[发明专利]一种应对过载及背压的水升华器供水控制方法

说明书

本发明公开了一种应对过载及背压的水升华器供水控制方法，使用本发明能够实现水升华器在空间复杂的热、过载、背压因素下，避免“击穿”现象，同时完成较高散热量的目的。首先，根据第一约束条件确定所述水升华器的开启供水时间t1；根据任务需求和第二约束条件确定供水间隔t2；根据第三约束条件确定升华器的工作供水时间t3。然后，确定具体供水方案，开启水升华器，打开控制阀开始向其供水，时长为开启供水时间t1；关闭控制阀，停止供水，时长为停水间隔t2；再次打开控制阀，时长为工作供水时间t3；重复计算t2和t3，并按照其结果按时关断、打开控制阀，直到任务结束。

技术领域

本发明涉及航空航天和传热技术领域，具体涉及一种应对过载及背压的水升华器供水控制方法。

背景技术

水升华器是一种利用水工质的升华原理进行工作的热控装置，它通过使一种消耗性介质发生相变并最终将其排放至外太空的过程将航天器废热带走，从而实现航天器热控系统的热排散。水升华器结构简单、体积小、重量轻，是航天器不足以提供足够的散热面、或其它热控措施不能发挥作用时必不可少的热控措施。在国外的航天器热控系统，尤其是航天员出舱活动单元生保系统的热控中发挥了重大作用，是目前的宇航服必不可少的组成部分之一。

随着我国航天技术的不断开展，水升华器技术已成为我国未来航天器热控系统中必不可少和必须突破的热控手段之一。然而针对一些特定的航天任务，例如飞行器再入返回过程，在无辐射散热条件下，需要水升华器等消耗型散热装置进行热量排散，但是又必须应对加速度和背压所引发的问题。在现有技术条件下，为实现升华器供水压力平稳、控制策略简单，一般采用持续供水的控制策略，即，升华器工作期间，供水控制阀始终处于打开状态，向升华器持续供水，直至升华器单次工作任务结束或水工质消耗完毕。但这种策略无法应对严苛的过载及背压环境,在加速度和背压条件下，持续的“击穿”几乎是不可避免的。因此，目前亟需一种在空间复杂的热、过载、背压等工作环境下水升华器的工作方法，在避免发生“击穿”的前提下，实现较高的散热量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种应对过载及背压的水升华器供水控制方法，使水升华器可以克服复杂空间带来的热、过载、背压因素，避免“击穿”现象，同时实现较高的散热量。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

S1、当水升华器第一次供水时，根据第一约束条件确定水升华器的开启供水时间t1，第一约束条件为：

t1≤t_tol

其中，t_tol为高压耐受时间，P'_w.in为实际供水压力，DIM_fw为供水流道结构参数，T_pc为相变界面温度，P_pc,0为相变界面背压，DIM_plate为多孔板结构尺寸，m’_fw(P'_w.in，DIM_fw)为供水质量流量，m’_pc(T_pc，P_pc，0，DIM_plate)为工质消耗的质量流量，m₀为水升华器内液态水工质的最大填充量，为供水安全系数。

进一步的，供水质量流量m’_fw(P'_w.in，DIM_fw)由实际供水压力P'_w.in，供水流道结构参数DIM_fw共同决定。工质消耗的质量流量m’_pc(T_pc，P_pc，0，DIM_plate)由相变界面温度T_pc、相变界面背压P_pc,0和多孔板结构尺寸DIM_plate共同决定。

进一步的，供水安全系数的取值范围为