星载平板有源SAR天线热设计与验证 被引量：10

1

作者 张传强 孟恒辉 +1 位作者 耿利寅 殷亚州 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2017年第6期99-105,共7页

合成孔径雷达天线是微波遥感卫星的重要载荷之一,一般具有尺寸大、收发单元多、热耗大、工作模式多等特点。载荷热耗峰值可达7000W,同时为减小热变形对指向精度的影响,设备温度一致性需优于10℃。因此大功率组件散热和温度一致性保持是... 合成孔径雷达天线是微波遥感卫星的重要载荷之一,一般具有尺寸大、收发单元多、热耗大、工作模式多等特点。载荷热耗峰值可达7000W,同时为减小热变形对指向精度的影响,设备温度一致性需优于10℃。因此大功率组件散热和温度一致性保持是合成孔径雷达天线热控的主要难题。采用被动和主动相结合的热控手段,合理设计散热通道,解决设备的散热难题;采用等温化设计,布置热管网络,降低设备间温差;采用新型智能随动控温方法,解决不同工作模式切换、空间外热流变化、辐射耦合带来的温度梯度保持难题。采用Thermal Desktop软件对天线进行了热仿真分析,并进行了热平衡试验。分析、试验结果和在轨测试结果表明温度和温差均满足要求。该设计方法可为大功率有源合成孔径雷达天线热设计提供借鉴。 展开更多

关键词 SAR天线 热设计 试验验证

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星上大功率电缆发热对热设计的影响分析 被引量：7

2

作者 耿利寅 彭方汉 +3 位作者 王甜甜 孟恒辉 李国强 贾宏 《航天器环境工程》 2014年第1期83-87,共5页

在目前的整星热设计中,通常不考虑电缆发热的影响,但随着设计实践的深入,发现在一些特定场合下,电缆发热对设计结果的影响十分明显,有时甚至是决定性的。文章以"海洋二号"卫星某大功率电缆为例,通过电缆所在舱段内设备温度计... 在目前的整星热设计中,通常不考虑电缆发热的影响,但随着设计实践的深入,发现在一些特定场合下,电缆发热对设计结果的影响十分明显,有时甚至是决定性的。文章以"海洋二号"卫星某大功率电缆为例,通过电缆所在舱段内设备温度计算结果与在轨实测数据的对比,分析了电缆发热对其所在舱段热设计结果的影响。并以此为基础,研究了电缆发热量与其带来的设计偏差之间的关系,提出了热设计中估算电缆发热对设备温度影响的方法,以及热设计中能否忽略电缆发热影响的判据。 展开更多

关键词 卫星热设计 大功率电缆 电缆发热 热分析模型 在轨温度

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激光通信器热设计与热试验 被引量：7

3

作者 孟恒辉 耿利寅 李国强 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期2295-2299,共5页

激光通信器作为一种先进的光通信的设备,通信容量大,传输速度快,具有广泛的应用前景。其对设备温度均匀性和稳定性要求高来保证通信质量,且转动关节在两个方位上转动来更大范围地获取信号,转动关节裸露在外空间,都给热设计带来挑战。针... 激光通信器作为一种先进的光通信的设备,通信容量大,传输速度快,具有广泛的应用前景。其对设备温度均匀性和稳定性要求高来保证通信质量,且转动关节在两个方位上转动来更大范围地获取信号,转动关节裸露在外空间,都给热设计带来挑战。针对激光通信器的工作特性和外部空间环境规律,采用主动和被动热控方法开展热设计,对转动关节热设计、大功率密度光学器件散热技术、散热面和高精度控温设计方面进行了介绍。并根据热设计状态,设计了单机的热平衡试验,通过高低温热平衡试验对热设计方案进行验证。试验结果表明,设计方案合理可行,为后续转动高热流密度的载荷热设计提供借鉴思路。 展开更多

