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。     

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。     

某水源热泵空调系统取回水口距离CFD模拟研究

为给水源热泵空调系统实际工程建设和实测分析提供模拟依据,应用CFD软件模拟桂林榕湖水源热泵空调系统的湖水温度场。数值模拟研究空调系统取回水口间不同距离对水温短路、湖水温度场变化和回水热量扩散的阻碍作用,得出湖水自然流动情况下水温短路时取回水口间距离、最佳取回水口间距离和回水口不宜设在下游有流道变窄处的结论。选择合适的水体流道和合理的取回水口间距离可以在一定程度内降低由于水源热泵空调系统的使用对生态环境产生的不利影响。     

近空间系统的类型与特点

简要介绍了近空间、近空间飞行器、近空间系统的基本概念，简述了近空间飞行器的发展，分析了近空间系统的技术特点。     

空间环境对空间系统维修性设计的影响

从空间环境对在轨维修工作的影响以及空间系统故障的主要诱因2个方面，分析了空间环境对空间系统维修性设计的影响。研究表明，空间环境对在轨维修性的影响首先与维修安全有关；空间环境的恶劣条件既是航天器故障的主要诱因，又是在轨维修各种困难和限制的根源。     

液体火箭发动机“热泵”起动研究

多次起动泵压式液体火箭发动机存在"热泵"起动故障,主要原因是发动机再次起动时,泵部件的温度过高引起推进剂气化,导致推进剂增压泵不能够正常建压。因此提出一种"热泵"起动故障的解决方案:在发动机系统上增设排空系统和排放系统,降低泵部件的温度及泵腔的含气率;在涡轮和泵之间增加隔热结构,减少它们之间的热量传递;对发动机再次起动的时序进行调整。该方案结合某型多次起动泵压式上面级发动机试验验证,"热泵"起动故障圆满解决。最后通过对不同试验结果和高空环境仿真结果的对比,验证了该方法的正确性,能够提高发动机再次起动的可靠性。     

水源热泵在桂林市四湖水系的应用分析

论文分析了国家对水源热泵空调技术的政策支持和水源热泵的发展现状,通过计算和调研分析了在桂林市四湖水系应用水源热泵的经济性和可行性,并理性指出应用中还需要进一步深入研究的特定湖区的热承载能力,以利于水源热泵的良性推广应用。     

应用原子钟的空间系统与空间原子钟的新发展

文章介绍了目前应用原子钟的空间系统以及空间原子钟在这些系统的应用概况。对潜在应用原子钟的空间系统和科学有效载荷以及潜在空间原子钟的新发展也进行了介绍。     

空间系绳系统的发展及其应用前景

空间系绳系统是一项鲜为人知的航天技术，它已有几十年的发展历史。最近，俄罗斯的专家们把这项技术推向了一个新的发展阶段，现作一概括介绍。一、空间系绳系统空间系绳系统是一个人造空间物体（卫星、飞船、货物）的组合体，它们之间用一根长的挠性元件（系绳、电缆、软...     

载人飞船密封舱漏热问题研究

密封舱漏热是载人飞船热控系统设计中必须考虑的一个关键因素,是影响飞船热平衡和舱内温度的一项重要参数。建立了求解密封舱漏热的热物理模型,分析了各种参数对密封舱漏热的影响。结果表明：（1） 在一定温度范围内,密封舱漏热与舱内空气温度近似呈线性关系;（2） 返回舱漏热高于轨道舱,主要原因是导热热阻的基数偏小;（3） 漏热随外热流增大而减小,返回舱漏热波动较大,调节其热控涂层的α_S和ε_h值将导致返回舱漏热和漏热波动出现相反变化,为同时减小漏热和漏热波动,推荐采用较低α_S和ε_h 值的热控涂层;（4） 返回舱漏热受舱内壁对流换热系数影响较大,特别在2W/(m^2·K)附近。
     

航天器密封舱微重力对流传热与传质地面试验模拟方法理论分析

针对航天器密封舱内气体对流传热传质地面模拟试验问题，依据传热传质相似试验理论方法，进行了初步的理论分析，包括热缩比模型法和降压法，给出了它们相似试验的相似律及它们应用的约束条件，并从理论上定性分析了不同试验方法的优缺点。分析表明，在重力条件下，热缩比模型法在保持Reynolds数不变的前提下可明显抑制传热传质过程的温差和密度差对流动与传热传质的影响，而且抑制效果与缩比比例的三次方成正比；而降压法在保持Reynolds数不变的前提下同样可明显抑制自然对流的影响和密度差对流动与传热传质的影响，但对自然对流和传质过程的密度流的抑制效果有所不同。     

