[发明专利]航天器在轨热控系统及热控方法

权利要求书

1.一种航天器在轨热控系统，其特征在于，包括：

传感系统，被配置为采集航天器当前时刻的轨道、姿态、内部设备工作电流及热状态，形成实时数据，以供传输至智能自适应热控管理系统；

智能自适应热控管理系统，被配置为根据前期任务规划的轨道及姿态得出控制策略；

将实时数据与前期任务规划进行比对，当实时数据与前期任务规划偏差大于阈值时，对控制策略进行修正；以及

根据控制策略对执行部件发出执行指令；

执行部件，被配置为根据执行指令动作；

所述智能自适应热控管理系统包括：

内热源算法模块，被配置为计算内热源的热状态；

外热流预示模块，被配置为根据航天器当前时刻的轨道、姿态和/或前期任务规划，采用外热流预算方法计算未来各时刻的外热流；

温度预示算法模块，被配置为根据内热源的热状态、以及未来各时刻的外热流，采用当前温度初值的模糊控制算法计算未来各时刻的预期温度结果；

内热源算法模块、外热流预示模块、温度预示算法模块集成在智能自适应热控处理器中；

智能自适应热控处理器根据前期任务规划的轨道及姿态、未来各时刻的预期温度结果、以及智能控制数据库中的控温模型计算出执行部件的执行指令；

当前温度初值的模糊控制算法包括：

采用热阻热容节点网络法，每个节点通过导热及辐射与其它节点进行传热；节点分为扩散节点、算术节点和边界节点；

扩散节点是具有一定集总热容的节点，算术节点的热容对整个系统温度场的影响为零，边界节点是边界条件，其表征的温度变化不受系统自身的影响；

对于非流体节点，其与其它节点的热导包括导热及辐射，根据能量守恒，扩散节点i的热网络方程为：

式中Ci为节点i的集总热容，Qi为节点i的自身热耗、主动加热功率及吸收的外热流的总和，i＝1,2,…,n，n为扩散节点数，m为三类节点数总和；GL_i,j为节点i和j之间的导热热导，GR_i,j为节点i和j之间的辐射热导。

2.如权利要求1所述的航天器在轨热控系统，其特征在于，

智能自适应热控管理系统将实时温度与智能控制数据库中的目标温度进行比对，当实时温度与智能控制数据库中的目标温度偏差大于温度阈值时，对当前温度初值的模糊控制算法进行修正；

智能自适应热控管理系统将航天器当前时刻的轨道、姿态与前期任务规划的轨道及姿态进行比对，当两者偏差大于姿轨误差阈值时，对外热流预算方法进行修正。

3.如权利要求1所述的航天器在轨热控系统，其特征在于，执行部件包括可调控辐射器、可调控功能导热材料和热开关，可调控辐射器根据执行指令进行调节，热开关根据执行指令打开或关闭；

外热流预示模块根据前期任务规划的轨道和姿态，通过能源系统自动判断航天器进出阴影时间，对航天器各时刻的在轨热流进行预判；

当散热面或可调控辐射器的外热流预示将减小时，进行可调控辐射器的散热管理，及时减小可调控辐射器的散热能力；

当散热面或可调控辐射器的外热流预示将变大时，增加可调控辐射器的散热能力，提前关闭主动加热器。