可变发射率热控器件的研究进展

可变发射率热控器件可替代机械式热控百叶窗,从而在航天器热控系统中得到应用,是微小卫星的关键技术之一。综述了该类器件的研究现状。介绍了电致变色、静电辐射、微机电(MEMS)、热致变色可变发射率热控器件的工作原理及特性,并归纳了该类器件的发展趋势。     

地球同步轨道卫星对地点波束天线在轨热分析

卫星在轨运行期间,卫星天线部件的温度会随着不断变化的外热流和辐射交换而变化。对温度变化敏感的部件如天线反射器在这种情况下易发生热致振动现象,从而影响其正常功能。对在轨运行的卫星天线所进行的热分析为卫星天线的热控设计和热致振动的预测提供了温度数据。首先建立某型号卫星天线系统的物理模型,然后利用UG-TMG软件对其进行在轨运行空间瞬态热分析,最后分析天线反射器的温度结果,为以后的热致振动研究提供参考和数据支持。     

基于涂层性能退化的卫星红外辐射灵敏度分析

由于卫星表面热控涂层在空间恶劣环境下发生性能退化,导致实际参数与设计参数发生偏差,而重复计算卫星温度场和红外辐射耗时非常大.本文首先根据地面模拟实验数据建立了热控涂层性能退化模型,然后在卫星温度场和表面红外辐射计算模型的基础上,推导了卫星表面节点温度灵敏度和红外辐射灵敏度的计算公式.结合具体的卫星模型和轨道参数,求解了卫星表面节点温度灵敏度和红外辐射灵敏度.结果表明,热控涂层性能退化造成的卫星红外辐射特性变化,可直接利用卫星红外辐射灵敏度来分析,避免了卫星温度场和空间红外辐射的重复计算.     

MEMS变发射率真空热控器件研究进展

变发射率热控技术是空间环境下的重要热控手段.微小卫星质量轻,尺寸小,功耗低及其真空环境工作等特点对热控系统提出了新的要求,相应热控器件应具有小质量、大发射率调节比、关闭状态漏热小、响应快等特点.MEMS技术由于其设计灵活性高、功耗低及器件体积、重量方面的优势,可很好地满足这类器件的要求.本文重点对基于MEMS技术的微百页窗,微热开关,微静电换热器等技术的研究进展、关键技术与适用范围进行了归纳总结,将基于MEMS技术的变发射率器件和基于材料研究的电致变色和热致变色这两种技术进行了对比分析,指出了MEMS技术在微小卫星变发射率热制器件中的发展趋势和潜力.     

卫星主动控温回路的设计模型与算法

使用电加热器的卫星主动控温回路是一种重要的主动热控措施,通过简明扼要的机理分析建立起该主动控温过程中受控对象温度变化的动态方程,得出了稳态控温、瞬态控温两种基本的控温模式下主动控温回路电加热器功率需求的计算表达式,给出了进行主动控温回路电加热器热功率设计计算的一般流程,较详细地分析了一个具体设计算例,为卫星主动控温回路设计计算提供了简便的计算模型和方法。     

卫星静电热开关辐射散热器热性能分析

运行于轨道的卫星的温度由它接受的阳光照射、来自星球的辐射和它自身向宇宙冷黑背景辐射热平衡所决定。因此,卫星表面材料的辐射特性对卫星的温度有非常大的影响。具有适当发射吸收比的表面材料,可以使在轨飞行的卫星平衡在合适的温度,这是目前卫星热控的基础。然而,由于飞行姿态、轨道、星上设备发热状态、特殊环境（如月球和深空探测）造成卫星所处的外热流条件有很大的差异,固定发射吸收比的表面散热元件OSR已经在很大程度上限制了卫星的热控设计和整星的性能。静电热开关辐射散热器（ESR）是一种可变热导辐射热控元件,通过静电力控制高发射率复合薄膜与基板的热接触热阻来调节卫星温度。薄膜下拉时为导通状态,此时ESR等效发射率高,热量传导到ESR表面进行散热;薄膜不下拉时为关断状态,此时ESR等效发射率低,热量只能辐射到ESR表面散热。ESR相对于电致变色和热致变色元件具有结构简单、可靠性高、发射率变化转换快等特点。对ESR进行了详细热分析,提出了提高其性能的诸多措施,对ESR的研制具有一定的指导意义。     

