CN110589030B - 一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，从模块化可重构卫星系统设计入手，根据模块的热耗水平和载荷特点进行分类，采取不同的热控制措施，分别设计固固导热接口、液路接口和气液接口等三种可重复分离热接口以及石墨烯涂膜、平板热管等强化传热措施，建立组装与重构系统的热连通，实现整个卫星系统为分散分布式热耗提供散热途径的协同散热，增强单个模块及卫星系统的散热能力。

Description

一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，属于热控制领域。
背景技术
随着我国及世界各国利用太空的广度和深度逐渐拓展，对卫星研制需求不断丰富和提高。一方面，大型或超大型卫星的需求不断涌现，包括超大型望远镜、超大型空间天线、长基线空间测量任务等，空间尺寸达到了几十米到上公里，在轨重量达到十几吨到几百吨，由于运载火箭整流罩包络和发射重量的限制，很难满足这类卫星的研制需要；另一方面，对卫星的灵活性和发射效益要求越来越高，传统卫星的发射到寿命结束的一次性工作方式，已与空间技术的快速发展不相适应。在这种情况下，可重构卫星渐渐成为国际上未来空间系统发展的一个重要方向。
可重构卫星采用模块化设计，卫星平台和载荷模块可在轨组装、重构，可在轨维修和接受服务，从而实现卫星功能的灵活拓展和平台资源的高效利用。每个模块采用小型化设计，并配有高度集成的“机、电、热、信息”多功能即插即用对接接口。模块之间通过对接接口连接，由空间机器人进行在轨组装，支持模块重复安装和拆除，便于模块在轨更换和升级。
基于上述构型特点和任务需求，模块化可重构卫星热耗分布呈现分散式的特点，远距离分散分布于各个模块内。同时，由于小型化集成设计的模块空间有限，模块自身不能满足大热耗载荷的散热需求。因此，模块化可重构卫星散热能力严重受限，在轨极端工况下大热耗载荷工作产生的热量无法排散从而会引起温度过度升高，导致无法正常工作。
目前，现有的卫星热控设计针对单个卫星系统实现独立散热，仅支持单个模块独立热控，无法建立模块化可重构卫星可重复分离的热连通，实现分散式热耗的协同散热，严重制约模块化可重构卫星散热能力和承载能力的提升。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，卫星热控设计仅支持单个模块独立热控，无法建立模块化可重构卫星可重复分离的热连通，实现分散式热耗协同散热的问题，提出了一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，具体步骤如下：
(1)根据卫星设备热耗及载荷热流密度进行模块化划分；
(2)对步骤(1)模块化划分后的所有种类模块均单独进行封装，于步骤(1)中所得模块化划分结果中，根据卫星设备热耗及载荷热流密度分别选取各类模块对应的可重复分离热接口；
(3)根据步骤(1)中所得模块化划分结果，进行热控制处理，具体处理方法为：根据具体任务需求选取所需模块并通过各模块封装箱上可重复分离热接口进行连接，同时进行可重复分离热接口设置，并对封装箱壁进行涂覆处理或加装散热装置完成热控制处理。
还包括步骤(4)，于热控制试验中，模拟步骤(3)中热控制处理后各模块封装箱散热能力，若能达到具体任务需求，则热控制处理有效，若不能达到具体任务需求，则返回步骤(3)更改各模块热控制处理方法并重新进行模拟直至达到具体任务需求。
所述步骤(1)中，模块化划分的具体方法为：
热耗小于150W、载荷热流密度低于1W/cm2的模块为第一类模块；热耗小于150W、载荷热流密度介于1W/cm2与3W/cm2之间的模块为第二类模块；热耗大于150W、载荷热流密度低于1W/cm2的模块为第三类模块；热耗大于150W、载荷热流密度介于1W/cm2与3W/cm2之间的模块为第四类模块；热耗大于150W、载荷热流密度高于3W/cm2的模块为第五类模块。
所述步骤(2)中，根据模块化划分结果选取各模块对应的可重复分离热接口的具体方法为：
所述可重复分离热接口包括固固导热接口、液路接口和气液接口，其中：
第一类和第二类模块采用固固导热接口，第三类和第四类模块采用液路接口，第五类模块采用气液接口。