关键词 激光通信 温度 热设计 热试验

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航天器高精度控温系统设计的稳定性条件 被引量：3

4

作者 耿利寅 孟恒辉 +3 位作者 张传强 彭方汉 童叶龙 韩东阳 《航天器环境工程》 CSCD 北大核心 2023年第2期115-121,共7页

航天器热控设计中普遍采用时间离散型控温系统,其自身稳定性将影响控温效果,尤其是高精度控温系统的稳定性更直接影响控温精度指标的达成。文章以某典型航天器高精度主动控温系统为研究对象,首先建立融合其热物理模型和控制算法的统一... 航天器热控设计中普遍采用时间离散型控温系统,其自身稳定性将影响控温效果,尤其是高精度控温系统的稳定性更直接影响控温精度指标的达成。文章以某典型航天器高精度主动控温系统为研究对象,首先建立融合其热物理模型和控制算法的统一控温系统模型,并结合航天器热控领域的工程实际,通过合理简化实现了模型的线性化;然后基于上述线性化模型,对离散控温系统的稳定性进行研究,应用数学分析及经典控制理论方法对航天器热控设计中实际采用的基于比例和PI算法的控温系统进行理论求解,获得了保持系统稳定的充要条件;最后采用仿真分析的方法验证了上述约束条件的正确性。 展开更多

关键词 航天器热控 高精度控温 温度稳定性 统一模型 PI控温

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旋转状态下曲率模型上的气膜冷却效率 被引量：7

5

作者 杨彬 徐国强 +1 位作者 孟恒辉 赵振明 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期273-279,共7页

通过对旋转状态下曲率模型上气膜冷却的流动和换热特性进行实验研究,得到了不同主流雷诺数、吹风比和旋转数情况下的壁面冷却效率分布,同时对实验工况进行了数值模拟。实验中,主流雷诺数Re=3 198.4~6716.6,吹风比M=0.4~1.2,旋转数R t=0~... 通过对旋转状态下曲率模型上气膜冷却的流动和换热特性进行实验研究,得到了不同主流雷诺数、吹风比和旋转数情况下的壁面冷却效率分布,同时对实验工况进行了数值模拟。实验中,主流雷诺数Re=3 198.4~6716.6,吹风比M=0.4~1.2,旋转数R t=0~0.015 9。结果表明,吸力面和压力面模型上的气膜覆盖轨迹受离心力与哥氏力的综合作用呈现不同的偏转趋势。吹风比的增大使得气膜孔下游中心区域的冷却效率逐渐降低,旋转数的提高则有助于改善压力面模型上相同区域的冷却效果。此外,主流雷诺数的变化对壁面整体冷却效果影响不大。 展开更多

关键词 气膜冷却 旋转 曲率 冷却效率

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面向制造的航天器总体、结构和热控三维协同设计研究 被引量：5

6

作者 张宏宇 高洪涛 +2 位作者 刘霞 陈海峰 孟恒辉 《航天制造技术》 2016年第5期14-17,共4页

针对航天器三维协同设计过程中接口关系复杂、技术状态控制难度大的问题,提出了一种基于模型信息传递的总体、结构和热控三维模型协同设计方法。介绍了协同体系架构、模型协同内容、模型参照关系选取、协同设计流程、发布模型内容、人... 针对航天器三维协同设计过程中接口关系复杂、技术状态控制难度大的问题,提出了一种基于模型信息传递的总体、结构和热控三维模型协同设计方法。介绍了协同体系架构、模型协同内容、模型参照关系选取、协同设计流程、发布模型内容、人员责任分工和应用效果,规范航天器总体、结构和热控协同设计及投产制造的工作过程。目前已经应用于多颗人造地球卫星研制,可以提高航天器的研制效率和设计质量。 展开更多

关键词 航天器 三维数字样机 协同设计

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旋转对曲率表面气膜冷却效率影响的数值研究 被引量：5

7

作者 吴宏 孟恒辉 +2 位作者 陶智 徐国强 丁水汀 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1624-1629,共6页

