[发明专利]航天器上搭载热控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星上搭载的热控制装置，更普遍的是搭载在航天器上的。

背景技术

一般来说，卫星包括一系列的设备元件，当其在工作时会产生热量，而这些热量必须被有效地排到冷的太空中去，从而使这些设备的温度保持在例行的温度范围内。通常，建议采用热管来传输由航天器设备产生的热量。热管朝散热器传送热能。如果热管形成流体回路，则在发射状态后，所述散热器也可以被展开来增加散热面的面积从而确保热控制。更准确地说，在常规热控制系统中，位于卫星内部的设备工作在温度范围内，这样，所述通过所述散热器构件而被耗散到太空中的能量的排出温度受所述温度范围的限制。从而对于给定的将被消除的热能，所述所需的散热面积(和热控制质量)与限制温度范围紧密相关联。因此，对于那些非常高能的任务来说，所述热子系统变得十分巨大，因为其决定所述卫星的尺寸(卫星壁的表面)，除非采用大且重的专用可展开构件来增加这些散热面的面积。

事实上，当超过了所述卫星的壁的放热容量(thermal dischargecapacity)时，所公知的用于消除多余耗散的方法实质上是连接所述卫星内部到可展开的专用于热控制的散热器的毛细管的流体回路或机械泵的流体回路。而后者十分庞大而且很重。到目前为止，(大部分)方法和相关的欧洲热产品仍要求在飞行时具有限制的阶段(qualifyingphase)。所述散热器(传统的或可展开的)的工作温度必须比将被控制的设备的可接受的最高温度要低，这就会大大地影响散热器所要求的尺寸，从而限制了其在卫星上布置的可能性。

发明内容

为克服上述问题，本发明提出采用制冷机形式的热控制系统来从与其相联的散热器中分离所述温度将被控制的设备，也就是所述散热器的温度可按要求而被增加。从冷太空看，具有直接区域的散热器可在十分高的温度下散热而不影响所述设备的正常功能，从而可增加其热效率，并且与传统热控制相比，可允许从根本上减小所述专用于热控制的散热表面的面积。

更准确地说，通过循环器，本发明的装置首先采用制冷剂带走属于所述卫星或属于卫星的部分的热耗散(制冷能量)(所述装置的蒸发区域)，然后压缩产生的蒸气(从而保证所述制冷剂的循环)，以及从而升高所述制冷剂的温度。在所述装置的所述压缩区域的出口处于气态的制冷剂将冷凝在所述专用散热面板上(所述装置的冷凝区域)，其通过在高温下辐射将总能量(制冷能量和压缩机自身消耗的能量之和)排入到冷太空中。然后，为了返回到具有合适热力学特性的所述蒸发区域，所述制冷剂的压力被降低(所述装置的减压区域)。

更准确地说，本发明定位在冷凝区域中，其包括根据被排入太空中的热能的量来改变所述热交换表面面积的装置。

为此，本发明的一个目的就是提供一种用于消除由航天器上的热耗散设备产生的热量的热控制装置，其由多个表面组成，并且包括：

-制冷剂循环器；

-包括所述制冷剂循环器的蒸发区域；

-压缩区域；

-包括至少一个散热面板的冷凝区域，其与制冷剂循环器的一部分相连，并且包括多个支路，还包括允许或抑制所述制冷剂在这些支路中循环的装置，从而改变在所述冷凝区域热交换表面的面积；以及

-包括所述制冷剂循环器的减压区域。

根据本发明的一个变体，所述冷凝区域与多个散热面板相连。这些散热面板由多个部件组成。所述制冷剂循环器从散热面板的一个部件朝另一个散热面板的部件串联安装。理想地，每个散热面板的部件数n等于散热面板数n，因此，所述n个散热面板与n-1个循环器串联，制冷剂通过的所述n个部件具有相同的排出面积。

根据本发明的一个变体，所述支路包括表面带有沟槽的管件。

根据本发明的一个变体，在每个散热面板上，所述冷凝区域包括自动阀系统，所述自动阀系统允许散热面板表面的所有或部分用于散热，然后，所述制冷剂在所述支路的所有或部分中循环。

根据本发明的一个变体，所述蒸发区域进一步包括允许集中加热的加热器。这样，如果所述设备热耗散太少或不再耗散时，所述卫星或相关设备的热耗散可被加热取代。这时应该注意能够集中加热的机会，也就是能使一组加热器或多或少的聚集在一起并位于所述制冷剂循环装置的所述冷凝器的下流和所述压缩机的上流上。所述加热区域只不过是因需要而使用的进一步的蒸发区域。这就相当大地简化了所述加热线路的设计。

根据本发明的一个变体，所述蒸发区域包括在一个温度级别或多个不同温度级别内受控的一个或多个设备元件。

根据本发明的一个变体，所述压缩区域包括多个压缩级别，所述级别数等于所述被控制的蒸发器的温度级别的数量。