铝蜂窝复合材料X,Y方向低温有效热导率的测试与研究

本文概述了铝蜂窝复合材料在x、y方向低温有效热导率的测试方法,给出部分测试结果。对试样的低温有效热导率给出了计算模型,并讨论、分析了测试计算结果。     

材料低温物性的测定方法研究

研制了比热、热导、线胀以及弹性模量等十种低温物性测定装置。在大量实验的基础上解决了以下理论问题:一,从简单固体原子比热的Debye模型出发,提出了低温比热测试中最佳温升的概念并推出最佳温升方程;二,在各向同性模型的Harding方程的基础上,推出了各向异性泡沫绝热材料的闭孔率测定方程;三,提出了新的试样组装方法和合理的试验程序,解决了用平板热导仪难以准确测定泡沫绝热材料低温热导率的问题;四,尝试用正交多项式最小二乘拟合技术求大范围低温(20—280K)物性经验公式的设想,并获得满意的结果。     

纵向平板热导率测量装置

纵向平板热导率测量装置由主体、控温、测温等部分组成，根据付立叶定律只要测出通过截面积在单位时间内发出的热量、试样厚度、试样两侧温差及热板计量面积就可推导出被测试样的热导率λ，完成３０～１５０℃的温度测量，通过实际测试，证明其结果比较理想。     

航天大尺寸铝蜂窝芯板切割机床设计和试验

基于铝蜂窝芯板的特点和需求,结合铝蜂窝芯板加工尺寸精度要求,设计了铝蜂窝芯板切割机床。简要介绍了铝蜂窝芯板切割机床结构,分析了铝蜂窝芯板切割机床的各参数影响几何误差。通过切割实验,验证了机床设计的合理性。通过对比实验的方法,分析了铝蜂窝芯板切割机床的刀具转速、进给率、铝蜂窝板层数、切削热对机床加工误差的影响,为进一步提升铝蜂窝板的加工精度提供了方向。高精度铝蜂窝芯板专用切割机床的研制对提高铝蜂窝芯板的综合性能具有重大意义。     

飞行器高热流密度长时间测试方法

为实现对飞行器高热流密度热流的长时间测量,文章提出了一种以与高导热金属蜂窝材料复合的相变材料作为热沉的热流计,利用相变材料的潜热持续吸收热流计所接收的热量,可以对1 MW·m-2的热流密度持续测量2000 s以上。利用显热容数值方法建立了高热流密度长时间持续测量的分析模型,研究了热沉相变材料的热导率、相变温度、相变潜热等物性参数对测量方案的影响。研究结果表明,应选取热导率较大、相变温度较低且高于初始环境温度,以及相变潜热较大的相变材料作为长时间高热流密度测量的热沉材料。     

铝水推进剂用铝基复合材料的制备及性能研究

通过比定压热容、热导率、热扩散率、电阻率和差热分析(DTA)等测试,考察了3种不同添加剂对铝水推进体系用铝基复合材料性能的影响。结果表明,添加剂b的加入,明显改善了铝基复合材料的性能:降低了铝基复合材料的启动温度,该材料在常温下与水反应剧烈,释放出明亮的火焰;提高了铝基复合材料的比定压热容,在-50~20℃温度范围内,比定压热容由0.65~0.75 J/(g.K)提高到0.95~1.1 J/(g.K);改善了铝基复合材料的导电、导热性能,热导率由3.938 1 W/(m.K)提高到5.039 6 W/(m.K),电阻率由0.013 6Ω.m降到0.013 1Ω.m。     

不锈钢-铜热沉是新的发展方向

文章介绍了KM4铝热沉到KM4铜热沉及从KM3铜热沉到KM3不锈钢-铜热沉的发展过程,充分展现了我国自主研制的空间环境模拟器的强大生命力和技术实力,为我国空间环境工程的发展奠定了坚实的基础。作者认为不锈钢-铜热沉是当今世界的潮流,代表了空间环境模拟器热沉研制的主流方向。     

GXTI-1微纳米微粒高效隔热复合材料的性能

设计正交试验,按照正交配比将A、B、C三种隔热功能填料与基体材料进行混合,制得高效隔热复合材料,测试了热性能以及力学性能,优选出最佳配比,分析了隔热机理。结果表明,隔热功能填料能有效地降低材料的热导率,当A、B、C的添加量分别为3%、5%和20%时,材料的热导率为0.056 W/(m·K),相比纯基体降低了69.6%(纯基体的热导率为0.184 W/(m·K)),隔热性能达到最佳。此外,材料的热稳定性也得到了提高,热分解温度达到508℃,相比纯基体提高了32℃。材料的力学性能下降,拉伸强度与撕裂强度分别为1.712 MPa和13.219 N/mm。另外,通过DSC测得高效隔热复合材料与CL-20炸药的相容性良好。     

金属热防护系统动力学建模研究

研究了金属热防护系统的动力学建模及简化计算方法.首先,给出了蜂窝结构面外的等效热导率、比热容、密度和弹性系数的表达式,并给出了算例验证;其次,建立了包括外层蜂窝、中间防热层、内层蜂窝、应变隔离层和承力结构的完整模型,研究了外表面受高温加热情况下结构的热力学响应及弯曲模态;最后,提出了带金属热防护系统的结构弯曲热模态计算...     

