[发明专利]一种基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统

权利要求书

1.一种基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，在上升器布置主散热面，在着陆器表面布置辅助散热面，通过对空间热辐射方式排散热负荷；同时在着陆器布置水升华器组件，通过消耗升华工质的方式排散热负荷；

在地月转移、组合体环月段，着陆上升组合体采用上升器主散热面和着陆器辅助散热面共同作用作为系统热沉；在月面工作段，采用上升器主散热面、着陆器辅助散热面和水升华器组件共同作用作为组合式热沉；在交会对接段，采用上升器主散热面作用作为单一热沉。

2.如权利要求1所述的基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，在上升器顶板+X面按最大可能面积布置主散热面，+X为月面对天侧；在着陆器顶板北侧及+Y侧板布置辅助散热面，所述辅助散热面面积满足所有飞行阶段内系统补偿功率为0的优化目标，+Y为月球北侧。

3.如权利要求1所述的基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，水升华器组件包括两台串联的水升华换热器；月面采样阶段，其中一台水升华换热器单独工作；月面起飞准备阶段，两台水升华换热器联合工作。

4.如权利要求1所述的基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，所述水升华器组件启动温度不高于39℃，控温阈值区间不小于3℃，水升华器组件控温阈值设置为[36，39]℃。

5.如权利要求1所述的基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，所述自主热管理系统还包括泵驱单相流体回路，泵驱单相流体回路包括驱动组件、预埋管路、非预埋管路、流体回路分离机构、流量控制组件、加注组件及工质释放组件；

流体回路工质通过驱动组件提供的驱动力，沿非预埋管路输运至着陆上升组合体各个设备安装表面及主散热面、辅助散热面的预埋管路内，通过设备安装表面预埋管路与设备进行热交换，收集设备热耗，并通过主散热面、辅助散热面预埋管路排散热负荷；

在月面工作阶段，流体回路工质还流经水升华器组件后回到驱动组件，形成闭环回路；

加注组件用于在地面流体回路工质加注和排除；流量控制组件用于地面测试时流量调节；工质释放组件用于在轨流体回路寿命结束时向外排放流体回路工质以减轻上升器起飞重量；上升器与着陆器的非预埋管路通过一对流体回路分离机构连接，在月面起飞时自适应断开流体回路，组合体分离。

6.如权利要求5所述的基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，所述驱动组件为集成泵阀组件，包括过滤器、补偿器、自控阀、两台压力传感器和两台机械泵；

过滤器、压力传感器、补偿器、自控阀和两台机械泵集成在一个模块上；所述模块有三个对外的管路接口，其中一个接口为工质入口，工质入口上方是补偿器吹除口，工质入口下游布置过滤器；所述过滤器通过管路与两台并联的机械泵相连；两台机械泵出口安装一台自控阀，自控阀用于两台机械泵切换时，防止液路短路；两台机械泵的出入口各连接一台压力传感器。

7.如权利要求5所述的基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，所述预埋管路采用设备安装板或散热面结构板与蜂窝芯、T型预埋管胶结形成的结构热控一体化板。

8.如权利要求5所述的基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，所述流体回路分离机构包括分离接头、压紧接头、端面密封圈以及侧面密封圈；

所述分离接头插入压紧接头内，分离接头与压紧接头之间设有侧面密封圈，同时分离接头与压紧接头的端面之间设有端面密封圈；分离接头与上升器固连，压紧接头与着陆器固连，依靠上升器与着陆器的结合力实现泵驱单相流体回路导管连通及密封。

9.如权利要求5所述的基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，着陆器的电子设备布置于水升华器组件下游，着陆器辅助散热面布置于水升华器组件上游，水升华器组件布置于驱动组件上游。

10.如权利要求5所述的基于组合式热沉的月球采样返回探测器自主热管理系统，其特征在于，建立流体回路流动与传热综合评价模型，确定系统最小质量流率，控制管流处于低流阻高效传热性能的临界紊流流区，流体回路换热线热流密度满足系统中最大热流密度设备热量收集要求。