国外调温热沉研究现状及技术发展

调温热沉是开展相关空间环境模拟试验的必备技术手段。文章探讨了调温热沉在空间环境试验中应用的优点、前景及必要性;通过对国外调温热沉的研究应用情况进行总结,分析了调温热沉的一些主要设备及技术要求,包括高低温泵与风机、液氮换热器和液氮喷射器、电加热器等,还介绍了各种制冷技术的原理和适用范围以及导热液性能要求。最后对我国开展调温热沉研制工作提出了建议。

气氮调温热沉系统设计

我国空间环境模拟试验中,多采用表面温度低于-173℃的热沉在地面模拟空间冷黑环境,与太空-270℃真实冷黑环境相比,模拟误差可控制在1%左右。随着我国深空探测的发展,特别是火星探测任务的提出,使用传统的液氮单相密闭循环制冷热沉达不到火星地表温度-123~27℃,无法满足火星探测模拟试验需求,采用调温热沉技术可解决此问题。介绍了气氮调节热沉温度的工作原理与系统主要组成部件的结构型式,对系统关键参数进行了分析计算,并完成了试验验证。

调温热沉设备的状态空间法仿真设计

调温热沉设备日益成为部组件热真空试验的首选,它具有经济性好、使用方便、对试件无遮挡等优点。文章通过状态空间描述的分布参数模型,对调温热沉设备进行仿真设计,得出氮气、热沉、试件三者温度的动态关系,对于进口氮气温度、流量的选择和控制方案的制定都进行了深入的分析。所获取的数据可为采用热沉调温方式的热真空试验提供参考。

基于航天工程环境试验设备的调温热沉技术

热真空试验设备是航天领域必不可少的设备之一,所有航天器在发射前都必须在地面进行一系列的热真空模拟试验。文章介绍了国内目前主要的调温热沉技术,对不同流程的工作原理作了详细说明,并对其优缺点和适用范围进行了简要分析,为我国未来热真空试验设备的发展和制造提供借鉴。

调温热沉换热系统仿真设计与应用

调温热沉具有操作简单,经济性好,降温速率快,对试验件无遮挡等优点,因此,在部组件级热真空试验中具有越来越重要的地位和意义。对于调温热沉的设计,本文中通过采用基于M文件表述的S函数程序和状态空间描述的分布参数模型用于系统仿真,从而得出载冷剂、试验件、热沉三者之间的温度动态关系。继而得到热沉温度控制方案中控制参数的影响条件以及调温热沉设计方案中载冷剂的温度和流量的数据。

鱼骨式热沉调温系统的数值模拟与试验研究

为了降低空间环境模拟设备的投资成本,从数值模拟与试验研究两个方面研究鱼骨式热沉在-130—+150℃可调范围内的温度均匀性。数值计算中,对热沉管及翅片整体结构进行了结构化网格划分,得到瞬态温度场随时间的变化及稳态时热沉不同控制点温度分布结果。研究结果发现,高温调温时,热沉温度均匀性均数值计算与试验结果相差1.176 K,低温调温时,热沉温度均匀性均相差1.408 K;热沉升降温速率在初始阶段,数值计算与试验结果相差3.53 K/min、3.04 K/min,升降温速率均满足≥1.0℃/min的指标要求;数值模拟结果与试验表现出了很好的一致性。