[發明專利]衛星在軌傳熱裝置及其制造方法

在審

• 申請號: 202210433585.0
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN115585685A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 黃勁;董佰揚;付碧紅;常亮;王建平;斯朝銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F28F21/02
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發明提供了一種衛星在軌傳熱裝置及其制造方法，包括：柔性石墨導熱帶，被配置為由多個單層石墨膜組成，以使得石墨膜傳遞熱源和熱沉之間的熱量；剛性結構，被配置為焊接在柔性石墨導熱帶的兩端，作為受力支撐點；以及安裝孔位，被布置在剛性結構上，用于與熱源和/或熱沉連接。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，特別涉及一種衛星在軌傳熱裝置及其制造方法。

背景技術

衛星在軌運行時，需要將載荷熱耗傳遞至衛星散熱面上保證衛星處于目標溫度，載荷熱源有時相對熱沉之間有相對運動，要求散熱通道有一定的柔性，并且在保證散熱需求的同時，可承受一定量的拉伸、扭轉、彎折等變形。傳統傳熱方案使用柔性熱管或者金屬導熱索實現柔性散熱。

柔性熱管或者金屬導熱索兩端分別連接載荷熱源和熱沉，當載荷工作時，熱量通過柔性熱管或者金屬導熱索傳遞至熱沉。傳統傳熱方案對于衛星沒有重量要求或載荷熱源較小時可以滿足需求，但當載荷熱源較大、衛星重量要求嚴格，傳統傳熱方案難以滿足需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種衛星在軌傳熱裝置，以解決現有的當載荷熱源較大、衛星重量要求嚴格，傳統傳熱方案難以滿足需求的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種衛星在軌傳熱裝置，包括：

柔性石墨導熱帶，被配置為由多個單層石墨膜組成，以使得石墨膜傳遞熱源和熱沉之間的熱量；

剛性結構，被配置為焊接在柔性石墨導熱帶的兩端，作為受力支撐點；

安裝孔位，被布置在剛性結構上，用于與熱源和/或熱沉連接。

可選的，在所述的衛星在軌傳熱裝置中，

多個單層石墨膜層疊布置，多個層疊的單層石墨膜兩端的端部通過膠水粘連成一體，以形成帶狀的柔性石墨導熱帶；

柔性石墨導熱帶按照熱源與熱沉之間的傳熱要求設置單層石墨膜的層數，其中單層石墨膜的厚度在10μm至70μm之間；

石墨膜的裸露部分包裹聚酰亞胺，以避免掉落微小石墨粉末對衛星造成影響；和/或

柔性石墨導熱帶由硬質鋁盒包裹。

可選的，在所述的衛星在軌傳熱裝置中，所述剛性結構包括接觸區域和安裝區域；

所述剛性結構為金屬材料構成，所述剛性結構的形狀為方形；

柔性石墨導熱帶與接觸區域焊接；

所述安裝區域具有安裝孔位，安裝區域通過穿過安裝孔位并固定的螺紋結構與熱源和/或熱沉連接；

按照熱源和/或熱沉的導熱需求設置安裝區域和接觸區域的面積比；

按照熱源和/或熱沉的材質設置安裝孔位的孔徑和螺紋結構的型號。

可選的，在所述的衛星在軌傳熱裝置中，

將柔性石墨導熱帶的導熱模型作為一維、穩態、常物性情況，則柔性石墨導熱帶導熱能力由公式(1)推導：

ρ為柔性石墨導熱帶的密度，c為柔性石墨導熱帶的比熱容，λ為柔性石墨導熱帶的導熱系數，ρ、c、λ已知，由于柔性石墨導熱帶無內熱源，且由于柔性石墨導熱帶的導熱模型為穩態導熱，即公式(1)簡化為：

柔性石墨導熱帶長度為δ，熱源為第二類邊界條件，熱沉為第一類邊界條件，即：

對傅里葉公式(2)進行一次積分得到：