六面体小微卫星散热面最优化设计

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1、V01．22No．6航天器工程第22卷第6期!!量呈垒篁兰星垦垒至三兰墼鱼!墼兰星星!墼鱼!!!!篁!!旦t／＼面体小微卫星散热面最优化设计黄金印(北京空间飞行器总体设计部赵欣麻慧涛刘庆志空问热控技术北京市重点实验室，北京100094)摘要以散热面吸收外热流最小为目标函数，建立了基于六面体卫星的散热面最优化设计模型，并以某倾斜轨道六面体小微卫星为例、针对不同卫星热耗分别得出了最优化的散热面布局。计算结果表明：采用文章所述的最优化设计方法得到的散热面布局，可以有效降低由于卫星吸收外热流变化造成的整星温度的波动，可以为六面体卫星散热面的优化设计提供理论支持；进一步分析表明，不同热耗水平的卫星

2、对应不同的最优化散热面布局。关键词外热流；散热面；最优化设计；小微卫星中图分类号：V423．4文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．06．009OptimalDesignfortheRadiatorofHexahedralSmall／MicroSatelliteHUANGJinyinZHAOXinMAHuitaoLIUQingzhi(BeijingKeyLaboratoryofSpaceThermalContr01Techn0109y，BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing10

3、0094，China)Abstract：Anoptimaldesignmodelfortheradiatorofhexahedralsatelliteisbu订t，whilethemini—mumtotalabsorbedexternalheatfluxofradiatorischosenasobjectivefunction．Thenonein—clined—orbithexahedralsmall／microsatelliteistakenasanexample．Fordifferentheatdissipa—tion，theoptimallayoutsofthissatellite

4、areachievedbasedontheoptimaldesignmodelrespec—tively．ThecalculationresultsshowthatthevariationofthesateUitetemperature，whichiscausedbythetotalabsorbedexternalheatflux，issignificantlyreducedwh订etheradiator1ayoutisobtainedbyusingtheoptimaldesignmethodintroducedinthispaper．Sotheoptimaldesignmethodco

5、uldprovidetheoreticalsupportfortheradiatordesignofhexahedralsmaU／microsatel一lite．What’smore，optimalradiatorlayoutvarieswithheatdissipationchangeofasatellite．Keywords：externalheatflux；radiator；optimaldesign；smaU／microsatellite1引言小微卫星具有体积小、质量轻、研制成本较低等特点，目前已经成为空间飞行器领域的重要组成部分，尤其是以编队飞行或者星座组网方式的小微卫星受到越

6、来越多的重视阻“。随着卫星体积和质量的不断减小，小微卫星热控制技术将受到较大挑战。一方面，可供热控系统使用的重量和功耗资源相对常规大卫星更加紧张；另一方面，由于小微卫星星上电子设备的高度集成，整星功率体积比密度变大，可能导致局部热流密度较大而导致局部温度较高；此外，由于小微卫星热容量小、比表面积大，更容易受到空问外热流的影响，导致整星温度水平波动较大。文献[5]对国内外部分小微卫星失效原因的分析结果表明：由于上述不利因素的影响，因而造成的热控收稿日期：2013—1015；修回日期：2013—11一04作者简介：黄金印(1986一)，男，工程师，研究方向为航天器热控制技术。Email：hu

7、angjinyin@163．com。第6期黄金印等：六面体小微卫星散热面最优化设计49系统整星失效数占所有小微卫星失效数的34％左右，远高于其它系统或者单机产品。因此，探索适应小微卫星自身特点的热控设计方法十分必要。吴文瑞等邸]以某太阳同步轨道卫星正六棱柱形卫星为例，建立以热控系统多层隔热材料质量最小为目标的最优化设计模型，对多层隔热材料厚度及卫星散热面面积进行了优化设计。王玉莹等[7]以某太阳同步轨道球形纳卫星为例，采用混沌遗传算