航天器动力管路热控设计与试验研究

针对某航天器动力系统管路布局分散造成系统温差大、控温难的问题,结合动力管路温度指标要求和边界环境条件,采用以被动热控措施为主、辅以电加热主动热控措施的设计方案。分析确立动力管路的热环境,建立换热模型;通过仿真分析和整器热平衡试验,选取不同工况,验证了动力系统氧化剂管路和燃烧剂管路温度均维持在8~20℃范围内的热控设计结果。该方案对各类航天器的动力管路热控设计和分析有一定的指导和借鉴作用。

杭州亚运会男子竞技体操实力分析及对备战巴黎奥运会的策略研究

本文运用文献资料法、数理统计法、录像观察法等研究方法,对杭州第19届亚运会男子竞技体操项目的比赛情况及竞技实力进行分析,以此全面审视亚洲男子体操竞技格局,同时结合新规则为我国男子竞技体操备战巴黎奥运会提出相关策略建议。研究结果显示:①我国体操男队在本届亚运会中表现不俗,斩获奖牌榜和金牌榜的双第一,捍卫了我国亚洲体操强国的地位。②在男团比赛中,我国在吊环和双杠项目上的优势明显,单项总分遥遥领先,成为中国男团夺得金牌的关键项目。③全能项目的竞争十分激烈,前四名均由中日两国包揽,说明两国在顶尖全能运动员的储备上都有一定的厚度。④单项的比拼呈现出百花齐放的局面,一些体操小国也开始崛起,单项项目进入群雄争霸的时代。备战巴黎奥运会策略建议:积极顺应巴黎奥运会周期新规则要求,确保能够吃透、用尽规则;兼顾好难度和质量的协调发展,全面提高运动员的竞技实力;加大优秀全能选手的培养力度,增强顶尖水平运动员的储备厚度。

基于FC-770的板翅式液冷冷板的热设计与热分析

为满足大功率机载电子设备当今越来越高的散热需求,文中设计了一种基于液冷工质FC-770的板翅式液冷冷板主动散热技术;为了强化该冷板的换热能力,在冷板工质流动的槽道增加了强化换热的翅片设计;为验证该冷板的散热能力,采用CFD数值模拟技术对所设计的板翅式液冷冷板进行了热分析计算,分别针对5种不同工质进口温度工况开展了热仿真与热模拟工作,并对数值仿真计算结果进行了有效分析;依据数值仿真计算结果的显示,针对机载大功率电子设备所设计的板翅式液冷冷板可以有效控制电子设备温度在55℃以下,温度均匀性优于3℃,满足当前机载电子设备的散热需求;文中提出的散热方案和研究结果具有工程应用价值,为大功率机载电子设备热控系统的设计和数据提供有力支撑。

高精度轻质无线测温系统研制与实现

作为航天器研制与试验当中的重要组成部分,高精度、高可靠的温度采集与监测,对航天器的设计与改进都具有重要的指导作用;为了满足对航天器内部环境和设备温度采集和测试要求,摒弃传统传感器有线布线方式,优化航天器整器装配周期,降低测温系统重量,提高系统可靠性,分析并设计了高精度轻质无线温度测量系统;该系统能够采集各测点的温度信号,再对信号进行运算处理后,通过无线网络传送给上位机进行数据分析和温度实时显示;最后对系统性能指标及功能进行验证,证明了测温系统具有轻质、长待机时间、高精度、远传输距离和高可靠性等特点,满足单路温度采集系统重量低于2 g,待机时间不少于240 h的任务指标要求,且可对航天器内部环境和设备温度进行实时监测与分析处理。

一种智能化控温设备设计与实现

热控系统作为飞行器上重要服务保障措施,担负着器上结构、设备在正常工作温度范围内工作的重要责任;为了保障设备工作温度,需采取相应的热控措施;其中,智能化控温设备作为热控措施关键单机,是热控系统成功与否的关键;根据目标飞行器外部环境特点及内部设备自身热耗情况,完成了飞行器上热控系统设计及研究,重点开展并完成了智能化控温设备的软硬件设计;结合目标飞行器具体要求,利用解耦思路细化把控温设备分解为若干个功能不同的模块,后将细化分解后的若干功能模块采用总线方式进行融合设计,实现了预期性能和功能;通过地面原理试验及后续飞行试验验证,该设备具有高精度控温能力(控温精度±0.5℃),且可满足多回路同时控温,满足使用要求。

