航天器热控制技术/空间技术与科学研究丛书·国之重器出版工程 [Spacecraft Thermal Control Technology] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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编辑推荐

适读人群 ：供高等院校宇航相关专业学生，以及从事宇航工程、航天器设计及相关领域的科研和工程技术人员阅读
1.展现了我国空间科学技术的众多原创性科研成果。
2.反映“互联网+”与航天技术的融合发展。
3.体现我国空间探索和空间应用的科技创新能力。
4.丛书由叶培建院士领衔，孙家栋、闵桂荣、王希季三位院士联袂推荐。
5.力图为研究和设计的人员提供新的设计思路和方法。

内容简介

　　《航天器热控制技术/空间技术与科学研究丛书·国之重器出版工程》重点阐述了与航天器热控制相关的空间环境、设计、分析、试验方法以及针对热量吸收、传输、排散环节进行调控的常用热控制技术，给出了典型的技术应用案例，并对相关新技术进行了展望。
　　《航天器热控制技术/空间技术与科学研究丛书·国之重器出版工程》主要供从事航天器热控制研究、设计的工程技术人员参考，亦可作为高等院校航天器热控制专业的教学参考书。

作者简介

苗建印，研究员，博士生导师，航天器热控制技术领域专家，现任职于中国空间技术研究院总体部，空间热控技术北京市重点实验室主任。主要从事空间高效传热技术方向研究工作，参与了“嫦娥三号”等多个宇航任务的研制。曾多次获得国防科学技术进步奖等奖励，授权发明专利41项，发表核心期刊论文20余篇。

钟奇，研究员，航天热控领域专家，现任职于中国空间技术研究院总体部，某项目技术负责人，航天科技集团有限公司学术技术带头人，享受国务院政府特殊津贴。主要从事航天器热控系统设计及热分析研究工作。参与了载人飞船、导航星座等领域多个型号热控系统的研制。获省部级科学技术奖6项。授权发明专利20项，发表论文40余篇。

赵啟伟，研究员，航天器热控制技术领域专家，《航天器工程》编委，现任职于中国空间技术研究院总体部。长期从事航天器热控专业技术研究，负责多个型号及卫星平台热控系统研制。多次荣获国防科学技术进步奖、军队科学技术进步奖等科技奖。授权发明专利10项，发表论文30余篇。

赵欣，研究员，航天器热控制技术领域专家，中国空间技术研究院科技委专业组成员，现任职于中国空间技术研究院总体部。长期从事航天器系统热分析及设计，曾先后主持或参与返回、遥感、科学探测等领域多个型号热控系统研制工作，曾获国家科技进步奖二等奖等省部级及以上科学技术奖5项。发表论文50余篇。

