CN107367183A - 复合热管和夹层板、散热器板以及具有复合热管的航天器 - Google Patents

复合热管和夹层板、散热器板以及具有复合热管的航天器 Download PDF

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Abstract

公开了复合热管、装配复合热管的方法、具有一个或多个复合热管的夹层板、装配夹层板的方法、散热器板、装配散热器板的方法、航天器和装配航天器的方法。复合热管包括细长传导性壳体，以及可操作地联接到所述细长传导性壳体的一个或多个横向侧面的一个或多个纤维增强复合层。夹层板包括两个间隔开的面板、定位在所述两个间隔开的面板之间的芯以及一个或多个复合热管。航天器包括主体和彼此相对的可操作地联接到所述主体的两个散热器板。

Description

复合热管和夹层板、散热器板以及具有复合热管的航天器
技术领域
本公开涉及热管，并且涉及包括热管的散热器板(radiator panel)。
背景技术
热管是传热装置，其依赖工作流体的相变以便将热从一个位置传递到另一个位置，诸如从电子装置传递到散热片。根据热管的应用，热管可以由各种材料构造，但是热管的主体通常由金属构造，诸如铝，因为其传热特性和密度。作为示例，热管通常用于将热从电子设备吸走以便防止电子设备过热。在一些应用中，由于极端温度改变而导致的热管的热膨胀和热收缩可能是不期望的。
航天器包括产生热的过多设备，诸如电子设备。这种热必须被消散，并且因为空间基本上缺乏空气，所以必须将热辐射到外部空间。航天器，诸如卫星，通常包括散热器板，所述散热器板将热从电子设备和其他设备吸取到航天器的外表面。散热器板的热膨胀和热收缩可影响航天器的通信设备指向地球和/或另一个航天器或外部空间中的其他物体的精度。对于某个航天器，通信设备的精确指向对其功能是关键的。历史上，散热器板已经由具有类似的热膨胀系数(CTE)的材料构造，以便最小化由于热不平衡而导致的散热器板的变形并且因此最小化对通信设备的指向的影响。另外，散热器板在历史上已经用作由散热器板支撑的电子设备(包括通信设备)的接地或自动返回。因此，散热器板在历史上已经利用夹在铝面板之间的铝蜂窝芯并且利用延伸通过所述芯的铝热管来构造。
发明内容
本文公开了复合热管、装配复合热管的方法、具有一个或多个复合热管的夹层板、装配夹层板的方法、散热器板、装配散热器板的方法、航天器和装配航天器的方法。
复合热管包括：细长传导性壳体(conductive casing)，其限定具有外周边区域的内部体积；管芯(wick)结构，其定位在细长传导性壳体的内部体积的外周边区域内；在外周边区域的内部体积内的工作流体；以及一个或多个纤维增强复合层，其可操作地联接到细长传导性壳体的一个或多个外横向侧面。每个纤维增强复合层包括多个细长纤维，所述多个细长纤维与细长传导性壳体纵向对齐并且通过粘结材料可操作地联接在一起。装配复合热管的方法包括将一个或多个纤维增强复合层可操作地联接到细长传导性壳体的一个或多个外横向侧面。
夹层板包括两个间隔开的面板、定位在两个间隔开的面板之间的芯，以及一个或多个复合热管。装配夹层板的方法包括：将第一面板可操作地联接到芯，将第二面板与第一面板相对地可操作地联接到芯，以及将一个或多个复合热管可操作地定位在第一面板与第二面板之间。
散热器板包括由纤维增强复合材料构造的两个间隔开的面板、定位在两个间隔开的面板之间的蜂窝芯，以及延伸通过蜂窝芯的一个或多个热管，其中所述两个间隔开的面板包括内面板和外面板。面板的纤维增强复合材料包括两种不同类型的纤维。装配散热器板的方法包括：将内面板可操作地联接到蜂窝芯，将外面板与内面板相对地可操作地联接到蜂窝芯，以及将一个或多个热管可操作地定位在内面板与外面板之间。
航天器包括主体和彼此相对的可操作地联接到主体的两个散热器板。装配航天器的方法包括将散热器板可操作地联接到航天器的主体。
附图说明
图1是表示根据本公开的复合热管的示意性剖面图。
图2是表示根据本公开的复合热管的示意性侧视图。
图3是表示根据本公开的具有至少一个复合热管的夹层板的示意性剖面图。
图4是示意性地表示根据本公开的方法的流程图。
图5是根据本公开的包括两个散热器板的示例航天器的等距视图。
图6是表示根据本公开的散热器板的示意性剖面图。
图7是表示根据本公开的散热器板的面板的单个板层(ply)的示意性剖面图。
图8是示意性地表示根据本公开的方法的流程图。
具体实施方式
本文公开了复合热管、装配复合热管的方法、具有一个或多个复合热管的夹层板、装配夹层板的方法、散热器板、装配散热器板的方法、航天器和装配航天器的方法。
图1和图2示意性地示出根据本公开的复合热管100。复合热管100包括细长传导性壳体102、管芯结构108、工作流体110和一个或多个纤维增强复合层112。细长传导性壳体102限定具有外周边区域106的内部体积104。管芯结构108定位在外周边区域106内，并且工作流体110在内部体积104内。一个或多个纤维增强复合层112可操作地联接到细长传导性壳体102的一个或多个外横向侧面114。
在图1中用正方形轮廓以实线示意性地表示细长传导性壳体102；然而，细长传导性壳体102的任何合适的轮廓形状在本公开的范围内，包括例如圆形轮廓、或如图1中以点划线示意性表示的具有主体122和四个平面延伸部124的凸缘配置，所述主体122具有圆形轮廓，并且所述四个平面延伸部124围绕主体122间隔开并且沿主体122纵向延伸。细长传导性壳体102可以由对于特定应用具有期望导热性能的任何合适的材料构造，其中铝、铜和钢是说明性、非排他性的示例。在一些示例中，细长传导性壳体102可以通过挤压过程来形成。在一些此类示例中，管芯结构108可以与细长传导性壳体102一体形成以便形成整体结构。
