卫星用两种单相流体回路方案对比研究

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1、第19卷第4期航天器工程Vol_19NO．42010年7月SPACECRAFTENGINEERING35卫星用两种单相流体回路方案对比研究张立姜军赵启伟(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要单相流体回路系统是航天器主动热控技术中的一种重要方式。文章概述了流体回路的工作原理及理论基础，总结了单相流体回路的设计思路，结合某卫星型号，设计了两种流体回路方案，在SINDA／FLUINT中建立数值仿真模型进行分析计算，并比较了两种方案的应用性能。结果显示，将单相流体回路系统应用于卫星，可取得较好的控温效果。关键词卫星；热控制；单相

2、流体回路；数值仿真中图分类号：V474文献标志码：A文章编号：1673—8748(2010)04—0035—06ComparisonbetweenTwoSchemesofSingle—phaseFluidLoopSystemforSatelliteZHANGLijiANGJunZHA0Qiwei(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Single—phasefluidloopsystemisoneofthemostimpo

3、rtantmethodforactivethermalcontroltechniqueonspacecraft．Thefundamentalandprocessofdesigningsingle—phasefluidlooparesummarized．TWOschemesoffluidloopforsatellitearedesigned，andtheirperformancesareevaluatedandcomparedthroughnumericalsimulationinSINDA／FLUINT．Itprovesthatus

4、ingfluidloopsystemforsatellitethermalcontroliseffective．Keywords：satellite；thermalcontrol；single—phasefluidloop；numericalsimulating功，给今后的深入研究奠定了坚实的基础。但将单1引言相流体回路系统应用于卫星热控制在现阶段仍属于一个空白点。本文结合某卫星型号背景，在这方面在航天器的热控制领域中，单相流体回路系统进行初步的探讨与研究。是主动热控技术中的一种重要方式，其突出特点是换热能力强、便于结构布局、易于组

5、织内部换热、安2国外研究现状全可靠，在国外的许多航天器上都采用了这项技术。从2o世纪8o年代末起，我国开始了对主动热单相流体回路系统在载人航天器上的应用包控流体回路的研究。随着载人航天计划的逐步实括：美国的“双子星座”飞船、“天空实验室”，苏联／俄施，在“神舟”系列飞船上首次使用了流体回路热控罗斯的联盟号飞船、礼炮号空问站，以及“国际空间技术，神舟一号至七号的飞行试验表明，流体回路系站”等。根据任务需求采取多种构型结构口]，实现主统能够满足设计指标要求。流体回路热控系统在我动控温的目标。国航天器上的应用从无到有直至取得飞行验证成在国

6、外的其他类型航天器上，也用到了单相流收稿日期：201O-05—11；修回日期：2010—06—28作者简介：张立(1976一)，女，硕士，工程师，现从事航天器热控制领域的研究工作。36航天器工程体回路系统。3．2理论基础NASA的“火星探路者”(MarsPathfinder)热流体回路通过流体的流动进行热量交换，管内排散系统的主要作用是在飞行时从着陆器表面传递流体与管壁之间的热量传递方式是在热传导和热对热量以及在火星上的夜里减少从车外罩所传递的热流两种机理联合作用下发生的对流换热，对它的分量，其机械泵驱动冷却回路系统主要组成部件是：

7、整析就需要从两方面着手，即热性能和流动性能，这两合的泵组件、辐射器、热排散系统管路、氟里昂一11者问相互影响，相互制约，在流体回路系统的设计分工质、工质排放口以及电子控制板，该冷却回路是整析中，必须引入热与流动性能集成分析的概念。个热排散系统的关键技术]。所谓流体回路的热与流动性能集成分析，就是俄罗斯的关于卫星故障分析的报告中提到了辐将两者结合起来，考虑共同制约它们的那些因素的射器被击穿对热控制的影响，也间接的证实单相流影响，并在两者间进行比较权衡，从而得到系统的传体回路技术已经使用在卫星上。当然，对使用流体热量、压力变化值以及系统

8、功耗等参量的最佳匹配。回路会带来的一些潜在故障的研究也有待深入。具体的理论分析计算见文献[5]和[6]。此外，荷兰BRADFORD公司所完成的相关研3．3整体设计思路究，可以保证提供寿命为15年的机械泵驱动单相流卫星用流体回路是在特殊