内页插图

目录

第 1章 绪论 001
1．1　航天器热控制的任务　002
1．2　航天器对热控制的需求　003
1．2．1　温度水平　003
1．2．2　温度均匀性和稳定度　005
1．2．3　风速和湿度　006
1．3　航天器热特性　007
1．3．1　热耗来源　007
1．3．2　热耗水平及变化　008
1．3．3　热流密度　009
1．3．4　热容　010
1．4　航天器热控制的主要约束　011
1．5　航天器热控制的主要技术　013
1．6　航天器热控制的主要工作　015
参考文献　016
第　2章 空间环境　017
2．1　概述　018
2．2　发射阶段环境　020
2．3　地球轨道空间环境　023
2．3．1　地球轨道热环境　024
2．3．2　其他地球轨道空间环境　033
2．4　月球和行星空间环境　041
2．4．1　月球环境　042
2．4．2　水星环境　044
2．4．3　金星环境　045
2．4．4　火星环境　046
2．4．5　其他天体热环境　050
2．5　再入或进入段热环境　051
2．6　诱导环境　052
2．6．1　发动机工作产生的诱导环境　052
2．6．2　航天器自旋产生的诱导环境　054
参考文献　056
第3章　航天器热控制系统设计　058
3．1　概述　059
3．2　任务特点　060
3．2．1　地面段　060
3．2．2　主动段　061
3．2．3　在轨段　061
3．2．4　再入或进入段　062
3．2．5　着陆段　062
3．3　热控制设计的基本原则　063
3．4　热控制系统的设计方法　065
3．4．1　热控制设计要求和条件　065
3．4．2　热控制设计工况的选择　067
3．4．3　系统设计方法的选择　069
3．4．4　热控制技术的选择　073
3．5　热控制设计阶段及要点　075
3．5．1　方案阶段　076
3．5．2　初样阶段　076
3．5．3　正样阶段　077
3．5．4　使用改进阶段　077
参考文献　079
第4章　航天器热控制“六性”设计　080
4．1　概述　081
4．2　可靠性设计　082
4．2．1　可靠性概述　082
4．2．2　可靠性设计一般要求　082
4．2．3　可靠性设计方法　084
4．3　安全性设计　091
4．3．1　安全性概述　091
4．3．2　安全性设计一般要求　091
4．3．3　安全性设计方法　092
4．4　空间环境适应性设计　093
4．4．1　空间环境适应性概述　093
4．4．2　空间环境适应性设计一般要求　093
4．4．3　空间环境适应性设计方法　094
4．5　测试性设计　097
4．5．1　测试性概述　097
4．5．2　测试性设计一般要求　097
4．5．3　测试性设计方法　098
4．6　维修性设计　099
4．6．1　维修性概述　099
4．6．2　维修性设计一般要求　099
4．6．3　维修性设计方法　100
4．7　保障性设计　102
4．7．1　保障性概述　102
4．7．2　保障性设计一般要求　102
4．7．3　保障性设计方法　103
参考文献　104
第5章　航天器常用热控制技术　105
5．1　概述　106
5．2　传热技术　107
5．2．1　简介　107
5．2．2　导热材料　108
5．2．3　热管　114
5．2．4　导热填料　144
5．2．5　热控涂层　147
5．2．6　流体回路　160
5．2．7　对流通风装置　179
5．2．8　辐射散热器　183
5．2．9　消耗型散热装置　189
5．2．10　相变储能装置　197
5．2．11　热开关　203
5．3　隔热技术　210
5．3．1　简介　210
5．3．2　辐射隔热　211
5．3．3　导热隔热　236
5．3．4　气体环境下的隔热　240
5．4　加热技术　249
5．4．1　简介　249
5．4．2　电加热技术　249
5．4．3　同位素加热技术　255
5．5　制冷技术　260
5．5．1　简介　260
5．5．2　辐射制冷器　261
5．5．3　热电致冷器　263
5．5．4　低温制冷机　267
5．4．5　储存式制冷系统　272
5．6　测控温技术　276