根据复合热管100的特定应用，复合热管100的管芯结构108可以采取任何合适的形式，包括(但不限于)烧结金属粉末、筛网(screens)和凹槽。复合热管100的示意图大体示出与细长传导性壳体102成一体的凹槽形式的管芯结构108，但是复合热管100不限于此类示例，并且可以将管芯结构108的其他配置结合到根据本公开的复合热管100中。
根据复合热管100的特定应用，复合热管100的工作流体110可以采取任何合适的形式，其中水、制冷剂、氨、碱金属、氮、氧、氖、氢、氦、甲醇、乙烷和锂是说明性、非限制性的示例。
如上所述，复合热管100包括一个或多个纤维增强复合层112，所述一个或多个纤维增强复合层112可操作地联接到细长传导性壳体102的一个或多个外横向侧面114。细长传导性壳体102的横向侧面114是平行于细长传导性壳体102的纵向轴线126的外侧面，例如与复合热管100的端面128形成对照。在一些示例中，横向侧面114可以是平面的，但是在细长传导性壳体102的所有示例中这种配置不是必需的，诸如在具有带圆形轮廓的细长传导性壳体102的复合热管100中。
如图1中示意性所示的，每个纤维增强复合层112包括多个细长纤维116，所述多个细长纤维116与细长传导性壳体102纵向对齐并且通过粘结材料118可操作地联接在一起。换言之，细长纤维116大致平行于细长传导性壳体102的纵向轴线126。在一些示例中，细长纤维116可以被描述成是单向的。由于是细长和单向的，细长纤维116以及因此一个或多个纤维增强复合层112可以作为整体向复合热管100提供期望的热特性和强度特性。
纤维增强复合层112可以按任何合适的方式构造，诸如基于可制造性、最终应用、复合热管100将暴露到的典型温度等。例如，纤维增强复合层112可以包括和/或被描述为膜(film)或层压件。在一些示例中，纤维增强复合层112可以被描述为由预浸料形成。另外或可替代地，粘结材料118可以包括胶带，并且细长纤维116可以附着到胶带的面和/或可以嵌入胶带中。另外或可替代地，在一些示例中，细长纤维116可在粘结材料118的基质内。根据复合热管100的最终应用，例如根据复合热管100暴露到的温度范围，粘结材料118可以是任何合适的材料。粘结材料118的说明性、非排他性的示例包括(但不限于)环氧树脂、氰酸酯、聚酰亚胺、双马来酰亚胺树脂和酚醛树脂。
在纤维增强复合层112的一些示例中，在纤维增强复合层112内，细长纤维116包括为0.05-0.10lbs/in.3的密度。
在纤维增强复合层112的一些示例中，并且如图1中示意性表示的，细长纤维116在纤维增强复合层112内是间隔开的。
纤维增强复合层112的细长纤维116可以具有任何合适的材料和尺寸，使得细长纤维116具有针对复合热管100的特定应用的期望性质。细长纤维116的说明性、非排他性的示例包括(但不限于)硼纤维和高强度碳纤维。在一些示例中，细长纤维116的平均直径在50-200μm、50-150μm、50-100μm、100-200μm、100-150μm或150-200μm的范围内。
此外，在复合热管100的一些示例中，细长纤维116可以由一种材料构造，所述材料具有与构造细长传导性壳体102的材料的拉伸强度和压缩强度不同的拉伸强度和压缩强度。例如，细长纤维116的拉伸强度和/或压缩强度可以是细长传导性壳体102的拉伸强度和/或压缩强度的至少1.5倍、至少2倍、至少5倍或至少10倍。作为说明性、非限制性的示例，细长纤维116可具有在500-600ksi的范围内的拉伸强度和/或压缩强度。由于细长纤维116并且因此纤维增强复合层112具有与细长传导性壳体102的拉伸强度和/或压缩强度不同的拉伸强度和/或压缩强度，复合热管100作为整体可具有在经受极端温度改变的某些应用中使用复合热管100所需的合成物理性质。例如，在散热器板(诸如航天器的散热器板)中使用复合热管100的应用中，由于极端温度改变而导致的散热器板的变形对航天器的性能会是有害的，并且复合热管100可以减小或以其他方式限制或甚至防止由于细长纤维116的拉伸强度和/或压缩强度而导致的不期望的变形。因此，纤维增强复合层112可以被描述为条带、约束条带和/或复合约束条带。
也就是说，由于细长传导性壳体102具有与细长纤维116和(一个或多个)纤维增强复合层112不同的拉伸强度和/或压缩强度，所以复合热管的总体热膨胀系数可以是细长传导性壳体102自身的、或不包括根据本公开的一个或多个纤维增强复合层112的热管的热膨胀系数的25-75％、30-70％、40-60％或约50％。仅作为说明性示例，没有可操作地联接到热管的壳体的一个或多个纤维增强复合层112的铝热管可具有约12.5ppm/°F的热膨胀系数。相比之下，根据本公开的复合热管100可具有在5-7.5ppm/°F的范围内的热膨胀系数，所述复合热管100具有铝细长传导性壳体102、以及可操作地联接到细长传导性壳体102的横向侧面114的一个或多个纤维增强复合层112。
继续参考图1，如以实线示意性地示出的，复合热管100包括可操作地联接到细长传导性壳体102的横向侧面114的至少一个纤维增强复合层112。如图1中以虚线示意性地表示的，复合热管100可以包括可操作地联接到细长传导性壳体102的相对的外横向侧面114的两个纤维增强复合层112。这种配置可能是期望的，例如，以便限制在经受温度改变时原本可能导致的细长传导性壳体102内的不期望应力。然而，以下也在本公开的范围内：纤维增强复合层112联接到多于两个外横向侧面114，并且甚至任选地，完全围绕细长传导性壳体102延伸或包裹的纤维增强复合层112。
纤维增强复合层112可以跨越横向侧面114的整个宽度，诸如图1中以虚线示意性表示的。然而，这种配置不是必需的，并且另外或可替代地，纤维增强复合层112可以跨越小于横向侧面114的整个宽度，诸如图1中以实线示意性表示的。类似地，纤维增强复合层112可以跨越横向侧面114的整个长度，或可以跨越小于横向侧面114的整个长度。在一些示例中，纤维增强复合层112可以与横向侧面114共同延伸或基本上共同延伸，并且在其他示例中，纤维增强复合层112可不与横向侧面114共同延伸或基本上共同延伸。图1和图2的示意图旨在示意性地表示纤维增强复合层112相对于横向侧面114的任何此类配置。
