本書(shū)重點(diǎn)闡述了與航天器熱控制相關(guān)的空間環(huán)境、設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)方法以及針對(duì)熱量吸收、傳輸、排散環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)控的常用熱控制技術(shù)，給出了典型的技術(shù)應(yīng)用案例，并對(duì)相關(guān)新技術(shù)進(jìn)行了展望。
本書(shū)主要供從事航天器熱控制研究、設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員參考，亦可作為高等院校航天器熱控制專(zhuān)業(yè)的教學(xué)參考書(shū)。
1.展現(xiàn)了我國(guó)空間科學(xué)技術(shù)的眾多原創(chuàng)性科研成果。
2.反映“互聯(lián)網(wǎng)+”與航天技術(shù)的融合發(fā)展。
3.體現(xiàn)我國(guó)空間探索和空間應(yīng)用的科技創(chuàng)新能力。
4.叢書(shū)由葉培建院士領(lǐng)銜，孫家棟、閔桂榮、王希季三位院士聯(lián)袂推薦。
5.力圖為研究和設(shè)計(jì)的人員提供新的設(shè)計(jì)思路和方法。
苗建印，研究員，博士生導(dǎo)師，航天器熱控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜遥F(xiàn)任職于中國(guó)空間技術(shù)研究院總體部，空間熱控技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。主要從事空間高效傳熱技術(shù)方向研究工作，參與了“嫦娥三號(hào)”等多個(gè)宇航任務(wù)的研制。曾多次獲得國(guó)防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利41項(xiàng)，發(fā)表核心期刊論文20余篇。
鐘奇，研究員，航天熱控領(lǐng)域?qū)＜遥F(xiàn)任職于中國(guó)空間技術(shù)研究院總體部，某項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人，航天科技集團(tuán)有限公司學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人，享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼。主要從事航天器熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及熱分析研究工作。參與了載人飛船、導(dǎo)航星座等領(lǐng)域多個(gè)型號(hào)熱控系統(tǒng)的研制。獲省部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)6項(xiàng)。授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利20項(xiàng)，發(fā)表論文40余篇。
趙啟偉，研究員，航天器熱控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜遥逗教炱鞴こ獭肪幬F(xiàn)任職于中國(guó)空間技術(shù)研究院總體部。長(zhǎng)期從事航天器熱控專(zhuān)業(yè)技術(shù)研究，負(fù)責(zé)多個(gè)型號(hào)及衛(wèi)星平臺(tái)熱控系統(tǒng)研制。多次榮獲國(guó)防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、軍隊(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)。授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利10項(xiàng)，發(fā)表論文30余篇。
趙欣，研究員，航天器熱控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜遥袊?guó)空間技術(shù)研究院科技委專(zhuān)業(yè)組成員，現(xiàn)任職于中國(guó)空間技術(shù)研究院總體部。長(zhǎng)期從事航天器系統(tǒng)熱分析及設(shè)計(jì)，曾先后主持或參與返回、遙感、科學(xué)探測(cè)等領(lǐng)域多個(gè)型號(hào)熱控系統(tǒng)研制工作，曾獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等省部級(jí)及以上科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)5項(xiàng)。發(fā)表論文50余篇。
第 1章 緒論 001
1.1 航天器熱控制的任務(wù) 002
1.2 航天器對(duì)熱控制的需求 003
1.2.1 溫度水平 003
1.2.2 溫度均勻性和穩(wěn)定度 005
1.2.3 風(fēng)速和濕度 006
1.3 航天器熱特性 007
1.3.1 熱耗來(lái)源 007
1.3.2 熱耗水平及變化 008
1.3.3 熱流密度 009
1.3.4 熱容 010
1.4 航天器熱控制的主要約束 011
1.5 航天器熱控制的主要技術(shù) 013
1.6 航天器熱控制的主要工作 015
參考文獻(xiàn) 016
第 2章 空間環(huán)境 017
2.1 概述 018