所述固固导热接口、液路接口和气液接口与卫星平台通过对应接口进行匹配对接，均可为卫星系统的进行协同散热。
所述第一类模块的热控制处理方法具体为：
所述固固导热接口设置于第一类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，固固导热接口中心设置锁紧释放装置，第一类模块封装箱内壁、固固导热接口内侧均涂覆有石墨烯膜，且第一类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
所述第二类模块的热控制处理方法具体为：
所述固固导热接口设置于第二类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，固固导热接口中心设置锁紧释放装置，第二类模块封装箱内壁、固固导热接口内侧均贴附U型热管，且第二类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
所述第三类模块的热控制处理方法具体为：
所述液路接口设置于第三类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，封装箱结构板板内预留槽道，与液路接口连接，并通过液路接口与卫星平台配置的机械泵、可展开式热辐射器连通形成单相流体回路，回路工质选用全氟三乙胺，第三类模块封装箱内壁涂覆石墨烯膜，且第三类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
所述第四类模块的热控制处理方法具体为：
所述液路接口设置于第四类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，封装箱结构板板内预留槽道，与液路接口连接，并通过液路接口与卫星平台配置的机械泵、可展开式热辐射器连通形成单相流体回路，回路工质选用全氟三乙胺，第四类模块封装箱内壁贴附平板热管，且第四类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
所述第五类模块的热控制处理方法具体为：
所述气液接口设置于第五类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，封装箱结构板板内预留槽道，与气液接口连接，并通过气液接口与卫星平台配置的机械泵、预热器、回热器、可展开式热辐射器连通形成两相流体回路，回路工质选用氨，且第五类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
所述液路接口正常工作压力不大于0.2Mpa；所述气液接口正常工作压力不大于0.4Mpa，所述石墨烯膜厚度不小于25μm，热导率不低于800W/(m·K)。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明提供的一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，创新性地提出了模块分类热控的准则。根据热耗水平和载荷特点对模块化可重构卫星的模块进行两个层次的分类，采取不同的热控制措施进行设计，同时在不同的热控制措施情况下采用不同热接口，采用相同热接口的模块相互对接，并分别通过三种接口与卫星平台对接，组成模块化可重构卫星，实现整个卫星系统为分散分布的大热耗载荷提供散热途径的协同散热；
(2)本发明方法在满足模块重复分离要求的前提下，建立模块之间连接状态时的高效热导通，以及受限空间模块内部的高效导热，从而实现模块化可重构卫星分散分布式热耗的协同散热，大幅提高单个模块及卫星系统的散热能力，同时通过特定种类模块的单相流体回路与平板热管的组合设计，弥补了单相流体回路许用热流密度低的局限，此外在热接口、箱体设计选材上兼顾特定种类模块的强化传热、结构稳定性、轻量化要求及构型约束。
附图说明
图1为发明提供的模块化可重构卫星示意图；
图2为发明提供的一类模块热控制示意图；
图3为发明提供的二类模块热控制示意图；
图4为发明提供的三类模块热控制示意图；
图5为发明提供的四类模块热控制示意图；
图6为发明提供的五类模块热控制示意图；
图7为发明提供的固固导热接口示意图；
具体实施方式