如上所述，在复合热管100中，纤维增强复合层112可操作地联接到细长传导性壳体102的外横向侧面114。“可操作地联接”是指纤维增强复合层112可以直接接合或接触细长传导性壳体102的横向侧面114，或纤维增强复合层112可以是间接联接的，并且不直接接合或接触细长传导性壳体102的横向侧面114。例如，当纤维增强复合层112的粘结材料118包括胶带时，所述胶带可以直接附着到细长传导性壳体102的横向侧面114。然而，如图1中以虚线示意性地和任选地示出的，复合热管100还可以包括在纤维增强复合层112与细长传导性壳体102的横向侧面114之间的单独粘合层120。
当存在时，根据复合热管100的应用以及复合热管100可经受的温度，粘合层120可以由任何合适的粘合剂材料构造，包括(但不限于)环氧树脂粘合剂。在一些应用中，可期望的是利用所需厚度的粘合剂，诸如使用具有厚度为0.005-0.025英寸的粘合层120。例如，在一些应用中，当复合热管100经受温度改变时，可期望粘合层120吸收细长传导性壳体102与纤维增强复合层112之间的应变。
现在转到图3，复合热管100可以用作夹层板130的结构部件。更具体地，夹层板130包括两个间隔开的面板132、定位在两个间隔开的面板132之间的芯134以及延伸通过芯134的一个或多个复合热管100，而没有一个或多个纤维增强复合层112在一个或多个复合热管100与两个间隔开的面板132之间直接延伸。夹层板130可以被构造和用于任何合适的应用，包括(但不限于)航天器的散热器板、相控阵列的散热器板和天线的基板。
根据夹层板130的应用和/或期望性质，面板132可以由任何合适的材料构造。作为说明性、非排他性的示例，面板132可由金属(诸如铝或钢)薄片或复合材料(诸如增强复合材料)构造。如本文所使用的，“增强复合材料”是指包括聚合物或连同填充物一起的其他粘结材料基质的材料。根据增强复合材料的期望性质，填充物可以是纤维、颗粒或其他材料配置。此外，填充物可以是有序的，诸如编织纤维或纵向对齐的纤维，或填充物可以是无序的，诸如随机排序的。填充物的示例包括(但不限于)碳颗粒、碳纤维、硼纤维、聚芳酰胺纤维、玻璃纤维和/或其他颗粒和/或纤维。当填充物包括纤维时，增强复合材料可以称为纤维增强复合材料。
根据夹层板130的应用和/或期望性质，芯134可以具有任何合适的配置，并且可以由任何合适的材料构造。在一些应用中，芯134可以是蜂窝芯。例如，蜂窝芯可以提供期望的压缩特性和重量特性。蜂窝芯是由限定中空单元的多个薄壁区段或系带(ligament)限定的结构。通常，虽然在所有示例中不是必需的，但是单元的横截面是六边形的。可以构造芯134的材料的说明性、非排他性的示例包括金属、塑料和包括纤维增强复合材料的增强复合材料。
虽然在所有示例中不是必需的，但夹层板130另外可以包括泡沫粘合剂136，泡沫粘合剂136将一个或多个复合热管100可操作地联接到夹层板130的芯134。例如，如图3中示意性所示的，泡沫粘合剂136(在存在时)可以在复合热管100的横向侧面与芯134之间延伸，以便将复合热管100可操作地联接到芯134。在一些应用中，合适的泡沫粘合剂136的说明性、非排他性的示例包括来自CYTEC SOLVAY GROUPTM的FM 410-1TM泡沫粘合剂。
图4示意性地提供表示根据本公开的方法的说明性、非排他性的示例的流程图。在图4中，以虚线框示出了一些步骤，所述虚线框指示此类步骤可以是任选的，或可以对应于根据本公开的方法的任选版本。也就是说，不要求根据本公开的所有方法都包括实线框中所示的步骤。如从本文的讨论所理解的，图4所示的方法和步骤不是限制性的，并且其他方法和步骤在本公开的范围内，包括具有大于或小于所示步骤数量的方法。
如图4中的实线框中示意性示出的，装配复合热管100的方法140包括将一个或多个纤维增强复合层112可操作地联接到细长传导性壳体102的一个或多个外横向侧面114，如142处所指示的。例如，如本文所讨论的，一个或多个纤维增强复合层112可以通过粘合层120可操作地联接到一个或多个外横向侧面114。
在一些方法140中，在处于50-100华氏度(°F)或室温的环境中执行可操作地联接142。
同样如图4中示意性示出的，装配夹层板130的方法144在本公开的范围内。如实线框中所指示的，方法144包括：将第一面板132可操作地联接到芯134，如146处所指示的；相对于第一面板132和芯134对一个或多个复合热管100进行可操作地定位，如148处所指示的；并且将第二面板132与第一面板132相对地可操作地联接到芯134，如150处所指示的。
一些方法144还包括(但不要求包括)在可操作地定位150之前，执行装配一个或多个复合热管100的方法140。
如图4中的虚线框中示意性地和任选地示出的，一些方法144还包括在可操作地联接146、可操作地定位148和可操作地联接150之后，在升高的温度诸如在150-250°F的温度下使夹层板130固化，如152处所指示的。在还包括在处于50-100华氏度(°F)或室温的环境中可操作地联接142的一些此类方法144中，可有利的是，在比夹层板130达到(as)一个整体所需的固化温度更低的温度下执行可操作地联接142。更具体地，当纤维增强复合层112在非升高温度(例如，在室温下)下结合到细长传导性壳体102时，结合(bond)导致结合部内的零或接近零的内部应力。随后，当夹层板130在升高温度下、在复合热管100在两个间隔开的面板132之间的情况下被固化时，复合热管100与间隔开的面板132之间的应变被最小化，这是由于与如果夹层板在非升高温度下未先前固化相比，复合热管100的有效热膨胀系数是更低的。因此，在固化和随后使用中的热循环二者期间，维持在间隔开的面板132与复合热管100之间的结合部的完整性。例如，与如果也在夹层板130被固化为整体的升高温度下执行可操作地联接142相比，当夹层板130暴露于极低温度时，可以导致一个或多个纤维增强复合层112与细长传导性壳体102之间的更小应变。
