郑凯
- 作品数：10 被引量：27H指数：4
- 供职机构：北京空间飞行器总体设计部更多>>
- 发文基金：国家中长期科技发展规划重大专项国家科技重大专项国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术自动化与计算机技术更多>>
- 不同真空度下多层隔热组件传热性能的实验研究被引量：9
- 2015年
- 针对月地高速再入返回飞行器在轨面临长期中真空环境的特殊挑战,热控设计需要评估不同真空度下多层隔热组件的传热性能差异.采用一维绝热型边界测试方法,对5单元、10单元、15单元与20单元多层隔热组件,在0.001-10000 Pa开展了传热性能的实验研究.根据测试数据,计算了不同真空度下的当量导热系数,在整器热分析模型中优选当量导热系数来计算整器温度水平,并利用正样热平衡试验和在轨温度遥测值验证了该方法的正确性.本文的测试结果不仅可为返回器提供基础数据,还可成为多层隔热组件不同真空条件下航天器热设计、热分析的重要依据.
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- 关键词：真空度传热性能热控设计当量导热系数
- 一种适用于火星表面风场环境的航天器热平衡试验方法
- 本发明公开了一种适用于火星表面风场环境的航天器热平衡试验方法，包括：1、确定空间模拟器内的风场环境参数与火星表面的大气环境一致；2、根据步骤1中的风场环境参数，确定空间模拟器内的均匀风场试验段的尺寸；3、将航天器设置于均...
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- 天问一号火星进入舱热控系统设计与验证
- 2022年
- 天问一号火星进入舱携带祝融号火星车实施进入、下降、着陆过程,其热控系统设计主要面临地火转移外热流大幅变化、进入火星舱壁气动烧蚀长时高温、着陆发动机点火局部超高温等技术挑战。为此,综合采用隔热设计、等温化设计、主动控温设计等热控手段,针对外热流大幅变化应用了新型SAL-2热控涂层,为解决局部超高温问题研制了新型气凝胶热防护装置,完整构建了进入舱的高效可靠热控系统。飞行遥测数据表明,全飞行过程设备温度和热控功耗均优于指标要求,进入、下降、着陆过程工作设备温度范围5.0~40.3℃,整舱平均控温功耗不超过43 W,验证了进入舱热控系统设计的有效性。
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- 关键词：火星探测着陆热控系统热控涂层气凝胶
- 火星着陆发动机气凝胶材料热防护装置设计被引量：3
- 2022年
- 大推力着陆发动机高温热防护技术对火星着陆任务安全至关重要。基于多级热辐射反射结构的常规发动机高温隔热屏在火星大气环境中使用时,因内部气体换热导致隔热性能显著衰减。为解决这一问题研发了一种基于气凝胶隔热材料的新型发动机热防护装置。根据火星探测工程任务服役环境防隔热需求,建立了考虑低压气氛与高温热流边界影响的瞬态传热模型,开展了新型隔热系统的外形锥度、隔热层厚度等关键结构参数的优化设计,通过三维瞬态仿真分析及与发动机联合试车地面试验验证了设计有效性。气凝胶热防护装置成功应用于天问一号火星着陆巡视器,实现了对着陆发动机1500℃超高温的有效屏蔽。对在轨遥测数据进行反演分析,提出了基于气凝胶材料的高温隔热设计的优化改进方向。
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- 关键词：火星探测气凝胶热防护
- 祝融号火星车纳米气凝胶隔热装置设计及应用被引量：6
- 2022年
- 针对火星表面低温大气环境下多层隔热组件隔热性能大幅衰减、不能满足火星车保温需求的难题,提出了一种新型、高效、轻质纳米气凝胶隔热装置设计方法,采用在真空和火星大气环境下导热率极低的纳米气凝胶为隔热材料,通过基于低导热复合材料的盒盖式局部支撑封装、气凝胶与结构间填充缓冲泡沫进行多余物过滤、铺设反射屏进行辐射漏热隔离、开设排气孔等设计方法,解决了力学性能增强、多余物控制、辐射漏热隔离、快速泄复压等工程应用难题,成功完成纳米气凝胶在祝融号火星车的工程应用。地面试验测试结果表明,1400 Pa、二氧化碳气氛、25℃时纳米气凝胶隔热装置总导热系数低至0.0080 W/(m·K),有力保障了祝融号火星车舱内设备在零加热功率补偿条件下在轨温度仍处于允许范围内。火星车纳米气凝胶隔热装置总质量为5.95 kg,仅占火星车总质量的2.5%。
