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北京航空航天大学学报 2024年

作者：方振谢永奇陈力君彭正李国广张红星北京航空航天大学航空科学与工程学院北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室

环路热管作为一种高效两相传热装置，具有传热距离远、传热效率高和无需外力驱动等优点，可广泛应用于高功率电子设备散热领域。为解决未来先进机载电子设备的散热问题，设计并制作了一套具有液体通道的新型双储液器氨-不锈钢平板环路... 详细信息

环路热管作为一种高效两相传热装置，具有传热距离远、传热效率高和无需外力驱动等优点，可广泛应用于高功率电子设备散热领域。为解决未来先进机载电子设备的散热问题，设计并制作了一套具有液体通道的新型双储液器氨-不锈钢平板环路热管，搭建了平板环路热管传热性能实验台。针对其在水平姿态、不同热载荷（10～525 W）、热沉温度为20 ℃工况下的启动和稳态运行性能开展了实验研究。结果表明，所设计的平板环路热管最大传热量为525 W(热流密度为14.6 W/cm2)，最小传热热阻为0.046 ℃/W（400 W时），稳定运行温度均低于50 ℃。该平板环路热管启动性能良好，能够在10 W小热载荷下成功启动；在变热载荷（10～500 W）条件下具有优异的瞬态响应性能，能运行至稳定状态且无明显温度波动。该双储液器平板环路热管的运行温度随热载荷呈典型的“V”型曲线，可变热导区与固定热导区之间转变的临界热载荷为200 W。研究结果可为高功率电子设备散热提供有力支撑，也可为机载电子设备散热提供一种潜在的有效解决方案。

关键词：电子设备冷却平板环路热管双储液器启动性能变热载荷

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基于钎焊工艺的环路热管耦合系统设计及验证

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中国空间科学技术（中英文） 2024年第5期44卷 57-65页

作者：孟恒辉徐亚威韩东阳刘鑫耿利寅张庆君刘立平张红星王玉莹北京空间飞行器总体设计部北京100094 航天器热控全国重点实验室北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094 中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094

随着航天技术的发展,航天器的功能集成度提升,对系统散热要求越来越高。环路热管作为一种两相态高效传热部件,具备远距离、逆重力、布局灵活等特点,常应用于单一热源下的定向热量传输;对于多点热源的复杂环境,环路热管系统稳定性差,一... 详细信息

随着航天技术的发展,航天器的功能集成度提升,对系统散热要求越来越高。环路热管作为一种两相态高效传热部件,具备远距离、逆重力、布局灵活等特点,常应用于单一热源下的定向热量传输;对于多点热源的复杂环境,环路热管系统稳定性差,一般很难适应。针对复杂空间热流下多点分散热源的散热需求,设计了一种基于钎焊工艺的环路热管强耦合热管理系统,对关键耦合参数进行了敏感性分析,并开展了相关试验,验证了界面低热阻、强耦合等关键技术的可行性,提升平台散热能力达52%。环路热管实现了在陆地探测四号01星载荷舱上的应用,为国际首次在平台系统的大规模应用,载荷舱散热能力由4 kW提升到6 kW,为大功率固态放大器提供0~20℃在轨温度环境。环路热管突破了在平台应用的约束限制,为后续环路热管的热耦合系统设计提供借鉴。

关键词：环路热管航天器热耦合换热热管理钎焊

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空间站舱外电子设备维修性设计及验证

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载人航天 2024年第3期30卷 377-385页

作者：金宇黄磊吴显林张强陈灵北京空间飞行器总体设计部北京100094 航天器热控全国重点实验室北京100086 山东航天电子技术研究所烟台264670

天宫空间站舱外布置了大量电子设备用来实现通信、控制、供配电、热控等功能,这些舱外电子设备的维修性设计成为保障空间站长期在轨运营的必要手段。为解决空间站舱外电子设备在轨维修难度大的问题,通过对出舱维修难点进行分析,提出了... 详细信息

天宫空间站舱外布置了大量电子设备用来实现通信、控制、供配电、热控等功能,这些舱外电子设备的维修性设计成为保障空间站长期在轨运营的必要手段。为解决空间站舱外电子设备在轨维修难度大的问题,通过对出舱维修难点进行分析,提出了舱外电子设备的通用维修性设计方法,并以空间站舱外电子设备为例,对其机械设计、电气设计、总装布局等方面的维修性设计方法进行研究,并通过地面试验验证了维修性设计方法的合理性与正确性。

关键词：空间站舱外电子设备维修性设计验证

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空间站核心舱舱外大型控制力矩陀螺热控设计与验证

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航天器工程 2023年第6期32卷 60-67页

作者：丰茂龙李刚雷鸣王岩韩海鹰曹剑峰杨居翰北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室北京100094 北京控制工程研究所北京100190 北京空间飞行器总体设计部北京100094

