可展开式辐射器与热管耦合技术研究

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摘要：可展开式辐射器是未来大功率航天器发展的主要方向，有效的解决了航天器产热增加与有限散热面积之间的矛盾。论文的研究对象为热管耦合技术，以可展开式辐射器的工程设计为背景，总结了热管耦合技术的发展现状，针对航天器大量应用的管肋式辐射器的散热性能进行了理论的分析，通过具体的结构和尺寸设计，使辐射器的散热功率达到要求的300W。64363

毕业论文关键词：可展开辐射器；热管耦合；管肋式辐射器

Title Deployable radiator with heat pipe coupling technology research

Abstract Deployable radiator is the main approach of the high-power spacecraft development in the future. It effectively solved the contradiction between the increasing heat generation and the limited heat dissipation area. The research object of this article is the heat pipe coupling technology.

Against the background of the deployable radiator engineering design,

it summarized the development of the current heat pipe coupling technology. It theoretically analyzed the heat dissipating performance with the widely used of the ribbed tube type radiator. Through the concrete structure design and size，it make the radiator thermal power reach the goal of 300w .

Keywords：deployable radiator；heat pipe coupling；ribbed tube type radiator

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 LHP可展开辐射器发展实例 5

1.4 本文主要研究内容 6

2 辐射器流体回路分析 7

2.1单相流体回路系统 7

2.2外回路的温度控制 8

2.3 单相流体回路工质 8

3 空间辐射外热流 10

3.1 太阳辐射热流 10

3.2 地球反照热流 11

3.3 地球红外辐射热流 11

3.4 总外热流计算 12

4 管肋式热管辐射器性能分析 13

4.1 管肋式辐射器结构 13

4.2 管类式辐射器散热分析 14

4.2.1 空间辐射外热流 17

4.2.2 流体对流传热及管壁导热 18

4.2.3 管壁导热及管外壁的辐射散热 22

4.2.4 辐射板肋片辐射散热 23

4.2.5 辐射器传热过程热阻分析 25

4.2.6 热管辐射器设计 28

4.3 环路热管具体设计实例 28

结论 29

致谢 32

参考文献 33

1 绪论

1.1 研究背景及意义

随着航空航天技术的发展，航天器的应用越来越广泛。航天器在运行过程中，其中的电子元器件将会产生大量的热量，为了维持电子器件在一定的温度范围内，必需要将此热量排出。未来航天器向大型化和高度密集化方向发展，大功率通信卫星和空间站等大功率航天器将得到广泛应用。随之而来，航天器在轨过程中产生的大量废热与其有限的散热表面积间的矛盾必将日益突出。提高热辐射器的辐射能力可通过增大辐射面积、提高工作温度、改变表面辐射特性、增强排热系统的热耦合效率等途径解决。于是可展开式辐射器技术应蕴而生，在国际空间站及一些大功率卫星上已经得到很广泛的应用[1]。