35 K空间深低温热传输系统性能天地差异

为了解决空间红外探测系统的深低温散热问题,保证红外探测器的低温工作环境,基于脉冲管制冷机和深冷环路热管,设计研制了一套35 K温区的深低温获取与热传输集成系统.该系统由一套35 K温区氖工质深冷环路热管、两台35 K温区脉冲管制冷机、一台150 K温区脉冲管制冷机、隔热冷屏、测温/加热组件、控制系统等组成.完成了地面单机级、整星级热真空测试,并于2020年完成空间飞行测试.在地面单机试验中开展了水平姿态和逆重力恶劣姿态下的传热测试,保证了空间微重力下必定能稳定工作;整星级测试验证了系统在卫星平台散热工况下的工作特性,空间飞行测试获得了系统的空间微重力下的工作性能.本文分析了系统在上述不同阶段的热性能,包括超临界启动特性,稳态运行性能等,验证了相关设计的正确性,重点对比了不同阶段的性能差异,分析其可能的原因.

大型可展开式空间结构热致振动研究回顾与展望

大型可展开式空间结构的热致振动是我国航天器向大型化、高精度、高可靠性发展过程中面临的重要问题之一。从理论与数值分析、试验研究、振动抑制与结构优化方法3个方面梳理了热致振动响应问题的研究进展。针对我国后继大型航天器技术发展趋势和需求,提出了大型可展开式空间结构热致振动响应后续研究发展的建议,为相关研究工作者提供参考。

混合相结冰条件下多段翼的撞击黏附与积冰的数值模拟

随着飞机结冰问题研究的深入,混合相结冰问题已经成为研究热点。本文使用了阻力模型、黏附模型和结冰热力学模型来计算混合相结冰条件下的准三维多端翼的结冰情况。首先对多段翼进行了网格划分和空气流场计算。然后进行了数值模拟计算,分析了混合相结冰条件下冰晶的撞击、黏附和积冰特征。结果表明,在本研究的条件下,冰晶的黏附质量流量很高,会对飞行安全造成威胁,并且冰晶在溢流水区域也会发生黏附。此外,随着液态水含量(Liquid water content,LWC)与总水含量(Total water content,TWC)比值的升高,冰晶更容易黏附在表面并参与表面结冰。

弹射过程人椅系统动态质量特性的建模与分析

人椅系统的质量特性是弹射座椅轨迹和姿态控制精度的重要影响因素。由于缺乏动态质量特性仿真模型,现阶段采用静态参数设计的弹射座椅控制规律可能在实际应用中出现偏差。本文在弹射座椅六自由度运动模型的基础上,考虑火箭包工作质量变化、人体脊柱压缩、座椅座垫压缩和人体头颈部转动等影响因素,建立了弹射过程人椅系统动态质量特性的计算模型。通过对三个典型工况计算结果的分析,说明了计算模型的合理性;最后分别采用动态、静态质量特性模型对弹射过程轨迹姿态进行仿真,并分析了两模型在救生效果上的差异性。本文建立的模型可以为后续弹射座椅控制规律的精细化设计提供借鉴。

飞机结冰中水滴撞击特性的欧拉法准确性分析

过冷水滴撞击特性计算是飞机结冰冰形预测与防除冰系统性能分析的基础,常用方法为欧拉法与拉格朗日法,2种方法的结果通常是一致的,但在某些部件上会出现差异。通过对欧拉法与拉格朗日法进行比较,分析2种方法结果的异同,进而讨论欧拉法对于飞机结冰中水滴撞击特性计算的准确性。以NACA 0012翼型、冰风洞风道、S形进气道与发动机气膜帽罩为对象,采用欧拉法与拉格朗日法计算获得水滴运动及局部水收集系数。结果表明:当水滴运动未受到上游效应影响时,欧拉法与拉格朗日法的结果一致;当水滴发生偏转后,欧拉法速度的单一性使水滴流线不能相交,而拉格朗日法能捕捉水滴轨迹的交叉,导致2种方法的预测产生差异,且欧拉法结果与水滴不碰撞及聚并的假设存在冲突;水滴在上游部件空气绕流或气流吹袭作用下都会发生偏转,使得欧拉法与拉格朗日法得到的下游表面水收集系数不相符,欧拉法对于S形进气道与发动机气膜帽罩的水滴运动及撞击特性计算存在误差。研究成果对飞机结冰冰形的准确预测及防除冰系统的设计有重要参考价值。