通过对旋转状态下曲率通道的气膜冷却现象的流动和换热进行数值模拟,得到了不同旋转数下凸表面和凹表面的冷却效率分布。计算选用剪切应力输运(SST)湍流模型,主流雷诺数ReD=4797,吹风比M=0.4,旋转数Rt=0～0.0239。研究结果表明,旋转数... 通过对旋转状态下曲率通道的气膜冷却现象的流动和换热进行数值模拟,得到了不同旋转数下凸表面和凹表面的冷却效率分布。计算选用剪切应力输运(SST)湍流模型,主流雷诺数ReD=4797,吹风比M=0.4,旋转数Rt=0～0.0239。研究结果表明,旋转数对冷却效率的影响明显:旋转数的增大使得气膜的轨迹偏转越明显,并且凸表面上气膜轨迹的偏转程度高于凹表面的。凸表面的冷却效率随着旋转数的增加而逐渐减小,而凹表面的冷却效率随着旋转数的增加而递增,并且旋转数的增加会弱化凸表面和凹表面上冷却效率的差别。 展开更多

关键词 气膜冷却 曲率 旋转 数值模拟 冷却效率

原文传递

激光通信终端主体热设计与热分析 被引量：5

8

作者 孟恒辉 谭沧海 +1 位作者 耿利寅 李国强 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1222-1227,共6页

激光通信终端主体作为一种新兴的信号传输载体,工作时光学器件发热量大,对温度均匀性和稳定性要求高,给热设计带来挑战.针对载荷的工作特性和外部空间环境规律,对单机产品进行热设计:针对大功率发热元器件散热采用导热板+热管的途径进... 激光通信终端主体作为一种新兴的信号传输载体,工作时光学器件发热量大,对温度均匀性和稳定性要求高,给热设计带来挑战.针对载荷的工作特性和外部空间环境规律,对单机产品进行热设计:针对大功率发热元器件散热采用导热板+热管的途径进行散热,并对关键部件实现高精度控温措施.通过Thermal Desktop热分析软件对极端工况进行数值模拟,计算结果表明,激光通信终端主体温度场满足设计要求,热设计方案合理可行. 展开更多

关键词 激光通信 热设计 热分析

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抑涡孔结构对气膜冷却效率的影响 被引量：5

9

作者 吴宏 孟恒辉 +2 位作者 陶智 徐国强 丁水汀 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2238-2243,共6页

对不同孔间距模型的气膜冷却现象的流动和换热进行了数值计算,得到了不同吹风比下,展向和流向孔间距对气膜冷却效率的影响规律.研究结果表明,在主流雷诺数为4 797,吹风比为0.2～2.0的条件下:①展向方向上,S1/D=1为最佳布局;②流向方向上... 对不同孔间距模型的气膜冷却现象的流动和换热进行了数值计算,得到了不同吹风比下,展向和流向孔间距对气膜冷却效率的影响规律.研究结果表明,在主流雷诺数为4 797,吹风比为0.2～2.0的条件下:①展向方向上,S1/D=1为最佳布局;②流向方向上,相对于主孔靠后的辅助孔冷却效果较好;③流向方向上,辅助孔在主孔下游的模型受吹风比影响小,并且流向距离的改变,对涡量的量级不发生改变,对涡量的大小和方向影响较大. 展开更多

关键词 气膜冷却 冷却效率 数值计算 抑涡结构 气膜孔 换热

原文传递

星载大型旋转部件的热平衡试验方法 被引量：4

10

作者 耿利寅 彭方汉 +3 位作者 王甜甜 李国强 孟恒辉 贾宏 《航天器环境工程》 2013年第3期280-285,共6页

星载大型旋转部件因其构型复杂和相对星体其他部分转动的特性,给热设计的验证带来诸多难题。文章以"海洋二号"卫星的微波散射计为例,分别采用通过地面试验直接获取在轨预示温度的直接验证方法,以及验证热分析模型、再由热分... 星载大型旋转部件因其构型复杂和相对星体其他部分转动的特性,给热设计的验证带来诸多难题。文章以"海洋二号"卫星的微波散射计为例,分别采用通过地面试验直接获取在轨预示温度的直接验证方法,以及验证热分析模型、再由热分析模型预示在轨温度的间接验证方法进行热平衡试验。通过对试验结果、热分析结果和在轨飞行结果的对比,验证了这2种试验方法正确、有效。 展开更多

