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| 被動熱控系統 |
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被動熱控系統用於解決因尺寸小、質量輕、電量少、 熱容量小和熱流 密度大等特點帶來的熱設計難題。
基本信息
中文名 被動熱控系統 [1]
外文名 Passive heat control system
概念
被動熱控制設計方法常用於解決因尺寸小、質量輕、電量少、 熱容量小和熱流密度大等特點帶來的熱設計難題。分析TW-1B立方星熱控輸入條件，提出被動熱控制的具體措施，並建立了熱分析模型進行仿真計算。結果表明，立方星各部件溫度計算結果均在要求的工作溫度範圍之內，說明被動熱控制設計可以滿足立方星對熱控系統的要求。並提出應採用地面熱環境試驗來驗證熱分析計算的準確性，並根據試驗數據對熱分析模型進行優化，改進熱設計，以確保衛星在軌壽命。
TW-1B立方星被動熱控制技術
如果沒有熱控措施或採用的熱控措施不合理，衛星上儀器設備的工作溫度得不到保證，就會導致構件處於極高或超低的溫度環境，造成構件失效或損壞。不均勻的溫度分布還會在設備內部引起熱應力和熱變形，造成設備疲勞損壞、機械性斷裂或永久變形，嚴重影響衛星整體工作任務的完成。比如日本的"大隅號" 實驗衛星、加拿大的通訊技術衛星CTS、美國的"陸地衛星-4"和美國的"天空實驗室"衛星等，均因熱控制系統故障而造成重大損失。
由上海微小衛星工程中心和南京理工大學聯合研製三顆立方星(TW- 1A、TW- 1B、TW- 1C) ，實現軌組網，北極航道觀測、拍照，檢測飛機和船舶位置等目的，其中南京理工大學負責TW- 1B立方星的研製工作。針對立方星的熱設計難點，提出了完全被動熱控制設計方法。詳細分析了TW- 1B立方星熱控輸入，提出了熱控系統的實施方案，建立熱分析模型進行仿真計算。各分系統計算溫度均在部件正常工作溫度範圍內，初步說明被動熱控設計是行之有效的，但地面熱環境試驗也是不可缺少的工作。
TW-1B立方星熱分析輸入條件
TW- 1B立方星外形尺寸完全按照國際立方星標準進行設計，為227mm×100mm×100mm的雙單元立方星，主承力結構由框架、上下端蓋、中間骨架、4根螺杆及4個端螺帽組成，整星質量約為2kg。
TW- 1B立方星星體內部所有分系統PCB板均由4根螺杆固定周向位置，並由隔柱隔開，確定軸向位置。各個分系統的正常工作溫度範圍各不相同，綜合各個分系統的電子元器件、材料等的特性以及供應商提出的要求，確定了TW- 1B各分系統的工作溫度區間，超出該溫度範圍，系統或元件就不能正常工作。
TW-1B立方星熱控設計與仿真
擬採用被動熱控方法解決TW- 1B衛星的熱控問題，以減小星內溫度波動範圍和冷熱衝擊，從而延長在軌衛星電子元器件和衛星的壽命，使電池陣基板等溫化，減小太陽能電池因受熱應力和熱變形而被破壞的機率;同時降低電池陣基板溫度，提高太陽能電池的效率。
因此，依據國內外衛星熱控設計經驗，擬定總體熱控方案包括:電池陣基板採用PCB-AL-PCB夾層板，星內隔柱與結構間加隔熱墊，電機與結構間加隔熱墊，電池陣內部設置多層隔熱組件，電池陣基板上布置有電池片，在電池片間的空隙處貼有鍍金膜。具體實施方案由以下的分析計算確定。
熱控設計是基於熱分析軟件I-DEAS TMG完成的。在Solidworks軟件中將主結構框架、上端蓋、中間骨架、下端蓋分別進行簡化，包括刪除倒角、圓角、連接孔等，將簡化模型導入Hypermesh軟件中進行網格劃分，再將網格模型導入I-DEAS TMG軟件中進行修改及細化。
參考來源