2.2 發(fā)射階段環(huán)境 020
2.3 地球軌道空間環(huán)境 023
2.3.1 地球軌道熱環(huán)境 024
2.3.2 其他地球軌道空間環(huán)境 033
2.4 月球和行星空間環(huán)境 041
2.4.1 月球環(huán)境 042
2.4.2 水星環(huán)境 044
2.4.3 金星環(huán)境 045
2.4.4 火星環(huán)境 046
2.4.5 其他天體熱環(huán)境 050
2.5 再入或進(jìn)入段熱環(huán)境 051
2.6 誘導(dǎo)環(huán)境 052
2.6.1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的誘導(dǎo)環(huán)境 052
2.6.2 航天器自旋產(chǎn)生的誘導(dǎo)環(huán)境 054
參考文獻(xiàn) 056
第3章 航天器熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 058
3.1 概述 059
3.2 任務(wù)特點(diǎn) 060
3.2.1 地面段 060
3.2.2 主動(dòng)段 061
3.2.3 在軌段 061
3.2.4 再入或進(jìn)入段 062
3.2.5 著陸段 062
3.3 熱控制設(shè)計(jì)的基本原則 063
3.4 熱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 065
3.4.1 熱控制設(shè)計(jì)要求和條件 065
3.4.2 熱控制設(shè)計(jì)工況的選擇 067
3.4.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的選擇 069
3.4.4 熱控制技術(shù)的選擇 073
3.5 熱控制設(shè)計(jì)階段及要點(diǎn) 075
3.5.1 方案階段 076
3.5.2 初樣階段 076
3.5.3 正樣階段 077
3.5.4 使用改進(jìn)階段 077
參考文獻(xiàn) 079
第4章 航天器熱控制“六性”設(shè)計(jì) 080
4.1 概述 081
4.2 可靠性設(shè)計(jì) 082
4.2.1 可靠性概述 082
4.2.2 可靠性設(shè)計(jì)一般要求 082
4.2.3 可靠性設(shè)計(jì)方法 084
4.3 安全性設(shè)計(jì) 091
4.3.1 安全性概述 091
4.3.2 安全性設(shè)計(jì)一般要求 091
4.3.3 安全性設(shè)計(jì)方法 092
4.4 空間環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì) 093
4.4.1 空間環(huán)境適應(yīng)性概述 093
4.4.2 空間環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)一般要求 093
4.4.3 空間環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法 094
4.5 測(cè)試性設(shè)計(jì) 097
4.5.1 測(cè)試性概述 097
4.5.2 測(cè)試性設(shè)計(jì)一般要求 097
4.5.3 測(cè)試性設(shè)計(jì)方法 098
4.6 維修性設(shè)計(jì) 099
4.6.1 維修性概述 099
4.6.2 維修性設(shè)計(jì)一般要求 099
4.6.3 維修性設(shè)計(jì)方法 100
4.7 保障性設(shè)計(jì) 102
4.7.1 保障性概述 102
4.7.2 保障性設(shè)計(jì)一般要求 102
4.7.3 保障性設(shè)計(jì)方法 103
參考文獻(xiàn) 104
第5章 航天器常用熱控制技術(shù) 105
5.1 概述 106
5.2 傳熱技術(shù) 107
5.2.1 簡(jiǎn)介 107
5.2.2 導(dǎo)熱材料 108
5.2.3 熱管 114
5.2.4 導(dǎo)熱填料 144
5.2.5 熱控涂層 147
5.2.6 流體回路 160
5.2.7 對(duì)流通風(fēng)裝置 179
5.2.8 輻射散熱器 183
5.2.9 消耗型散熱裝置 189
5.2.10 相變儲(chǔ)能裝置 197
5.2.11 熱開(kāi)關(guān) 203
5.3 隔熱技術(shù) 210
5.3.1 簡(jiǎn)介 210
5.3.2 輻射隔熱 211
5.3.3 導(dǎo)熱隔熱 236
5.3.4 氣體環(huán)境下的隔熱 240
5.4 加熱技術(shù) 249
5.4.1 簡(jiǎn)介 249
5.4.2 電加熱技術(shù) 249
5.4.3 同位素加熱技術(shù) 255
5.5 制冷技術(shù) 260
5.5.1 簡(jiǎn)介 260
5.5.2 輻射制冷器 261
5.5.3 熱電致冷器 263
5.5.4 低溫制冷機(jī) 267
5.4.5 儲(chǔ)存式制冷系統(tǒng) 272
5.6 測(cè)控溫技術(shù) 276
5.6.1 簡(jiǎn)介 276
5.6.2 測(cè)溫技術(shù) 277
5.6.3 控溫技術(shù) 287
參考文獻(xiàn) 293
第6章 航天器熱控制設(shè)計(jì)典型案例 300
6.1 概述 301
6.2 航天器熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例 302
6.2.1 遙感衛(wèi)星熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 302
