空间大功率热排放系统设计①

卢佳鑫，孙贺涛，栾秀春，周 成，王 戈

(1.哈尔滨工程大学 核安全与仿真技术国防重点学科实验室，哈尔滨 150001；2.北京控制工程研究所，北京 100190)

0 引言

上世纪五十年代以来，空间技术发展迅猛，1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造卫星，标志着人类跨入航天时代。空间资源的开发依靠航天技术的发展，空间动力系统是空间技术发展快慢的重要因素，空间动力系统目前大多数采用核动力系统。

大功率热排放系统是空间核电推进系统一个子系统，其功能是将布雷顿热电转换产生的废热排出，为其提供最终热阱。相比于其它能源电池，空间核反应堆电源具有能量密度高、寿命长以及独立等优点[1]。国外对热排放系统的研究，主要以美国普罗米修斯计划中提出的热管式辐射散热器模型为主，提出了大功率航天器热管式辐射散热器的结构设计[2-4]。国内对此的研究近几年也逐渐深入，其中张秀等人分别对热管式空间辐射散热器的翅片散热效率和系统质量特性进行优化分析，获得最优设计参数[5-8]。

本文采用空间散热系统中最常使用的热管式辐射散热器[9-10]，根据设计航天器的特点及要求，图1为热管式辐射散热器示意图。本文依据目前对大功率空间核反应堆功率的需求，提出大功率热管辐射换热器。

图1 热管式辐射散热器示意图

1 总体结构与分析

参考美国提出的两翼热管式辐射换热器，为缩小桁架展开长度，减小展开后机械振动以及与空间微流星的碰撞概率，本文提出了“十”字形辐射换热器，其四组辐射板组呈 90°垂直布置独立工作，如图2所示。……