现在转到图5，示出了根据本公开的示例航天器10。航天器10是呈包括两个散热器板14的卫星12的形式。然而，其他类型的航天器10在本公开的范围内，并且散热器板14不限于与卫星一起使用，更不用说图5中所示和本文描述的示例性卫星12。此外，散热器板14可以(但不要求)包括和/或是根据本公开的夹层板130。
航天器10和卫星12包括结构主体16，散热器板14和其他设备可操作地安装到所述结构主体16。在卫星12的所示示例中，结构主体16包括圆柱形芯18、上板20、下板22、左加强件24、右加强件26、上天线支架28和下天线支架30。散热器板14包括：左散热器板14，其可操作地联接到上板20、左加强件24、下板22、上天线支架28和下天线支架30；以及右散热器板14，其可操作地联接到上板20、右加强件26、下板22、上天线支架28和下天线支架30。共同地，卫星12的散热器板14和主体16可被描述为航天器总线(bus)32，其中总线32用于将各种有效载荷34运载到外太空中。总线32的所示和所描述的构造仅是航天器10和卫星12的一个示例，其仅为了说明的目的而提供并且不将本公开限于所示的示例。在美国专利申请公开No.2014/0239124中公开了可适用于航天器总线32的构造的附加示例，所述专利申请的公开内容通过引用并入本文。
根据航天器10的最终应用，航天器10和卫星12的有效载荷34可以采取任何合适的形式和配置。例如，有效载荷34可以包括各种通信装置36，包括(但不限于)天线馈源38和天线反射器40。在最低限度上，卫星12的有效载荷34通常包括可操作地安装到散热器板14的内侧面的电子设备42。因此，由电子设备产生的热被传导到散热器板14，所述散热器板14进而将热辐射到外太空。有效载荷34另外可以包括安装到散热器板14的外侧面的结构，诸如(但不限于)如图5所示的太阳能电池阵列44。
因为散热器板14限定卫星12的结构部件，所以其热稳定性对于确保通信装置36按需运行是关键的。例如，第一通信装置(诸如呈天线馈源38的形式)相对于第二通信装置(诸如呈天线馈源38所指向的天线反射器40的形式)的位置对于通信装置以及因此卫星12的有效性可以是关键的。因此，即使当散热器板14经受显著的热改变时，包括散热器板14的总线32可以被配置为维持两个通信装置36之间的期望位置关系。可以根据通信装置的附接点到总线32的移动来描述此期望的位置关系。使用天线示例，可以相对于主体16在第一安装件46处联接天线馈源38，并且可以相对于主体16在第二安装件48处联接天线反射器40。当卫星12的散热器板14中的一个或两个经受在以下范围内的最小温度与最大温度之间的温度改变：-50-100℃、-20-100℃、-20-80℃、0-100℃、10-100℃、20-100℃、50-100℃和/或20-80℃中的一个或多个时，第一安装件可相对于第二安装件移动、旋转或枢转小于0.1度、小于0.08度、小于0.06度或小于0.04度。前述范围的任何组合在本公开的范围内。另外或可替代地，当散热器板14中的一个或两个开始以以下范围内的速率散热：100-5000瓦特、100-2500瓦特、500-5000瓦特和/或500-2500瓦特中的一个或多个(即从零瓦特到在所列举的范围之一内)时，第一安装件可相对于第二安装件移动、旋转或枢转小于0.1度、小于0.08度、小于0.06度或小于0.04度。前述范围的任何组合在本公开的范围内。作为说明性、非排他性的示例，当散热器板14以100-5000瓦特范围内的速率散热，并且/或者经受在-50-100℃范围内的最小温度与最大温度之间的温度改变时，第一安装件可以移动、旋转或枢转小于0.1度。
现在转到图6，示意性地表示了散热器板14的示例。尽管未要求，但散热器板14是大体平面的且矩形的。散热器板14包括两个间隔开的面板50、定位在面板50之间的蜂窝芯52，以及延伸通过面板50之间的蜂窝芯52的一个或多个热管54。当散热器板14是根据本公开的夹层板130时，热管54中的一个或多个可以是根据本公开的复合热管100。面板50包括在作为总线的部件安装时面向总线32的内部的内面板56，以及面向总线的朝向外太空的外部的外面板58。蜂窝芯52给予散热器板结构支撑。一个或多个热管54从安装到内面板56的电子设备42抽吸热，并且将热传递到外面板58以便辐射到外太空。如图6中任选地和示意性示出的，一个或多个结构60也可以安装到外面板58，其中太阳能电池阵列44是示例。
散热器板14的蜂窝芯52可以由任何合适的材料构造，包括金属、塑料和增强复合材料。金属的典型示例包括铝。
散热器板的面板50至少部分地由纤维增强复合材料构造，并且在一些示例中完全由纤维增强复合材料构造。在一些示例中，面板50可以被构造为多个材料板层62的层压件。例如，面板50可以包括2-10个、2-8个、2-6个、2-4个、4-10个、4-8个、4-6个、6-10个、6-8个或8-10个材料板层62；然而，在面板50中可以包括其他数量的板层62，包括小于、大于以及在所列举的范围内的数量。另外或可替代地，面板50可以包括至少一个金属箔层，诸如铝箔层。在一些示例中，面板50可以具有在以下范围内的厚度：200-1000μm、200-800μm、200-600μm、200-400μm、400-1000μm、400-800μm、400-600μm、600-1000μm、600-800μm或800-1000μm；然而，面板50的其他厚度也在本公开的范围内。前述范围的任何组合在本公开的范围内。例如，面板50可以包括2-10个板层62，从而导致面板50的厚度在200-1000μm的范围内。
