PICA-X的制备及其炭化前后性能研究

采用不同浓度热塑性酚醛树脂溶液浸渍莫来石纤维毡,经过溶胶-凝胶反应和常压干燥后,制备出酚醛浸渍陶瓷烧蚀体(PICA-X,0.45~0.50 g/cm~3),后研究了其炭化前后微观形貌、力学、隔热及抗氧化性能。结果表明:PICA-X具有莫来石纤维增强酚醛气凝胶复合结构,其弯曲强度为26.7~34.0 MPa,热导率为36~40 m W/(m·K)。经过1 000℃炭化后,C-PICA-X的弯曲强度为13.9~14.5 MPa,热导率为41~45m W/(m·K);PICA-X炭化前后均表现出较好的抗氧化性能。     

温度外推预报技术在热平衡试验中的应用研究

在航天器的稳态热平衡试验中 ,应用温度外推预报技术可以准确的给出航天器热平衡极限温度 ,缩短热平衡试验时间 ,从而降低航天器研制成本。文章对非线性最小二乘估计和广义卡尔曼滤波 (EKF)两种温度外推预报方法在航天器热平衡试验中的应用做了相关的研究。     

载人航天器舱内气压下降时的空气强制对流换热

为了在载人航天器的热控制中评估舱内气压下降对空气强制对流换热能力的影响,分析了空气流动参数和物性参数随舱内气压的变化规律,指出了已有的经验关联式中压力和换热系数的关系,并用数值方法进行了验证。分析结果表明空气强制对流的换热能力随舱内气压的下降而下降,当气压低于3.04×104Pa后,空气强制对流对设备散热的贡献已经非常有限。     

航天器舷窗区域的热控设计和理论分析

结合舷窗的热设计原则,提出舷窗区域的热控设计方案。其中,重点对通过热管技术和高导热材料技术来实现等温化进行了说明,并分析了舷窗法兰框在不同传热方向上的等效导热系数。最后,对航天器舷窗区域在轨飞行的典型传热变化过程建立数学模型,并给出其简化的理论解。     

免疫遗传算法在百叶窗最优化热设计中的应用

考虑优化过程中辐射能量交换的特殊性,为了加速优化过程的进行,通过引入漫反射系统单元表面间辐射传递系数与角系数之间的关系来处理百叶窗的辐射能量交换;同时为了克服传统优化算法存在的缺陷,提出了一种免疫遗传算法,并且应用于百叶窗最优化热设计中。优化设计表明,与标准遗传算法相比,该优化算法具有较强收敛度与全局寻优能力,可以较好地用于最优化热设计中。     

Thermal protection system development,testing, and qualification for atmospheric probes and sample return missions: Examples for Saturn,Titan and Stardust-type sample return

The science community has continued to be interested in planetary entry probes, aerocapture, and sample return missions to improve our understanding of the Solar System. As in the case of the Galileo entry probe, such missions are critical to the understanding not only of the individual planets, but also to further knowledge regarding the formation of the Solar System. It is believed that Saturn probes to depths corresponding to 10 bars will be sufficient to provide the desired data on its atmospheric composition. An aerocapture mission would enable delivery of a satellite to provide insight into how gravitational forces cause dynamic changes in Saturn’s ring structure that are akin to the evolution of protoplanetary accretion disks. Heating rates for the “shallow” Saturn probes, Saturn aerocapture, and sample Earth return missions with higher re-entry speeds (13–15 km/s) from Mars, Venus, comets, and asteroids are in the range of 1–6 KW/cm². New, mid-density thermal protection system (TPS) materials for such probes can be mission enabling for mass efficiency and also for use on smaller vehicles enabled by advancements in scientific instrumentation. Past consideration of new Jovian multiprobe missions has been considered problematic without the Giant Planet arcjet facility that was used to qualify carbon phenolic for the Galileo probe. This paper describes emerging TPS technologies and the proposed use of an affordable, small 5 MW arcjet that can be used for TPS development, in test gases appropriate for future planetary probe and aerocapture applications. Emerging TPS technologies of interest include new versions of the Apollo Avcoat material and a densified variant of Phenolic Impregnated Carbon Ablator (PICA). Application of these and other TPS materials and the use of other facilities for development and qualification of TPS for Saturn, Titan, and Sample Return missions of the Stardust class with entry speeds from 6.0 to 28.6 km/s are discussed.     

"神舟七号"飞船热控分系统设计和在轨性能评估

针对出舱活动飞船热控设计难点,简要介绍了其热控方案,并对热控分系统在轨飞行数据进行了深入分析,综合评估其在轨工作性能.飞行试验表明,飞船在待发及上升段、自主运行段、出舱活动段、返回再入段,热控分系统均具有良好的温度调控能力和适应能力,整船仪器设备温度及密封舱空气温湿度均满足指标要求.     

交直流电压转换标准的研制

介绍了实现交直流电压有效值测量的多种方式,分析了多元热电变换器产生交直流转换差的多种原因,说明了能够输出100mV热电势的多元热电变换器的研制方法,解决了其中一系列的关键问题。其中采用热偶过渡结构降低了端部效应的影响;采用回线加热结构及适当增加热偶对数和输入电流,使输出电压得到大幅提高,降低了灵敏度引入的不确定度;将计算机作为测试过程的控制和运算的中心,进一步提高了多元热电变换器的测量准确度。比对实验的结果表明：所研制的多元热电变换器的测量不确定度在10^-6量级（k=2）。     

防热层表面突起物及内部结构的温度场分析

阐述了高超声速和超声速流动条件下, 返回式航天器防热层表面的突起物所引起局部过热问题; 分析了突起物对其周围防热层表面的局部热环境的影响及其本身表面所处的热环境。以ＡＲＩＥＳ前后处理软件和ＮＡＳＴＲＡＮ 分析程序为工具, 分别计算了在试验热环境条件下及轨道热环境条件下突起物上的温度分布, 并与试验结果进行对比, 计算结果与试验结果吻合得相当好, 从而证明了对防热层表面突起物所引起的局部过热问题所采用的分析方法和途径的合理性与先进性。同时也证明了对突起物周围及其本身的热流密度的工程简化是合理的。     

卫星密封舱湿度控制技术的应用研究

通过实验验证和热力学分析相结合的方法,对卫星密封舱湿度控制技术进行了应用研究。由卫星的热试验和在轨飞行试验可知,通过利用相机胶片的水汽含量、设置湿控子系统及进行临射前舱内湿度调控等方法,能够使卫星密封舱内局部区域的相对湿度控制在30%~60%的范围内,满足相机要求。通过研究可得,热控系统所采取的卫星湿度控制技术是成功的,保证了卫星任务的圆满完成。