点对点区域个性化热设计的发展.pdf

点对点／区域个性化热设计的发展 于迎军步炳根 (上海交通大学)(航天科技集团八院509所，上海200240) 摘要随着卫星平台公用化的发展，卫星平台的发展要求卫星的热设计具有最好的继 承性和适应性，卫星平台的热控设计变化尽可能少，同时星上仪器、设备由于承担的功能 不同，组成的元器件及材料的不同，对温度环境的要求并不一致，以高精度热分析技术及 新型热控技术为基础与整星热管理相结合的个性化热设计，通过对卫星进行不同热特征区 域的针对性热控制、可以有效地提高热控制精度，缩短研制周期，满足星上仪器、设备个 性化温度要求。 关键词卫星热设计温度发展 月U舌 在卫星技术发展的过程中，利用已经经过飞行验证的卫星作为基础，搭载不同功能载荷以适 应不同任务需求，以适应不同类型应用为目的，进行公用平台设计，从而求得最好的技术继承性、 降低风险、减小成本和缩短研制周期的卫星公I}fj平台设计思想越来越得到广泛认同，美国、俄罗 斯、欧洲等国在应用卫星上都是这样做的，我国也明确提出了“平台公用化”的卫星技术发展原 则…，并且在利用成熟卫旱平台研制新型号卫星方面取得一定的成绩。 卫星热控系统作为p星』=程服务系统，是m星平台的组成部分，热设计主要任务是确保飞行 器上所有的仪器设备、生物以及星体本身构件的环境温度都处丁要求的温度范围内“。当用一个 卫星平台研制一个新型号卫星时，以平台等温化设计共用散热面为指导思想的热设计方案必须作 较大的适应性修改，导致热控设计的继承性差。与“平台公用化”相关的卫星平台技术的发展尤 其是大功率电池组、高速计算机、大容量数据存储技术的发展也为共用散热面的等温化热设计带 来新的挑战。热控系统有必要针对卫星不同舱段、不同仪器、不同设备的个性化需求，在成熟热 设计原则和方法的基础上，进行点对点个性化热设计，使热控设计模块化，避免因为有效载荷的 更换或仪器、设备的热特点变化而给热控系统带来较人改动，为热控适应能力预留发展空间的设 计点对点／区域个性化热设计思想将会有更大发展空间。 1 点对点／区域个性化热设计 1．1 点对点热设计的特点及应用 个性化热设计作为作为仪器、设备个性化需求的热控手段通常使用在星外仪器、设备和部件 上如：红外地平仪、星敏感器、太阳敏感器、数传天线、展开机构等，根据它们各自不同的温度 控制要求，单独进行热设计，星体与这些仪器设备的热耦台较小，特点是热控设计精确，卫星热 控系统的热管理更具针对性，有利于模块化设计的要求。个性化热设计也在温度控制要求相对较 38l 高的仪器、设备如：蓄电池组、COD相机、发射接收模块等的热控制上得到应用。相对于等温化 热设计，个性化热设计的卫星热控分析模型更加复杂，不同设计区域的热控处理的小一致性需要 进一步提高热控制实施工艺水平，而不同区域的热资源互相隔离，对于整星热资源的整合，需要 热控系统从卫星热管理的角度，进行优化设计，综合评价．细分管理。 1．2区域等温化热设计 等温化设计利用星上某一时刻不同仪器设备工作或不工作时发热量的差异，通过热管、高辐 射率熟控蜍层、密封舱内工质对流等熟控措施，组成高效热交换网络，实现热量从高温仪器、设 备(通常为热耗较大的仅器、设备)向低温仪器、设备的传递，减小不同仪器、设备之间的温差 ”J，综合利用星上热资源，实现不同热特点仪器设备之间热量互补的有效手段，极大降低仪器、 设备的热控成本，同时等温化热设计有利于简化卫星热设计计算、简化热试验阻及增加热设计的 可靠性。等温化设计在自旋稳定卫星以及在各种小卫星或微小卫里的热设计上得到了广泛应用， 并取得非常好的热控效果。在FY一2气象卫星上由于采用了仪器板等温化热设计，通过在直径约 2m的蜂窝夹层板内预埋热管(见图1)，形成六个等 温医域实现了星内仪器共用散热面的等温化设计； “创瓤一号”小卫星利用u形热管框架的太阳电池 阵壳体等温化设计，有效地控制r星体的温度水平， 在轨飞行表明星上仪器、设备的温度都在较佳的T 作温度范围内。在大型公用甲台的整星等温化设计 仔萘 由于热管网络的应用，必然导致重量的增加，同时 大跨度的预埋热管及外贴也导致T艺实施的霞难。 与个性化热设计相结合的局部等温化热