基于流体回路的地面散热方法

本发明涉及航天应用，特别涉及一种基于流体回路的地面散热方法。

背景技术：

1、卫星热控系统的主要任务是保证星上单机在轨以及地面测试时的温度满足单机的指标要求。随着卫星技术的发展，卫星热耗不断增大，随之发展了适应于卫星的单相流体回路散热系统。选择使用单相流体回路技术作为散热技术的卫星一般功率密度都很大。在卫星总装过程中，需要充分的对单机进行性能及老练测试，卫星加电时间长，温度水平高，随之产生的主要地面散热问题越来越突出。

2、在卫星等航天器地面测试时，一般采用的散热方式为采用空气自然对流换热或者使用地面风扇进行强制对流换热。上述方法存在的主要问题为适应空气自然对流散热只适合卫星功率较小的场合，且要求卫星舱板需要能够与外界环境流通，且受限于测试环境温度水平的限制，其散热能力有限；采用风扇等强制对流换热可以提高对流换热系数，但同样受限于环境温度水平以及卫星总装状态的限制，散热能力虽然有所提高，但同样无法满足大功率卫星在地面测试时长时间加电的问题。

3、随着近些年航天技术的飞速发展，对航天器的功能要求不断提高，星上仪器设备高度集成，大功率密度单机热耗逐渐增加，单相流体回路技术已经在卫星上有所应用。上述几种地面散热方式已经无法满足地面测试时的散热需求。因此，现在迫切需要一种散热效率高、工艺简单、可靠性高、占用空间小的地面测试散热系统解决上述难点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于流体回路的地面散热方法，以解决现有的现有散热方式无法满足大功率卫星在地面测试时长时间加电的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于流体回路的地面散热方法，包括：

3、将星载单机固定于第一侧板的第一面，星载单相流体回路散热系统布置于所述第一侧板的第二面及所述第二侧板的第一面之间，第二热管固定于所述第二侧板的第二面，其特征在于，包括：

4、使得星载单相流体回路散热系统与第一侧板和第二侧板进行热传递，并均匀所述航天器安装板各个区域的温度；

5、制冷机将所述第二热管内的冷却液的热量带走，以使得液体强制对流换热与导热相结合，利用冷却液的流动对卫星系统在测试过程中产生的热量进行收集、传输、排散。

6、本发明还提供一种实施上述方法的散热系统。

7、具体的，实施所述基于流体回路的地面散热方法的星载及地面单相流体回路散热系统包括：

8、航天器安装板，其内表面上固定一个或多个星载单机；

9、星载单相流体回路散热系统，被布置在航天器安装板内，其被配置为与所述航天器安装板进行热传递，并均匀所述航天器安装板各个区域的温度；

10、地面单相流体回路散热系统，被布置在航天器安装板的外表面，其被配置为与所述航天器安装板进行热传递，并带走所述航天器安装板的热量。

11、可选的，在所述的基于流体回路的地面散热方法中，所述航天器安装板包括第一侧板和第二侧板，所述星载单机固定于所述第一侧板的第一面，所述星载单相流体回路散热系统布置于所述第一侧板的第二面及所述第二侧板的第一面之间，所述地面单相流体回路散热系统固定于所述第二侧板的第二面。

12、可选的，在所述的基于流体回路的地面散热方法中，所述星载单相流体回路散热系统包括第一热管、星载单相流体回路循环泵、星载单相流体回路入口及星载单相流体回路出口，其中：

13、所述第一热管呈“s”形盘绕在所述航天器安装板内；

14、所述星载单相流体回路循环泵驱动所述第一热管内的冷却液流动；

15、所述冷却液由所述星载单相流体回路入口进入所述第一热管，由所述星载单相流体回路出口流出所述第一热管。

16、可选的，在所述的基于流体回路的地面散热方法中，星载单相流体回路入口及星载单相流体回路出口为星载热控系统的标准接口。

17、可选的，在所述的基于流体回路的地面散热方法中，卫星在地面测试阶段时，所述航天器安装板的热量由所述星载单相流体回路散热系统进行均匀导热，再由所述地面单相流体回路散热系统带走所述航天器安装板的热量；

