航天器热控制2版(闵桂荣,郭舜著)思维导图
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航天器热控原理与材料姓名:***学号:12S******指导教师:***日期:2012.10.12航天器热控材料1 前言航天器热控制又称温度控制, 是随着航天技术发展起来的一门综合多学科的新技术, 是任何航天器必不可少的技术保障系统之一。
它涉及材料学、热学、计算数学、化学、光学、流体力学、电子学、计算机科学以及试验测量技术等诸多学科领域。
它的任务是通过合理组织航天器内部和外部的热交换过程, 使航天器各部位的温度处于任务所要求的范围内, 为航天器的仪器设备正常工作, 提供良好的温度环境。
航天器热控制技术种类很多,使用的场合也各不相同,但从总体上看,一般可分成被动热控制技术和主动热控制技术两类。
被动热控制技术是一种开环控制,在控制过程中被控对象的温度无反馈作用,一旦状态确定后,基本上没有调节的余地,通常选择具有一定热物理性能的材料,并通过航天器的布局,合理安排与空间环境及内部仪器设备之间的热交换,使航天器各部分处于要求的温度范围内。
被动热控制部分除了布局上的合理安排之外.主要通过包括热控涂层、多层隔热组件等各种不同热控材料的使用,最大限度地减少航天器和周围宇宙空间不可调节的热交换,以控制和调节外部恶劣的热环境及其变化对航天器的影响,这样可以减少航天器内部的温度波动,以满足大部分仪器设备的温度范围要求。
被动热控制技术是航天器热控的主要手段之一,而各种热控材料是重要的实现途径,在各类航天器上得到广泛的应用。
2 典型热控材料随着空间技术的不断发展, 我国已经研制成功多种热控材料。
日前, 应用最多最广的有涂层、多层隔热材料、热管、电加热器、导热填料、控温仪和测、控温元件, 在某些情况下也使用过百叶窗、相变材料、热扩散板和环路热管。
在载人飞船上还使用厂泵驱动单相流体回路、风扇等装置。
这些热控材料, 确保我国航天器热控任务顺利实现。
2.1 热控涂层在空间真空环境下,物体的表面温度在很大程度上取决于其表面的太阳吸收比和红外发射率的比值αs/ε。
1.什么是航天器的热控制?控制航天器内部的热交换过程,使其热平衡温度处于规定范围的技术。
2.热控制技术研究的重要性。
为了保证航天器的安全运行,必须对他们进行合理的热控设计,并研制有效可靠的热控系统,否则将导致飞行失败。
3.简述近地空间的热环境,在近地轨道飞行的航天器收到的外热流主要有哪些?近似值是多少?近地空间航天器受太阳辐射、地球红外辐射、地球-大气的反照;外热流主要有:太阳辐射热流、地球反照热流、地球红外热流及空间背景热流;太阳:近似值--2/1353m W S =夏至点(近日点)--2/1309m W S = 冬至点(远日点)--2/1399m W S = 地球反照:近似值--2/470m W 地球红外热流:2/2201353435.0141m W S =⋅-=⋅-ρ 4.简述地球红外辐射,地球反照及其影响。
地球反照:地球-大气系统对太阳辐射的反射;地球红外辐射:被地球-大气系统吸收的太阳辐射能转化成热能后,又以长波热辐射的方式辐射到空间去。
5.什么事航天器的被动热控制?他有什么优缺点?常用的被动热控措施有哪些?被动热控制:依靠河里的航天器总体布局,选取不同的热物理性能的材料,正确地组织航天器的内外热交换过程,是航天起的结构、仪器、设备在高低温运行状况下都不超出允许范围。
优点:①.技术简单②.可靠性高③.使用寿命长 缺点:无自动调节温度的能力 主要有:①.热控图层②.多层隔热材料③.热管④.相变材料⑤.导热填料6.选择热控图层的主要原则是什么?①航天器表面的热辐射性质(现有热控涂层的性能水平95.0~08.0=s α9.0~02.0=ε)为了的得到某种指定性能的涂层,可以采用几种涂料组成的条纹搭配涂层。
②表面涂覆的工艺可行性。
③表面涂覆在使用环境中的稳定性。
④涂层的污染。
⑤经济性。
7.何为二次表面镜型热控图层?它在卫星热控设计中有和应用?三种:①光学太阳反射镜:一种复合表面,有对可见光透明的表层薄膜和对可见光反射的真空镀膜金属底层组成。