液氮温区二维指向深冷环路热管设计与实验研究

空间二维指向机构与红外探测器配合,有利于实现对空间目标大范围的动态追踪、指向、快速定位等功能。将深冷环路热管(CLHP)与二维指向机构耦合,可以大大降低系统机构的复杂程度,实现远距离热传输,提高探测精度和转向灵活性。为此,设计研制了液氮温区二维指向CLHP。对设计流程和部件参数进行了介绍,通过伺服电机驱动实现了俯仰、偏航±90°以上的转动。通过开展热真空实验,研究了不同工作参数对超临界启动和传热极限的影响。结果表明:所设计的系统具有最大13 W的传热能力,适当提高充装压力有利于提高系统的稳定性和传热能力,增大次蒸发器辅助载荷有助于提高最大传热能力。

基于PHengLEI的非稳态电热除冰过程仿真

为了填补国产自主可控CFD软件风雷平台的防除冰功能开发的空白,本文建立了电热除冰计算模型、计算方法和非稳态导热模型,并在国家数值风洞风雷平台(PHengLEI)基础上,集成了非稳态电热除冰计算和非稳态导热计算功能。通过与主流商业CFD软件仿真结果和实验数据的对比,验证了导热和非稳态电热除冰程序的准确性。针对某飞行工况进行了电热除冰计算,通过对表面溢流水、表面温度、结冰量的计算结果分析,发现合理布局加热片、设计加热热流密度和电热除冰控制率,可实现电热除冰系统的安全运行和能源的高效利用。

飞机结冰中水滴撞击特性欧拉法的网格影响分析

过冷水滴撞击特性计算研究是飞机结冰预测与防除冰系统性能分析的基础,欧拉法是过冷水滴运动及撞击特性计算的常用方法之一,分析欧拉法在计算复杂表面水滴运动撞击时的准确性具有重要意义。以NACA 0012翼型、冰风洞风道、S形进气道及三段翼为研究对象,利用欧拉法采用不同网格计算获得了水滴运动及局部水收集系数,结果表明:当水滴运动没有受到上游部件的导流或者遮挡时,欧拉法计算结果具有网格无关性;当水滴运动受到上游部件影响发生轨迹偏转时,欧拉法计算结果具有网格相关性,不同网格计算得到的液态水含量及局部水收集系数不一致,需要进一步考虑水滴运动受到上游效应影响时网格对欧拉法计算结果的影响。

飞机发动机一体化热管理系统建模与性能研究

面对具有大幅变化范围的飞行器飞行条件,飞机和发动机热载荷也在随之发生剧烈变化,飞机/发动机如何有效解决宽范围下热载荷散热问题变得尤为突出。设计了基于闭式空气循环、燃油热管理系统以及装备蓄冷油箱的三涵道发动机的飞机发动机一体化热管理系统,并对此系统进行建模和数值仿真分析。分别建立一体化热管理系统在亚音速巡航、加速爬升和超音速巡航状态下的调控方案和热沉组合形式。三涵道模式给一体化热管理系统带来散热能力的提升。加速爬升和超音速巡航状态下,蓄冷油箱在严苛的飞行状态下能有效缓解单一燃油热沉在热管理系统中散热能力的局限性,提升热管理系统散热能力,保障飞行器安全可靠地工作。