针对舱外大型力矩陀螺结构复杂、热耗高、传热路径差,且对温度控制具有严格要求的问题,以空间站核心舱为例,文章提出了从系统热控需求出发,以辐射为主、电加热为辅的热控思路,并建立了仿真分析模型,得出了布局位置、轨道姿态、设备周围... 详细信息

针对舱外大型力矩陀螺结构复杂、热耗高、传热路径差,且对温度控制具有严格要求的问题,以空间站核心舱为例,文章提出了从系统热控需求出发,以辐射为主、电加热为辅的热控思路,并建立了仿真分析模型,得出了布局位置、轨道姿态、设备周围环境对陀螺热状态的影响。经与在轨遥测数据对比分析,结果表明:该热控设计工作合理有效,可为控制力矩陀螺在轨温度预示提供依据,为其他舱外大型复杂设备热控设计提供解决思路。

关键词：空间站控制力矩陀螺热特性在轨验证

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不同吸附剂的CO_(2)/H_(2)O吸附特性

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应用化工 2025年第1期54卷 245-251,257页

作者：曹凤岩鲁军辉陈红兵王岩王随林北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室北京100094

CO_(2)捕集系统通过冷凝分离CO_(2)/H_(2)O混合气体,为实现工业化应用,亟需进一步吸附分离提纯CO_(2)。为高效吸附分离CO_(2)/H_(2)O,实验研究单组分CO_(2)和H_(2)O在椰壳活性炭上的吸附等温线,用等温吸附模型对其进行拟合。基于动态吸... 详细信息

CO_(2)捕集系统通过冷凝分离CO_(2)/H_(2)O混合气体,为实现工业化应用,亟需进一步吸附分离提纯CO_(2)。为高效吸附分离CO_(2)/H_(2)O,实验研究单组分CO_(2)和H_(2)O在椰壳活性炭上的吸附等温线,用等温吸附模型对其进行拟合。基于动态吸附试验系统研究CO_(2)/H_(2)O在活性炭、活性氧化铝、分子筛3A、13X的吸附穿透曲线且用经典的双组分吸附模型E-L、LRC和IAST预测混合气体中CO_(2)和H_(2)O吸附量。结果表明,Toth模型对CO_(2)等温线拟合精度最好,LBET模型对H_(2)O的拟合效果较优;LRC模型预测吸附量优于E-L和IAST两种模型。

关键词：吸附 CO_(2)/H_(2)O 分离提纯穿透曲线吸附量

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卫星有源相控阵高热流微尺度器件热设计与验证

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航天器环境工程 2024年第5期41卷 574-580页

作者：卢威李进周傲松陈腾博智国平邹雷北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室北京100094 南京电子器件研究所南京210016

为解决卫星有源相控阵高热流微尺度器件散热和热试验验证难题,首先,提出T/R模块低温共烧陶瓷热设计优化方案,选择热通孔面积比为11.4%,并建立尺度比为800∶1的跨尺度热模型;其次,进行地面常压热平衡试验,利用红外热像仪测量器件温度;再... 详细信息

为解决卫星有源相控阵高热流微尺度器件散热和热试验验证难题,首先,提出T/R模块低温共烧陶瓷热设计优化方案,选择热通孔面积比为11.4%,并建立尺度比为800∶1的跨尺度热模型;其次,进行地面常压热平衡试验,利用红外热像仪测量器件温度;再基于热参数敏感性分析方法评估自然对流、热辐射和热传导有关参数对器件温度的影响,结果表明:对于特征长度为600μm的典型器件,接触热导对散热影响最大,而自然对流和热辐射影响均低于2%;基于常压热平衡试验数据修正热模型后的仿真与试验数据吻合良好,最大温度偏差1.7℃;高热流微尺度器件接触热导为16200 W/(m^(2)·K),预示真空下器件的最高温度为73.2℃,满足工程要求。研究结果可为卫星高热流微尺度器件热设计和验证提供参考。

关键词：高热流微尺度器件 T/R模块热设计自然对流

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引力波探测卫星热设计研究进展

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航天器工程 2023年第6期32卷 53-59页

作者：张嘉麟李运泽赵欣周宇鹏魏然北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室北京100094

介绍了各国引力波卫星热控问题的研究现状,分别分析了美国激光干涉空间天线(LISA)计划的引力波探测卫星、我国的“天琴”系列与“太极”系列引力波探测卫星的热控方式,详细阐述了引力波探测卫星在整星级热设计上存在的挑战,点明了目前... 详细信息

