并对热控材料实施部位性能退化的关系进行了分析,研究结果将为航天器热控设计与分析提供数据支持。     

氧化锆热障涂层的组织和性能研究

通过研究发动机热端部件氧化锆热障涂层8YSZ （ZrO2＋8％Y2O3）的结合强度、隔热性能和抗热震性能,分析热障涂层性能和相应的失效机制,总结了传统热障涂层和纳米热障涂层之间性能的差异,研究结果表明：纳米热障涂层的力学性能、隔热能力和抗热震性能均明显优于传统热障涂层.     

温度传感器调理电路的桥路分析与灵敏度研究

在载人航天器的研制过程中,高精度温度测量电路的研究对于航天产品正常工作具有重要意义。温度传感器所反映的温度水平的准确程度对航天系统的温度控制起着至关重要的作用,通常采用高灵敏度、高可靠的热敏电阻作温度传感器对航天器舱内环境温度和航天员体温进行监测。文章从理论出发对温度传感器调理电路的惠斯登电桥和热敏电阻的灵敏度进行分析,探讨了电桥的桥臂电阻和热敏电阻参数对测量灵敏度的影响,得出了满足载人航天要求的高精度温度测量方法。     

Thermal resistance in satellite mounting plates due to conductive heat transfer

The thermal resistance due to conductive heat transfer between two heat generating boxes mounted symmetrically on a thin mounting plate, one side of which is subjected to a constant heat flux and the opposite side is convectively cooled, is considered. The other two sides are maintained at constant temperature. A numerical solution for the temperature field is obtained and the heat transfer between the boxes is found by integrating between the critical heat flow lines. Various nondimensional parameters are identified and their influence on the thermal resistance is studied.     

“嫦娥三号”巡视器热试验月面姿态模拟装置研制

月面巡视器在月表移动的过程中,月面起伏和月球(1/6)g重力会对巡视器的热控系统产生不利影响,因此需要在地面试验时对巡视器的热控系统的功能进行验证。文章通过对运动机构在真空低温环境下的适应性研究,研制了一套可以满足"嫦娥三号"巡视器真空热试验中使用的月表姿态模拟装置,该模拟装置通过2套螺旋升降机构实现了巡视器的俯仰和滚动模拟,并经过初样、正样热试验的2次大型试验的使用验证,圆满完成了试验任务,也为以后热试验中运动工装的设计奠定了基础。     

耐高温气凝胶隔热材料研究进展

气凝胶是一种由胶粒或者聚合物单体相互聚合构成的具有三维网络骨架的固体纳米材料,具有超低密度、低热导、高比表面积和高孔隙率等优异性能。气凝胶材料的孔隙率在90%以上,且气凝胶材料内部的介孔结构使得气凝胶具有极佳的隔热性能。同时,气凝胶材料的低热导率和高耐温性可以让其在高温下仍能保持良好的三维纳米网络结构,不会发生高温烧结现象。因此,气凝胶材料在轻质耐高温防隔热材料领域得到了广泛关注。本文重点介绍了耐高温气凝胶隔热防护材料耐温性能研究及发展现状,且对耐高温气凝胶隔热防护材料的发展进行了展望。     

长寿命航天器结构密封性能仿真分析研究

硅橡胶密封圈的力学性能会随着工作时间的增加而发生退化,本文首先初步分析硅橡胶的热氧老化机理,然后对硅橡胶材料在热氧加速老化试验前后的特性参数进行分析对比,并借助非线性有限元分析软件ABAQUS对由该种材料制成的O形圈老化前后的最大接触应力等力学参数进行分析计算,最后讨论了这些参数变化对结构密封效果的影响。本文的研究结果可为长寿命密封圈设计提供参考。