热负荷及环境温度对机械泵驱动两相热控系统性能影响

运用传热学、流体力学、两相流和控制论等知识对机械泵驱动两相热控系统的各个部件建立混合物模型及Simulink仿真模块。借助于Matlab/Simulink计算软件,对系统进行了动态仿真计算,得到了系统分别在热负荷和冷凝器侧环境温度变化情况下的温度分布和变化情况。据此对系统进行了运行稳定性分析。结果表明蒸发器侧热负荷的阶跃变化对蒸发器出口温度影响较大,对冷凝器进出口温度影响则较小;冷凝器侧环境温度周期性变化对冷凝器出口温度、储液器入口温度及泵入口温度影响较大,对蒸发器进出口温度影响则较小。     

跑道异物检测光学传感器舱环控系统实验研究

通过对机场跑道异物检测光学传感器舱内温度以及环控系统运行参数的实验测试,分析镜头类型、环控系统控制方式及控制参数对舱内温度的影响。实验结果表明:镜头类型对舱内空气平均温度稳态变化值影响小于3%;环控系统采用串级调节,供液温度设置为28℃,压缩机差动范围设置为1℃,主调节器死区温度取0.2℃、采样时间取10min、比例系数取2.5时,可满足环控要求且利于环控系统节能。     

基于电厂热控系统中热控保护装置的故障与保护的分析

随着科技的不断发展,电站机组的自动化水平不断提高,DCS在大型热电力厂中得到广泛的应用,同时电厂对DCS系统的依赖也在逐渐加深,因此保证热控保护系统的安全性和可靠性显得更加的重要。但在当下热控保护系统运行中发现不少的故障问题,这些问题影响到整个电厂热控的有序进行,为了使热控系统能够安全可靠运行,必须要对存在的故障问题进行分析,并制定出相应的改善措施,以期使机组装置达到安全、稳定的工作状态。     

电厂热控系统可靠性技术研究

热控系统是电厂中的重要组成部分,也是电厂安全、稳定工作的重要保证。本文针对提高电厂热控系统可靠性技术进行了探究,重点对如何提高热控系统可靠性技术的措施进行了讨论。通过对热控系统可靠性技术的分析,对电厂热控系统的各项工作的展开提供了参考依据。     

地球低轨道卫星天线在轨热致振动分析

由于地球的频繁遮挡,当地球卫星在低轨道运行时,卫星的可展开天线会处在高低温交替的环境中,从而形成剧烈变化的温度场。剧烈的温度梯度变化会导致柔性较大的可展开天线发生热致振动,降低卫星全极化探测头部等关键部件的寿命。首先建立某型号卫星的物理模型,然后利用有限元法对其进行在轨时的空间瞬态热分析,得到可展开天线的温度场,将温度作为约束映射到结构仿真中,再在结构有限元模型上分析卫星的热变形,实现卫星天线热致振动的预测并为天线结构优化设计提供数据支持。对卫星模型进行热分析可以监测各时期的温度场以及预测有可能发生的热致振动,从而在不断优化设计的基础上避免这种不利的扰动。     

The thermal control system

This paper presents the design, analysis and performance of the thermal control system ofAryabhata. A passive thermal control system, using flat absorber-AK-512 black paint for the outer surface of the satellite and a combination of solar reflector-AK-512 white paint and mechanical polishing for the inner surfaces, was employed to maintain the temperature of all the electronics subsystems onboard the satellite within the specified limits of 0°C and 40°C during the operational life of the satellite. The in-flight temperature data obtained from sixteen temperature sensors onboard the satellite was compared with the theoretically predicted temperature values and the agreement was good for all electronic subsystems housed within the framework of the satellite. The observed deviations in temperature for the tape recorder, proportional counter package and gas bottles of the spin-up system are attributed to the assumptions made for the mathematical model. It has been found that by improving these approximations, the deviations could be reduced to negligible values.     

Pressure-Change Detection by Infrared Sensors of Thermal Type, Thermistor Bolometer and Pyroelectric Sensor

The effect of a pressure change of air upon infrared sensors of thermal type, thermistor bolometer, and pyroelectric sensor, has been investigated. Experimental results indicate that the pressure dependence of the sensors is related to the temperature change of the sensor. The temperature change is caused by the pressure change of air surrounding the sensor. These results show that infrared sensors of the thermal type with high detectivity can be used as air-pressure change detectors.     