6.2.2 通信衛(wèi)星熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 308
6.2.3 月球探測(cè)器熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 317
6.2.4 載人航天器熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 326
6.3 航天器部件熱控制設(shè)計(jì)案例 332
6.3.1 推進(jìn)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì) 332
6.3.2 蓄電池?zé)嵩O(shè)計(jì) 338
6.3.3 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì) 340
6.3.4 相機(jī)熱設(shè)計(jì) 346
6.3.5 天線(xiàn)熱設(shè)計(jì) 350
6.3.6 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱設(shè)計(jì) 355
參考文獻(xiàn) 358
第7章 航天器熱分析技術(shù) 359
7.1 概述 360
7.2 空間能量平衡方程 362
7.2.1 熱網(wǎng)絡(luò)方程 362
7.2.2 計(jì)算域和邊界條件 363
7.2.3 離散方法簡(jiǎn)介 366
7.2.4 熱模型構(gòu)建與求解流程 368
7.3 外熱流分析 370
7.3.1 太陽(yáng)位置 372
7.3.2 軌道參數(shù) 373
7.3.3 熱環(huán)境參數(shù) 373
7.3.4 天體表面駐留問(wèn)題 375
7.4 輻射分析 378
7.4.1 角系數(shù) 378
7.4.2 吸收因子 384
7.4.3 輻射熱 385
7.4.4 非漫射問(wèn)題 386
7.4.5 射線(xiàn)跟蹤 387
7.4.6 輻射計(jì)算的空間分解方法 388
7.4.7 輻射計(jì)算的殘差處理 388
7.5 特定問(wèn)題模擬 389
7.5.1 密封艙流動(dòng)與傳熱 389
7.5.2 管內(nèi)流動(dòng)傳熱 390
7.5.3 熱管傳熱 390
7.5.4 低氣壓導(dǎo)熱 391
7.5.5 固液相變熱效應(yīng) 392
7.5.6 半導(dǎo)體致冷傳熱 393
7.5.7 電子元器件結(jié)殼傳熱 394
7.6 熱網(wǎng)絡(luò)方程輻射項(xiàng)的等效轉(zhuǎn)化 397
7.6.1 等效加熱 397
7.6.2 等效熱沉 398
7.7 熱模型修正 400
7.7.1 熱模型修正基礎(chǔ)知識(shí) 400
7.7.2 參數(shù)分析 405
7.7.3 修正方法 408
7.8 常用熱分析軟件簡(jiǎn)介 410
7.8.1 NEVADA 410
7.8.2 SINDA/FLUINT和SINDA/G 411
7.8.3 ThermalDesktop 412
7.8.4 TMG 412
7.8.5 ESATAN 413
7.8.6 SystemA 413
7.8.7 Flotherm、ICEPAK、ESC、FLUENT 413
參考文獻(xiàn) 415
第8章 航天器地面熱模擬試驗(yàn) 418
8.1 概述 419
8.2 空間熱環(huán)境模擬方法 420
8.2.1 真空 420
8.2.2 低溫和黑背景 421
8.2.3 空間外熱流 422
8.3 外熱流模擬裝置與外熱流測(cè)量 424
8.3.1 外熱流模擬裝置 424
8.3.2 外熱流測(cè)量 427
8.4 熱平衡試驗(yàn)方法 431
8.4.1 熱試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?31
8.4.2 試驗(yàn)工況的確定 431
8.4.3 試驗(yàn)過(guò)程和方法 433
8.4.4 熱穩(wěn)定判據(jù) 434
8.5 常壓熱試驗(yàn) 437
8.6 低氣壓試驗(yàn) 439
8.6.1 簡(jiǎn)介 439
8.6.2 試驗(yàn)氣體選擇 439
8.6.3 氣體溫度模擬 440
8.6.4 流場(chǎng)模擬 441
8.6.5 測(cè)量 441
參考文獻(xiàn) 443
第9章 航天器熱控制新技術(shù) 444
9.1 概述 445
9.2 大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)熱管理技術(shù) 446
9.2.1 空間太陽(yáng)能電站熱管理技術(shù) 447
9.2.2 地外駐留科研基地?zé)峁芾砑夹g(shù) 449
9.3 能源再生與原位熱利用技術(shù) 451
9.4 結(jié)構(gòu)熱控一體化集成技術(shù) 453
9.5 模塊化、自適應(yīng)在軌維護(hù)熱控制技術(shù) 455
9.6 熱控新材料 457
9.6.1 高導(dǎo)熱材料 457
9.6.2 隔熱材料 458
9.6.3 熱控涂層 458
9.6.4 界面導(dǎo)熱填料 459
9.7 大功率高熱流熱收集及排散技術(shù) 461
9.8 深低溫獲取與高效熱傳輸技術(shù) 464
9.9 高精度高穩(wěn)定度溫度控制技術(shù) 466
參考文獻(xiàn) 468
索引 469
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