不凝气体对航天器两相热控设备性能的影响

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1、V01．23No．6航天器工程第23卷第6期!!!量呈垒呈兰篁垦垒三三兰墼篁!塑兰兰里!堡垒!!!!堑!!旦不凝气体对航天器两相热控设备性能的影响何江1林贵平2柏立战2苗建印1张红(1北京空间飞行器总体设计部，北京100094)(2北京航空航天大学，北京100191)摘要不凝气体(NCG)是影响航天器两相热控系统性能和寿命的关键因素之一。文章总结了NCG产生的机理，即材料相容性、物理吸附与脱附，以及空间极端环境下工质的分解；介绍了NCG对航天器传统热管、环路热管和重力驱动两相流体回路热性能的潜在危害，包括工作温度升高、总热导减小、启动困难，甚

2、至引起运行失效；从工程应用角度，提出了NCG问题的抑制措施，如对于环路热管，可加装半导体致冷器，对于两相流体回路，可增大储液器体积或减少工质充装量。关键词航天器；两相热控设备；不凝气体；产生机理；热性能；抑制措施中图分类号：TBl31文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．06．019EffectofNon--condensableGasonPerformancesofTwo‘。phaseThermalControlDevicesforSpacecraftHEJian91LINGulpin92BAIL

3、izhan2MIAOJianyinlZHANGHongxing(1BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)(2BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：NCG(non—condensablegas)isoneofthemaincausesaffectingthethermalperformanceandlifespanofthetwo—phasethermalcontroldevicesinspace

4、craft．ThemechanismsofNCGgen—erationissummarized，includingmaterialscompatibility，physicaladsorptionanddesorption，andbreakdownoftheworkingfluidduetoextremespaceenvironment．TheadverseeffectsoftheNCGontheperformanceoftheheatpipe，loopheatpipeandloopthermosyphonarealsointro—duced

5、，suchasincreasingtheoperatingtemperature，decreasingthetotalthermalconductance，difficultyinstartupandoperatingfailure．Moreover，fromthepointoftheapplications，somesuppressionmeasuresfortheNCGeffectareproposed．Forinstance，athermoelectricconvertercanbeinstalledatthereservoirofth

6、eloopheatpipeSOthatthevolumeandtheinventoryoftheloopthermosyphoncanincreaseanddecreaserespectively．Keywords：spacecraft；tWO—phasethermalcontroldevice；non-condensablegas；generationmech—anism；thermalperformance；suppressionmeasure1引言随着大功率卫星、载人飞船、空间站、月球／火星探测器等复杂航天器的出现，热控系统面临大传热能

7、力、高可靠性、精确控温、远距离传输、模块化设计等一系列挑战。以传统热管、环路热管和重力驱动两相流体回路(以下简称两相流体回路)为代表的两收稿日期：2013-08—19；修回日期：2014—02—19基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(50100002013105020)作者简介：何江，男，博士研究生，从事航天器两相热控设备研究工作。Email：hejian9515@gmail．corn。第6期何江等：不凝气体对航天器两相热控设备性能的影响相传热技术，体现了优异的空间应用潜力，并已在多个航天器上出色地完成了预期任务‘12I。然而，作为

8、未来航天器热控系统的核心部件，采用两相传热技术的设备(以下简称两相热控设备)的寿命问题，是其大规模应用的瓶颈。以环路热管为例，目前国际上仅有俄罗斯TAIS公司有能力