单相流体回路地面试验研究

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1、Vo1．21No．1航天器工程第21卷第1期11OSPACECRAFTENGINEERING2012年2月单相流体回路地面试验研究于新刚范宇峰黄家荣满广龙(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要为了对流体回路系统设计参数确定提供指导，通过地面试验方法，研究了低温和外界环境变化时单相流体回路的阻力特性、工质补偿、控温算法等。介绍了地面试验系统的组成、试验方法和相关试验结果，并重点对外界环境突变时的控温结果、控温目标点与控温装置作用点分离时的控温震荡以及低温下补偿器的补偿能力测试结果进行了分析。试验结果表明，在外界环

2、境剧烈变化时会出现温度过冲，过冲可达到10。C；此外，由于控温点和控温装置作用点的分离引起的相位差，会导致系统控温失败。这些结果对载人航天器流体回路的泵、换热器设计以及工作状态分析具有一定的参考作用。关键词载人航天器；单相流体回路；热控；低温；地面试验中图分类号：V476．2文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．01．020TestInvestigationofSingle—phaseFluidLoopYUXingangFANYufengHUANGJiarongMANGuangl

3、ong(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Inordertoofferguidancetoparameterdecisioninfluidloopdesign，theresistance，fluidsup—plyandcontrolstrategyofasingle-phasefluidloopareinvestigatedexperimentallyatlowtemperatureandvariedenvi

4、ronment．Build-upoftestbedaswellastestmethodandresultispresentedinthispaper．Theemphasisistosimulatethetemperatureovershootduetovariationofspacecraftattitudeandtemper—atureosillationbecauseofthedistancebetweentemperaturesensorandactuatoraswellasthesupplyofworkingflu

5、idatlowtemperature．Thetestresultsshowthattemperatureovershootcanreach10℃whileenvironmentvariesdramatically．Also，afailureoftemperaturecontrolwouldoccuronceset-pointisfarawayfromthethree-wayvalvepoint．Theresultscanprovideguidancetodesignofpumpandheatex—changer，andpe

6、rformanceanalysisoffluidloop．Keywords：mannedspacecraft；single—phasefluidloop；temperaturecontrol；lowtemperature；groundtest计的必然选择口]。对于载人航天器而言，由于尺度增1引言大引起的热量收集、传输、排散问题以及密封舱内温湿度的控制，目前都只能通过流体回路来解决。流体随着航天器功能的不断增强，设备的功耗也不断回路系统包括单相流体回路和两相流体回路。两相增大，高热流密度以及温度均匀性的要求使得采用流流体回路

7、系统虽然具有系统重量小、功耗小、温度均体回路技术进行有效热控成为大型航天器主动热设匀性高的特点，但是目前对在轨微重力情况下的相变牧稿日期：2011-05—31；修回日期：2011-12—16基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：于新刚(1981一)，男，高级工程师，从事载人航天器热控研究。Email：yuxingang@gmail．corn。第1期于新刚等：单相流体回路地面试验研究换热机理以及相关关键技术(比如汽液分离技术、运将航天员活动区的密封舱内的热量传递出来。主要行稳定性等)的研究还不成熟l2j。在轨的航天器上除由

8、中间换热器、冷板、冷凝干燥器、泵、过滤器、补偿了环路热管等，还没有两相流体回路应用的成功先器、管路等组成；外回路则收集内回路以及一些其他例。而单相流体回路由于运行机理简单、热量排散能电子设备的热量，将这些热量辐射出去，外回路由中力强、可靠性高，在联盟号飞船、航天飞机、“国际空问间换热器、冷板、舱壁加热器