星载缝隙波导微波天线热控方案研究与验证

微波天线阵面的热变形是影响在轨指向精度的关键因素,如何解决大功率器件的散热问题至关重要。某微波天线热耗峰值近万瓦,在近20 m~2的全阵面内,需要保证收发(TR)组件的温升和补偿加热器的功耗不能过高。针对某微波天线特有的工作模式和外热流情况,提出了机械泵驱动流体回路(MPFL)、双面散热和相变热管3种热控方案,并分析了各自的特点和适用性。为解决天线内部狭小空间的辐射传导耦合问题,开展了单模块热阻实验分析与优化,并得到了在轨测试的验证。

碳基复合相变装置及在大热耗单机温控中的应用

碳基复合相变装置以高导热碳基复合相变材料为主要储能和导热载体,利用高导热膨胀石墨强化导热,运用相变材料的潜热实现热量的削峰填谷,可有效抑制短时大热耗单机的温升,减少单机非工作时段所需的补偿功耗,节省卫星的重量资源和功耗资源。主要介绍了一种高导热碳基复合相变装置,结合复合相变装置与卫星结构板优化的综合散热系统,用于解决星载短时工作的大热耗单机温度控制问题。通过理论计算与热仿真分析相结合,对复合相变装置进行了优化设计;通过开展专项试验对复合相变装置的热性能和空间环境适应性进行了充分验证;并在整星真空热平衡试验中,验证了复合相变装置对大热耗单机的温度控制效果。

滑阀式温控阀的结构优化仿真研究

为设计出小流阻、小轴向液动力的滑阀式温控阀,采用拉丁超立方抽样法对V形槽式滑阀进行设计参数优选。通过某航天器流体回路的系统仿真,发现等百分比型滑阀的控制超调量最小,通过正交试验法筛选出等百分比型开度-流量曲线滑阀。综合阀芯和阀腔的设计参数,得到优化设计方案,为三通滑阀式温控阀的定量化设计提供参考。

MEO卫星有源微波天线机电热一体化设计与应用

针对中地球轨道(MEO)卫星微波天线连续工作时间较长带来的温度一致性问题,兼顾卫星减重的需求,文章提出了一种天线机电热一体化设计方法。从分析MEO热环境出发,筛选出极端低、高温工况,采用纳米膜、高导热石墨板和分布式测控温系统相结合的手段,提出了一种新的天线热控方法,节省了传统的有源安装板,优化了2/3的测控温线缆。经过有限元仿真和模块级试验,验证了该方法的有效性,试验结果表明:该机电热一体化设计方法能够满足温度一致性要求,对短时高热耗的天线热控具有重要的借鉴意义。

空间流体回路的动态特性建模与闭环控制仿真

某航天器在轨运行面临外热流的频繁波动和载荷热耗的时变性扰动,热控分系统需要利用流体回路的自适应调节能力,维持被控对象在稳定的温度范围内。首先通过Sinda/Fluint模型对流体回路的动态特性进行了分析,验证了集总参数法的可行性,为Matlab的建模提供了依据,并对Sinda/Fluint模型的PI控温算法进行了初步探索,阐述了Matlab深入细化建模的必要性。最后基于理论分析,对流体回路系统的传热和流动过程进行了分析和简化,搭建了Matlab的动态特性仿真平台。结果表明,模型和算法满足系统控温需求。

流体回路温控阀技术研究

基于航天器流体回路系统在精确度、可靠性、鲁棒性和灵敏度方面的要求,国内外相关机构对航天器温控阀开展了广泛的研究和应用。文中分析了温控阀的控温机理和类别,阐明了温控阀在流体回路中的结构布置和驱动模式,归纳了温控阀在国内外历代航天器中的应用情况,并对未来温控阀的发展进行了展望。