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熱控制系�(tǒng)
閱讀�2393時間�2020-12-30 11:17:16

    在航天器�(shè)計中,熱控制系統(tǒng)(TCS)的功能是在所有任�(wù)階段將航天器的所有組件系�(tǒng)保持在可接受的溫度范圍內(nèi)。它必須適應(yīng)外部�(huán)境,�(dāng)航天器暴露于深空或暴露于太陽或行星通量�,該�(huán)境可能會在很大范圍內(nèi)變化,并且必須將航天器自身運(yùn)行所�(chǎn)生的�(nèi)部熱量噴射到太空中�
    熱控制對于確保最佳性能和成功執(zhí)行至�(guān)重要,因為如果組件承受的溫度過高或過低,則可能會損壞其性能或嚴(yán)重影響其性能。為了使特定組件(例如光�(xué)傳感器、原子鐘等)保持在規(guī)定的溫度�(wěn)定性要求之�(nèi),還必須�(jìn)行熱控制,以確保它們盡可能高效地工��

主動或被動系�(tǒng)

    熱控制子系統(tǒng)可以由被動項和主動項組成,并以兩種方式工作:
    通過與外部熱通量(例如太陽或行星的紅外和反照率通量)�(jìn)行隔�,或通過適當(dāng)?shù)貜膬?nèi)部源除熱(例如內(nèi)部電子設(shè)備發(fā)出的熱量)來保護(hù)�(shè)備免于過��
    保護(hù)�(shè)備免受過冷的溫度,與外部水槽的隔熱,從外部源吸收的熱量增加或�(nèi)部源釋放的熱��
    被動熱控制系�(tǒng)(PTCS)組件包括:
    多層絕緣(MLI),可保�(hù)航天器免受過度的太陽或行星加熱以及暴露于深空時的過度冷卻
    改變外表面熱光學(xué)性質(zhì)的涂�
    �(dǎo)熱填�,以改善選定接口處的熱耦合(例�,在電子單元與其散熱器之間的熱路徑上�
    熱墊�,以減少選定接口處的熱耦合
    熱量倍增器,將設(shè)備散�(fā)的熱量散布在散熱器表�
    后視鏡(次表面鏡SSM或光�(xué)太陽反射鏡OSR)可提高外部散熱器的散熱能力,同時減少對外部太陽通量的吸�
    放射性同位素加熱器單元(RHU�,一些行星和探索任務(wù)使用它來�(chǎn)生用于TCS的熱�
    主動熱控制系�(tǒng)(ATCS)組件包括:
    恒溫控制的電阻式電加熱器,可在任�(wù)的寒冷階段將�(shè)備溫度保持在其下限以�
    流體回路將設(shè)備散�(fā)的熱量傳遞到散熱�。他們可以:
    單相回路,由泵控�
    兩相回路,由熱管(HP�、回路熱管(LHP)或毛細(xì)管泵回路(CPL)組�
    百葉窗(隨溫度改變空間的散熱能力�
    熱電冷卻�

熱控制系�(tǒng)

    �(huán)境互�
    包括航天器外表面與環(huán)境的相互作用。要么需要保�(hù)表面不受�(huán)境影�,要么必須改善交互作�。環(huán)境相互作用的兩個主要目�(biāo)是減少或增加吸收的環(huán)境通量以及減少或增加對�(huán)境的熱損失�
    熱量收集
    包括從產(chǎn)生熱量的�(shè)備中消除散熱,以免航天器溫度意外升高�
    熱傳�
    將熱量從�(chǎn)生熱量的地方帶到輻射�(shè)��
    散熱
    收集和傳�?shù)臒崃勘仨氃谶m�(dāng)?shù)臏囟认屡诺缴崞撋崞ǔJ侵車目臻g�(huán)�。排除溫度取決于所涉及的熱�,要控制的溫度以及設(shè)備向其輻射熱量的�(huán)境溫度�
    供熱和儲��
    維持所需的溫度水�,其中必須提供熱量并且必須預(yù)見適�(dāng)?shù)膬崮芰Α?/FONT>

溫度要求

    船上儀器和�(shè)備的溫度要求是熱控制系統(tǒng)�(shè)計的主要因素。TCS的目�(biāo)是使所有儀器都在允許的溫度范圍�(nèi)工作。航天器上的所有電子儀器(例如照相�(jī)、數(shù)�(jù)收集�(shè)�、電池等)均具有固定的工作溫度范�。將這些儀器保持在最佳工作溫度范圍對于每個任�(wù)都至�(guān)重要。溫度范圍的一些示例包�
    電池,其工作范圍非常狹窄,通常�-5�20?C之間
    出于安全考慮,推�(jìn)部件的典型溫度范圍為5�40°C,但是可以接受更寬的范圍
    攝像�(jī)的溫度范圍為-30�40?C
    太陽能電池板,工作溫度范圍為?150�100?C
    紅外光譜儀,范圍為?40�60?C

熱控制系�(tǒng)的未�

    �(fù)合材�
    通過高級無源散熱器排�
    噴霧冷卻裝置(例如液滴散熱器�
    輕質(zhì)隔熱
    可變�(fā)射技�(shù)
    鉆石�
    先�(jìn)的熱控制涂料
    縮微�
    先�(jìn)的薄膜噴�
    鍍銀石英�
    先�(jìn)的金屬化聚合物基薄膜