一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，如图1所示，通过根据热耗水平及载荷热流密度对卫星设备进行模块化划分，能够进行两个层次的分类，采取不同的热控制措施，具体步骤如下：
(1)根据卫星设备热耗及载荷热流密度进行模块化划分；
在模块化划分时，依照的原则如下：
根据热耗水平和载荷特点对模块化可重构卫星的模块进行分类，热耗小于150W、载荷热流密度低于1W/cm2的模块为第一类模块；热耗小于150W、载荷热流密度介于1W/cm2与3W/cm2之间的模块为第二类模块；热耗大于150W、载荷热流密度低于1W/cm2的模块为第三类模块；热耗大于150W、载荷热流密度介于1W/cm2与3W/cm2之间的模块为第四类模块；热耗大于150W、载荷热流密度高于3W/cm2的模块为第五类模块；
(2)对步骤(1)模块化划分后的所有种类模块均单独进行封装，于步骤(1)中所得模块化划分结果中，根据卫星设备热耗及载荷热流密度分别选取各类模块对应的可重复分离热接口；
采用的可重复分离热接口分为固固导热接口、液路接口和气液接口等三种。根据热接口传热性能和模块之间传热需求的差异，第一类和第二类模块采用固固导热接口，第三类和第四类模块采用液路接口，第五类模块采用气液接口。卫星平台设置上述三种接口。采用相同热接口的模块相互对接，并分别通过三种接口与卫星平台对接，组成模块化可重构卫星，实现整个卫星系统为分散分布的大热耗载荷提供散热途径的协同散热；
其中，小热耗的第一类和第二类模块在模块对接面上设计可重复分离的固固导热接口，接口中心设置锁紧释放装置。利用固固导热接口实现模块之间的可分离导热。每个模块设置两个固固导热接口，模块之间通过固固导热方式实现可重复分离与连接状态的高效热连通，从而将模块中载荷的热量传导至整个卫星系统实现散热，即实现分散式分布热耗的协同散热；
固固导热接口的构型如图7所示，锁紧释放装置位于导热接口中心，顶面为朝向模块外侧的模块对接面，底面为朝向模块内侧的与U型热管的贴合面。在满足箱体和锁紧释放装置构型约束的前提下，固固导热接口的顶面和底面需要尽量扩大以保证足够的接触传热面积；
为保证模块连接时固固导热接口的接触传热性能，模块之间通过锁紧释放装置连接并为固固导热接口提供紧固压力，固固导热接口选用高热导率的铜制成，朝向模块外侧的对接面保证良好的平面度和粗糙度要求，同时粘贴柔性导热垫。柔性导热垫由玻璃纤维基材填充高导热的高分子聚合物制成，兼具弹性和服帖性。材料两边天然的粘性使其更有效地填充空气间隙，减少界面热阻，在低紧固压力场合下仍具有很好的导热性能；
大热耗、低/中等热流密度的第三类和第四类模块在模块对接面上设计可重复分离的液路接口，大热耗、高热流密度的第五类模块在模块对接面上设计可重复分离的气液接口。液路接口、气液接口均包括插座组件、插头组件两部分，分别安装在对接的两个模块的底板上；模块对接时，将插头组件向插座组件推入，由对接力克服两组件内的弹簧力，将组件内的密封滑芯顶开，两端结合部位由密封圈径向密封；对接完成，两端通过连接螺母锁定不分离；分离时，两端滑芯在弹簧力的作用下分别退回密封面，实现两端自密封。液路接口和气液接口均具备可重复的连接与分离功能且满足密封要求，分别适用于单相流体回路和两相流体回路；
液路接口插头组件和插座组件安装口的内径均为10mm，正常工作压力不大于0.2Mpa，使用在第三类和第四类模块上，建立模块之间可重复分离的单相流体回路贯通。气液接口插头组件和插座组件安装口的内径均为2mm，正常工作压力不大于0.4Mpa，使用在第五类模块上，建立模块之间可重复分离的两相流体回路贯通；
(3)于步骤(1)中所得模块化划分结果中，根据具体任务需求选取所需模块并通过各模块封装箱上可重复分离热接口进行连接，同时进行可重复分离热接口设置，并对封装箱壁进行涂覆处理或加装散热装置完成热控制处理；
如图2所示，所述固固导热接口设置于第一类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，固固导热接口中心设置紧锁释放装置，第一类模块封装箱内壁、固固导热接口内侧均涂覆有石墨烯膜，且第一类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜；
