国外载人航天器热控技术发展分析

文章对国外载人航天器热控技术的发展进行了调研,介绍了国外典型载人航天器的主动热控系统组成,特别是国际空间站美国实验舱的主动热控系统,并对热控技术的发展进行了评述,旨在为我国空间站建设提供参考。     

俄罗斯飞船热控系统

简要叙述了俄罗斯初期飞船(东方号和上升号)的热控系统;着重介绍了俄当今仍在继续使用的飞船(联盟号和进步号)的热控系统,描述了联盟号飞船所采取的被动与主动热控措施,重点说明了联盟号飞船液体冷却回路系统的控温原理、组成、各舱段温湿度控制方法、系统工质、系统工作模式、系统冗余设计和系统今后可能改进等方面的内容;还简要说明了和平号空间站热控系统与载人航天器真空热平衡试验概况。     

国际空间站集成ECLSS/TCS试验综述

空间站集成ECLSS/TCS（环境控制与生命保障系统/热控系统）试验是一种系统级常压试验,用于单舱或多舱整体性能的鉴定和验收。文章介绍了国际空间站的环境试验标准,以及国际空间站计划中美国、欧洲及日本的集成ECLSS/TCS试验发展情况,主要包括试验项目、试验功能及试验平台组成等。根据国际空间站集成ECLSS/TCS试验的特点,提出了我国发展该项试验的建议。     

国际空间站环境试验标准及力、热试验方法综述

国际空间站是目前在轨运行的最大空间平台,具有系统体积庞大、构型复杂、接口众多、载荷种类不确定等特点。因此,系统级力学试验、热试验以及组件环境试验对空间站的设计和工艺验证非常重要。文章调研了国际空间站各舱段的系统级力学试验、热试验以及组件环境试验情况,以期为我国空间站的地面试验系统设计、研制提供参考。     

行星际航天器主动热控系统模糊控制

对行星际航天器主动热控系统进行了研究。以“火星探路者”号为例，在其机械泵式单相液体循环冷却系统设计布局的基础上，使用更高换热效率、更低压力降的分形微管道网络换热器传递电子设备散发的热量，利用模糊控制策略对系统进行控制。通过合理的简化和假设，应用集总参数法建立系统动态特性模型，进行仿真研究。结果表明此主动热控系统能对航天器电子设备温度进行有效控制。     

国际空间站哥伦布舱系统级环境控制系统试验

介绍了国际空间站哥伦布舱的系统级环境控制系统试验。该试验既没有使用大型真空设备也没有使用太阳模拟器或红外灯等外热流模拟设施,而是直接在总装大厅的大气环境下实施。试验工况包括发射、正常和故障运行等模式。试验有效验证了哥伦布舱集成全局热数学模型,以及主动热控系统和环境控制与生命保障系统的接口关系。     

国际空间站舱内空气温湿度控制技术综述

与非载人航天器不同的是,载人航天器有环控生保系统,而舱内空气温湿度控制又是环控生保系统的一项重要内容。文章跟踪和介绍了国际空间站各舱内的温湿度控制方案,包括设计指标、硬件组成及所采用的技术;重点评述了国际空间站舱内温湿度控制系统的关键设备——冷凝干燥器组件及其降温除湿原理;最后结合NASA近年来研究的多孔渗水冷凝干燥器,指出未来冷凝干燥器的发展方向。     

短时大功率排热系统控温波动分析

针对航天器短时大功率有效载荷排热问题提出单相流体排热系统、蓄冷一单相回路组合排热系统、热泵一单相回路组合排热系统、蓄冷一热泵组合排热系统4种排热方案，采用理论分析和数值方法计算了各方案控温组件的温度波动。结果表明：对于蓄冷排热方案，在给定条件下，控温组件温度波动可以控制在约7℃以内。对于单相流体排热回路，按照器件平均功率设计时，辐射器的面积较小，但功率器件的温度波动会加大；按器件最大功率设计时，器件的温度波动较小，但辐射器面积会变大，导致系统重量增加。对于热泵一单相流体回路热控系统，温度波动可以控制在大约10℃左右。     

高分七号卫星激光测高仪热设计及验证

针对高分七号(GF-7)卫星激光测高仪的热设计任务需求,采用被动热控和基于环路热管的毛细泵驱流体回路技术,解决了光机结构高精度控温以及后光路组件热量收集、传输和排散的难题。在轨飞行数据表明:激光测高仪热控系统为光机系统成像和激光器工作提供了良好的温度条件;基于环路热管的毛细泵驱流体回路,实现了头部电子设备、4台激光器、后光路电子设备等多点热源热量收集、传输以及高精度控温。     

紫外成像光谱仪主动热控系统的设计与实现

为了确保紫外临边成像光谱仪的温度水平和温度梯度满足指标要求,分析了其所处空间环境并结合其光机电的特点,设计了整机的主动热控方案和被动热控方案。首先,总结了成像光谱仪热设计的基本原则,介绍了主动热控方案和被动热控方案。接着,利用最坏情况分析法分析了主动热控系统测温电路的测温精度。然后,根据主动热控方案的要求,对主动热控系统的硬件和热控策略进行了设计和实现。最后,规划了主动热控系统的验证试验,并对主动热控系统进行了试验验证。分析和实验结果表明：主动热控系统的测温精度满足≤±0.5℃的指标要求,主动热控系统能够保证紫外临边光谱仪13℃～18℃以及紫外环形成像仪8℃～18℃的温度水平要求,主动热控方案合理、可行,满足高可靠性的要求。