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第1章 绪论 1

1.1 航天器热控制的任务 2

1.2 航天器对热控制的需求 3

1.2.1 温度水平 3

1.2.2 温度均匀性和稳定度 5

1.2.3 风速和湿度 6

1.3 航天器热特性 7

1.3.1 热耗来源 7

1.3.2 热耗水平及变化 8

1.3.3 热流密度 9

1.3.4 热容 10

1.4 航天器热控制的主要约束 11

1.5 航天器热控制的主要技术 13

1.6 航天器热控制的主要工作 15

参考文献 16

第2章 空间环境 17

2.1 概述 18

2.2 发射阶段环境 20

2.3 地球轨道空间环境 23

2.3.1 地球轨道热环境 24

2.3.2 其他地球轨道空间环境 33

2.4 月球和行星空间环境 41

2.4.1 月球环境 42

2.4.2 水星环境 44

2.4.3 金星环境 45

2.4.4 火星环境 46

2.4.5 其他天体热环境 50

2.5 再入或进入段热环境 51

2.6 诱导环境 52

2.6.1 发动机工作产生的诱导环境 52

2.6.2 航天器自旋产生的诱导环境 54

参考文献 56

第3章 航天器热控制系统设计 58

3.1 概述 59

3.2 任务特点 60

3.2.1 地面段 60

3.2.2 主动段 61

3.2.3 在轨段 61

3.2.4 再入或进入段 62

3.2.5 着陆段 62

3.3 热控制设计的基本原则 63

3.4 热控制系统的设计方法 65

3.4.1 热控制设计要求和条件 65

3.4.2 热控制设计工况的选择 67

3.4.3 系统设计方法的选择 69

3.4.4 热控制技术的选择 73

3.5 热控制设计阶段及要点 75

3.5.1 方案阶段 76

3.5.2 初样阶段 76

3.5.3 正样阶段 77

3.5.4 使用改进阶段 77

参考文献 79

第4章 航天器热控制“六性”设计 80

4.1 概述 81

4.2 可靠性设计 82

4.2.1 可靠性概述 82

4.2.2 可靠性设计一般要求 82

4.2.3 可靠性设计方法 84

4.3 安全性设计 91

4.3.1 安全性概述 91

4.3.2 安全性设计一般要求 91

4.3.3 安全性设计方法 92

4.4 空间环境适应性设计 93

4.4.1 空间环境适应性概述 93

4.4.2 空间环境适应性设计一般要求 93

4.4.3 空间环境适应性设计方法 94

4.5 测试性设计 97

4.5.1 测试性概述 97

4.5.2 测试性设计一般要求 97

4.5.3 测试性设计方法 98

4.6 维修性设计 99

4.6.1 维修性概述 99

4.6.2 维修性设计一般要求 99

4.6.3 维修性设计方法 100

4.7 保障性设计 102

4.7.1 保障性概述 102

4.7.2 保障性设计一般要求 102

4.7.3 保障性设计方法 103

参考文献 104

第5章 航天器常用热控制技术 105

5.1 概述 106

5.2 传热技术 107

5.2.1 简介 107

5.2.2 导热材料 108

5.2.3 热管 114

5.2.4 导热填料 144

5.2.5 热控涂层 147

5.2.6 流体回路 160

5.2.7 对流通风装置 179

5.2.8 辐射散热器 183

5.2.9 消耗型散热装置 189

5.2.10 相变储能装置 197

5.2.11 热开关 203

5.3 隔热技术 210

5.3.1 简介 210

5.3.2 辐射隔热 211

5.3.3 导热隔热 236

5.3.4 气体环境下的隔热 240

5.4 加热技术 249

5.4.1 简介 249

5.4.2 电加热技术 249

5.4.3 同位素加热技术 255

5.5 制冷技术 260

5.5.1 简介 260

5.5.2 辐射制冷器 261

5.5.3 热电致冷器 263

5.5.4 低温制冷机 267

5.4.5 储存式制冷系统 272

5.6 测控温技术 276

5.6.1 简介 276

