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载人航天器液体回路主动热控技术
余后满
【期刊名称】《航天器工程》
【年(卷),期】1994(003)004
【摘要】液体回路主动热控技术是发展载人航天器必须解决的关键技术之一。
和被动热控技术相比，其传热能力强，控温范围宽，控制精度高。
本文系统地阐述了液回路的组成、热控机理和调温方法，介绍了泵、阀门、热交换器等主要部件的作用、性能特点及国外的发展，应用状况等，并对一些关键技术进行了分析。
【总页数】7页(P54-60)
【作者】余后满
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】V444.1
【相关文献】
1.辐射器构型对载人航天器主动控温回路热负荷性能的影响分析 [J], 靳健;王宇宁
2.国外载人航天器热控技术发展分析 [J], 卜珺珺;曹军;杨晓林
3.载人航天器主动热控系统热负荷布局优化 [J], 彭灿;徐向华;梁新刚
4.载人航天器主动热控系统流体回路的轻量化设计 [J], 程雪涛;徐向华;梁新刚
5.载人航天器热控系统并联回路的轻量化设计 [J], 程雪涛;徐向华;粱新刚
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某航空航天工程中热控系统设计与优化研究第一章引言航空航天工程中的热控系统在保障载荷安全运行方面起着至关重要的作用。
本文旨在对某航空航天工程中热控系统的设计与优化进行研究，以提高系统的效能和可靠性。
第二章热控系统的概述2.1 热控系统的定义及作用2.2 航空航天工程中热控系统的特点2.3 热控系统的组成及工作原理第三章热控系统设计原则与方法3.1 热控系统设计的目标3.2 热控系统设计的基本原则3.3 热控系统设计的方法与流程第四章热控系统的优化策略4.1 指标体系的建立4.2 热控系统的优化目标4.3 热控系统的优化方法第五章某航空航天工程中热控系统设计与优化案例分析5.1 案例背景介绍5.2 系统设计过程及结果5.3 优化策略与效果评估第六章结果与讨论6.1 热控系统设计与优化的总结6.2 存在问题与改进方向6.3 研究的局限性与展望第七章结论本文通过对某航空航天工程中热控系统的设计与优化进行研究，总结了热控系统设计的原则和方法，并提出了热控系统优化的策略和目标。
通过具体的案例分析，验证了优化策略的有效性。
然而，本文的研究还存在一些局限性，未来的研究可以进一步深入探索热控系统的设计与优化问题。
参考文献：[1] X, Y, Z. (Year). Title of the paper. Journal Name, volume(issue), page numbers.[2] A, B, C. (Year). Title of the book. Publisher.[3] D, E, F. (Year). Title of the conference paper. Conference Name, page numbers.。
航空航天工程师的航天器热控制航空航天工程师的航天器热控制在航天领域中扮演着重要的角色。
航天器的热控制是指通过有效的热管理系统来维持航天器内外部的温度，确保航天器在复杂的外太空环境中正常运行。
本文将介绍航天器热控制面临的挑战以及一些常用的热控制技术。
一、航天器的热控制挑战航天器在执行任务时会面临极端的温度条件。
太阳辐射、热辐射以及周围空间的真空是主要的热源和热传递方式。
航天器一旦暴露在太阳辐射下，其表面温度可能会迅速升高，而在阴影区域则可能会急剧降低。
这种剧烈的温度变化会对航天器的结构和设备产生不利的影响，因此需要有效的热控制系统来平衡这些热量。
二、航天器的 passiv 热控制技术1. 绝缘材料：航天器上常常使用绝缘材料来减少热传导，包括热屏蔽材料和绝缘涂层。
这些材料可以降低内部和外部温度的传导，减少热量的流失和吸收。
2. 表面处理：航天器的外表面经常需要特殊的处理，以提高反射能力和红外辐射能力。
例如，涂覆特殊的金属或涂料可以在一定程度上减少太阳辐射的吸收，从而降低航天器表面的温度。
3. 热防护材料：航天器的热防护结构，如热隔热瓦和热屏蔽板，可以在进入大气层时减少导热和吸收热量，保护航天器的结构不受损。
三、航天器的 active 热控制技术1. 热控制系统：这是航天器热控制中最关键的部分。
热控制系统可以通过电加热、液体或气体循环等方式调节航天器内部的温度。
通过控制冷却剂的流动和冷却能力，航天器的温度可以得到有效的调节。
2. 微通道散热器：这种散热器由一系列微小通道组成，通过传导和对流来移除热量。
微通道散热器可以有效地将热量从航天器的热源传导并散发出去，保持航天器温度的平衡。
3. 热电材料：利用热电材料的特性，可以将热量转化为电能，或者通过输入的电能来产生制冷效应。