18、卫星在发射及在轨运行阶段时，所述地面单相流体回路散热系统被移除，所述航天器安装板的热量由所述星载单相流体回路散热系统中的冷却液带走，通过星载单相流体回路出口进入星载热控系统，由星载热控系统散热。

19、可选的，在所述的基于流体回路的地面散热方法中，所述第一热管的横截面形状为“h”形，其两侧翅片分别紧贴于所述第一侧板的第二面及所述第二侧板的第一面之间；

20、所述航天器安装板内为蜂窝状结构，所述第一热管嵌入蜂窝状结构固定，且所述第一侧板与所述第二侧板夹持固定。

21、可选的，在所述的基于流体回路的地面散热方法中，所述地面单相流体回路散热系统包括第二热管、制冷机、地面单相流体回路调节阀及地面单相流体回路循环泵，其中：

22、所述第二热管串接起所述制冷机、所述地面单相流体回路调节阀及所述地面单相流体回路循环泵；

23、地面单相流体回路调节阀控制所述第二热管内的冷却液的流量及流速；

24、所述地面单相流体回路循环泵驱动所述第二热管内的冷却液流动；

25、所述制冷机将所述第二热管内的冷却液的热量带走。

26、可选的，在所述的基于流体回路的地面散热方法中，所述第二热管的横截面形状为“t”形，其单侧翅片紧贴于所述第二侧板的第二面；

27、所述第二侧板上具有散热流体安装孔，螺丝穿过所述第二热管的单侧翅片后插入所述散热流体安装孔以固定所述第二热管。

28、可选的，在所述的基于流体回路的地面散热方法中，所述第一热管的翅片的宽度小于所述第二热管的翅片的宽度；

29、所述第一热管与所述第二热管均用隔热组件包裹。

30、可选的，在所述的基于流体回路的地面散热方法中，所述第二热管呈“s”形盘绕在所述航天器安装板的外表面；或

31、所述第二热管呈“方形”回路绕在所述航天器安装板的外表面。

32、在本发明提供的基于流体回路的地面散热方法中，通过航天器安装板内表面上固定一个或多个星载单机，星载单相流体回路散热系统与所述航天器安装板进行热传递，并均匀所述航天器安装板各个区域的温度，地面单相流体回路散热系统与所述航天器安装板进行热传递，并带走所述航天器安装板的热量，实现了能够满足大功率卫星地面总装测试时的长时间加电的散热问题；且能够通过控制地面单相流体回路散热系统的进口温度以及循环流量对整星温度进行闭环控温。

技术特征：

1.一种基于流体回路的地面散热方法，将星载单机固定于第一侧板的第一面，星载单相流体回路散热系统布置于所述第一侧板的第二面及所述第二侧板的第一面之间，第二热管固定于所述第二侧板的第二面，其特征在于，包括：

2.一种散热系统，其特征在于，实施如权利要求1所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种基于流体回路的地面散热方法，将星载单机固定于第一侧板的第一面，星载单相流体回路散热系统布置于所述第一侧板的第二面及所述第二侧板的第一面之间，第二热管固定于所述第二侧板的第二面，包括：使得星载单相流体回路散热系统与第一侧板和第二侧板进行热传递，并均匀所述航天器安装板各个区域的温度；制冷机将所述第二热管内的冷却液的热量带走，以使得液体强制对流换热与导热相结合，利用冷却液的流动对卫星系统在测试过程中产生的热量进行收集、传输、排散。

技术研发人员：许红阳,蒋桂忠,林士峰,张筱娴,任烜,张磊
受保护的技术使用者：中国科学院微小卫星创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13