如图3所示，所述固固导热接口设置于第二类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，固固导热接口中心设置紧锁释放装置，第二类模块封装箱内壁、固固导热接口内侧均贴附U型热管，且第二类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜；
如图4所示，所述液路接口设置于第三类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，封装箱采用多功能结构板，板内预留Ф10mm槽道，与液路接口连接，并通过液路接口与卫星平台配置的机械泵、可展开式热辐射器连通形成单相流体回路，回路工质选用全氟三乙胺，通过机械泵驱动工质在封装箱结构板槽道及可展开式热辐射器管路中流动实现强迫对流换热，对模块中的热量进行收集、输运和排散，第三类模块封装箱内壁涂覆石墨烯膜，且第三类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜；
如图5所示，所述液路接口设置于第四类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，封装箱采用多功能结构板，板内预留Ф10mm槽道，与液路接口连接，并通过液路接口与卫星平台配置的机械泵、可展开式热辐射器连通形成单相流体回路，回路工质选用全氟三乙胺，通过机械泵驱动工质在封装箱结构板槽道及可展开式热辐射器管路中流动实现强迫对流换热，对模块中的热量进行收集、输运和排散，第四类模块封装箱内壁贴附平板热管，且第四类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜；
如图6所示，所述气液接口设置于第五类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，封装箱采用多功能结构板，板内预留Ф2mm槽道，与气液接口连接，并通过气液接口与卫星平台配置的机械泵、预热器、回热器、可展开式热辐射器连通形成两相流体回路，回路工质选用氨，通过机械泵驱动工质在封装箱结构板槽道及预热器、回热器、可展开式热辐射器管路中的蒸发吸热、流动、冷凝放热过程，对模块中的热量进行收集、输运和排散，且第五类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜；
其中，封装箱箱体是模块化可重构卫星模块的主结构，需要具有较好的导热性能辅助模块内大热耗载荷的热量传递，同时要满足小体积、轻重量的要求。因此，需要通过选择具有合适热物性的箱体结构材料加以保证。小热耗的第一类和第二类模块箱体的X向侧板和底板选用铝蒙皮夹芯板，Y向侧板选用碳蒙皮蜂窝板。大热耗、低/等热流密度的第三类和第四类模块箱体选用预留Ф10mm槽道的多功能结构板，与液路接口连通，形成单相流体回路。大热耗、高热流密度的第五类模块箱体选用预留Ф2mm槽道的多功能结构板，与气液接口连通，形成两相流体回路；
低热流密度的第一类和第三类模块利用箱体内表面石墨烯涂膜实现有限空间模块内部的高效导热，石墨烯是一种新型导热材料，其理论热导率高达约5000W/(m·K)，在箱体内表面涂覆石墨烯膜可显著提高箱体面向的导热性能。石墨烯涂膜采用涂膜-还原法制备。通过Hummers法以天然鳞片石墨为原料制备氧化石墨烯；通过涂膜工艺制备氧化石墨烯膜；通过化学还原工艺还原氧化石墨烯膜得到最终的石墨烯膜。为满足较大的热通量要求，石墨烯膜厚度要达到微米量级。采用上述方法制备的厚度25μm的石墨烯涂膜，热导率约为800W/(m·K)，与常规的舱板内表面铝蒙皮相比，热导率提高5.6倍。因此，箱体内表面石墨烯涂膜将有效地强化模块箱体自身的面向导热。此外，石墨烯涂膜不额外占用内部空间，可在小型化集成设计的模块内部大面积使用；
小热耗、中等热流密度的第二类模块箱体侧板与固固导热接口之间设计U型耦合热管，借助U型热管连通模块侧板及两个固固导热接口实现异面导热，从而建立整个模块内部的三维高效热导通。不过，小型化集成设计的模块内部布置U型热管的空间受限。因此，U型热管需要选用尺寸较小、传热能力较强、便于弯折的热管；
