[发明专利]基于柔性可循环使用材料的空间消耗型散热工质回收方法

说明书

本发明提供一种基于柔性可循环使用材料的空间消耗型散热工质回收方法，具体过程为：(1)根据航天器热控系统峰值热负荷、工作时间、所采用的工质类型和工作温度对所需的液态工质质量进行估算；(2)根据消耗型散热装置对工作背压的需求，设定最高工作背压；基于工质质量估计和最高工作背压，对设备工作过程中蒸发生成的气态工质的体积进行估算；(3)选取柔性材料设计空间消耗型散热工质回收装置，使得所述回收装置在自然伸展状态下的内部体积大于或等于所述气体工质的体积；(4)将所述工质回收装置与空间消耗型散热装置配合使用实现空间消耗工质的回收再利用。本发明为空间消耗型散热方法在长期宇航任务中的应用提供了必不可少的技术保障。

技术领域

本发明属于航天器热控技术领域，具体涉及一种基于柔性可循环使用材料的空间消耗型散热工质回收方法。

背景技术

航天器在空间环境下的散热，最终将通过辐射散热或在真空环境下排出消耗介质两种途径来实现。辐射散热是长期航天任务中理想的空间散热措施，是空间飞行器最常用的散热方式。航天器的辐射散热能力与散热面的温度高低、散热面积大小、散热面的表面发射率及散热面所处热环境有关。为了保证一定的散热量，航天器必须提供足够面积的具有较高表面发射率的散热面，并且只有当散热面与周围环境之间有较高的温差时，航天器废热才能高效地通过辐射方式排散至外部空间。

但是对于月面长期活动、地外长期驻留等任务中的机动性强、无法提供相对固定散热面或处于空间高温环境无法利用辐射散热的航天器，需要采用不依赖于辐射散热的散热方式。消耗型相变散热方式不仅可以解决航天器的高效散热需求，而且可极大地节约系统资源，是一种理想的选择。但是如果消耗出的工质不能进行回收，将会限制消耗型散热技术在长期宇航任务中的应用。

在我国，随着深空探测、载人登月等被逐渐提上日程，空间消耗型散热技术在我国深空探测飞行器、载人登月航天器、高速再入飞行器及可重复使用飞行器上有着很好的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于柔性可循环使用材料的空间消耗型散热工质回收方法，该方法利用物理的方式对空间消耗型散热装置排放出的气体工质进行收集、液化后进行再利用，可以解决当前空间消耗型散热工质无法回收再利用、制约消耗型散热在长期宇航任务中的应用难题。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于柔性可循环使用材料的空间消耗型散热工质回收方法，具体过程为：

(1)根据航天器热控系统峰值热负荷、工作时间、所采用的工质类型和工作温度对所需的液态工质质量进行估算；

(2)根据消耗型散热装置对工作背压的需求，设定最高工作背压；基于工质质量估计和最高工作背压，对设备工作过程中蒸发生成的气态工质的体积进行估算；

(3)选取柔性材料设计空间消耗型散热工质回收装置，使得所述回收装置在自然伸展状态下的内部体积大于或等于所述气体工质的体积；

(4)将所述工质回收装置与空间消耗型散热装置配合使用实现空间消耗工质的回收再利用。

进一步地，本发明所述液体工质质量进行估算的过程为：

首先，计算空间消耗型散热装置单位时间内工质的消耗量

其中，Q为热负荷，h_f为工质蒸发潜热；

其次，根据空间消耗型散热装置每天在系统高功率时段连续工作时间T，计算每天消耗的工质质量；

进一步地，本发明所述回收装置为一个以上的气球。

进一步地，本发明所述柔性材料的表面进行过超疏水处理。

有益效果：