一种空间极低温吸附制冷机的设计与实现

针对极低温吸附制冷技术的热沉制冷系统,系统分析了极低温吸附制冷的特性,研究了热沉温度对极低温吸附制冷性能的影响,研制了一台极低温吸附制冷机样机,工质气体为氦4,在1.5W@4.2K G-M制冷机基础上实现了50μW@0.8K的制冷性能,验证了基于机械制冷系统的更高热沉温度技术的可行性,这一成果为深空探测和载人空间站相关研究提供了技术支撑。     

真空热环境试验新型不锈钢结构热沉 加工工艺研究

热沉是空间环境模拟真空热试验设备的重要组成部分,其功能是为航天器进行真空热试验提供冷黑环境。在国内以往的空间环境模拟试验设备中,热沉多采用铝结构、铜结构或不锈钢-铜翅片结构。不锈钢热沉是新型的热沉结构形式,具有良好的真空低温性能。文章对不锈钢板式热沉的结构和加工工艺进行了研究探索,在经过大量焊接加工与试验分析的基础上,总结出一套不锈钢热沉的加工工艺技术。     

耐热合金蜂窝等效热导率的实验研究

耐热合金蜂窝夹芯结构是高超音速飞行器热防护系统外面板的理想候选方案.针对Hastelloy X耐热合金蜂窝夹芯结构开展了稳态传热实验,通过控制加热板温度,获得了一组热平衡时蜂窝夹芯结构的热、冷面温度,结合Stefan-Boltzmann定律和大空间自然对流实验关联式,采用热阻分析方法得到了Hastelloy X耐热合金...     

对俄出口GVU-600空间环境模拟器研制

GVU-600空间环境模拟器是我国首次为俄罗斯研制的一台航天专用设备,它可以模拟真空、冷黑和太阳辐射3项空间基本参数,主要用于进行卫星热平衡、热真空试验。该设备为卧式圆柱结构,容器内径8 m,总长13.5 m,容积600 m3,极限真空1.4×10-5 Pa,热沉温度-190 ℃。文章主要对该设备的技术指标、系统组成及功能进行了介绍,并给出了研制结果。     

气动加热下金属蜂窝板热响应特性数值模拟

提出一种计算非稳态气动加热下金属蜂窝板内辐射导热耦合换热数值计算方法。将金 属蜂窝夹芯板作为三层平板结构,建立沿厚度方向一维传热控制方程,采用Monte
Carlo方法求解蜂窝腔内辐射换热,有限体积法求解蜂窝板内耦合换热,考虑蜂窝金属与空 气热物性随温度变化,对某结构的正六角形蜂窝板在模拟气动加热条件下两表面温度响应进 行了数值预测,数值预测结果与文献中的实验结果对比表明该方法能够准确模拟蜂窝夹心板 内传热过程;对采用Swann & Pittman当量导热系数经验公式进行蜂窝非稳态表面温度响应 计算可靠性进行了验证,结果表明该公式在计算非稳态气动加热下蜂窝表面温度时存在较大 误差,给出的热面温度过高,冷面温度过低,两表面温差最大相对误差高达140％。     

垫板装配尺寸对铝蜂窝切割机精度的影响

铝蜂窝夹层板在航天航空领域有着广泛的应用,其芯子材料是铝蜂窝叠层块经切割并展开后得到的蜂窝铝芯,因此,蜂窝叠层块的切割尺寸精度直接影响蜂窝夹层结构的尺寸精度。本课题组设计了一台铝蜂窝叠层块切割机,本文通过调整铝蜂窝叠层块切割机前后垫板的装配尺寸,并进行铝蜂窝叠层块切割实验,得到调整前后切割铝蜂窝叠层块的宽度尺寸公差。实验表明,铝蜂窝宽度尺寸精度受前后垫板装配尺寸影响。     

碳/环氧面板-铝蜂窝夹层结构件损伤修补工艺

文章介绍了北京空间机电研究所研制的某型号卫星碳 /环氧面板 -铝蜂窝夹层结构件结构特点及损伤情况 ,且对损伤修补内容作了较详细叙述     

气氦热沉结构优化设计

气氦热沉是月球超低温环境试进行设计,运用flowmaster软件,根据气氦热沉的结构进行建模仿真.在给定热负荷的条件下,得到热沉内氦气的流量分配和温度分布规律,并对初步设计提出两种优化方案.计算出气氦热沉的翅片最高温度,最后提出气氦热沉结构的设计方法和原则.     

载人舱不锈钢-铜热沉的特点

热沉不但具备模拟宇宙的“冷黑”环境功能,而且它还相当于一个辐射换热器和抽气泵,由此引出热沉材料的选择原则。文章详细介绍了不锈钢-铜热沉的特点和测试结果,说明了不锈钢-铜热沉为热沉的发展开辟了一条新途径。     

PMI泡沫材料在航天器结构中 应用的可行性研究

文章通过试验研究了两个牌号的PMI泡沫材料的物理及力学性能,着重研究了它们的吸湿性能、压缩蠕变率及在热真空环境下的放气性能,并与航天器结构常用的铝蜂窝芯材作了相应比较。研究表明,优良的介电性能、低热导率、易于加工复杂外形、可设计性等特性使得PMI泡沫材料有望应用于航天器的多功能结构,变截面结构,杆、梁结构,天线结构等,而PMI泡沫材料采取一定的增强措施后也可作为航天器的承力结构。     

载人航天器空间环境试验设备的研制

我国的载人航天器空间环境试验设备,是国际上五大典型空间环境试验设备之一.模拟室由3舱组合,主模拟室直径12m、高22.4m,极限真空度4.5×10-6Pa,热沉温度100K.文章对其技术指标、系统组成、功能、特点进行了介绍.