这种技术可用于航天器中的温度调节。
四、航天器热控制的未来发展随着航天技术的不断发展和航天任务的复杂性增加，航天器的热控制技术也在不断改进。
第 40 卷第 2 期航 天 器 环 境 工 程Vol. 40, No. 2 2023 年 4 月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING115 E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544航天器高精度控温系统设计的稳定性条件耿利寅，孟恒辉，张传强，彭方汉，童叶龙，韩东阳（北京空间飞行器总体设计部 空间热控技术北京市重点实验室，北京 100094）摘要：航天器热控设计中普遍采用时间离散型控温系统，其自身稳定性将影响控温效果，尤其是高精度控温系统的稳定性更直接影响控温精度指标的达成。
文章以某典型航天器高精度主动控温系统为研究对象，首先建立融合其热物理模型和控制算法的统一控温系统模型，并结合航天器热控领域的工程实际，通过合理简化实现了模型的线性化；然后基于上述线性化模型，对离散控温系统的稳定性进行研究，应用数学分析及经典控制理论方法对航天器热控设计中实际采用的基于比例和PI算法的控温系统进行理论求解，获得了保持系统稳定的充要条件；最后采用仿真分析的方法验证了上述约束条件的正确性。
关键词：航天器热控；高精度控温；温度稳定性；统一模型；PI控温中图分类号：N945.12; V423.4+1文献标志码：A文章编号：1673-1379(2023)02-0115-07 DOI: 10.12126/see.2022101Stability conditions for designing high-precision temperaturecontrol system for spacecraftGENG Liyin, MENG Henghui, ZHANG Chuanqiang, PENG Fanghan, TONG Yelong, HAN Dongyang(Beijing Key Laboratory of Space Thermal Control Technology,Beijing Institute of Spacecraft System Engineering, Beijing 100094, China)Abstract: The internal stability of widely used time-discrete temperature control system in spacecraft thermal control design will affect the temperature control effect. In particular, the stability of high-precision temperature control systems directly affect the achievement of temperature control accuracy. With a typical high-precision active temperature control system of a spacecraft as the research object, a unified temperature control system model that integrated the thermophysical model and control algorithm was established in this paper. And combining the engineering practice in spacecraft thermal control field, the model was linearized by reasonable simplification. Then based on the above linearized model, the stability of discrete temperature control system was studied. The mathematical analysis and classical control theory methods were applied to theoretically solve the temperature control system according to proportional and PI algorithms. The necessary and sufficient conditions for keeping the stability of the system was obtained. Finally, the correctness of the above constraints was verified by simulation analysis.Keywords: spacecraft thermal control; high-precision temperature control; temperature stability; unified model; PI temperature control收稿日期：2022-10-07；修回日期：2023-03-29引用格式：耿利寅, 孟恒辉, 张传强, 等. 