五年级科学下册思维导图第一单元生物与环境第二单元船的研究第三单元环境与我们第四单元热4.1《温度与水的变化》教学设计【教材简析】本课是五年级下册《热》单元的第1课。
热的物体温度高,冷的物体温度低,要分析和解决日常生活中的各种热学问题,就要从物体的温度变化和测量开始。
本课教材由四部分组成:第一部分——聚焦,开门见山,提出问题“我们已经观察过水的沸腾和凝固成冰的现象,水的这些变化与什么有关”。
第二部分——探索,首先让学生回忆并整理水形态的变化与温度的关系;其次是学生设计和进行“在持续加热、停止加热和继续加热情况下,观察和记录水的温度变化和形态变化”的实验。
第三部分——研讨,让学生在经历探究与观察活动的基础上,充分发表关于“水在被持续加热过程中,水的状态和温度发生了怎样的变化”“停止加热后,水的状态和温度发生了怎样的变化”以及“水的沸腾过程跟什么有关”等问题的看法,希望学生发现水的温度、形态变化跟热量有关。
第四部分——拓展,引导学生继续探索水从常温持续下降到0℃以下,以及从0℃上升到常温后,水会发生什么变化。
作为《热》单元的起始课,本课以学生的前概念为起点,通过探究温度的变化和水的形态变化,了解到温度变化表示热量在传递,完善“热量变化导致了物体温度变化”这一科学概念,并感受到科学探究的乐趣。
【学情分析】水是学生比较感兴趣的物体,许多学生都观察过水加热的过程。
他们知道温度慢慢变高时,水会逐渐变热、沸腾。
学生在三年级的学习中也已经知道了水结冰时的温度和水沸腾时的温度,但是较难理解“水的温度、形态变化跟热量有关”。
在本节课的学习中,学生将通过探究温度的变化和水的形态变化,了解到温度变化表示了热量在传递。
【教学目标】科学概念目标1.知道物质通常以固态、液态、气态的形态存在,物态变化取决于温度等。
2.理解热是能量的一种表现形式,热量变化导致了物体温度变化。
3.分析物态变化的实验探究情况,知道水的凝固点和沸点。
科学探究目标1.尝试从事物的变化以及相互关系的角度中提出可以探究的问题。
第四单元《热》考点必背第 1 课 温度与水的变化1. 物质通常以固态、液态、气态的形态存在,物态变化取决于温度等。
2. 热是能量的一种表现形式,热量变化导致了物体温度变化。
3. 观察水加热时的变化现象实验注意事项①戴护目镜。
②正确使用酒精灯等仪器,防止烫伤。
(1)水沸腾后,停止加热,水会停止沸腾,水的温度会降低。
(2)水沸腾后,继续加热,水会持续沸腾,水的温度不变。
(3)水沸腾时的温度,叫水的沸点,标准大气压下,水的沸点是 100℃。
水从液态变成气态,称为汽化。
4. 水沸腾的条件:达到沸点且持续吸热。
5. 水结冰时的温度,叫水的凝固点,标准大气压下,水的凝固点是 0℃。
水从液态变成固态,称为凝固。
第 2 课 水的蒸发和凝结1. 水在吸收或放出一定热量后,会发生物态变化。
2. 水的蒸发过程吸收热量,水蒸气凝结成水的过程放出热量。
3. 水的蒸发:湿衣服变干、水洼变干。
4. 水蒸气凝结成水:浴室镜面上形成的水滴、水烧开时冒的白气(小水滴)、清晨草叶上的露珠。
5. 水的温度越高,水蒸发得越快。
6. 观察水蒸气的凝结现象(1)在玻璃杯内加入冰块,用干布将玻璃杯外壁擦拭干净,静置一会儿,观察玻璃杯外壁,发现出现了小水珠。
这是因为玻璃杯内温度较低,水蒸气遇冷凝结成水。
(2)若再加入食盐,玻璃杯内温度更低,外壁上出现的小水珠更多。
7. 自然界中水的形态多种多样,常见的有云、雾、雨、露、霜、雪等,他们的形成都与水蒸气的凝结有关。
第 3 课 温度不同的物体相互接触1. 刚从冰箱里取出的牛奶,要使它变成热的,我们会把它浸在热水中。
热会从热水转移到牛奶。
2. 将温度不同的水相互接触温度(1)实验现象:凉水的温度逐渐升高,热水的温度逐渐降低,最终凉水和热水的温度相同。
凉水的温度不会一直上升,热水的温度不会一直下降。
(2)实验结论:热通常从温度高的物体传向温度低的物体。
(3)实验中用试管控制凉水的水量,使用大烧杯让热水尽量多一些的目的是让凉水的温度尽快上升,使实验现象更明显。