航天器热控技术.pptx

航天器热控技术;1、航天器:

在地球大气层以外得宇宙空间,执行探索、开发或利用太空等特定任务得飞行器。

2、人造卫星:

环绕地球运行(至少一圈)得无人航天器。

关于人造卫星,潘老师得观点:

第一,卫星就是一个肩负着国家使命得载体,一代代得航天热在“自力更生,奋发图强”精神得鼓舞下,承担着强国富民得光荣而艰巨得任务;

第二,卫星就是一个复杂得系统工程,需要“大力协同、无私奉献”得航天精神,才能圆满完成任务;

第三,卫星就是集光、机、电、热于一身得矛盾统一体。

;3、航天器热控制得概念

卫星热控制根据飞行得具体条件,合理地控制卫星内、外得热交换过程,采取各种热控措施,使星上得仪器设备工作在规定得温度范围内,以保证整个飞行任务得完成。

卫星热控制就是星上得一个很重要得分系统,与结构、姿轨控、电源、测控等分系统一样,也就是一个服务系统,因此,它首先要服从飞行任务得需要,满足总体对热控提出得技术要求。

航天器热控方法与地面热控有何区别？与其它工业具有互相借鉴得意义。

;4、航天器热控制就是一门新兴学科

自从1957年人类第一次把人造卫星送入绕地球运行轨道以来,航天技术已经得到了迅速发展,从五、六十年代得早期试验到七十年代得载人飞行,八、九十年代得逐步成熟,至今迈进21世纪得蓬勃发展。我国自1970年4月成功地发射了自己研制得第一颗“东方红”卫星以来,到目前为止,已经成功发射了100多颗人造卫星,并且已从试验阶段跨入各种实际应用阶段。

迄今,世界各国已向空间发射了5000余颗各种不同类型得航天器,在几十年得实践中;人们逐渐深刻认识到卫星得热控制已发展成为一门独立得学科,这就就是空间热物理学。它与许多学科有着广泛得联系,涵盖了热力学、传热学、传热传质学、流体力学、计算传热学、空间几何学、电子学、化学、物理、计算机等多种学科得知识。

5、航天器为什么要进行热控制？

举例说明:

一个在地球同步轨道运行得薄壳球形卫星,如果这球体表面不加任何热控涂层,就就是加工后得铝;抛光表面,卫星内没有内热源,分析指出,当卫星对太阳定向时,则向阳面得最高温度达250,而背阳面得温度将会低到-200,而卫星内部得设备温度得不均匀性及其波动虽然小一些,但分析表明,如果不采取任何热控措施得话,则其温度得不均匀性或温度得变化也能达到,这对于星上得各种仪器设备、结构部件来说都就是无法承受得。因此,需要对卫星进行热控制,保证卫星各个部件得正常运行。

;6、热控制功能

卫星从地上腾空而起,潜入太空遨游,需要经历各种各样得严峻考验:宇宙真空、低温深冷、粒子辐射等。

一个卫星得飞行过程要经历四个阶段:地面段、上升段、轨道段与返回段。这四个阶段得热环境就是极其恶劣得,其温度变化非常剧烈,从摄氏零下二百多度变至数千度以上。

地面段:卫星处于发射场塔架上得环境条件下得工作状态,她得工作状态与发射场得地理气象条件密切相关,不同地区冬夏与昼夜得变化很大-----配备地面调温系统;;上升段:卫星在运载火箭得运送下,离开地面后进入轨道飞行得阶段(此阶段由于卫星速度从零逐渐增大,穿过稠密得大气层后达到7、9公里/秒得第一宇宙速度,因此卫星表面受到强烈得气动加热影响,温度急剧升高达到摄氏几百度);

轨道段:卫星入轨后在轨道上长期运行得阶段,这也就是执行任务得主要阶段,此时,卫星要长期经受太阳、行星与空间低温热沉得交替加热与冷却,引起高低温得剧烈变化,变化幅度可达到;

;返回段:卫星脱离运行轨道再进入大气层返回地面得飞行过程。此时,卫星以极高得速度再入大气层,巨大得动能在大气层阻尼作用下转变成为大气得热能,气体温度猛烈上升到摄氏数千度以上,给卫星以强烈得气动加热。

面对这样恶劣得环境条件,要保证卫星能正常工作就必须进行合理热设计,并研制有效与可靠得热控制系统,否则必将影响正常飞行计划,甚至导致飞行失败。

;7、热控制基本原理

(1)能量守恒原理

地球及其大气在行星际空间围绕太阳运转,在研究地球及其大气在行星际空间得能量平衡时,通常把地球及其大气作为一个整体来考虑,把地球及其大气作为一个统一得系统,即地球-大气系统。

地球-大气系统得能量基本来源于太阳,其主要传输方式为辐射。太阳辐射进入地球-大气系统后,部分被反射,部分被吸收,被反射得能量简称为地球反照,被地球大气系统吸收得太阳辐射能,转化为热能后又以长波辐射得方式辐射到空间去,这部分能量称为地球热辐射或红外辐射。

能量守恒:卫星表面从外部空间环境中获得得热量,加上卫星内部仪器设备产生得热量,等于卫星