图7示意性地表示可用于构造面板50的纤维增强复合材料的示例板层62。
在面板50的一些示例中，纤维增强复合材料可以包括在粘结材料68的基质内的一组纤维64和一组纤维66，并且其中纤维64与纤维66在一个或多个性质或特性方面不同。
例如，在面板50的一些示例中，纤维64的平均直径可以与纤维66的平均直径不同。作为示例，纤维66的平均直径可以是纤维64的平均直径的至少2倍、至少4倍、至少6倍、至少8倍、2-10倍、2-8倍、2-6倍、2-4倍、4-10倍、4-8倍、4-6倍、6-10倍、6-8倍或8-10倍。另外或可替代地，纤维64的平均直径可以在5-20μm、5-15μm、5-10μm、10-20μm、10-15μm或15-20μm的范围内，并且纤维66的平均直径可以在50-200μm、50-150μm、50-100μm、100-200μm、100-150μm或150-200μm的范围内。其他平均直径以及平均直径的比率在本公开的范围内。前述范围的任何组合在本公开的范围内。例如，纤维66的平均直径可以是纤维64的平均直径的至少2倍。
在面板50的一些示例中，纤维64可以是碳纤维。在面板50的一些示例中，纤维66可以是硼纤维。
在面板50的一些示例中，面板50和/或板层62内的纤维64的总数与纤维66的总数的比率可以在以下范围内：100-500、100-400、100-300、100-200、200-500、200-400、200-300、300-500、300-400或400-500；然而，可以在面板50和/或其板层62中利用其他比率，包括在所列举的范围内的比率以及低于和高于所列举的范围的比率。
在面板50的一些示例中，在单个板层62内，纤维64可以按下面范围平均间隔开：0-30μm、0-20μm、0-10μm、10-30μm、10-20μm或20-30μm。在面板50的一些示例中，在单个板层62内，纤维66可以按下面范围平均间隔开：50-200μm、50-150μm、50-100μm、100-200μm、100-150μm或150-200μm。纤维64的上述范围中的任何一个与纤维66的上述范围中的任一个的任何比率在本公开的范围内。例如，在单个板层62内，纤维64可以按0-30μm的范围平均间隔开，并且纤维66可以按50-200μm的范围平均间隔开。此外，可以在面板50的板层62中利用包括在所列举的范围内以及低于和高于所列举的范围的其他间隔。
在面板50的一些示例中，纤维64可以具有在-0.8-0ppm/°F范围内的热膨胀系数。在面板50的一些示例中，纤维66可以具有在2-3ppm/°F范围内的热膨胀系数。可以使用纤维64的上述范围和纤维66的上述范围的任何组合。
在面板50的一些示例中，纤维64可具有在75-1100W/m-K范围内的热导率。在面板50的一些示例中，纤维66可具有在25-400W/m-K范围内的热导率。可以使用纤维64的上述范围和纤维66的上述范围的任何组合。
在面板50的一些示例中，纤维64可具有在400-800ksi范围内的拉伸强度。在面板50的一些示例中，纤维66可具有在500-600ksi范围内的拉伸强度。可以使用纤维64的上述范围和纤维66的上述范围的任何组合。
在面板50的一些示例中，面板50或其板层62的纤维增强复合材料的粘结材料68可包括环氧树脂、氰酸酯、聚酰亚胺、双马来酰亚胺树脂或酚醛树脂。另外或可替代地，粘结材料68还可以包括热导率增强剂，诸如磨碎碳纤维、碳纳米管和纳米石墨片中的一种或多种。
如以上所讨论的，根据散热器板14的特定示例，散热器板14的面板50、蜂窝芯52和热管54可以具有各种性质和特性。因此，散热器板14的性质和特性作为整体也可以变化。
在散热器板14的一些示例中，散热器板作为整体在其厚度上(across)可以具有在0.5-13ppm/°F范围内的热膨胀系数。另外或可替代地，散热器板作为整体在平行于面板50的方向上可以具有在0.25-4ppm/°F范围内的热膨胀系数。
图8示意性地提供表示根据本公开的方法的说明性、非排他性的示例的流程图。在图8中，以虚线框示出了一些步骤，所述虚线框指示此类步骤可以是任选的，或可以对应于根据本公开的方法的任选版本。也就是说，不要求根据本公开的所有方法都包括实线框中所示的步骤。如从本文的讨论所理解的，图8所示的方法和步骤不是限制性的，并且其他方法和步骤在本公开的范围内，包括具有大于或小于所示步骤数量的方法。
如图8中的实线框中示意性示出的，装配航天器10的散热器板14的方法80包括：将内面板56可操作地联接到蜂窝芯52，如82处所指示的；将外面板58与内面板56相对地可操作地联接到蜂窝芯52，如84处所指示的；以及将一个或多个热管54可操作地定位在内面板56与外面板58之间，如86处所指示的。如图8所指示的，方法80也可以是根据本公开的方法114。
装配航天器10的方法90也在本公开的范围内，并且如图8中的92处所指示的，可以包括至少将散热器板14可操作地联接到航天器10的主体16。一些方法90还可以包括在联接92之前执行装配散热器板14的方法80。
在以下列举的段落中描述根据本公开的创造性主题的说明性、非排他性的示例：
A.一种复合热管，其包括：
细长传导性壳体，其限定具有外周边区域的内部体积；
管芯结构，其定位在所述细长传导性壳体的所述内部体积的所述外周边区域内；
在所述外周边区域的所述内部体积内的工作流体，；以及
一个或多个纤维增强复合层，其可操作地联接到所述细长传导性壳体的一个或多个外横向侧面，其中每个纤维增强复合层包括多个细长纤维，所述多个细长纤维与所述细长传导性壳体纵向对齐并且通过粘结材料可操作地联接在一起。
A1.根据段落A所述的复合热管，其中每个纤维增强复合层包括膜。
A2.根据段落A-A1中任一段所述的复合热管，其中所述粘结材料包括胶带。
A2.1.根据段落A2所述的复合热管，其中所述多个细长纤维附着到所述胶带的面。
