[发明专利]一种航天散热用平板式水升华冷板

说明书

技术领域

本发明属于航天器热控技术领域，具体涉及一种航天散热用平板式水升华冷板。

背景技术

航天型号热控设计中经常会面对一些短期或一次性工作的大热耗部件，目前的热控思路不外乎以下三种：被动散热加补偿法：即针对部件工作时热排散需求设置足够的被动散热途径，设备不工作时消耗电源进行加热补偿；相变储能法：利用相变材料的相变来吸收部件工作时热耗的一部分或大部分；主动热控：利用流体回路、喷雾冷却等手段进行热流收集与排散。

随着航天器紧凑度越来越高、部件热耗越来越大，完全可能出现上述技术均不能满足要求的情况，这种不满足可能体现为：欲采用被动散热加补偿法，但系统构形无法提供足够的散热面积或者没有足够的补偿加热能量预算；相变储能法的换热效率较低导致不能满足部件温度要求；系统重量不支持采用复杂的主动热控技术。

发明内容

本发明的目的是克服传统热控手段在面临无足够散热面、无足够补偿加热能量预算、相变储能方法换热效率不足、系统不支持复杂主动热控技术等方面的限制，提出一种航天散热用平板式水升华冷板，利用水工质的三相点特性和通过结构设计，使水工质升华从而达到散热功能。

本发明的技术解决方案是：

一种航天散热用平板式水升华冷板，主要由盖板、聚四氟乙烯垫块、密封圈、多孔板、金属泡沫或微孔翅片、基体、供水槽道密封压板、供水管路、连接螺栓和防松螺母组成；

所述基体底面上设有沿周向的供水槽道，供水槽道密封压板焊接于基体底面上，形成对外密闭的供水槽道，供水管路与所述供水槽道贯通；所述基体上表面预留有与金属泡沫或微孔翅片、多孔板及密封圈相匹配的安装空间，所述金属泡沫或微孔翅片位于所述安装空间内，所述多孔板位于金属泡沫或微孔翅片的上方，且通过多孔板与基体焊接的形式将金属泡沫或微孔翅片压紧于基体上；所述密封圈位于多孔板与基体相连接处；连接螺栓连接防松螺母后穿过盖板与聚四氟乙烯垫块进行螺纹连接，并使聚四氟乙烯垫块的底面与多孔板的上表面处于同一水平面内；盖板压在密封圈上，连接螺栓穿过盖板与基体的孔位，通过连接螺栓与防松螺母的配合实现盖板与基体的紧固连接。

所述基体与金属泡沫或微孔翅片厚度方向的接触面上设有多个通孔，所述多个通孔与供水槽道相通(即与金属泡沫或微孔翅片接触的供水槽道壁面上设有多个通孔)，所述盖板上设有加强筋和出气通道。

进一步地，本发明所述供水槽道壁面上设的多个通孔为均匀分布。

进一步地，本发明所述密封圈的材料为丁腈橡胶。

进一步地，本发明所述多孔板采用粉末烧结技术一体成型，其厚度为毫米量级，孔径为微米量级，且孔隙率为40％。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明中的水升华冷板，供水腔体内采用周向打孔的均流设计，使得水升华冷板在航天任务中不论出于何种姿态，都能够保证其供水均匀性，有利于水升华冷板的正常工作。

(2)本发明中的水升华冷板，盖板采用一体加工技术，通过加强筋来增强其机械强度有效降低了整个盖板的重量，同时给水升华冷板正常工作的气体排放预留了通道，因此可以很好的满足航天器经历的力学环境要求。

(3)本发明中的水升华冷板，金属泡沫或微孔翅片设置于多孔板与基体之间，其可以增强水升华冷板的机械强度，同时起到强化换热的作用；同时基体、金属泡沫或微孔翅片、多孔板都采用一体加工技术，保证其结构能够满足航天器所经历的力学环境。

(4)本发明中水升华冷板，具有重量轻、布局、总装方便等优点，可以有效降低着陆器热控系统对于总体的反要求。

(5)本发明中水升华冷板，盖板与多孔板之间增加弹性材料密封圈，一方面避免了盖板与多孔板经受力学环境时刚性接触导致的多孔板受到损坏；另一方面，保证了水升华冷板的密封性。

(6)本发明中的水升华冷板，盖板上留有螺栓孔位，通过螺栓连接聚四氟乙烯垫块，而后通过螺母对其进行紧固操作对多孔板进行压紧，保证多孔板处于同一平面内且增加了其力学环境适应能力。

(7)本发明水升华冷板本身具有结构相对简单、体积小、重量轻的特点，且随着任务的进行工质不断消耗，航天器整体重量降低，可以为后续的飞行任务节省燃料。

附图说明

图1水升华冷板结构分解图。

图2水升华冷板结构一体图。

图3参与真空热性能试验的水升华冷板实物图。