关键词 旋转部件 微波散射计 热平衡试验

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外热流扰动下航天器精密控温系统的设计及参数优化

11

作者 耿利寅 张传强 +3 位作者 童叶龙 韩东阳 孟恒辉 彭方汉 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2023年第6期10-17,共8页

对于航天器精密控温系统,外热流的周期性波动是影响被控对象温度稳定性的主要扰动来源。文章以一个典型的航天器精密控温系统为研究对象,建立了融合空间外热流扰动、系统热设计状态和控温算法的系统统一数学模型。经简化实现模型的线性... 对于航天器精密控温系统,外热流的周期性波动是影响被控对象温度稳定性的主要扰动来源。文章以一个典型的航天器精密控温系统为研究对象,建立了融合空间外热流扰动、系统热设计状态和控温算法的系统统一数学模型。经简化实现模型的线性化后,采用频率响应法对系统进行分析,获得了系统稳态输出的理论解。文章从航天器热控设计实际出发,分析了各热物理参数和控制参数对系统输出温度稳定性的影响,提出了以降低外热流扰动引起的温度波动为目标的热设计和控温参数优化原则和方向。文章还以海洋盐度探测卫星综合孔径辐射计天线接收机的高稳定度控温设计为实例,展示了按照上述优化原则和思路调整热控措施和控温参数,经仿真计算对比不同参数的输出效果,最终获得理想控温效果的过程。该实例验证了文章理论解和优化设计指导思路的正确有效性。 展开更多

关键词 航天器热控 精密控温 外热流扰动 温度稳定性 比例积分控温 参数优化

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吹风比和曲率对旋转曲面气膜冷却效率影响 被引量：3

12

作者 吴宏 孟恒辉 +1 位作者 赵振明 吴宏伟 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期812-816,共5页

采用数值模拟方法,对旋转状态下曲率表面的气膜冷却进行研究.通过不同的曲率半径和吹风比,得到了冷却效率的分布情况,从而获得吹风比和曲率两因素对气膜冷却效率的影响规律.研究结果表明:低吹风比下,冷却效率较好;高吹风比下,气膜容易... 采用数值模拟方法,对旋转状态下曲率表面的气膜冷却进行研究.通过不同的曲率半径和吹风比,得到了冷却效率的分布情况,从而获得吹风比和曲率两因素对气膜冷却效率的影响规律.研究结果表明:低吹风比下,冷却效率较好;高吹风比下,气膜容易脱离壁面;凸表面的冷却效率随着曲率半径的增加而逐渐减小;而凹表面的冷却效率随着曲率半径的增加而逐渐增大;凸表面上曲率的影响作用随着旋转数的增加而逐渐弱化;而凹表面上曲率的作用随着旋转数的增大而逐渐增强. 展开更多

关键词 气膜冷却 曲率 旋转 吹风比

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一种基于遥测温度的航天器在轨故障分析方法 被引量：2

13

作者 李国强 耿利寅 +1 位作者 童叶龙 孟恒辉 《航天器工程》 2012年第2期56-61,共6页

分析设备在轨温度异常变化的3个原因:遥测数据错误、设备周边热边界异常变化和设备内部热状态异常变化,提出用故障树来确定温度异常变化原因的分析方法,并进行实例分析。以某卫星寿命末期蓄电池故障时的遥测温度数据为基础,通过热分析... 分析设备在轨温度异常变化的3个原因:遥测数据错误、设备周边热边界异常变化和设备内部热状态异常变化,提出用故障树来确定温度异常变化原因的分析方法,并进行实例分析。以某卫星寿命末期蓄电池故障时的遥测温度数据为基础,通过热分析模型进行了多工况的模拟,排除了遥测温度异常、卫星姿态异常、主动控温异常等因素,得出故障是由于电池内部热耗异常增加的结论。 展开更多