大热耗、中等热流密度的第四类模块内壁外贴平板热管，将模块内局部较高密度热流通过相变传热传递至整板，进而通过单相流体回路向外传递，弥补了单相流体回路许用热流密度低的局限；
箱体外表面热控涂层选用石英玻璃镀铝二次表面镜。在厚度0.1～0.2mm的石英玻璃片的背面真空沉积铝膜制成。石英玻璃透光性极好，而背面的铝膜对可见光的反射性很强，因此其太阳吸收比很低(0.1左右)。同时，石英玻璃对远红外辐射是不透明的，对其具有较高的吸收比，因此其发射率较高(0.8左右)。综上石英玻璃镀铝二次表面镜具有较低的吸收—辐射比，散热性能优异。此外，为防止涂层表面静电积累，需要在石英玻璃镀铝二次表面镜的前表面镀上一层防静电的氧化铟膜；
(4)对步骤(3)热控制处理后各模块的散热能力进行验证。
具体验证方法如下：
应用有限元分析方法，建立热传导、热辐射及对流换热等耦合的非线性瞬态热传递过程的有限元离散模型和计算方案，模拟步骤(3)热控制处理后各模块的散热能力，若能达到具体任务需求，则热控制处理有效，若不能达到具体任务需求，则返回步骤(3)更改各模块热控制处理方案并重新进行模拟直至达到具体任务需求。
下面根据具体实施例进行进一步说明：
对某模块化可重构卫星进行热控设计，某模块化可重构卫星由卫星平台和10个模块组成。模块1热耗60W、热流密度0.2W/cm2，模块2热耗100W、热流密度0.5W/cm2，模块3热耗80W、热流密度1.2W/cm2，模块4热耗120W、热流密度2W/cm2，模块5热耗180W、热流密度0.3W/cm2，模块6热耗300W、热流密度0.8W/cm2，模块7热耗200W、热流密度1.5W/cm2，模块8热耗320W、热流密度2W/cm2，模块9热耗400W、热流密度8W/cm2，模块10热耗500W、热流密度10W/cm2。热控具体实施如下：
(1)根据热耗水平和载荷特点对模块化可重构卫星的模块进行分类，模块1、模块2为第一类模块；模块3、模块4为第二类模块；模块5、模块6为第三类模块；模块7、模块8为第四类模块；模块9、模块10为第五类模块。
(2)第一类模块
第一类模块在模块对接面上设计可重复分离的固固导热接口，固固导热接口选用高热导率的铜材质，顶面(即模块对接面)粘贴厚度1mm柔性导热垫。柔性导热垫选用GapPad 5000S35。
固固导热接口设计构型如图7所示，厚度2mm，高度50mm，上、下翻边外轮廓边长400mm，顶部内孔径250mm，底部内孔径120mm。锁紧释放装置位于导热接口中心。
固固导热接口的顶面和底面平面度均在0.1mm/(100mm×100mm)之内，粗糙度均优于3.2μm。
箱体的2块X向侧板和2块底板采用25.6mm厚度的铝蒙皮夹芯板，蒙皮厚度为0.3mm；2块Y向侧板采用碳蒙皮蜂窝板，蒙皮材料BHM3/BS4，蒙皮厚度为0.3mm，板厚为21mm。
箱体的X向侧板和Y向侧板内表面平面度在0.1mm/(100mm×100mm)之内，粗糙度优于3.2μm。
箱体的X向侧板、Y向侧板以及固固导热接口1的内表面均匀涂覆厚度25μm的石墨烯涂膜。
箱体的X向侧板外表面涂覆热控涂层，热控涂层选用石英玻璃镀铝二次表面镜。
(3)第二类模块
第二类模块在模块对接面上设计可重复分离的固固导热接口，详细设计如(2)中所述。
模块箱体的结构及选材详细设计如(2)中所述。
箱体的+X向侧板内表面及±Z向固固导热接口底面+X侧外贴2根U型热管，-X向侧板内表面及±Z向固固导热接口底面-X侧外贴2根U型热管。
U型热管选用工字型18×Ф10(Ω)单孔氨轴向槽道热管，管体材料为铝。
U型热管与相应的X向侧板及±Z向固固导热接口的贴合段保留翅片，其余转弯位置削为光管。单根U型热管与相应X向侧板内表面的贴合长度均不小于100mm，与±Z向固固导热接口的贴合长度均不小于80mm，热管的弯折半径不小于50mm。
U型热管通过紧固件压紧在相应的X向侧板和±Z向固固导热接口的安装面上，U型热管与安装面的间隙填满导热填料。
箱体的X向侧板外表面涂覆热控涂层，详细设计如(2)中所述。
(4)第三类模块
第三类模块在模块对接面上设计可重复分离的液路接口，包括插座组件、插头组件两部分，分别安装在对接的两个模块的底板上。液路接口插头组件和插座组件安装口的内径均为10mm，正常工作压力不大于0.2Mpa。
