[发明专利]一种用于减轻质量的航天器用大面积辐射散热装置

说明书

本发明一种用于减轻质量的航天器用大面积辐射散热装置，包括蒙皮、热管、蜂窝结构、蒙皮、石墨、蒙皮、胶粘剂、导热填料和散热涂层；所述蜂窝结构与蒙皮、蒙皮通过胶粘剂粘贴在一起，形成高刚度蜂窝板，为辐射散热装置提供力学支撑；石墨上有多个均布的通孔，胶粘剂通过石墨上均布的多个通孔将蒙皮和蒙皮牢固连接起来，形成对石墨的多点固定；热管通过导热填料与蒙皮连接，散热涂层位于蒙皮的外表面。本发明质量轻，扩热能力强，成本较低，可靠性较高。

技术领域

本发明涉及一种用于减轻质量的航天器用大面积辐射散热装置。属于温度控制技术领域，尤其适用于散热面面积大，质量要求轻的大型散热装置。

背景技术

航天器在外空间工作时会产生热量，热量需要及时排散出去，否则设备温度难以满足指标要求，轻则会影响设备的的工作性能，重则会烧毁器件或者大大缩短器件的使用寿命。由于外空间为4K的真空环境，与一般设备的工作温度300K附近的温差非常大，所以飞行器一般均为通过开设散热面与冷空间进行辐射换热来实现散热。常规散热面主要2类：第一类为铝板散热面，如文献中《空问光学遥感器CCD焦面组件热设计》采用3mm的铝合金散热面。另一类为蜂窝板散热面，散热面由两层铝板中间夹一层铝蜂窝或泡沫材料形成主体结构，然后在铝蜂窝或泡沫材料中嵌入热管。见文献《AMS散热板的太空模拟试验》中的阿尔法磁谱仪散热板。

采用铝合金板散热面的优点是铝板各向同性，且导热系数(一般120W/(m.K))不低，当散热面面面积较小时，板在厚度方向和平面内的热阻均较小。结构简单，有较好的力学性能。但缺点是当散热面面积较大(0.5平米以上)时，由于板平面内导热系数相对较低，为满足散热面扩热性能要求和力学性能要求，往往需要较厚的铝板。而铝板重量的增加又带来其支撑结构重量的增加，这导致大面积使用时铝板散热面往往质量较重。

蜂窝板散热面由上、下两层薄薄的蒙皮和中间一层蜂窝结构组成，蒙皮和蜂窝结构间采用胶粘接。蜂窝板散热面的优点是质量轻，刚度高，力学性能好。缺点是蜂窝板不论是平面内还是厚度方向上的等效导热系数均很低，一般蒙皮厚度为0.3mm，蜂窝结构厚度为25mm的铝蜂窝板，其厚度方向上的等效导热系数仅1W/(m.K)左右，平面内的导热系数仅4W/(m.K)左右。而要提高蜂窝板散热面的等效导热系数则需要大量增加在蜂窝板内预埋热管的数目，由于热管生产升本较高且可靠性小于1，大量增加热管这一方面会增加重量，降低散热装置的可靠性，同时还会使得散热面制造成本高。

高导热石墨膜采用聚酰亚胺薄膜高温碳化石墨化而制成，其优点是平面内导热系数高，可到1500W/(m.K))以上。生产成本较低，目前已广泛应用于手机散热等领域，但其缺点是厚度方向导热系数较低，一般在1～10W/(m.K)之间。此外高导热石墨膜厚度较薄，一般在10～30um之间，要大功率传热的话须多层高导热石墨膜复合起来使用，高导热石墨膜通过溶剂型压敏类胶粘贴在一块的见专利“一种石墨膜/金属复合散热片及其制备方法”。通过环氧树脂类粘贴在一起的见专利“一种石墨膜复合体及其制备方法”，这些方法制备的多层复合的高导热石墨复合件均具有石墨自身固有的层间结合力弱，容易掉粉产生多余物的缺点。同时复合件还具有厚度方向上热阻大，进行大面积，大功率的传热时温差巨大的缺点。因此其目前在航天领域的应用很少。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种质量轻，扩热能力强，成本较低，可靠性较高的大面积辐射散热装置。

本发明的技术方案是：一种用于减轻质量的航天器用大面积辐射散热装置，包括蒙皮、热管、蜂窝结构、蒙皮、石墨、蒙皮、胶粘剂、导热填料和散热涂层；

所述蜂窝结构与蒙皮、蒙皮通过胶粘剂粘接在一起，形成高刚度蜂窝板，为辐射散热装置提供力学支撑；石墨上有多个均布的通孔，胶粘剂通过石墨上均布的多个通孔将蒙皮和蒙皮牢固连接起来，形成对石墨的多点固定；热管通过导热填料与蒙皮连接，散热涂层位于蒙皮的外表面；