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1、空间飞行器对流主动温度控制引言利用流体和固体的直接接触,进行相互的热交换,以此过程实现热量的转移,称为对。,。,流换热在此过程中热量转移和介质本身的转移不可分割地相结合在一起因此对流,,。换热具有换热效率高换热能力大控制性能好等特点它在传热工程技术领域中得到了。,,广泛的研究和应用随着工业技术的发展各类换热器的热负荷急骤加大控制精度的要,,求不断提高促使对流换热技术得以充分的发展并在各种换热技术中日益占据着重要的。地位,。由于空间环境不同于地面飞行器的温度控制需要解决一系列的特殊问题从空间技,。术发展一开始对流换热技术就已被用来组织飞行器内部的热量分配和完成排热的任
2、务随,,。,着空间技术不断发展飞行器的任务已多样化而且其结构和系统亦日趋复杂这样。,对流换热技术便得到越来越广泛的使用就一些大型长寿命的载人飞船而言对流换热已。,经成为一种不可缺少的温度控制技术苏联的第一颗人造地球卫星就是以气体对流循环。、方式控制星载仪器设备温度的各国的生物卫星和载人飞船都使用了气体液体对流换热技,、、。术以给星船上的生物乘员及仪器设备提供一个赖以生存和运行的环境和温度,,,按飞行器温度控制方法区分对流换热技术乃是主动温度控制方法之一就是说这。样的温度控制系统能够自动地适应外界环境温度(或热流)和内部功率的变化对流换热技:,,术有下列的优点而得到了
3、广泛的应用传递热流大换热效率高控制性能好(温度控,,。制精度高温度调节范围大热量转移的距离较长)但是对流换热技术也存在一些缺,,。:点使它的应用受到一定的限制故较少地出现在简单的非生物卫星之中这些限制是,;,;使用流体循环首先需要解决星体的密封驱动工质循环要消耗一定的功率使用流体,。循环有较复杂的阀门管道系统或气体流道系统采取上述各项措施必然引起重量增加和。,。整个系统的可靠性降低但在目前的实际应用中已不同程度地克服了上述问题本文仅对国外飞行器上采用对流换热技术的特点、应用情况及存在的问题作一简述。对流主动温控的特点及应用条件,,目前国外利用对流换热技术进行飞行器上
4、的主动温度控制业已相当广泛在技术上。,也比较成熟就已经完成和正在完成飞行任务的飞行器使用此项技术的情况来看可大略:,、,分为如下两种类型1)非生物飞行器即飞行器上仅有科学测探仪器设备而没有搭。,,。乘生物或人舱内不需设置生命保障系统整舱可以是充气密封的亦可以是非密封的:、、、;,例如大量的科学卫星气象卫星通信卫星军事侦察卫星等2)生物飞行器其上111一一,。,动物或人飞船的生物舱内应具备生命保障系统舱是密封充气。:、、、。的例如各种载动植物的试验飞船载人飞船天空实验室及航天飞机等,对于第一类飞行器温控系统设计人员倾向于用辐射和传导的换热方式解决飞行器内。,,,仪器和
5、设备的温度控制问题因为一般来说这类飞行器尺寸较小各系统的重量与功,。,耗受到限制仪器舱多数是非密封的飞行器实际使用的能源多数为化学电池及太阳电,,,。,池各仪器发热量小可以布置得较为分散允许的温度范围多数较宽这样首先便考、,。,虑到采用既安全可靠又经济的被动温控系统对一些有特殊温度要求的卫星也可采,,,。用辐射换热主动温控系统如百叶窗和旋转盘等或其它手段如各类热管虽然这样会,。增加重量但不耗功,。,历年来欧美各国发射的此类飞行器上应用这种技术的倾向显得十分突出至今尚。,未见到在他们的非生物飞行器上使用过气体对流系统使用液体对流的例子也很少仅局。限在一部分设备上使用(
6、燃料电池冷却回路),,,,苏联发射的第一颗人造地球卫星任务简单仪器数量较少功率不大但首先使用,“”。了气体对流循环来调节舱内温度并在以后发射的宇宙系列飞行器上都继续使用因,,,此这种温控手段也得到了相应的发展它与其它的主动温控手段配合使用取得较好的。,。效果甚至在后来的长期工作的月球车上也应用气体对流循环调节仪器舱内的温度可,,,。见对于多数的非生物飞行器使用气体对流主动温控也是可行的它必然有一些优点,,:这方面的论述尚未在文献上见到但根据分析可有如下几点l)对流换热方式比辐射和传导换热方式能够更有效地组织舱内各仪器设备之间的换,,。,热使它们的温度趋于均匀温差较小
7、对流换热方式是依靠工质流动将热量转移到较,,远的部位去而辐射换热方式只能将热量传给周围可见到的表面传导仅能与其直接接触。,。的表面换热这样对流换热对舱内余热的充分利用是很方便的,2)仪器设备温度主要是依靠对流换热循环来调节因此多数仪器设备的表面状态勿,。须作辐射性能方面的严格处理安装及调换仪器设备较为便利,3)仪器的工作环境(指充气体和换热方式)与地面相仿因此对仪器的特殊要求与,。。考验可降低只须考虑其它环境条件所造成的影响这样可以简化地面的环境考验,,4)对舱内各仪器的辐射换热计算问题至今尚未得以妥善的解决即使用大容量计,,。算机进行运算尚须解决角系数计算及确
