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第1章 绪论1

1.1 航天器热控制的任务2

1.2 航天器对热控制的需求3

1.2.1 温度水平3

1.2.2 温度均匀性和稳定度5

1.2.3 风速和湿度6

1.3 航天器热特性7

1.3.1 热耗来源7

1.3.2 热耗水平及变化8

1.3.3 热流密度9

1.3.4 热容10

1.4 航天器热控制的主要约束11

1.5 航天器热控制的主要技术13

1.6 航天器热控制的主要工作15

参考文献16

第2章 空间环境17

2.1 概述18

2.2 发射阶段环境20

2.3 地球轨道空间环境23

2.3.1 地球轨道热环境24

2.3.2 其他地球轨道空间环境33

2.4 月球和行星空间环境41

2.4.1 月球环境42

2.4.2 水星环境44

2.4.3 金星环境45

2.4.4 火星环境46

2.4.5 其他天体热环境50

2.5 再入或进入段热环境51

2.6 诱导环境52

2.6.1 发动机工作产生的诱导环境52

2.6.2 航天器自旋产生的诱导环境54

参考文献56

第3章 航天器热控制系统设计58

3.1 概述59

3.2 任务特点60

3.2.1 地面段60

3.2.2 主动段61

3.2.3 在轨段61

3.2.4 再入或进入段62

3.2.5 着陆段62

3.3 热控制设计的基本原则63

3.4 热控制系统的设计方法65

3.4.1 热控制设计要求和条件65

3.4.2 热控制设计工况的选择67

3.4.3 系统设计方法的选择69

3.4.4 热控制技术的选择73

3.5 热控制设计阶段及要点75

3.5.1 方案阶段76

3.5.2 初样阶段76

3.5.3 正样阶段77

3.5.4 使用改进阶段77

参考文献79

第4章 航天器热控制“六性”设计80

4.1 概述81

4.2 可靠性设计82

4.2.1 可靠性概述82

4.2.2 可靠性设计一般要求82

4.2.3 可靠性设计方法84

4.3 安全性设计91

4.3.1 安全性概述91

4.3.2 安全性设计一般要求91

4.3.3 安全性设计方法92

4.4 空间环境适应性设计93

4.4.1 空间环境适应性概述93

4.4.2 空间环境适应性设计一般要求93

4.4.3 空间环境适应性设计方法94

4.5 测试性设计97

4.5.1 测试性概述97

4.5.2 测试性设计一般要求97

4.5.3 测试性设计方法98

4.6 维修性设计99

4.6.1 维修性概述99

4.6.2 维修性设计一般要求99

4.6.3 维修性设计方法100

4.7 保障性设计102

4.7.1 保障性概述102

4.7.2 保障性设计一般要求102

4.7.3 保障性设计方法103

参考文献104

第5章 航天器常用热控制技术105

5.1 概述106

5.2 传热技术107

5.2.1 简介107

5.2.2 导热材料108

5.2.3 热管114

5.2.4 导热填料144

5.2.5 热控涂层147

5.2.6 流体回路160

5.2.7 对流通风装置179

5.2.8 辐射散热器183

5.2.9 消耗型散热装置189

5.2.10 相变储能装置197

5.2.11 热开关203

5.3 隔热技术210

5.3.1 简介210

5.3.2 辐射隔热211

5.3.3 导热隔热236

5.3.4 气体环境下的隔热240

5.4 加热技术249

5.4.1 简介249

5.4.2 电加热技术249

5.4.3 同位素加热技术255

5.5 制冷技术260

5.5.1 简介260

5.5.2 辐射制冷器261

5.5.3 热电致冷器263

5.5.4 低温制冷机267

5.4.5 储存式制冷系统272

5.6 测控温技术276

5.6.1 简介276

5.6.2 测温技术277

5.6.3 控温技术287

参考文献293

第6章 航天器热控制设计典型案例300

6.1 概述301

6.2 航天器热控制系统设计案例302

6.2.1 遥感卫星热控制系统设计302

6.2.2 通信卫星热控制系统设计308

6.2.3 月球探测器热控制系统设计317

6.2.4 载人航天器热控制系统设计326

6.3 航天器部件热控制设计案例332

6.3.1 推进系统热设计332

6.3.2 蓄电池热设计338

6.3.3 电子设备热设计340

6.3.4 相机热设计346

6.3.5 天线热设计350

6.3.6 驱动机构热设计355

参考文献358

第7章 航天器热分析技术359

7.1 概述360

7.2 空间能量平衡方程362

7.2.1 热网络方程362

7.2.2 计算域和边界条件363

7.2.3 离散方法简介366

7.2.4 热模型构建与求解流程368

7.3 外热流分析370

7.3.1 太阳位置372

7.3.2 轨道参数373

7.3.3 热环境参数373

7.3.4 天体表面驻留问题375

7.4 辐射分析378

7.4.1 角系数378

7.4.2 吸收因子384

7.4.3 辐射热385

7.4.4 非漫射问题386

7.4.5 射线跟踪387

7.4.6 辐射计算的空间分解方法388

7.4.7 辐射计算的残差处理388

7.5 特定问题模拟389

7.5.1 密封舱流动与传热389

7.5.2 管内流动传热390

7.5.3 热管传热390

7.5.4 低气压导热391

7.5.5 固液相变热效应392

7.5.6 半导体致冷传热393

7.5.7 电子元器件结壳传热394

7.6 热网络方程辐射项的等效转化397

7.6.1 等效加热397

7.6.2 等效热沉398

7.7 热模型修正400

7.7.1 热模型修正基础知识400

7.7.2 参数分析405

7.7.3 修正方法408

7.8 常用热分析软件简介410

7.8.1 NEVADA410

7.8.2 SINDA/FLUINT和SINDA/G411

7.8.3 ThermalDesktop412

7.8.4 TMG412

7.8.5 ESATAN413

7.8.6 SystemA413

7.8.7 Flotherm、ICEPAK、ESC、FLUENT413

参考文献415

第8章 航天器地面热模拟试验418

8.1 概述419

8.2 空间热环境模拟方法420

8.2.1 真空420

8.2.2 低温和黑背景421

8.2.3 空间外热流422

8.3 外热流模拟装置与外热流测量424

8.3.1 外热流模拟装置424

8.3.2 外热流测量427

8.4 热平衡试验方法431

8.4.1 热试验模型431

8.4.2 试验工况的确定431

8.4.3 试验过程和方法433

8.4.4 热稳定判据434

8.5 常压热试验437

8.6 低气压试验439

8.6.1 简介439

8.6.2 试验气体选择439

8.6.3 气体温度模拟440

8.6.4 流场模拟441

8.6.5 测量441

参考文献443

第9章 航天器热控制新技术444

9.1 概述445

9.2 大规模复杂系统热管理技术446

9.2.1 空间太阳能电站热管理技术447

9.2.2 地外驻留科研基地热管理技术449

9.3 能源再生与原位热利用技术451

9.4 结构热控一体化集成技术453

9.5 模块化、自适应在轨维护热控制技术455

9.6 热控新材料457

9.6.1 高导热材料457

9.6.2 隔热材料458

9.6.3 热控涂层458

9.6.4 界面导热填料459

9.7 大功率高热流热收集及排散技术461

9.8 深低温获取与高效热传输技术464

9.9 高精度高稳定度温度控制技术466

参考文献468

索引469