5．6．1　简介　276
5．6．2　测温技术　277
5．6．3　控温技术　287
参考文献　293
第6章　航天器热控制设计典型案例　300
6．1　概述　301
6．2　航天器热控制系统设计案例　302
6．2．1　遥感卫星热控制系统设计　302
6．2．2　通信卫星热控制系统设计　308
6．2．3　月球探测器热控制系统设计　317
6．2．4　载人航天器热控制系统设计　326
6．3　航天器部件热控制设计案例　332
6．3．1　推进系统热设计　332
6．3．2　蓄电池热设计　338
6．3．3　电子设备热设计　340
6．3．4　相机热设计　346
6．3．5　天线热设计　350
6．3．6　驱动机构热设计　355
参考文献　358
第7章　航天器热分析技术　359
7．1　概述　360
7．2　空间能量平衡方程　362
7．2．1　热网络方程　362
7．2．2　计算域和边界条件　363
7．2．3　离散方法简介　366
7．2．4　热模型构建与求解流程　368
7．3　外热流分析　370
7．3．1　太阳位置　372
7．3．2　轨道参数　373
7．3．3　热环境参数　373
7．3．4　天体表面驻留问题　375
7．4　辐射分析　378
7．4．1　角系数　378
7．4．2　吸收因子　384
7．4．3　辐射热　385
7．4．4　非漫射问题　386
7．4．5　射线跟踪　387
7．4．6　辐射计算的空间分解方法　388
7．4．7　辐射计算的残差处理　388
7．5　特定问题模拟　389
7．5．1　密封舱流动与传热　389
7．5．2　管内流动传热　390
7．5．3　热管传热　390
7．5．4　低气压导热　391
7．5．5　固液相变热效应　392
7．5．6　半导体致冷传热　393
7．5．7　电子元器件结壳传热　394
7．6　热网络方程辐射项的等效转化　397
7．6．1　等效加热　397
7．6．2　等效热沉　398
7．7　热模型修正　400
7．7．1　热模型修正基础知识　400
7．7．2　参数分析　405
7．7．3　修正方法　408
7．8　常用热分析软件简介　410
7．8．1　NEVADA　410
7．8．2　SINDA/FLUINT和SINDA/G　411
7．8．3　ThermalDesktop　412
7．8．4　TMG　412
7．8．5　ESATAN　413
7．8．6　SystemA　413
7．8．7　Flotherm、ICEPAK、ESC、FLUENT　413
参考文献　415
第8章　航天器地面热模拟试验　418
8．1　概述　419
8．2　空间热环境模拟方法　420
8．2．1　真空　420
8．2．2　低温和黑背景　421
8．2．3　空间外热流　422
8．3　外热流模拟装置与外热流测量　424
8．3．1　外热流模拟装置　424
8．3．2　外热流测量　427
8．4　热平衡试验方法　431
8．4．1　热试验模型　431
8．4．2　试验工况的确定　431
8．4．3　试验过程和方法　433
8．4．4　热稳定判据　434
8．5　常压热试验　437
8．6　低气压试验　439
8．6．1　简介　439
8．6．2　试验气体选择　439
8．6．3　气体温度模拟　440
8．6．4　流场模拟　441
8．6．5　测量　441
参考文献　443
第9章　航天器热控制新技术　444
9．1　概述　445
9．2　大规模复杂系统热管理技术　446
9．2．1　空间太阳能电站热管理技术　447
9．2．2　地外驻留科研基地热管理技术　449
9．3　能源再生与原位热利用技术　451
9．4　结构热控一体化集成技术　453
9．5　模块化、自适应在轨维护热控制技术　455
9．6　热控新材料　457
9．6．1　高导热材料　457
9．6．2　隔热材料　458
9．6．3　热控涂层　458
9．6．4　界面导热填料　459
9．7　大功率高热流热收集及排散技术　461
9．8　深低温获取与高效热传输技术　464
9．9　高精度高稳定度温度控制技术　466
参考文献　468
索引　469