Model-based Fault Detection and Diagnosis of HVAC systems using Support Vector Machine method

Preventive maintenance plays a very important role in the modern Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) systems for guaranteeing the thermal comfort, energy saving and reliability. Its key is a cost-effective Fault Detection and Diagnosis (FDD) method. To achieve this goal, this paper proposes a new method by combining the model-based FDD method and the Support Vector Machine (SVM) method. A lumped-parameter model of a single zone HVAC system is developed first, and then the characteristics of three major faults, including the recirculation damper stuck, cooling coil fouling/block and supply fan speed decreasing, are investigated by computer simulation. It is found that the supply air temperature, mixed air temperature, outlet water temperature and control signal are sensitive to the faults and can be selected as the fault indicators. Based on the variations of the system states under the normal and faulty conditions of different degrees, the faults can be detected efficiently by using the residual analysis method. Furthermore, a multi-layer SVM classifier is developed, and the diagnosis results show that this classifier is effective with high accuracy. As a result, the presented Model-Based Fault Detection and Diagnosis (MBFDD) method can help to maintain the health of the HVAC systems, reduce energy consumption and maintenance cost.     

基于知识的卫星故障诊断与预测方法

卫星结构的复杂性、运行环境的独特性和诱发故障的多源性，使得卫星故障的诊断与预测较一般设备困难。通常，一种形式的推理只能诊断和预测卫星的一类故障。文章提出了同时应用多种形式推理进行卫星故障诊断和预测的新方法，此方法已成功地应用于基于知识的卫星故障诊断与恢复系统的开发，并取得了显著的效果。     

150MD24Z7.5高速电主轴多场耦合模型与动态性能预测

电主轴是机电一体化产品,充分考虑并预测其动态特性是机床主轴系统优化设计的前提。本文基于电主轴内部磁场、电场、温度场、结构场间的耦合关系,建立了150MD24Z7.5高速电主轴多场耦合有限元模型,通过电主轴电机电磁损耗及轴承摩擦生热计算,仿真电主轴温度场及结构场变化,讨论电主轴热态特性与振动特性之间耦合关系,分析电主轴温升热膨胀后气隙变化对振动特性的影响并通过实验加以验证。研究结果表明,电主轴温升形变对振动幅值影响较大,其中由气隙变化引起的电磁力幅值增加12.1%。利用该多场耦合模型可预测电主轴振动幅值,预测误差为10.2%。     

CTP制版机丝杠传动系统的热误差建模

目的为了有效地减少因CTP制版机丝杠传动系统热膨胀所产生的制版质量问题。方法通过对CTP丝杠传动系统进行热误差实验,分析其膨胀量与丝杠温度、丝杠位置的关系,并建立补偿数学模型。结果经检验,所得模型的计算值与实际测量值偏差保持在[0.0320 mm, 0.0406 mm]区间内,基于这一结果,操作人员可以利用CTP驱动软件,应用模型的计算结果对CTP制版机进行热误差优化预设置,补偿扫描头的热误差,进而提高CTP制版质量。结论通过对CTP制版机进行热误差补偿,可以有效地减少因丝杠热膨胀导致的扫描激光头扫描位置发生变化,版材内容发生偏移、变形、套印不准等问题的发生,提高了印刷质量。     

单站短弧段人造卫星轨道预测

在人造卫星观测中,经常由于云团遮蔽、经过亮星或日月、软硬件故障等各种原因导致短时间内无法提取目标图像而使控制系统无法继续保持对目标的高精度跟踪。使用对人造卫星轨道的高精度实时预测轨迹来引导控制系统进行跟踪,则可以在短暂丢失目标的情况下,继续保持对目标的高精度跟踪,从而可以较好地解决这一问题。本文使用了天文方法建立了人造卫星运动的数学模型,给出了一种只使用单站短弧段测角数据对人造卫星轨道进行高精度预测的算法。使用实测数据进行仿真实验表明,该算法能够在单站短弧段条件下对人造卫星轨道进行高精度的短弧段预测。