[发明专利]一种星上大功率密度单机流体回路辐射器

说明书

本发明涉及一种星上大功率密度单机流体回路辐射器，包括蜂窝板、流体管道、散热单元和均热单元，所述蜂窝板为中空结构，所述流体管道固定设置在蜂窝板内，所述散热单元固定在蜂窝板面向环境的一侧，并用于将蜂窝板的热量传递给环境；所述均热单元固定在蜂窝板背向环境的一侧，并用于蜂窝板的等温化。本发明的辐射器具有散热能力强、占用空间小、工艺简单、稳定性良好、安全可靠等优点。

技术领域

本发明涉及航天应用技术领域，具体涉及一种星上大功率密度单机流体回路辐射器。

背景技术

卫星热控技术的目的是控制卫星内部及外部环境热交换过程，实现星上设备热平衡温度处于要求范围内。热控技术是航天技术的重要组成部分，其设计水平及质量影响到整个卫星的工作状态、寿命及可靠性。随着航天技术的不断发展，卫星的应用范围逐渐扩大，星上有效载荷因功能不同千差万别，因此卫星热控技术不断面临新的挑战。

其中，星上大功率密度单机满负荷工作时将产生较大的热耗，热控设计必然遇到大热量的快速传递和排散问题。对于该类问题，现行的方法主要有热管传热系统、单相流体回路散热系统和两相流体回路散热系统。其中，单相流体回路散热系统以其传热性能强、可靠性高和工艺简单等优点备受关注。单相流体回路散热系统由单相流体回路和辐射器组成，前者可实现大热量的快速传递，后者则实现向空间环境的高效排热。而辐射器的设计在考虑单机散热需求的同时，也要尽可能的减小其体积和重量，降低发射成本。目前，辐射器设计的主流形状有圆筒形辐射器、单面翼-管式辐射器、矩形导管平板式辐射器和管道-肋片式辐射器。

圆筒形辐射器主要应用于国际空间站和大型航天器的温度控制系统。该系统以航天器的圆柱形壁面作为辐射器，流体回路管路盘绕在辐射器的外表面，通过流体回路与辐射器的直接热耦合减小热阻，实现对航天器的高效传热和精准控温。这种辐射器的设计适用于体表面积较大而且形状较规则的航天器。

单面翼-管式辐射器主要应用于航天飞机的热控设计，其将航天飞机的蒙皮作为辐射表面，冷却流体的流动管道直接焊接于航天飞机蒙皮内表面。这种结构工艺简单，重量小，可靠性高。但是单面翼-管式辐射器也存在一定的缺点：辐射器与航天飞机蒙皮的导热将影响系统的散热能力；而且蒙皮的横向导热较差，导致辐射器表面存在较大的温度梯度，影响辐射器的散热效率。

矩形导管平板式辐射器由许多个扁平的矩形导管组成，导管的上下面或者一面作为辐射排热面。该辐射器与流体之间的传热效率非常高，平板辐射面的温度均匀性较好，可以实现向空间环境的高效排热。同时，矩形导管平板式辐射器独立于航天器的结构之外，因此其占用空间较大，重量要求提高。而且该辐射器内的导管较多，流道设计复杂，工艺实施难度增大，可靠性降低。

管道-肋片式辐射器由多个管道-肋片单元组成，每个单元中管道和肋片的上下面作为辐射排热面。该辐射器的肋片布置可以灵活设计，也可采用多管道加强流体与肋片之间的换热。同时，这种辐射器也存在肋片温度均匀性较差、重量要求高、流道设计复杂等缺陷。

随着近些年航天技术的飞速发展，对航天器的功能要求不断提高，星上仪器设备高度集成，大功率密度单机热耗逐渐增加。而上述几种现有的空间辐射器并不能很好的满足星上大功率密度单机的热控要求。因此，现在迫切需要一种散热效率高、工艺简单、可靠性高、占用空间小的辐射器来解决星上大功率密度单机长时间满负荷工作时的散热问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供散热能力强的星上大功率密度单机流体回路辐射器。

为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种星上大功率密度单机流体回路辐射器，所述辐射器包括蜂窝板、流体管道、散热单元和均热单元，所述蜂窝板为中空结构，所述流体管道固定设置在蜂窝板内，所述散热单元固定在蜂窝板面向环境的一侧，并用于将蜂窝板的热量传递给环境；所述均热单元固定在蜂窝板背向环境的一侧，并用于蜂窝板的等温化。