航天器高精度控温系统设计的稳定性条件[J]. 航天器环境工程, 2023, 40(2): 115-121 GENG L Y, MENG H H, ZHANG C Q, et al. Stability conditions for designing high-precision temperature control system for spacecraft[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2023, 40(2): 115-1210 引言随着航天技术发展，高分辨率光学和微波探测器、高精度原子钟、高精度重力测量装置等星载设备对温度均匀性和稳定性的要求越来越严苛[1]。
航天器的热防护系统设计与研究当我们仰望星空，想象着人类在宇宙中的探索之旅时，航天器无疑是实现这一梦想的关键载体。
然而，要让航天器在极端的太空环境中安全、稳定地运行，热防护系统的设计至关重要。
太空环境对于航天器来说是极其恶劣的。
在太空中，航天器不仅要面对高温的太阳辐射，还要承受低温的宇宙背景温度。
当航天器进入大气层返回地球时，与大气的剧烈摩擦会产生数千度的高温，这种高温足以将大多数材料瞬间气化。
因此，一个高效、可靠的热防护系统是航天器能够顺利完成任务的重要保障。
热防护系统的设计需要考虑多个因素。
首先是材料的选择。
常用的热防护材料包括陶瓷、碳复合材料和金属热防护材料等。
陶瓷材料具有良好的耐高温性能和隔热性能，但其脆性较大，容易在受到冲击时破裂。
碳复合材料则具有高强度和轻质的特点，但在高温下容易氧化。
金属热防护材料如钛合金等具有较好的韧性和耐腐蚀性，但隔热性能相对较差。
因此，在实际设计中，往往需要根据航天器的具体任务和工作环境，综合考虑各种材料的优缺点，选择最合适的材料或者将多种材料组合使用。
除了材料选择，热防护系统的结构设计也非常重要。
常见的热防护结构有烧蚀式、隔热式和辐射式等。
烧蚀式热防护系统通过材料的烧蚀来带走热量，从而保护航天器内部。
这种结构在一次性使用的航天器中应用较为广泛，如返回式卫星和载人飞船的返回舱。
隔热式热防护系统则依靠多层隔热材料的隔热作用来阻止热量的传递，常用于长期在轨运行的航天器。
辐射式热防护系统通过表面的辐射散热来降低温度，适用于高温、高辐射环境下的航天器。
在热防护系统的设计中，热传递分析是一个关键环节。
通过建立数学模型和进行数值模拟，可以预测航天器在不同工作条件下的温度分布和热流情况，从而为设计提供依据。
同时，还需要考虑热防护系统与航天器其他系统的兼容性和协调性。
例如，热防护系统的重量和体积会影响航天器的整体性能，因此需要在保证防护效果的前提下，尽量减轻重量、减小体积。
另外，热防护系统的可靠性和可维护性也是设计时需要重点考虑的问题。
载人航天器主动热控系统热负荷布局优化彭灿;徐向华;梁新刚【摘要】针对典型的含有低温内回路、中温内回路和外回路的载人航天器主动热控单相流体回路系统,研究了给定温度的热负荷布置在低温或中温内回路对系统总质量的影响,给出了根据热负荷温度和功率进行布置的原则.根据系统质量的数学模型和能量平衡关系,采用Lagrange乘子法对热控系统进行了轻量化建模和求解.结果表明,存在一个热负荷的临界温度使两种布置方案系统的总质量相等:热负荷温度低于该临界温度时,布置在低温内回路可使系统总质量更小,反之应当布置在中温内回路.热负荷布置在低温内回路还是中温内回路需要根据其温度和功率来选择.最后,对热负荷布置原则从换热温差分配的角度进行了定性上的分析.【期刊名称】《宇航学报》【年(卷),期】2015(036)008【总页数】7页(P974-980)【关键词】航天器;主动热控系统;轻量化【作者】彭灿;徐向华;梁新刚【作者单位】清华大学航天航空学院,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084;清华大学航天航空学院,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084;清华大学航天航空学院,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084【正文语种】中文【中图分类】V444.3;TK1210 引言热控系统是载人航天器的重要组成部分。
