[实用新型]高效航天器热管理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及航天器热控制技术领域的热管理系统，具体是一种高效航天器热管理系统。 

背景技术

随着航天器在大型化和微型化方向的迅速发展，其耗电功率愈来愈大，导致其热耗也随之增大。航天器的本体散热面已经无法满足散热需求。据国外文献报导，现有的空间发展计划，选择用同位素动力(其供电功率在10kW以上)、太阳能动力(其供电功率在100kW以上)和核能热动力(其供电功率在100kW以上)等大型供电系统，为大型航天器提供能源，它们主要拟定应用于IR监测航天器、空间雷达站、空间化学激光平台和空间武器平台，它们的耗电功率大都是在10kW～100kW范围。自由号空间站其耗电功率更大，拟议中的第一期工程耗电功率为100kW，第二期工程耗电功率为300kW。 

由于辐射器排热量与温度呈四次方的函数递增关系，如图3所示，因此，热泵强化散热效果非常显著，尤其对热耗集中的航天器。 

在固定压力下，纯工质只在某一特定温区存在较大等温节流效应。低沸点工质在低温区有较大等温节流效应，高沸点工质在高温区有较大等温节流效应，中沸点工质在中温区有较大等温节流效应。传统航天器热泵应用工质为纯工质。纯工质由于本身热物性的限制，无法大幅度的提高辐射器的辐射温度。传统航天器热泵使辐射器的升温幅度一般在40℃～60℃之间。而应用混合工质的热泵系统，通过回热器实现自行复叠，可大幅提高辐射器的辐射温度，从而有效的提高辐射器的辐射散热效率。应用混合工质的热泵系统可使辐射器的升温幅度超过150℃。 

航天器由于轨道及能源等的限制，许多大热耗载荷为周期性工作，导致载荷的温度波动大。而大的温度波动往往影响载荷的运行性能及运行寿命。相变材料由于具有比较大的相变潜热，可以减小大热耗周期性工作载荷的温度波动。但是，相变材料的导热系数都比较小，无法满足快速热响应需求。 

微型热管为气液两相相变换热器件，具有结构小巧和在较小的温度梯度内可以进行较大热量传输的特点。在集热板内的部分槽道内充装低沸点工质可形成微型热管，弥补相变材料导热系数低的问题。 

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种高效航天器热管理系统。 

本实用新型是通过以下技术方案实现的。 

一种高效航天器热管理系统，包括热量收集模块1、高效散热模块2以及换热器5，所述热量收集模块1和高效散热模块2通过换热器5耦合连接，其中： 

-热量收集模块1，包括机械泵3、热量收集器4以及第一环路管道6，所述第一环路管道6依次通过机械泵3、热量收集器4和换热器5，再回到机械泵3，从而形成第一环路； 

-高效散热模块2，包括压缩机7、辐射器8、回热器9、节流装置10以及第二环路管道11，所述第二环路管道11通过压缩机7、辐射器8、回热器9、节流装置10和换热器5，再依次回到回热器9和压缩机7，从而形成第二环路。如图1所示。 

优选地，所述热量收集器4包括集热板41、相变材料42和高沸点工质43，其中，所述集热板41一体化成型，其上设有多条垂直交叉的槽道，所述相变材料42和高沸点工质43交叉充装在所述槽道内。如图2(a)、(b)、(c)所示。 

优选地，所述回热器9和换热器5均为间壁紧凑式换热器。 

优选地，所述壁紧凑式换热器为套管式换热器或板式换热器。 

优选地，所述第一环路管道6内填充有高沸点工质，所述第二环路管道内部填充有第一工质，所述第一工质为混合工质。 

优选地，所述混合工质包括两种或两种以上具有不同沸点的纯工质。 

本实用新型的工作过程为：