关键词 航天器 故障分析 遥测温度 蓄电池 热耗

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振动表面自然对流强化换热特性 被引量：2

14

作者 吴宏 孟恒辉 +1 位作者 罗翔 徐国强 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期307-310,共4页

基于振动影响流动换热边界层发展的思路,通过实验方法对振动条件下的自然对流换热特性进行研究.实验采用电铃谐振器作为加热膜的激振源,并利用红外测温技术对表面温度场进行了测量.结果表明:振动对自然对流的强化可提高90.7%.在等热流... 基于振动影响流动换热边界层发展的思路,通过实验方法对振动条件下的自然对流换热特性进行研究.实验采用电铃谐振器作为加热膜的激振源,并利用红外测温技术对表面温度场进行了测量.结果表明:振动对自然对流的强化可提高90.7%.在等热流密度条件下,振动能量越大,换热越好;在等振动能量条件下,热流密度越小,换热越强.研究结果为强化表面自然对流换热提供了一种新思路. 展开更多

关键词 自然对流 振动 热流密度 努塞尔数

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曲率对旋转态气膜冷却效率影响的数值模拟 被引量：2

15

作者 杨彬 徐国强 +1 位作者 孟恒辉 吴宏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期398-402,共5页

通过对旋转状态下曲率叶片模型上气膜冷却现象的流动和换热进行数值模拟,得到了不同主流雷诺数、吹风比和旋转数情况下吸力面和压力面上的冷却效率分布.计算选用κ-ω和SST（Shear-Stress Transport）湍流模型,主流雷诺数Re=3 198.4-6 7... 通过对旋转状态下曲率叶片模型上气膜冷却现象的流动和换热进行数值模拟,得到了不同主流雷诺数、吹风比和旋转数情况下吸力面和压力面上的冷却效率分布.计算选用κ-ω和SST（Shear-Stress Transport）湍流模型,主流雷诺数Re=3 198.4-6 716.6,吹风比M=0.2-1.2,旋转数Rt=0-0.015 9.结果表明：旋转数的增大导致气膜孔下游中心区域的冷却效率下降,但使压力面整场的冷却效果略有提高;吹风比的增大使得吸力面和压力面上的冷却效率逐渐降低,主流雷诺数的变化对壁面整体冷却效果则影响不大.此外,相同工况下吸力面上的冷却效率要高于压力面上的对应值. 展开更多

关键词 气膜冷却 旋转 冷却效率 曲率

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迭代法求解航天器热网络方程的收敛条件与时间步长优化 被引量：1

16

作者 耿利寅 韩东阳 +2 位作者 张传强 孟恒辉 李国强 《航天器环境工程》 北大核心 2021年第5期521-526,共6页

热分析计算是航天器热设计验证和在轨温度预示的重要手段,其实质是对描述航天器在轨状态的能量平衡方程即热网络方程的求解。作为典型的非线性问题,航天器热网络方程通常采用迭代法求解,且目前尚无完善的理论可以判断迭代过程的收敛性... 热分析计算是航天器热设计验证和在轨温度预示的重要手段,其实质是对描述航天器在轨状态的能量平衡方程即热网络方程的求解。作为典型的非线性问题,航天器热网络方程通常采用迭代法求解,且目前尚无完善的理论可以判断迭代过程的收敛性和收敛条件。文章根据航天器热控设计的工程实际,提出一种可行的近似方法,实现了热网络方程的线性化;在此基础上对迭代法求解过程中的收敛性进行分析,确定了收敛条件下对节点热参数和时间步长的约束关系;并进一步分析时间步长与计算效率的关系,提出了以计算效率为优化目标的最优时间步长确定方法。最后通过某典型航天器热物理模型的计算验证了上述方法的正确性。 展开更多

关键词 热物理模型 热网络方程 迭代法 收敛条件 时间步长

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