A2.2.根据段落A2所述的复合热管，其中所述多个细长纤维嵌入所述胶带中。
A3.根据段落A-A2.2中任一段所述的复合热管，其中所述粘结材料包括所述粘结材料的基质，并且所述多个细长纤维在所述基质内。
A4.根据段落A-A3中任一段所述的复合热管，其中所述粘结材料包括以下各项，任选地基本上由以下各项组成，任选地由以下各项组成：环氧树脂、氰酸酯、聚酰亚胺、双马来酰亚胺树脂或酚醛树脂。
A5.根据段落A-A4中任一段所述的复合热管，其中在每个纤维增强复合层内，所述多个细长纤维包括为0.05-0.10lbs/in.3的密度。
A6.根据段落A-A5中任一段所述的复合热管，其中在每个纤维增强复合层内，所述多个细长纤维间隔开。
A7.根据段落A-A6中任一段所述的复合热管，其中所述多个细长纤维包括硼纤维，任选地基本上由硼纤维组成，任选地由硼纤维组成。
A8.根据段落A-A7中任一段所述的复合热管，其中所述多个细长纤维包括高强度碳纤维，任选地基本上由高强度碳纤维组成，任选地由高强度碳纤维组成。
A9.根据段落A-A8中任一段所述的复合热管，其中所述细长传导性壳体由具有第一拉伸强度和第一压缩强度的材料构造，并且其中所述多个细长纤维由具有大于所述第一拉伸强度的第二拉伸强度和大于所述第一压缩强度的第二压缩强度的材料构造。
A9.1.根据段落A9所述的复合热管，其中第二拉伸强度为所述第一拉伸强度的至少1.5倍、至少2倍、至少5倍或至少10倍。
A9.2.根据段落A9-A9.1中任一段所述的复合热管，其中所述第二压缩强度为所述第一压缩强度的至少1.5倍、至少2倍、至少5倍或至少10倍。
A10.根据段落A-A9.2中任一段所述的复合热管，其中所述细长传导性壳体由铝、铜或钢构造。
A11.根据段落A-A10中任一段所述的复合热管，其中所述多个细长纤维的细长纤维是单向的。
A12.根据段落A-A11中任一段所述的复合热管，其中所述一个或多个纤维增强复合层包括两个纤维增强复合层，所述两个纤维增强复合层可操作地联接到所述细长传导性壳体的相对的外横向侧面。
A13.根据段落A-A12中任一段所述的复合热管，还包括：
粘合层，其在所述一个或多个纤维增强复合层与所述细长传导性壳体的相应的一个或多个外横向侧面之间。
A13.1.根据段落A13所述的复合热管，其中所述粘合层具有为0.005-0.025英寸的厚度。
A13.2.根据段落A13-A13.1中任一段所述的复合热管，其中所述粘合层包括环氧树脂粘合剂，任选地基本上由环氧树脂粘合剂组成，任选地由环氧树脂粘合剂组成。
A14.根据段落A-A13.2中任一段所述的复合热管用作夹层板的散热器板的、用于航天器的散热器板的、用于相控阵列的散热器板的或用于天线的基板的结构部件。
B.一种装配复合热管的方法，所述方法包括：
将一个或多个纤维增强复合层可操作地联接到细长传导性壳体的一个或多个外横向侧面，
其中所述一个或多个纤维增强复合层和/或所述细长传导性壳体包括段落A-A13.3中任一段的主题。
B1.根据段落B所述的方法，其中在处于50-100°F，任选地处于室温的环境中执行所述可操作地联接。
C.一种夹层板，其包括：
两个间隔开的面板；
芯，其定位在所述两个间隔开的面板之间；以及
根据段落A-A13.3中任一段所述的一个或多个复合热管，其延伸通过所述芯，而没有所述一个或多个纤维增强复合层在所述一个或多个复合热管与所述两个间隔开的面板之间直接延伸。
C1.根据段落C所述的夹层板，其中所述芯包括蜂窝芯，任选地基本上由蜂窝芯组成，任选地由蜂窝芯组成。
C2.根据段落C-C1中任一段所述的夹层板，其中所述芯由金属构造，任选地由铝构造。
C3.根据段落C-C2中任一段所述的夹层板，其中所述两个间隔开的面板由纤维增强复合材料构造。
C4.根据段落C-C3中任一段所述的夹层板，还包括：
泡沫粘合剂，其将所述一个或多个复合热管可操作地联接到所述芯。
C5.根据段落C-C4中任一段所述的夹层板，其中所述一个或多个复合热管的所述一个或多个纤维增强复合层由复合层压件构造，在所述一个或多个复合热管在升高温度下被结合到所述两个间隔开的面板之前，所述复合层压件在室温下固化。
C6.根据段落C-C5中任一段所述的夹层板，其中所述夹层板包括以下各项中的一个：散热器板、航天器的散热器板、相控阵列的散热器板以及天线的基板。
C7.根据段落C-C6中任一段所述的夹层板用作散热器板、航天器的散热器板、相控阵列的散热器板或天线的基板。
D.一种装配夹层板的方法，所述方法包括：
将第一面板可操作地联接到芯；
将第二面板与所述第一面板相对地可操作地联接所述芯；以及
将一个或多个复合热管可操作地定位在所述第一面板与所述第二面板之间；
其中所述第一面板、所述第二面板、所述芯和/或所述一个或多个复合热管包括段落C-C6中任一段的主题。
D1.根据段落D所述的方法，还包括：
在所述可操作地定位之前，根据段落B-B1中任一段所述的方法装配所述一个或多个复合热管。
D2.根据段落D-D1中任一段所述的方法，还包括：
在所述可操作地联接所述第一面板、所述可操作地联接所述第二面板以及所述可操作地定位之后，在升高温度下，任选地在150-250°F的温度下使所述夹层板固化。
E.一种散热器板，所述散热器板包括：
两个间隔开的面板，其包括内面板和外面板，其中所述两个间隔开的面板由纤维增强复合材料构造；
蜂窝芯，其定位在所述两个间隔开的面板之间；以及
一个或多个热管，其延伸通过所述蜂窝芯。
E1.根据段落E所述的散热器板，其中所述蜂窝芯由金属构造，任选地由铝构造。
E2.根据段落E-E1中任一段所述的散热器板，其中所述一个或多个热管由金属构造，任选地由铝构造。
E3.根据段落E-E2中任一项所述的散热器板，其中所述纤维增强复合材料包括第一组纤维和第二组纤维，其中所述第一组的所述纤维与所述第二组的所述纤维在至少一个特性上不同。