高分辨率可见光航空相机的热设计及热分析

为了确保工作在复杂环境中的航空相机能顺利完成任务,对其热控制技术进行了研究。分析了相机的热环境,建立了其换热模型并给出了外热流的计算方法。针对航空相机所处的复杂飞行环境及所需的热控指标,详细阐述了相机的热设计方案,利用热分析软件IDEAS-TMG建立了相机的有限元模型并对相机的两个极端工况进行了仿真分析。仿真分析结果表明:在两个极端工况中,主镜筒温度水平18±1℃、主镜筒轴向温差不大于1.5℃和周向温差不大于1.85℃,均达到了热控指标要求,热设计方案合理可行。该研究方法对各类航空相机的热设计和热分析有一定的指导和借鉴作用。

相变蓄热在飞行器热控中的应用研究

针对某飞行器内部仪器设备缺乏散热通道,易超出其工作温度范围的问题,设计了一种基于相变储热技术的散热解决方案。首先,设计了一种新型肋片式相变装置,建立其数学模型,对相关参数进行了优化;然后进行了常压下基于定温边界的相变装置性能试验;最后,为评估对流换热引起的试验误差,采用热分析软件Thermal Desktop进行了实时仿真。试验和仿真结果表明,两种结果吻合较好,采用相变蓄热装置后,能够满足舱内设备3000s持续工作且温度不超过50℃的要求,且可以忽略对流换热对试验结果的影响。

高效相变蓄热装置结构设计及试验研究

文章针对某飞行器舱内大功率设备控温需求,提出了相变蓄热技术解决方案,建立了平板式肋片强化相变蓄热装置物理模型,根据大功率伺服舵机控制器热耗及工作模式等参数条件,采用十八烷为相变吸热材料,设计了一台高效平板式肋片相变蓄热装置,并通过地面试验研究,验证了该装置的控温性能、稳定性及等温性。试验结果表明:所设计的肋片式高效相变蓄热装置,在120 W热源功率下,可以将设备温度控制在50℃以下超过3000 s;榫槽形式的封装结构具有良好的密封性能,相变蓄热装置在多次相变循环后无泄漏;在3000 s测试时间内相变装置内部最大温差为3℃,具有很好的等温性。

航天器舱内设备热布局优化及仿真

针对航天器舱内安装板上设备控温需求,提出利用有约束条件下离散系统最优控制问题的数学模型,借助有限差分软件Thermal Desktop,并进行二次开发对安装板厚度和设备布局方案进行自动寻优仿真,通过计算安装板厚度、设备布局位置对设备温度的影响,得到满足设备温度、安装板质量等参数综合最优的设备布局方案,不仅节省了航天器上热控系统资源,同时较大程度地提高了可靠性。

光学仪器高精度安装板热变形分析及优化

以某航天器光学设备高精度安装板为研究对象,建立了热变形分析数学模型,并利用NX/TMG有限元软件分析了安装板在轨条件下的热变形。针对安装板变形幅值较大的情况,采用加筋和局部优化的方法,提高安装板的整体刚度,减小热变形幅值,并分析优化后的安装板热变形,结果表明:安装板采用加筋和局部优化后,在轨条件下热变形幅值由84.4μm减小为32.5μm,优化效果明显,满足安装板热变形幅值不超过50μm的精度指标要求。

环路热管蒸发器优化设计及分析研究

为推动环路热管优化方法研究,分析了常用的圆柱形环路热管蒸发器长度变化对环路热管的影响,研究了环路热管蒸发器尺寸的优化及仿真分析技术。建立了环路热管蒸发器长度与管内压力、温度分布间的数学模型,并利用SINAPS软件建立起了环路热管热/流仿真模型,包括各部件相关的仿真程序,实现了对某环路热管系统三种不同蒸发器长度状态下各部件温度及压力变化的仿真分析,仿真结果表明:应用这一热/流模型可以十分快速地评估环路热管蒸发器尺寸变化对各部件的温度及管内压力的影响,为蒸发器尺寸的优化设计提供方向。该热/流模型还可用于对环路热管系统优化设计及工程应用进行指导,以便开展进一步的研究。

炭/炭复合材料在空间光学遥感器热控制中的应用

提出在金属表面粘贴炭/炭复合材料来解决空间光学遥感器光机结构材料导热率低、温度梯度较大的问题。概述了炭/炭复合材料的基本特点并建立了钢板表面粘贴炭/炭复合材料的热传导数学模型。对钢板的裸板和单面分别贴0.5mm和2mm复合材料的3种状态进行了理论分析与温度测试试验,获得了钢板在3种状态下的等效热导率。利用IDEAS-TMG有限元软件对模型进行了仿真分析并对钢板在上述3种状态下的传热性能进行了比较。对比结果显示,粘贴炭/炭复合材料能很好地改善钢板的传热性能。最后,将0.5mm厚的炭/炭复合材料应用于低热导率的星敏感器安装支架(材料为TC4)的热控,并对星敏感器支架粘贴炭/炭复合材料前后两种情况进行了温度测试试验。试验结果显示,表面粘贴炭/炭复合材料后,星敏感器支架测点温差由28℃减小为5℃,提高了星敏感器支架温度均匀性,表明该措施对改善空间光学遥感器上低热导率结构件的温度梯度很有意义。

