目前一次性展开机构技术比较成熟,但是对于未来展开机构的设计重点在重复展开方面。尤其对辐射器而言,一次展开是远远不能满足使用要求的。航天器内部电子元器件的功率在变化,这样就要求辐射板不仅只是在达到设定位置后固定,而且还要求在航天器内部功率发生变化时及时调整辐射板的位置,调整辐射板对外散热功率,甚至收回到航天器内部。
随着航天器性能的不断提高,航天器内部电子元器件的散热功率不断增加,航天器内部仪器仪表的性能与其工作温度密切相关,尤其是精密仪器仪表对温度的要求更加严格。因此对航天器内部的温控技术显得至关重要,这样就加大了对航天器温控技术提出了挑战。航天器内部产生的废热的处理成为解决问题的关键,在几乎是真空或者真空的环境下,只有将热量通过辐射散失到宇宙空间,在温差几乎固定,发射率有限的情况下,增辐射表面积是个不错的选择。在不增加航天器尺寸的同时又能增加散热功率,开发可展开式辐射器技术成为航天器热控技术的关键之一。一种基于环路热管的[1],发射时收拢与航天器内壁,入轨后可以一次性可展式热辐射器被设计出来,并在真空罐内进行试验。文献综述
以环路热管为传热元件,铝蜂窝芯—预埋热管结构式形式的辐射板[2],蒸发器收集热量通过铝扩热块实现热耦合,把热量传递到冷凝器。进行了真空热性能试验以及展开性能试验。最大传输距离在3.5m左右。
采用柔性材料管路组成的回路长度大于3m,可完成90°—180°旋转环路热管与具备预紧,解锁,展开以及锁定功能的可展开式辐射板相结合的热控技术[3]。该设计采用两个蒸发器组成两个传输回路,各控制一个预埋热管以满足仪表控制要求。其中,展开机构采用双螺管电磁铁预紧/释放机构和扭转弹簧。,
综合以上可展开式辐射器设计,传热元件均采用环路热管,由于环路热管的优良性能,安装方便灵活,传输距离远,传热温差小等特点,选择环路热管作为可展开式辐射器的传热元件,预埋热管结构形式的辐射板设计。
环路热管是利用相变传热的高效传热系统,其具有传热能力强、重量轻、安装灵活等特点。由于环路热管安装灵活的特点,热量传输距离远,蒸发器和冷凝器分开布置。配合上适当的热关节技术,由释放锁定装置将环路热管的冷凝器(即辐射板)展开到航天器外部,将环路热管蒸发器在航天器内部收集的热量散发到宇宙空间,保证航天器内部的热平衡。
与热管工作温度范围适应的工质的选择,与工质相容的毛细芯及蒸发器的尺寸设计,以及相关材料的选取、强度校验。环路热管利用毛细力作为驱动工质循环的动力,其中涉及毛细极限、声速极限、携带极限、沸腾极限、粘性极限的校验。来.自/751论|文-网www.751com.cn/
与热关节匹配的展开装置,保证辐射板的稳定展开,展开后的锁定解锁。展开锁定机构,展开装置的动力源、传动机构、锁定装置。
2 圆柱状蒸发器设计
环路热管是在传统热管的基础上发展起来的,国内外对环路热管进行了广泛的研究,包括环路热管的启动特性,工质填充量对热管工作性能的影响,变负载对环路热管的运行特性的影响等。环路热管已经是一项十分成熟的技术,其可靠性具有很大的保障。目前蒸发器的形状主要有圆柱状和平板状。圆柱状与平板状蒸发器各有优点,圆柱状蒸发器加工比较容易,毛细芯与蒸发器壳体易装配,强度可靠。但是由于其圆柱状外形不易于电子元器件连接。而平板状蒸发器毛细芯与蒸发器外壳装配难度相对较大,但是其平板状外形与电子元器件连接比较简单。