模块箱体选用预留Ф10mm槽道的多功能结构板，连接液路接口并通过液路接口与卫星平台配置的机械泵、可展开式热辐射器连通，形成单相流体回路，回路工质选用全氟三乙胺。
在箱体内表面均匀涂覆厚度25μm的石墨烯涂膜。
箱体X向侧板外表面涂覆热控涂层，详细设计如(2)中所述。
(5)第四类模块
第四类模块在模块对接面上设计可重复分离的液路接口，详细设计如(4)中所述。
模块箱体选用预留Ф10mm槽道的多功能结构板，详细设计如(4)中所述。
在箱体X向侧板内表面外贴平板热管，平板热管选用氨工质。
平板热管通过紧固件压紧在相应的X向侧板安装面上，平板热管与安装面的间隙应填满导热填料。
箱体X向侧板外表面涂覆热控涂层，详细设计如(2)中所述。
(6)第五类模块
第五类模块在模块对接面上设计可重复分离的气液接口，包括插座组件、插头组件两部分，分别安装在对接的两个模块的底板上。气液接口插头组件和插座组件安装口的内径均为2mm，正常工作压力不大于0.4Mpa。
模块箱体选用预留Ф2mm槽道的多功能结构板，连接气液接口并通过气液接口与卫星平台配置的机械泵、预热器、回热器、可展开式热辐射器连通，形成两相流体回路，回路工质选用氨。
箱体X向侧板外表面涂覆热控涂层，详细设计如(2)中所述。
(7)采用相同的固固导热接口的第一类和第二类模块相互对接，采用相同的液路接口的第三类和第四类模块相互对接，第五类模块之间相互对接，并分别通过三种接口与卫星平台对接，组成模块化可重构卫星。
通过某模块化可重构卫星在空间站伴随轨道瞬态工况的有限元热分析对上述热控措施进行了验证，验证结果表明：在空间站伴随轨道外热流变化最恶劣的情况下，通过整个卫星系统的协同散热，分散分布大热耗载荷的外轮廓尺寸0.5m×0.5m×0.5m的单个第一类和第二类模块的散热能力可达150W，第三类和第四类模块的散热能力可达320W，第五类模块的散热能力可达500W，均满足载荷散热需求，载荷设备温度控制在要求范围内，且分别是基于现有技术的同等规模单个模块散热能力的1.8、4、6.2倍。此外，第五类模块能够实现局部热流密度10W/cm2的载荷的散热，远大于热管能够实现的3W/cm2。
截止目前，国内外公开的文献表明，在满足可重复分离要求的前提下，现有热控设计针对单个卫星系统实现独立散热，仅支持单个模块独立热控，同等规模模块的散热能力约为80W，远低于本发明技术实现的单个模块散热能力。本发明方法从模块化可重构卫星系统设计入手，根据模块的热耗水平和载荷特点进行分类，采取不同的热控制措施，分别设计固固导热接口、液路接口和气液接口等三种可重复分离热接口以及石墨烯涂膜、平板热管等强化传热措施，建立组装与重构系统的热连通，实现整个卫星系统为分散分布式热耗提供散热途径的协同散热，增强单个模块及卫星系统的散热能力。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，其特征在于步骤如下：
(1)根据卫星设备热耗及载荷热流密度进行模块化划分；
其中，模块化划分的具体方法为：
热耗小于150W、载荷热流密度低于1W/cm2的模块为第一类模块；热耗小于150W、载荷热流密度介于1W/cm2与3W/cm2之间的模块为第二类模块；热耗大于150W、载荷热流密度低于1W/cm2的模块为第三类模块；热耗大于150W、载荷热流密度介于1W/cm2与3W/cm2之间的模块为第四类模块；热耗大于150W、载荷热流密度高于3W/cm2的模块为第五类模块；
(2)对步骤(1)模块化划分后的所有种类模块均单独进行封装，于步骤(1)中所得模块化划分结果中，根据卫星设备热耗及载荷热流密度分别选取各类模块对应的可重复分离热接口；
其中，根据模块化划分结果选取各模块对应的可重复分离热接口的具体方法为：
所述可重复分离热接口包括固固导热接口、液路接口和气液接口，其中：
第一类和第二类模块采用固固导热接口，第三类和第四类模块采用液路接口，第五类模块采用气液接口；