介绍了各国引力波卫星热控问题的研究现状,分别分析了美国激光干涉空间天线(LISA)计划的引力波探测卫星、我国的“天琴”系列与“太极”系列引力波探测卫星的热控方式,详细阐述了引力波探测卫星在整星级热设计上存在的挑战,点明了目前的引力波探测卫星精密热设计技术与可以投入运行使用的引力波探测卫星实际需求的差距。具体分析了国内的“天琴”系列与“太极”系列引力波探测卫星在热控能力上与LISA卫星产生差距的原因,并介绍了几种国内航天器正在开发应用的新技术,为之后的引力波探测卫星热设计的进一步提升提供一定的理论基础。

关键词：引力波探测卫星精密热控整星热设计参数优化

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太阳同步轨道遥感卫星星敏感器热控设计

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航天器工程 2023年第6期32卷 74-78页

作者：杨琦王茹江利锋张传强傅伟纯北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室北京100094 航天系统部装备部某局北京100094 北京控制工程研究所北京100094

针对太阳同步轨道遥感卫星上的小型长寿命星敏感器周边环境红外辐射特性影响复杂导致的温控问题,文章提出了星敏感器所经受的太阳直照外热流和周边环境红外辐射定量解析方法,并根据外热流分析结果逐步确定了星敏感器热控设计的思路。以... 详细信息

针对太阳同步轨道遥感卫星上的小型长寿命星敏感器周边环境红外辐射特性影响复杂导致的温控问题,文章提出了星敏感器所经受的太阳直照外热流和周边环境红外辐射定量解析方法,并根据外热流分析结果逐步确定了星敏感器热控设计的思路。以某遥感卫星为例,进行了设计和仿真验证,结果表明:在各种工况下星敏感器法兰温度均满足指标需求。最后,对星敏感器中制冷器开启的工况进行了分析,展示了制冷器开启对星敏感器的温度波动影响,可为进一步优化星敏感器温控性能提供设计参考。

关键词：遥感卫星星敏感器外热流热仿真验证

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采用Nomex套管的航天器随动式供电电缆百kW级热羽流冲击防护研究

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航天器环境工程 2025年第1期42卷 46-51页

作者：张有为姚文蕊张然姚文娟张栋戴承浩北京空间飞行器总体设计部北京100094 航天器热控全国重点实验室北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094 中国运载火箭技术研究院北京100076

针对某卫星随动式供电电缆在百kW级热羽流冲击下难以采用传统隔热型热防护产品的难题,文章提出采用Nomex套管进行热防护的设计方案。通过热分析计算选定了合适的Nomex套管产品;部件级、系统级发动机羽流试验验证结果表明,应用该方案可... 详细信息

针对某卫星随动式供电电缆在百kW级热羽流冲击下难以采用传统隔热型热防护产品的难题,文章提出采用Nomex套管进行热防护的设计方案。通过热分析计算选定了合适的Nomex套管产品;部件级、系统级发动机羽流试验验证结果表明,应用该方案可有效降低电缆温度,满足不超过200℃的防护要求,并具有50℃以上的设计余量,同时保证了电缆的热耗排散和运动功能。

关键词：航天器供电电缆热羽流冲击热防护热分析计算试验验证

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氮工质深冷环路热管实验研究与系统集成验证

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：彭正郭元东付振东张红星江利锋贾志超毕涵礼林贵平北京航空航天大学航空科学与工程学院航天器热控全国重点实验室北京空间飞行器总体设计部杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院)

空间深低温热控技术对天文观测、深空探测等领域具有十分重要的意义，可大幅提升红外探测器等深低温载荷的性能。深冷环路热管具有传热量大、传输距离远、可逆重力运行等技术优势，可用于解决载荷与制冷机之间的柔性热连接，被认为是最... 详细信息

空间深低温热控技术对天文观测、深空探测等领域具有十分重要的意义，可大幅提升红外探测器等深低温载荷的性能。深冷环路热管具有传热量大、传输距离远、可逆重力运行等技术优势，可用于解决载荷与制冷机之间的柔性热连接，被认为是最高效的深低温热传输技术。针对空间红外探测器阵列的大冷量热传输需求，开展了氮工质深冷环路热管的性能特性实验研究，并与模拟探测器阵列载荷、深低温制冷机完成系统集成，开展了系统的真空热性能试验验证。在热传输距离1m、逆重力0.8m的实际应用场景下，系统成功实现从室温至80K液氮温区的超临界启动、80K温区传热能力27W下的稳定运行。实验结果表明，系统运行时的寄生漏热及载荷的热容会显著影响超临界启动的热力过程。

关键词：深冷环路热管氮工质传热极限系统集成

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