[發明專利]用于航天器的熱管理設備

無效

• 申請號: 201010129990.0
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN101823565A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: A-S·梅里諾;J·于貢;V·康東;P·于戈諾;T·達爾讓;I·南
• 申請（專利權）人: 塔萊斯公司
• 主分類號: B64G1/50
• 分類號: B64G1/50
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉興鵬

技術領域

本發明的領域為用于衛星，更普遍地用于航天器的成組耗能裝備。

背景技術

一般來說，衛星包括一套用來執行它們被送入太空的任務功能的裝備，尤其是觀測或者通信任務。所述裝備消耗并且散逸大量的能量，必須將這些能量從衛星結構移除使得所述裝備保持在正常運作溫度范圍內。為此，衛星裝備有熱管理設備，所述熱管理設備尤其包括熱流體循環導管，通常為熱導管，以及允許將耗能裝備的熱量輸送到輻射元件的流體環路，所述輻射元件將熱能輻射到太空中。在衛星中，通常使用可以在其上安裝輻射表面的結構面板。在這種構造中，可以移除的熱能受到結構面板尺寸的限制。牽涉其它考慮，為使熱管理系統的質量最小化，衛星的尺寸被這樣設計，必須限制相關元件的尺寸以允許它們最終能夠被整體化在衛星中，與后者相關的尺寸也必須被限制以使它可以被最好地整體化在發射器中。為了改善將熱量移入太空，已知在衛星上安裝雙側或者單側可展開的輻射表面，所述輻射表面可以在較高或者較低溫度下輻射以移除其中一些耗散熱量，并且由此保證裝備保持在可以接受的溫度水平。然而，像這樣的可展開系統使得衛星的結構更重，并且由于具有用于可展開面板的控制裝置和機構增加了冷卻設備的尺寸和復雜性。

已知在專利申請文件FR2912995A1中描述了一種安裝在航天器上的熱管理設備。該設備允許耗能裝備與它們相關的輻射器熱分離，并且允許根據通過流體循環回路移入太空的熱能的量來改變輻射熱交換表面的面積，所述流體循環回路包括若干互相隔離的液壓分支。所述系統具有缺陷。熱管理設備的液壓回路，尤其是與指向太空的輻射表面接觸的冷凝區域暴露在微小隕石的攻擊下。為此，已知，或者通過對冷凝區域的熱交換元件，并且如果必要對蒸發區域中的熱交換元件進行加厚，或者通過安裝完整備用(冗余)液壓回路(redundanthydraulic?circuit)來改善熱管理設備的可靠性。這兩種辦法均會在重量方面帶來很大的不利。此外，當蒸發區域和冷凝區域由連續管形系統構成時，尤其是當優先選用全串聯(all-series)構造以避免熱工液壓(thermo-hydraulic)不穩定時，壓降并不是微不足道的，這要求額外的壓縮工作以達到高溫度輻射的目的。這對設備的質量，以及能量消耗產生影響，并且當蒸發器和冷凝器由于可靠性的原因必須有備用時表現出整體化制約，尤其考慮在裝備下的大量管道這個問題變得很實際。最后，目前的結構面板是導熱的，這意味著不能想象裝備安裝在所述結構面板的內表面上，而同時希望熱能從較高溫度的外表面被移除而不對在衛星內部與它相對的裝備的溫度水平產生影響。那意味著面板必須是疊加的以提供必要的熱分離，或者意味著必須使用附加的可展開結構，這兩種解決方案均顯著增加了總重量。

發明目的

本發明的目的在于達到衛星熱管理設備的可靠性目的，而同時使它的效率最佳化并且使它的質量最小化。

為此，本發明總體來說首先涉及一種熱管理設備，其用于通過在航天器的成組的耗能裝備耗散的熱能經由冷凝區域排入冷太空之前在蒸發區域中將這些熱量收集，航天器包括多個結構面板，并且所述熱管理設備包括使熱流體循環的裝置，其在封閉環路中至少使蒸發區域以及冷凝區域相連，所述蒸發區域構成第一熱交換表面，其用于直接或者間接通過其它熱傳遞裝置與和結構面板相關的耗能裝備交換熱量，并且所述冷凝區域構成第二熱交換表面，其用于直接或者間接通過其它熱傳遞裝置與輻射到太空的輻射器交換熱量。

有利地，蒸發區域和/或冷凝區域包括至少一個熱交換部分，所述熱交換部分包括分布在它們各自的熱交換表面上的多個小型/緊湊熱交換元件的網，所述緊湊熱交換元件通過熱流體循環裝置的管道串聯和/或者并聯連接。

蒸發區域構成第一熱交換表面，所述第一熱交換表面可以借助于其它熱裝置直接和/或間接地連接到耗能裝備。冷凝區域構成第二熱交換表面，所述第二熱交換表面可以經由其它熱裝置直接和/或間接地與輻射表面連接。緊湊熱交換元件可以與耗能裝備直接接觸，或者與連接到所述裝備的熱傳遞裝置(例如熱導管和/或流體環路)接觸。

一般認為“緊湊熱交換元件”是通常所知的蒸發區域中的蒸發器以及冷凝區域中的冷凝器。