I-DEAS微纳卫星被动热控设计与有限元仿真(2)
时间:2018-12-10 18:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
立方星的基本结构如下图：  图1.1 立方星的组成 微纳卫星是集合各个学科的先进技术发展起来的，热控制系统就是其中的一个分系统。热控分系统对于航天器来说是非常重要的。其目标是保证所有零部件工作在一定的温度范围内。立方星非常小的体积和质量决定了它的热惯性非常小，也就是说它的温度变化范围可能特别大，这一点给热控分系统提出了挑战[3]。立方星在轨期间将经历最冷和最热的极端温度环境。因此，需要进行温度场数值仿真并进行热试验考察立方星要承受的极端温度环境，验证立方星是否能满足温度的要求[4]。本文将讲述NJUST-1温度场数值仿真理论、分析计算过程和结果。 1.2 卫星热控制的意义 立方星的热控系统在航天器中的主要任务是，保障立方星正常工作的温度环境。[5]卫星能否研制成功发射进入太空完成使命，以及其工作寿命的长短，这些都取决于热控系统性能的优劣和可靠性的高低。 由于卫星处于高真空、超辐射、微重力、高低温交变等的恶劣环境中，使卫星的散热问题成了首当其冲要解决的难题，而这正是卫星热控分系统的任务。 如果在星上采用的热控措施不合理或者不完善，卫星上仪器设备的工作温度就得不到有效的保证，就会导致卫星构件处于极高或极低的温度环境中，从而造成构件失效或者损坏。不均匀的温度分布还会在设备内部引起热应力和热变形，造成设备疲劳损坏、机械性断裂或永久变形，严重则会影响卫星整体工作任务的完成。 比如日本的“大隅号”实验卫星、加拿大的通讯技术卫星CTS、美国的“陆地卫星-4”和美国的“天空实验室”卫星等，都是因为热控制系统故障而造成了重大的损失。[6] 就是因为这样，卫星的热控技术一直以来都是卫星技术发展过程中的关键点和难点之一。对于纳卫星来说，由于它紧凑化和小型化的设计理念，导致了众多的电子元器件集成在越来越小的区域内。从而热流密度急剧增加，使得电子器件的散热更加困难，严重缩短其寿命，而这与卫星的在轨寿命息息相关。因此，在纳卫星的设计中，做好热分析工作，采取合适的热控制措施就显得尤为突出了。[7] 1.3 国内外热控技术的现状 1.3.1 国外研究现状 1.3.2 国内研究现状 1.4 本文的研究内容 调研国内外立方体卫星被动热控设计和仿真分析的思路，分析我校研制的NJUST-1立方体卫星发射段所处轨道的外热流环境，为NJUST-1立方体卫星设计被动热控方案，并建立NJUST-1卫星的热分析模型，进行NJUST-1卫星热仿真计算。 1.5 本章小结 本章主要简单的介绍了“QB50”计划这一背景和国内外立方星热控的基本现状，简述了热控设计面临的挑战，阐述了NJUST-1热控设计的必要性，一个良好的热控系统才能保证航天器能圆满完成任务，明确了本课题的研究内容。 (责任编辑：qin) |