太阳能固体吸收式制冰机

介绍了一台以氯化钙(CaCl_2)、氨(NH_3)为工质对的太阳能固体吸收式制冰机的结构及工作原理。运行结果表明,当水平面上日辐射量为20MJ/m^2时,太阳能制冰机的日产冰量为2kg冰/m^2集热器面积。

喷射式制冷系统工质研究

喷射式制冷系统的性能在很大程度上取决于制冷工质的选择。为了比较新的无污染工质对喷射式制冷系统的影响，建立了喷射式制冷系统分析和工质热物性计算的简单模型，研究了有无回热两种情况下不同工作温度时工质对系统性能的影响。

环路热管的地面实验研究现状

环路热管技术是目前航天器热控制领域内最前沿的热控技术,而双储液器环路热管更是凭借其正常工作不受蒸发器和储液器方位限制成为航空和民用领域的研究热点.分析了环路热管及双储液器环路热管的地面实验研究现状;对可视化实验研究成果进行了总结分析;针对目前关于环路热管在某些方面的传热机理和运行特性的研究还不够深入,提出在稳态、动态、主动控温等方面还需进行大量的可视化实验研究,对一些既往的理论和猜测还有待可视化的验证.

新一代太阳能固体吸收式制冰机

新一代太阳能固体吸收式制冰机在强化传热传质过程、冷却回路的设计、选择性吸收涂料等方面作了改进，日产冰量由原来的２ｋｇｍ－２提高到３．５ｋｇｍ－２。

化学热泵系统在太阳能热利用中的应用

以ＣａＣｌ２／ＮＨ３做工质对介绍了化学热泵系统在太阳能热利用中的应用，分析了在不同工作状态时的理论和实际效率。结果表明，化学热泵系统为太阳能的热利用提供了一种良好的途径。

飞机环控系统引气分系统动态性能分析

对某型飞机的环控系统引气部分进行了动态性能分析，并作了实验研究．实验结果表明，模型计算值和实验值符合较好，该模型对环控系统引气分系统有很好的实用价值．

金属氢化物热泵及其在载人航天生保系统中的应用

介绍了金属氢化物热泵系统的工作原理和研究现状,分析了该系统在载人航天生命保障系统、特别是出舱航天服生命保障系统中应用的可能性,着重从系统体积、重量、物质消耗、再生时间和技术成熟度等方面比较了水升华器、相变储热、金属氢化物热泵等几种冷源各自的优缺点,说明了金属氢化物热泵系统在载人航天生命保障系统中应用的巨大潜力和需要研究的关键性技术问题.

太阳能固体吸收式制冰机的动态模拟——(Ⅰ)反应前锋模型

发展了两个太阳能固体吸收式制冰机的动态模拟程序,差别在于对反应器内的传热过程采用了不同的计算方法,其一采用反应前锋假设,其二采用有限差分方法求解非稳态的热传导方程。本文介绍反应前锋模型。

太阳能固体吸收式制冰机的优化设计

对以ＣａＣｌ２／ＮＨ３为工质对的太阳能固体吸收式制冰机进行了优化设计。在维持系统总产氨量不变的前提下，尽可能地降低其工作温度，提高系统效率。模拟结果表明，采用新设计后制冰量有较大提高。

NH_3-NaSCN 吸收式热泵系统性能分析

研究了ＮＨ３－ＮａＳＣＮ吸收式热泵系统的可能温度组合、有无回热器两种情况系统的热力参数和性能，如：吸收器和发生器中溶液浓度、循环倍率以及有无回热器时系统基于焓的性能系数等，分析了工作温度对系统性能的影响．结果表明，有无回热器时工作温度对系统性能的影响是不一致的．

太阳能固体吸收式制冰机的动态模拟——(Ⅱ)有限差分方法

发展了使用有限差分方法对太阳能固体吸收式制冰机进行动态模拟的计算机程序。计算结果验证了反应前锋模型的正确性。