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- 关键词：火星车轻质封装隔热性能
- 祝融号火星车热控系统设计与验证被引量：2
- 2022年
- 低温、弱光照、低密度风场火面环境对祝融号火星车热控设计与验证提出严峻挑战.祝融号火星车热控设计采用"开源节流"思路,构建了基于火面太阳能原位利用技术的太阳能光-热转换与蓄能系统,及基于纳米气凝胶隔热技术的组合隔热系统,解决了无核源供热条件下火星车保温用能源供给及系统保温设计难题.采用以热分析仿真为主验证热设计的思路,开展了低气压静态热平衡试验、低气压风场热平衡试验及热控产品性能测试等专项试验,验证了热分析模型的正确性,实现了火星车热设计地面充分验证,解决了因地面难以综合模拟火面热环境造成热设计验证困难的问题.祝融号火星车热控系统的成功设计与充分验证为探测器完成使命任务奠定了基础.
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- 关键词：热控系统太阳能集热器
- 火星表面热环境对航天器热控影响分析被引量：6
- 2021年
- 火星大气对太阳辐射产生吸收和散射作用,同时还将与火星表面航天器发生对流换热。热设计时难以直接评估对流、辐射和导热三种换热对航天器的影响,从而确定主要的控温途径。在调研火星表面辐射、大气等热环境的基础上,从线性化传热系数和对流辐射比的角度对比分析了辐射、对流和导热对航天器的影响。器表辐射传热系数随光学属性和温度的变化范围为0.3~1.4 W/(m^(2)·℃),对流传热系数随风速变化为0.2~1.5 W/(m^(2)·℃),器内导热传热系数可控制在0.25 W/(m^(2)·℃)以下。结果表明,太阳辐射较火星表面和天空辐射而言是主要外热源,航天器表面的辐射和对流换热为两条并联换热途径,两者均可成为主要换热途径,器内导热传热是控制航天器内外隔热的主要可控因素。
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- 关键词：火星热环境对流换热辐射换热航天器热控
- 能够适应多种气压环境的热防护装置及其成型方法与设计方法
- 本发明提供一种能够适应多种气压环境的热防护装置，能够适应不同的气压环境，保障在天体大气环境下大推力发动机长时点火时航天器本体的安全。该热防护装置包括：耐高温隔热组件和支架；其中耐高温隔热组件设置在支架的内表面，支架为耐高...
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- 能够适应多种气压环境的热防护装置及其成型方法与设计方法
- 本发明提供一种能够适应多种气压环境的热防护装置，能够适应不同的气压环境，保障在天体大气环境下大推力发动机长时点火时航天器本体的安全。该热防护装置包括：耐高温隔热组件和支架；其中耐高温隔热组件设置在支架的内表面，支架为耐高...
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- 文献传递
- 月地高速再入返回器热控设计及实现被引量：9
- 2015年
- 针对月地高速再入返回器不同阶段大功率散热、小功率保温与高速返回过程中高温隔热之间的突出矛盾,以及狭小、局促空间内设备热量的收集、传输、排散与阻断等技术难题,首次构建一种基于柔性自适应"热开关"的小型再入返回类航天器热控体系,成功研制出一套基于异构式环路热管的一体化柔性、高效热管理系统.在轨飞行数据表明:核心热控产品环路热管控温运行模式下实际传热能力超过65 W,阻断模式下漏热量小于2 W,"热导比"大于30,能够很好地实现"热开关"功能,确保了返回器所有设备的温度水平优于指标要求.
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- 关键词：热控环路热管热开关