5.6.2 测温技术 277

5.6.3 控温技术 287

参考文献 293

第6章 航天器热控制设计典型案例 300

6.1 概述 301

6.2 航天器热控制系统设计案例 302

6.2.1 遥感卫星热控制系统设计 302

6.2.2 通信卫星热控制系统设计 308

6.2.3 月球探测器热控制系统设计 317

6.2.4 载人航天器热控制系统设计 326

6.3 航天器部件热控制设计案例 332

6.3.1 推进系统热设计 332

6.3.2 蓄电池热设计 338

6.3.3 电子设备热设计 340

6.3.4 相机热设计 346

6.3.5 天线热设计 350

6.3.6 驱动机构热设计 355

参考文献 358

第7章 航天器热分析技术 359

7.1 概述 360

7.2 空间能量平衡方程 362

7.2.1 热网络方程 362

7.2.2 计算域和边界条件 363

7.2.3 离散方法简介 366

7.2.4 热模型构建与求解流程 368

7.3 外热流分析 370

7.3.1 太阳位置 372

7.3.2 轨道参数 373

7.3.3 热环境参数 373

7.3.4 天体表面驻留问题 375

7.4 辐射分析 378

7.4.1 角系数 378

7.4.2 吸收因子 384

7.4.3 辐射热 385

7.4.4 非漫射问题 386

7.4.5 射线跟踪 387

7.4.6 辐射计算的空间分解方法 388

7.4.7 辐射计算的残差处理 388

7.5 特定问题模拟 389

7.5.1 密封舱流动与传热 389

7.5.2 管内流动传热 390

7.5.3 热管传热 390

7.5.4 低气压导热 391

7.5.5 固液相变热效应 392

7.5.6 半导体致冷传热 393

7.5.7 电子元器件结壳传热 394

7.6 热网络方程辐射项的等效转化 397

7.6.1 等效加热 397

7.6.2 等效热沉 398

7.7 热模型修正 400

7.7.1 热模型修正基础知识 400

7.7.2 参数分析 405

7.7.3 修正方法 408

7.8 常用热分析软件简介 410

7.8.1 NEVADA 410

7.8.2 SINDA/FLUINT和SINDA/G 411

7.8.3 ThermalDesktop 412

7.8.4 TMG 412

7.8.5 ESATAN 413

7.8.6 SystemA 413

7.8.7 Flotherm、ICEPAK、ESC、FLUENT 413

参考文献 415

第8章 航天器地面热模拟试验 418

8.1 概述 419

8.2 空间热环境模拟方法 420

8.2.1 真空 420

8.2.2 低温和黑背景 421

8.2.3 空间外热流 422

8.3 外热流模拟装置与外热流测量 424

8.3.1 外热流模拟装置 424

8.3.2 外热流测量 427

8.4 热平衡试验方法 431

8.4.1 热试验模型 431

8.4.2 试验工况的确定 431

8.4.3 试验过程和方法 433

8.4.4 热稳定判据 434

8.5 常压热试验 437

8.6 低气压试验 439

8.6.1 简介 439

8.6.2 试验气体选择 439

8.6.3 气体温度模拟 440

8.6.4 流场模拟 441

8.6.5 测量 441

参考文献 443

第9章 航天器热控制新技术 444

9.1 概述 445

9.2 大规模复杂系统热管理技术 446

9.2.1 空间太阳能电站热管理技术 447

9.2.2 地外驻留科研基地热管理技术 449

9.3 能源再生与原位热利用技术 451

9.4 结构热控一体化集成技术 453

9.5 模块化、自适应在轨维护热控制技术 455

9.6 热控新材料 457

9.6.1 高导热材料 457

9.6.2 隔热材料 458

9.6.3 热控涂层 458

9.6.4 界面导热填料 459

9.7 大功率高热流热收集及排散技术 461

9.8 深低温获取与高效热传输技术 464

9.9 高精度高稳定度温度控制技术 466

参考文献 468

索引 469