空间相机电控机箱的热设计及仿真分析

为了保证空间相机电控机箱在轨运行期间的工作温度满足使用要求,根据电控机箱的结构特点和导热路径,对电控机箱内部大功耗电子元器件进行了详细热控设计,解决了某些电子元器件发热量大、导热路径较长的问题。以某个典型元器件为例,进行了散热效果估算。最后应用有限元分析软件IDEAS-TMG建立了详细的电控机箱热分析有限元模型,根据电控机箱所处温度边界条件进行了稳态仿真分析,给出了电控机箱整体的热响应性能、印制线路板(PCB)及板上大功耗电子元器件的稳态温度分布云图,结果显示,PCB的温度为40.6～51.1℃,板上大功耗电子元器件的结温为46.3～62.5℃,均满足热控设计的指标要求。热分析结果表明电控机箱热设计合理可行,能够满足使用要求。

HFC134a喷雾闪蒸冷却换热特性的实验研究

喷雾闪蒸冷却由于可以在较小的工质流量下实现很高的散热能力,在高热流密度散热、航天器热控和热防护等领域具有广阔的应用前景。本文建立了喷雾闪蒸冷却实验系统,对环境压力下以HFC134a为工质的喷雾闪蒸冷却换热特性进行了实验研究,得出了喷雾闪蒸冷却的换热特性曲线、临界热流密度(critical heat flux,CHF)以及被冷却表面温度随喷雾高度和流量的变化曲线,分析了适用于热控的最佳喷雾高度和流量。

流体回路在轨泄漏检测与定位技术研究

流体回路是长期在轨飞行器较常用的主动热控制技术,通过泵强迫流体工质在设定的管道中循环流动进行可调节传热;在轨运行期间,流体外回路可能会因空间碎片撞击等多种因素而发生泄漏故障,从而影响整个回路的热控平衡,最终影响整个航天器的运行安全;通过对外回路的工质压力和温度特性进行仿真分析,提出采用RBF神经网络对压力、温度关键点数据进行反演,获得泄漏孔径大小和泄漏位置,从而对管路泄漏进行实时监测。

微型星敏热控设计及仿真

为了保证应用平台在轨任务期间的星敏感器正常工作,需要对其进行热设计。结合微型星敏感器组件的空间环境外热流、安装布局以及工作模式等条件,在热分析优化的流程上考虑了光机热等多种因素影响,设计了微型星敏感器组件的热控方案。该热控方案提出采用主动电加热以及遮光罩与星敏本体均温化的设计思路,解决了微型星敏感器组件在轨期间的空间热环境复杂、温度控制要求高、散热途径受限于安装结构等问题,保障了微型星敏感器组件有效、可靠的工作。建立了I-DEAS/TMG有限元分析模型,开展了高、低温工况下的星敏感器组件的热控仿真,分析了星敏感器组件的温度分布以及均匀性等仿真结果,最后进行了地面试验,验证了热控方案的正确性,满足星敏感器组件热设计要求。文中工作可为后续在轨平台的微型星敏热设计提供参考。

一种电子负载模拟器方案设计

为了更加便捷地开展航天器各项大型试验和测试工作,研制了一种电子负载模拟器;电子负载模拟器能够模拟航天器电气系统的压力传感器、电磁阀、自锁阀、温度传感器、火工品等负载的电压和电流信号特性,并完成负载电压的采集和负载通电时间的统计,同时将所有功能模块集成到一个标准机箱中,所有电气信号接口通过若干接插件汇总对外进行连接,各功能模块通过上位机软件进行通信和控制;电子负载模拟器参与了某型号航天器的模飞测试工作,测试数据准确无误且性能稳定,既验证了上游驱动电路的电气匹配特性,又节省了梳理负载电缆和插拔接插件的繁琐性,同时也降低了人员频繁插拔接插件的出错概率。

ARC-MET8000便携式直读光谱仪使用中影响因素分析及处理

介绍了ARC-MET8000便携式直读光谱仪的工作流程,分析总结了ARC-MET8000便携式直读光谱仪在实际应用中的影响因素及解决办法。