航天器高温热密封设计方法及性能评价

针对先进航天器高温热密封设计领域缺乏系统的设计方法及性能评价准则的现状,基于飞行器热密封设计基本原理,通过理论分析及设计流程优化,设计并开展了高温热失重试验、高温压缩/回弹试验、高温摩擦/磨损试验、冲击和反复加载试验以及高温缝隙泄漏试验,获得了典型密封结构与密封材料的基本性能参数,并提出系统的高温热密封性能评价方法。在此基础上,利用电弧射流平台,对典型连接位置以及某折叠翼热密封设计方案的有效性进行了验证与性能评价,相关成果可为航天器高温热密封设计及性能评价提供理论基础与试验数据 支撑 。     

载人航天器密封舱流动和传热数值模型及其地面验证

为求解载人航天器密封舱内复杂的空气对流、导热和辐射三者耦合的传热问题,本文建立了载人航天器密封舱的流动与传热数值模型,对地面试验状态下密封舱内的空气流动与传热进行了仿真分析,并利用试验结果对数值模型进行了验证.结果表明,建立的数值模型可靠且具有较高精度,仿真结果与地面试验数据吻合性较好,可进一步用于热控系统性能评估、在轨支持和故障处理.     

航天器热传输技术研究进展

文章对航天器用热传输技术近期的发展进行了汇总,主要包括：导热材料、微小型热管、槽道热管、泵驱动两相流体回路、深冷环路热管、喷雾冷却系统以及基于MEMS技术的微型热传输技术。这些新技术是航天器高热流密度散热、大功率热传输、分散点热源散热及深低温热传输未来主要的解决途径,可供航天器热控研究及设计者参考。     

卫星稳态热模型参数修正方法研究

为了研究卫星稳态热模型参数的修正方法,应用Thermal Desktop和Sinda／Fluint软件对一 卫星热分析模型的表面涂层热光学性质和接触换热系数进行了参数修正。研究结果显示,在 对上述两种参数进行同时修正时,尽管采用多种方法,但 所得出的修正结果精度都不高。针对上述问题,提出了对不确定参数进行分层修正的方 法,即先修正对设备温度影响较大、与设备温度相关性较高的全局关键参数,在此基础上再 进一步修正局部关键参数。分析结果表明,采用分层修正时,参数修正值与真值之间最大相 对误差为3.33％,设备温度计算值与真值之间的最大误差为2.60％,和常规修正的方法 相比,分层修正的修正精度大大提高。
     

空间飞行器大角度机动控制律设计

研究了空间飞行器大角度机动控制问题。为避免欧拉角描述姿态运动存在奇异性的问题，由姿态四元数建立姿态运动方程。针对飞行器姿态运动模型的非线性和不确定性，利用模糊逻辑系统对不确定性函数进行逼近，将获得的模糊函数作为系统不确定性界函数。对模糊逼近所带来的误差以及外部干扰项，采用变结构补偿控制方法，并在线自适应调整参数。理论分析和仿真研究表明此方法具有姿态控制精度高，实时计算量小，便于工程实现等优点。     

航天器大型网状天线透光性遮挡的精确计算方法

针对航天器太阳电池阵的设计和仿真中需要考虑大型网状天线造成的透光性遮挡的问题,提出一种精确计算透光性遮挡的方法。该方法以最小重复单元对金属网布进行三维建模,求取不同光照下金属网布透光率并存为表格;计算含金属网布构件造成的透光性遮挡图形时,用三角面片对构件进行三维建模,先计算出三角面片与入射光线的位置关系,查表得到该三角面片的透光率后将其投影区域的光照强度相应减少。径向肋天线算例表明,该方法快速准确,能正确生成透光性遮挡图形,为太阳电池阵仿真分析奠定了基础。     

大型固体发动机旋转试车头部热防护工程分析

介绍了与ＬＭ－２Ｆ运载火箭配套的固体近地点变轨发动机的结构参数和在地面旋转试车时出现的头部烧穿故障。     

大型航天器桁架式主承力结构构型拓扑优化研究

针对桁架结构和拓扑优化的特点,提出了一种连续体-离散体两级拓扑优化策略。应用该策略对大型航天器桁架式主承力结构的构型进行了优化设计。首先,使用HyperWorks软件对桁架结构的设计空间进行了有限元建模,应用连续体结构拓扑优化方法,得出了五传力点和七传力点两种准桁架结构形式,并提炼出与之对应的桁架结构;然后,对所得桁架结构进行拓展,并应用桁架式结构拓扑设计优化系统(TODOSST)对拓展后的桁架基结构进行了离散体结构拓扑优化,得到了五传力点和七传力点两种桁架方案。经对比,七传力点桁架构型方案在基频拓展性、设备预留空间可用性等方面均有比较明显的优势,可作为后续设计的基础。文章应用连续体-离散体两级拓扑优化策略,得到了满足基本设计要求的桁架结构基本构型,可为详细结构设计提供参考;所用优化策略也可为同类桁架结构设计提供借鉴。