(3)根据步骤(1)中所得模块化划分结果，进行热控制处理，具体处理方法为：根据具体任务需求选取所需模块并通过各模块封装箱上可重复分离热接口进行连接，同时进行可重复分离热接口设置，并对封装箱壁进行涂覆处理或加装散热装置完成热控制处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，其特征在于：还包括步骤(4)，于热控制试验中，模拟步骤(3)中热控制处理后各模块封装箱散热能力，若能达到具体任务需求，则热控制处理有效，若不能达到具体任务需求，则返回步骤(3)更改各模块热控制处理方法并重新进行模拟直至达到具体任务需求。
3.根据权利要求1所述的一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，其特征在于：所述固固导热接口、液路接口和气液接口与卫星平台通过对应接口进行匹配对接，均可为卫星系统的进行协同散热。
4.根据权利要求1所述的一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，其特征在于：所述第一类模块的热控制处理方法具体为：
所述固固导热接口设置于第一类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，固固导热接口中心设置锁紧释放装置，第一类模块封装箱内壁、固固导热接口内侧均涂覆有石墨烯膜，且第一类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
5.根据权利要求1所述的一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，其特征在于：所述第二类模块的热控制处理方法具体为：
所述固固导热接口设置于第二类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，固固导热接口中心设置锁紧释放装置，第二类模块封装箱内壁、固固导热接口内侧均贴附U型热管，且第二类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
6.根据权利要求1所述的一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，其特征在于：所述第三类模块的热控制处理方法具体为：
所述液路接口设置于第三类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，封装箱结构板板内预留槽道，与液路接口连接，并通过液路接口与卫星平台配置的机械泵、可展开式热辐射器连通形成单相流体回路，回路工质选用全氟三乙胺，第三类模块封装箱内壁涂覆石墨烯膜，且第三类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
7.根据权利要求1所述的一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，其特征在于：所述第四类模块的热控制处理方法具体为：
所述液路接口设置于第四类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，封装箱结构板板内预留槽道，与液路接口连接，并通过液路接口与卫星平台配置的机械泵、可展开式热辐射器连通形成单相流体回路，回路工质选用全氟三乙胺，第四类模块封装箱内壁贴附平板热管，且第四类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
8.根据权利要求1所述的一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，其特征在于：所述第五类模块的热控制处理方法具体为：
所述气液接口设置于第五类模块封装箱与其它模块封装箱对接面上，封装箱结构板板内预留槽道，与气液接口连接，并通过气液接口与卫星平台配置的机械泵、预热器、回热器、可展开式热辐射器连通形成两相流体回路，回路工质选用氨，且第五类模块封装箱外壁镀涂石英玻璃镀铝二次表面镜。
9.根据权利要求4所述的一种基于可重复分离热接口的模块化可重构卫星热控制方法，其特征在于：所述液路接口正常工作压力不大于0.2Mpa；所述气液接口正常工作压力不大于0.4Mpa，所述石墨烯膜厚度不小于25μm，热导率不低于800W/(m·K)。
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