航天器热传输技术研究进展

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1、V01．19No．2106航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第19卷第2期20lo年3月航天器热传输技术研究进展苗建印张红星吕巍范含林(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要文章对航天器用热传输技术近期的发展进行了汇总，主要包括：导热材料、微小型热管、槽道热管、泵驱动两相流体回路、深冷环路热管、喷雾冷却系统以及基于MEMS技术的微型热传输技术。这些新技术是航天器高热流密度散热、大功率热传输、分散点热源散热及深低温热传输未来主要的解决途径，可供航天器热控研究及设计者参考。关键词航天器热控热传输

2、技术中图分类号：V44文献标志码：A文章编号：1673-8748(2010)02—0106—07DevelopmentofHeatTransferTechnologiesforSpacecraftMIAOJianyinZHANGHongxingLVWeiFANHanlin(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract．Thispaperisasummaryforheattransfertechnologiesdeve

3、lopedinrecentyearsforspacecraft，includingthermalmaterials，mini—heatpipes，axial—groovedaluminumammoniaheatpipes，tWOphasepumped—loop，CLHP。spraycoolingsystemandthermalcontroltechnologiesbasedonMEMS．Allofthesearethekeymeansforspacecraftthermalcontrolincludinghigh—he

4、atfluxheatdissipation，high—powerheattransfer，separatedheatsourcethermaldissipationandcryogenicheattransfer．Keywords：spacecraft；thermalcontrol；heattransfertechnologies1引言高效率热传输技术是航天器热控的重要手段。如从20世纪60年代开始发展起来的热管技术，其中的槽道热管目前已经在航天器中得到了普遍应用，主要用于仪器板的等温化、有效载荷与散热面之间的热连接等

5、；70年代提出的环路热管技术，由于其具有承受热流密度较高、可控温、反重力工作能力强等特点，在90年代以后得到了快速发展，并开始在航天器中得到应用；机械泵驱动的单相流体回路是载人飞船等大型航天器中实现热量收集与传输排散的主要手段；导热铜条、铜导索等作为有效载荷内部发热元器件的热量收集与传输手段也得到了部分应用；铝扩热板在高热流密度器件的热控中也得到了个别应用。随着航天器内部元器件及整星功耗的增加，原有的热传输技术需要进行能力提升或开发新的高效率热传输技术；新型有效载荷的发展和应用要求热传输技术提高适应能力，拓宽适用范围。

6、按照技术特点可以归纳为以下几个方面：1)开发新型高导热材料及微小型热管技术，替代以铜、铝为基础的热传输产品，以满足有效载荷内部高集成度元器件对高热流密度散热的需求；2)现有槽道热管需要大幅度提升传热能力，以适应以通信卫星为代表的对大的热传输能力要求；3)以相控阵雷达、TR组件等为代表的有效载荷，要求发展具备解决分散点热源散热的主动热传输技术；收稿日期：2009—06—10；修回日期：2009-07—24作者简介：苗建印(1970--)，男，硕士，研究员。从事航天器热管类两相传热技术研究。第2期苗建印等：航天器热传输技术

7、研究进展1074)拓展现有热管类技术的温度适用范围，尤其是满足红外相机、空间冷光学相机等有效载荷与深低温制冷机之间的热量传输要求。即发展深冷热管或深冷环路热管技术；5)开发具有极高热流密度适应能力的热传输技术；6)发展基于MEMS技术的微型热传输集成系统，以适应未来微小卫星对热传输技术的要求。2超高导热材料技术m铝和铜是传统的高性能导热材料，由于其工艺成熟、价格低廉、可加工性能良好，因此，作为导热材料在航天、航空及民用工业中得到了普遍应用。随着材料制备技术的发展，以碳纤维材料、金刚石膜等为代表的超高性能导热材料得到了快

8、速发展和初步应用，该类材料具有低的热膨胀率(CET)、超高导热系数、以及低密度等特点，是铝、铜材的优选替代材料。2．1碳纤维材料1000W／m·K的高导热碳基复合材料已经在国外航天器上得到了初步应用(图1、图2)，如金属封装的C-C材料(飞行件)在AMS02的TTCS系统中作为点热源之间的导热材料得到了应用。我国目前具备了高导热碳