前言/序言

　　《航天器热控制技术》是《空间技术与科学研究丛书》23分册之一。按照丛书“面向空间领域一线科研人员、相关领域的研究者和高校专业师生的一套既有理论高度又有实践指导意义的权威著作”的总定位，本书立足于航天器热控制技术总体和专业两个方面的特色，强调航天器热控制技术系统性工程应用经验及热控制专业的自身发展、应用，凝练和总结了热控制技术的相关知识和系统设计要素。
　　航天器热控制专业的主要基础知识源于传热学、工程热力学和流体力学，但因为服务的对象是航天器，所以还涉及空间环境、材料、化学、力学、光学、可靠性等诸多专业学科。伴随着我国航天器工程的实践，航天器热控制工程研制和研究人员也积累了丰富的经验，并撰写了若干高水平的航天器热控制技术专著，这些专著在指导航天器热控制从业人员方面发挥了重要作用。随着近年我国航天事业的蓬勃发展，航天器热控制专业人员的工程实践案例迅猛增多，研发和应用的热控制技术也日见丰富，进行及时的整理、提炼，对于总结经验、促进技术的进一步发展是必要的、有价值的，这正是编著本书的出发点。本书的读者主要是航天器系统或部件热控制的从业或学习人员，他们应当已经掌握传热学、工程热力学的基础理论和知识；经过国内航天事业50年的发展，航天器热控制专业知识的普及程度已大为提高；当前航天器热控制设计工具手段也有诸多改进，使用成熟软件分析，解决早期需手工计算或编程求解的问题已经成为主流。考虑到这三点，对于教科书和国内现有航天器热控制专著中已有较为详细论述的部分概念、原理和理论，本书予以从简叙述，更多的是从当今航天器研制活动中开展热控制设计“应知应会”的角度，阐述相关技术的原理、应用原则、禁忌和典型案例。当然，即使在当前研制手段和模式下，为保证高水平的设计，仍有若干技术的原理和内涵需要设计者有深入的理解，对这类问题的理论阐述本书也未吝笔墨。全书注重案例的丰富、全面和工程实用指导意义，希望对读者有参考价值。
　　基于以上考虑，全书内容安排为9章。第1章为绪论，包括航天器热控制的任务、航天器对热控制的需求、航天器热特性、航天器热控制的主要约束等内容；第2章为空间环境，包括发射阶段环境、地球轨道空间环境、月球和行星空间环境、再入或进入段热环境等内容；第3章为航天器热控制系统设计，包括任务特点、设计原则、设计方法、设计阶段及要点等内容；第4章为航天器热控制“六性”设计，包括可靠性、安全性、空间环境适应性等内容；第5章为航天器常用热控制技术，包括传热技术、隔热技术、加热技术、制冷技术和测控温技术等内容；第6章为航天热控制设计典型案例，包括热控制系统设计案例、部件热控制设计案例等内容；第7章为航天器热分析技术，包括外热流分析、辐射分析、特定问题模拟、热模型修正等内容；第8章为航天器地面热模拟试验，包括空间热环境模拟方法、外热流模拟装置与热流测量、热平衡试验方法等内容；第9章为航天器热控制新技术，包括大规模复杂系统热管理技术、能源再生与原位热利用技术，模块化、自适应在轨维护热控制技术等内容。
　　本书由苗建印、钟奇、赵啟伟、赵欣编著，苗建印，钟奇、赵啟伟负责全书统稿和审校。钟奇负责第1章及第7章的撰写；赵欣负责第2章及第3章的撰写；赵啟伟负责第4章及第6章的撰写；苗建印负责第5章及第9章的撰写。此外，参加编著的还有江海（第7章外热流分析部分内容）、向艳超（第2章空间环境部分内容和第8章航天器地面热模拟试验）、傅伟纯（第5章热控涂层部分）、张红星（第5章制冷技术部分）、何江（第9章深低温获取与高效热传输技术等内容）。
　　此外，在本书的编著过程中，还得到了赵亮、李一凡、陈建新、孙家林、余雷、宁献文、王玉莹、杨昌鹏、韩海鹰、薛淑艳、赵剑锋、丁汀、李文君等同志的大力支持，何江、徐亚威、刘畅、周强、刘思学同志负责全书的合稿与初步编辑工作，同时，在编著过程中，多位其他航天器热控制专家也提供了丰富的技术资料，在此一并表示感谢！
　　本书由文耀普任主审，胡金刚、范含林、姚伟任审稿专家，他们对本书进行了认真把关，并提出了许多宝贵意见。本书的编写过程得到了叶培建院士、王永富研究员的深切关注和悉心指导，得到了中国空间技术研究院、北京空间飞行器总体设计部各级领导的关心和支持，得到了北京理工大学出版社编辑的精心校阅和编辑。中国空间技术研究院总体部科技委梁晓珩、梁秀娟为本书的编写和出版做了大量工作。在此，作者一并表示诚挚的谢意。
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