为了给航天员提供舒适的工作和生活环境以及保证各种设备正常工作，热控系统需要将航天员和设备产生的废热排散到太空环境中去。
热控系统可以分为被动热控系统和主动热控系统［1］。
主动热控系统因具有控制能力强，能够适应极端温度条件等特点［1］而应用广泛。
目前人类发展的载人航天器普遍采用以单相流体回路为主的主动热控系统，如“国际空间站”、“神舟”飞船等。
通常载人航天器主动热控制系统包括内部热控制系统和外部热控制系统［2］，内部热控系统还可以分为低温内回路和中温内回路，分别提供温度不等的冷源。
航天器密封舱内的热负荷分别布置在低温内回路和中温内回路上，由于回路温度水平不同，热负荷在内回路上的布局会影响相应换热器的换热面积，进而影响整个热控系统的质量。
航空航天工程师在航天器的热控系统设计中的任务航空航天工程师在航天器的热控系统设计中扮演着至关重要的角色。
热控系统是保持航天器在极端环境下运行稳定的关键因素之一。
本文将介绍航空航天工程师在航天器热控系统设计中的任务，并探讨他们所面临的挑战。
1. 热控系统的重要性航天器在执行任务期间承受着来自太空的极端温度和真空环境，同时还面临着由飞行速度和大气摩擦产生的剧烈热量。
这些因素都会对航天器的稳定性和性能造成严重的影响。
热控系统的设计旨在控制航天器的温度，确保设备在所需的温度范围内工作，同时保护航天器的结构免受过热或过冷的损坏。
2. 设计任务一：热量分析与预测航空航天工程师首先需要进行热量分析与预测。
这涉及到计算并预测在各种环境条件下航天器所承受的热量负荷。
工程师需要考虑到宇宙辐射、大气摩擦、太阳辐射等各种因素，并利用热传导和辐射热传输等原理进行热传递分析，以确定热控需求。
3. 设计任务二：热控技术选择一旦热量分析和预测完成，航空航天工程师将根据需求选择适当的热控技术。
目前常用的热控技术包括被动热控和主动热控。
被动热控通过使用热阻材料和散热器等来控制热量的流动，主动热控则依赖于温度调控装置和排热系统来主动调节航天器的温度。
4. 设计任务三：热控系统集成在选择适当的热控技术后，航空航天工程师需要将各个热控组件进行集成。
这意味着将热控设备与航天器的结构进行紧密连接，并确保热量可以有效地传输和散发。
同时，还需要进行热控系统的耐久性和可靠性测试，以确保在极端环境下系统的稳定和工作性能。
5. 设计任务四：热控系统的监测与维护一旦热控系统成功集成到航天器中，航空航天工程师还需要进行系统的监测与维护。
这意味着通过传感器和监测设备来跟踪航天器的温度，并及时采取相应的措施来调节和控制系统的状态。
同时，还需要定期对热控系统进行检查和保养，以确保其正常运行。
总结：航空航天工程师在航天器的热控系统设计过程中承担着重要的责任。
通过热量分析与预测，技术选择，系统集成以及监测与维护等一系列任务，他们确保航天器在极端环境下保持良好的工作状态和稳定性。
超高速飞行的热防护与控制技术研究随着人类社会的发展，人们对空中交通的需求越来越高，从早期的热气球到现在的飞行器，科学技术使得空中交通越来越便捷，而空间探索也使得人类向更广阔的领域前进。
然而，超高速飞行对空间探索和交通技术的需求同样日益显现。
由于超高速飞行所需应对的温度和压力巨大，科学家们在热防护与控制领域进行了长期的研究，本文将就超高速飞行的热防护与控制技术展开对话论述。
一、超高速飞行的概念及应用超高速飞行，讲的是航空器飞行时速超过5马赫的速度。
过去，超高速飞行主要用于军事领域，如高超音速巡航导弹等。
而在现在，随着地球人口与经济的迅速增长，人们对空天交通的需求也越来越大，超高速飞行技术的应用也逐渐扩展到了相关技术领域。
超高速飞行所面对的挑战主要有以下几个方面：一是高温问题，由于空气摩擦和空气压缩带来的气体流速增加，从而使得温度升高；二是飞行阻力问题，超高速飞行所受到的空气阻力比低速飞行时更大，需要更大的推进力；三是控制问题，超高速飞行温度和压力大，随着速度的提高，飞行器所承受的载荷和压力也会越来越大，使得飞行器的控制需求更高，需要更加精准和灵活。
二、超高速热防护技术超高速飞行所面临的最大问题是如何应对高温环境，并使飞行器在高温环境下正常运行。
为了解决这个问题，科学家们进行了大量的研究，并提出了多种热防护技术进行应对，主要有以下三种。
1.涂层技术涂层技术是一种常用的热防护技术。
它的原理是在飞行器表面涂上一层具有高温抗性的特殊材料。
这种材料在高温环境下能够吸收或反射大部分的热能，从而使得在飞行器表面的温度降低。
国外一些热防护涂层已经经过实践证明，可以在高温环境下保持良好的防护效果。
2.气垫技术气垫技术又称为隔热层技术，是一种较为先进的热防护技术。
它采用多层气体层的形式，将飞行器与大气隔开，减少了热能传递的速度和量度。
近年来，气垫技术已经成为了热防护技术中的重要一环，并在实践中取得了良好的效果。
3.材料技术材料技术是指利用特殊的材料来进行热防护。