E3.1.根据段落E3所述的散热器板，其中所述第一组纤维包括具有第一平均直径的纤维，并且其中所述第二组纤维包括具有与所述第一平均直径不同的第二平均直径的纤维。
E3.1.1.根据段落E3.1所述的散热器板，其中所述第二平均直径是所述第一平均直径的至少2倍、至少4倍、至少6倍、至少8倍、2-10倍、2-8倍、2-6倍、2-4倍、4-10倍、4-8倍、4-6倍、6-10倍、6-8倍或8-10倍。
E3.1.2.根据段落E3.1-E3.1.1中任一段所述的散热器板，其中所述第一平均直径在5-20μm、5-15μm、5-10μm、10-20μm、10-15μm或15-20μm的范围内。
E3.1.3.根据段落E3.1-E3.1.2中任一段所述的散热器板，其中所述第二平均直径在50-200μm、50-150μm、50-100μm、100-200μm、100-150μm或150-200μm的范围内。
E3.2.根据段落E3-E3.1.3中任一段所述的散热器板，其中所述第一组的所述纤维包括碳纤维，任选地基本上由碳纤维组成，任选地由碳纤维组成，并且其中所述第二组的所述纤维不包括碳纤维。
E3.3.根据段落E3-E3.2中任一段所述的散热器板，其中所述第二组的所述纤维包括硼纤维，任选地基本上由硼纤维组成，任选地由硼纤维组成，并且其中所述第一组的所述纤维不包括硼纤维。
E3.4.根据段落E3-E3.3中任一段所述的散热器板，其中所述第一组纤维的总数与所述第二组纤维的总数的比率在100-500、100-400、100-300、100-200、200-500、200-400、200-300、300-500、300-400或400-500的范围内。
E3.5.根据段落E3-E3.4中任一段所述的散热器板，其中在所述纤维增强复合材料的单个板层内，所述第一组纤维的纤维以以下范围平均间隔开：0-30μm、0-20μm、0-10μm、10-30μm、10-20μm或20-30μm。
E3.6.根据段落E3-E3.5中任一段所述的散热器板，其中在所述纤维增强复合材料的单个板层/所述单个板层内，所述第二组纤维的纤维以以下范围平均间隔开：50-200μm、50-150μm、50-100μm、100-200μm、100-150μm或150-200μm。
E3.7.根据段落E3-E3.6中任一段所述的散热器板，其中所述第一组纤维包括具有热膨胀系数在-0.8-0ppm/°F范围内的纤维。
E3.8.根据段落E3-E3.7中任一段所述的散热器板，其中所述第二组纤维包括具有热膨胀系数在2-3ppm/°F范围内的纤维。
E3.9.根据段落E3-E3.8中任一段所述的散热器板，其中所述第一组纤维包括具有热导率在75-1100W/m-K范围内的纤维。
E3.10.根据段落E3-E3.9中任一段所述的散热器板，其中所述第二组纤维包括具有热导率在25-400W/m-K范围内的纤维。
E3.11.根据段落E3-E3.10中任一段所述的散热器板，其中所述第一组纤维包括具有拉伸强度在400-800ksi范围内的纤维。
E3.12.根据段落E3-E3.11中任一段所述的散热器板，其中所述第二组纤维包括具有拉伸强度在500-600ksi范围内的纤维。
E4.根据段落E-E3.12中任一段所述的散热器板，其中所述内面板包括以下各项，任选地基本上由以下各项组成，任选地由以下各项组成：所述纤维增强复合材料的2-10个、2-8个、2-6个、2-4个、4-10个、4-8个、4-6个、6-10个、6-8个或8-10个板层。
E4.1.根据段落E4所述的散热器板，其中所述内面板还包括至少一个金属箔层，任选地包括铝箔层。
E5.根据段E-E4.1中任一段所述的散热器板，其中所述外面板包括以下各项，任选地基本上由以下各项组成，任选地由以下各项组成：所述纤维增强复合材料的2-10个、2-8个、2-6个、2-4个、4-10个、4-8个、4-6个、6-10个、6-8个或8-10个板层。
E5.1.根据段落E5所述的散热器板，其中所述外面板还包括至少一个金属箔层，任选地包括铝箔层。
E6.根据段落E-E5.1中任一段所述的散热器板，其中所述内面板具有以下范围内的厚度：200-1000μm、200-800μm、200-600μm、200-400μm、400-1000μm、400-800μm、400-600μm、600-1000μm、600-800μm或800-1000μm。
E7.根据段落E-E6中任一段所述的散热器板，其中所述外面板具有以下范围内的厚度：200-1000μm、200-800μm、200-600μm、200-400μm、400-1000μm、400-800μm、400-600μm、600-1000μm、600-800μm或800-1000μm。
E8.根据段落E-E7中任一段所述的散热器板，其中所述纤维增强复合材料包括粘结材料，所述粘结材料包括以下各项，任选地基本上由以下各项组成，任选地由以下各项组成：环氧树脂、氰酸酯、聚酰亚胺、双马来酰亚胺树脂或酚醛树脂。
E8.1.根据段落E8所述的散热器板，其中所述粘结材料还包括热导率增强剂，任选地磨碎碳纤维、碳纳米管和纳米石墨片中的一种或多种。
E9.根据段落E-E8.1中任一段所述的散热器板，其中所述散热器板作为整体在所述散热器板厚度上具有在0.5-13ppm/°F范围内的热膨胀系数。
E10.根据段落E-E9中任一段所述的散热器板，其中所述散热器板作为整体在平行于所述内面板和所述外面板的方向上具有在0.25-4ppm/°F范围内的热膨胀系数。
E11.根据段落E-E10中任一段所述的散热器板，其中所述散热器板是大体平面的。
E12.根据段落E-E11中任一段所述的散热器板，其中所述散热器板是大体矩形的。
E13.根据段落E-E12中任一段所述的散热器板，其中所述一个或多个热管包括根据段落A-A13.3中任一段所述的复合热管中的一个或多个。
E14.根据段落E-E13中任一段所述的散热器板用作航天器的结构部件。
