浮动断接器热控设计与仿真

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1、第4l卷第1期火箭推进V01．41，№．12015年2月JouRNALoFRocKETPRoPuLsIoNFec．2015浮动断接器热控设计与仿真刘海娃，汤建华(上海空间推进研究所，上海201112)摘要：浮动断接器作为在轨补加接头，是两航天器液路和气路的连通和断开的接口部件，可以实现两航天器之间的燃料、氧化剂的传输。浮动断接器一般安装在航天器的头部或尾部，外热流条件严酷，为保证其合适的工作温度，有效的热控制措施非常关键。以推进剂补加用浮动断接器作为研究对象，建立了浮动断接器物理模型，分析了其外部极端热环境，采用传热学的辐射以及热传导理论，形成热控设计方案。根据边界温度以及宇

2、宙空间的外热流极端条件，应用IDEAS厂rMG热分析软件进行了不同工况下的热分析仿真计算，在此基础上对热控方案进行了优化设计。分析结果表明：采用主动热控和被动热控相结合的热控措施可以满足浮动断接器正常工作的温度指标要求，热控设计合理可行。关键词：浮动断接器；热控；仿真中图分类号：v241—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2015)01—0023—06Designandsimulationofthemalcontr01fornoatingcouplingLIUHai—wa．TANGJian．hua(Shan曲aiIIlstituteofSpacePropulsi

3、on，shangllai2011l2，china)Abs劬蜕：Thenoatingcouplingasaon-orbitresupplyco皿ectercancorulectordlscoIlllectliquidandgas1inesoftwospacecraftstoachievethe仃ansmissionofoxidantand如e1．DuetoitsextremetemDeratllreenvim啪ent，thethemalcontrOlmeasureisakeyfactortokeepthenoatingcouplingworkwell．hthispaper，ap

4、hysicalmodelofthenoatingcouplingforpropellantresupplyisbuilt，andmeextemalextremetempemmreenviroIlITlentisanalyzed．Thethernlalcontroldesi印schemeofmenoatingcouplingisdrawnupaccordingtotheradiationandheatconductiontheo拶inheattransmissionscience．Thethe衄alanalysisandsimulationcalculationareexecu

5、tedbymeansofthe珊a1analvsisso脚areIDEAS／TMGunderdi行erentworkingconditions．Thethe咖alcontrolschemewasOptimized．Theanalysisresultsindicatethatthethe肌alcontrolmeasurecombmmgactivethemalcontrolwithpassivethernlalcontrolcanmeetthetemperaturespecificationsofnoatingcouDler．Therefore，thethennalcontrol

6、designisrationalandfeasible．Keywo矗Is：noatingcoupler；thennalcontrol；slmulatlon收稿日期：2014一06—1l；修回日期：2014—08—02基金项目：上海市科学技术委员会资助课题(13Dz2250600)作者简介：刘海娃(1980一)，女，工程师，研究领域为航天器热控制技术24火箭推进2015年2月0引言2热控措施对于航天器的热控制设计一直以来备受研究人员的关注，而利用热分析计算是热控制设计的基础和主要手段⋯。随着设计和试验以及计算机技术的积累和发展等因素，未来的大型空间站可能不进行热模拟试验仅通过热

7、分析计算进行设计12】。同时，研究人员对热分析方法等方面进行了大量的工作。文献[3]利用IDEAS／TMG建立了双轴太阳翼的轨道热分析模型，对影响太阳翼温度状态的相关参数进行了灵敏度分析。文献[41利用IDEAS／rI'MG对某卫星进行了热分析，并且提出卫星热控中最佳耦合机制理论与实践问题是卫星热控领域的一个重点。浮动断接器，也称为“在轨补加接头”，是两飞行器之间连通、断开液路或者气路管路的接口，以实现两飞行器之间的燃料、氧化剂和气体的传输【51。浮动断接器一般安装在航天器的头部或尾部，外热流条件严酷，