E15.根据段落E-E13中任一段所述的散热器板用于提高航天器的通信装置的精度。
E16.根据段落E-E13中任一段所述的散热器板用作航天器的散热器板、相控阵列的散热器板或天线的基板中的一个或多个。
F.一种航天器，其包括：
主体；以及
根据段落E-E13中任一段所述的两个散热器板，其彼此相对可操作地联接到所述主体。
F1.根据段落F所述的航天器，还包括：
第一通信装置，其通过第一安装件相对于所述主体可操作地联接；以及
第二通信装置，其通过第二安装件相对于所述主体可操作地联接。
F1.1.根据段落F1所述的航天器，其中所述第一通信装置和所述第二通信装置电接地到所述两个散热器板。
F1.2.根据段落F1-F1.1中任一段所述的航天器，其中当所述两个散热器板中的一个或两个经受在以下范围内的最小温度与最大温度之间的温度改变：-50-100℃、-20-100℃、-20-80℃、0-100℃、10-100℃、20-100℃、50-100℃或20-80℃时，所述第一安装件相对于所述第二安装件移动、旋转或枢转小于0.1度、0.08度、0.06度或0.04度。
F1.3.根据段落F1-F1.2中任一段所述的航天器，其中当所述两个散热器板中的一个或两个开始以以下范围内的速率散热：100-5000瓦、100-2500瓦、500-5000瓦或500-2500瓦时，所述第一安装件相对于所述第二安装件移动、旋转或枢转小于0.1度、0.08度、0.06度或0.04度。
F2.根据段落F-F1.3中任一段所述的航天器，其中所述第一通信装置包括天线馈源，其中所述第二通信装置包括天线反射器，并且其中所述天线馈源指向所述天线反射器。
F3.根据段落F-F2中任一段所述的航天器，其中所述航天器没有星体跟踪器安装件、独立天线安装件和传感器套件光具座安装件中的一个或多个。
F4.根据段落F-F3中任一段所述的航天器任选地用作通信卫星。
G.一种装配散热器板的方法，所述方法包括：
将内面板可操作地联接到蜂窝芯；
将外面板与所述内面板相对地可操作地联接到所述蜂窝芯；以及
将一个或多个热管可操作地定位在所述内面板与所述外面板之间；
其中所述内面板、所述外面板、所述蜂窝芯和/或所述一个或多个热管包括段落E-E13中任一段的主题。
H.一种装配航天器的方法，所述方法包括：
将散热器板可操作地联接到所述航天器的主体，其中所述散热器板包括段落E-E13中任一段的主题，并且其中所述航天器包括段落F-F3中任一段的主题。
本文公开的设备的各种公开元件和方法的步骤不是根据本公开的所有设备和方法所必需的，并且本公开包括本文公开的各种元件和步骤的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。此外，本文公开的各种元件和步骤中的一个或多个可以限定与所公开的设备或方法的整体分开并且脱离的独立的创造性主题。因此，这种创造性主题不需要与本文中明确公开的特定设备和方法相关联，并且这种创造性主题可以在本文中未明确公开的设备和/或方法中找到用途。

Claims (13)

1.一种复合热管，其包括：
细长传导性壳体，其限定具有外周边区域的内部体积；
管芯结构，其定位在所述细长传导性壳体的所述内部体积的所述外周边区域内；
在所述外周边区域的所述内部体积内的工作流体；以及
一个或多个纤维增强复合层，其可操作地联接到所述细长传导性壳体的一个或多个外横向侧面，其中每个纤维增强复合层包括多个细长纤维，所述多个细长纤维与所述细长传导性壳体纵向对齐并且通过粘结材料可操作地联接在一起。
2.根据权利要求1所述的复合热管，其中所述粘结材料包括胶带。
3.根据权利要求2所述的复合热管，其中所述多个细长纤维附着到所述胶带的面。
4.根据权利要求2所述的复合热管，其中所述多个细长纤维嵌入所述胶带中。
5.根据权利要求1所述的复合热管，其中所述粘结材料包括所述粘结材料的基质，并且所述多个细长纤维在所述基质内。
6.根据权利要求1所述的复合热管，其中在每个纤维增强复合层内，所述多个细长纤维包括为0.05–0.10lbs/in.3的密度。
7.根据权利要求1所述的复合热管，其中在每个纤维增强复合层内，所述多个细长纤维间隔开。
8.根据权利要求1所述的复合热管，其中所述多个细长纤维包括硼纤维或高强度碳纤维。
9.根据权利要求1所述的复合热管，其中所述细长传导性壳体由具有第一拉伸强度和第一压缩强度的材料构造，其中所述多个细长纤维由具有第二拉伸强度和第二压缩强度的材料构造，其中所述第二拉伸强度为所述第一拉伸强度的至少2倍，并且其中所述第二压缩强度为所述第一压缩强度的至少2倍。
10.根据权利要求1所述的复合热管，其中所述多个细长纤维的细长纤维是单向的。
11.根据权利要求1所述的复合热管，其中所述一个或多个纤维增强复合层包括两个纤维增强复合层，所述两个纤维增强复合层可操作地联接到所述细长传导性壳体的相对的外横向侧面。
12.根据权利要求1所述的复合热管，还包括：
粘合层，其在所述一个或多个纤维增强复合层与所述细长传导性壳体的相应的一个或多个外横向侧面之间，其中所述粘合层具有为0.005-0.025英寸的厚度，并且其中所述粘合层包括环氧树脂粘合剂。
13.一种装配所述夹层板的方法，所述方法包括：
在处于50-100°F的环境中，将所述一个或多个纤维增强复合层可操作地联接到所述细长传导性壳体的所述一个或多个外横向侧面；
将所述两个间隔开的面板中的第一面板可操作地联接到所述芯；
将所述两个间隔开的面板中的第二面板与所述第一面板相对地可操作地联接到所述芯；以及
将所述一个或多个复合热管可操作地定位在所述第一面板与所述第二面板之间；
在所述可操作地联接所述一个或多个纤维增强复合层、所述可操作地联接所述第一面板、所述可操作地联接所述第二面板以及所述可操作地定位之后，在150-250°F的温度下使所述夹层板固化。
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