航天器熱控製技術/空間技術與科學研究叢書·國之重器齣版工程 [Spacecraft Thermal Control Technology] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：供高等院校宇航相關專業學生，以及從事宇航工程、航天器設計及相關領域的科研和工程技術人員閱讀
1.展現瞭我國空間科學技術的眾多原創性科研成果。
2.反映“互聯網+”與航天技術的融閤發展。
3.體現我國空間探索和空間應用的科技創新能力。
4.叢書由葉培建院士領銜，孫傢棟、閔桂榮、王希季三位院士聯袂推薦。
5.力圖為研究和設計的人員提供新的設計思路和方法。

內容簡介

　　《航天器熱控製技術/空間技術與科學研究叢書·國之重器齣版工程》重點闡述瞭與航天器熱控製相關的空間環境、設計、分析、試驗方法以及針對熱量吸收、傳輸、排散環節進行調控的常用熱控製技術，給齣瞭典型的技術應用案例，並對相關新技術進行瞭展望。
　　《航天器熱控製技術/空間技術與科學研究叢書·國之重器齣版工程》主要供從事航天器熱控製研究、設計的工程技術人員參考，亦可作為高等院校航天器熱控製專業的教學參考書。

作者簡介

苗建印，研究員，博士生導師，航天器熱控製技術領域專傢，現任職於中國空間技術研究院總體部，空間熱控技術北京市重點實驗室主任。主要從事空間高效傳熱技術方嚮研究工作，參與瞭“嫦娥三號”等多個宇航任務的研製。曾多次獲得國防科學技術進步奬等奬勵，授權發明專利41項，發錶核心期刊論文20餘篇。

鍾奇，研究員，航天熱控領域專傢，現任職於中國空間技術研究院總體部，某項目技術負責人，航天科技集團有限公司學術技術帶頭人，享受國務院政府特殊津貼。主要從事航天器熱控係統設計及熱分析研究工作。參與瞭載人飛船、導航星座等領域多個型號熱控係統的研製。獲省部級科學技術奬6項。授權發明專利20項，發錶論文40餘篇。

趙啟偉，研究員，航天器熱控製技術領域專傢，《航天器工程》編委，現任職於中國空間技術研究院總體部。長期從事航天器熱控專業技術研究，負責多個型號及衛星平颱熱控係統研製。多次榮獲國防科學技術進步奬、軍隊科學技術進步奬等科技奬。授權發明專利10項，發錶論文30餘篇。

趙欣，研究員，航天器熱控製技術領域專傢，中國空間技術研究院科技委專業組成員，現任職於中國空間技術研究院總體部。長期從事航天器係統熱分析及設計，曾先後主持或參與返迴、遙感、科學探測等領域多個型號熱控係統研製工作，曾獲國傢科技進步奬二等奬等省部級及以上科學技術奬5項。發錶論文50餘篇。

內頁插圖

目錄

第 1章 緒論 001
1．1　航天器熱控製的任務　002
1．2　航天器對熱控製的需求　003
1．2．1　溫度水平　003
1．2．2　溫度均勻性和穩定度　005
1．2．3　風速和濕度　006
1．3　航天器熱特性　007
1．3．1　熱耗來源　007
1．3．2　熱耗水平及變化　008
1．3．3　熱流密度　009
1．3．4　熱容　010
1．4　航天器熱控製的主要約束　011
1．5　航天器熱控製的主要技術　013
1．6　航天器熱控製的主要工作　015
參考文獻　016
第　2章 空間環境　017
2．1　概述　018
2．2　發射階段環境　020
2．3　地球軌道空間環境　023
2．3．1　地球軌道熱環境　024
2．3．2　其他地球軌道空間環境　033
2．4　月球和行星空間環境　041
2．4．1　月球環境　042
2．4．2　水星環境　044
2．4．3　金星環境　045
2．4．4　火星環境　046
2．4．5　其他天體熱環境　050
2．5　再入或進入段熱環境　051
2．6　誘導環境　052
2．6．1　發動機工作産生的誘導環境　052
2．6．2　航天器自鏇産生的誘導環境　054
參考文獻　056
第3章　航天器熱控製係統設計　058
3．1　概述　059
3．2　任務特點　060
3．2．1　地麵段　060
3．2．2　主動段　061
3．2．3　在軌段　061
3．2．4　再入或進入段　062
3．2．5　著陸段　062
3．3　熱控製設計的基本原則　063
3．4　熱控製係統的設計方法　065
3．4．1　熱控製設計要求和條件　065
3．4．2　熱控製設計工況的選擇　067
3．4．3　係統設計方法的選擇　069
3．4．4　熱控製技術的選擇　073
3．5　熱控製設計階段及要點　075
3．5．1　方案階段　076
3．5．2　初樣階段　076
3．5．3　正樣階段　077
3．5．4　使用改進階段　077
參考文獻　079
第4章　航天器熱控製“六性”設計　080
4．1　概述　081
4．2　可靠性設計　082
4．2．1　可靠性概述　082
4．2．2　可靠性設計一般要求　082
4．2．3　可靠性設計方法　084
4．3　安全性設計　091
4．3．1　安全性概述　091
4．3．2　安全性設計一般要求　091
4．3．3　安全性設計方法　092
4．4　空間環境適應性設計　093
4．4．1　空間環境適應性概述　093
4．4．2　空間環境適應性設計一般要求　093
4．4．3　空間環境適應性設計方法　094
4．5　測試性設計　097
4．5．1　測試性概述　097
4．5．2　測試性設計一般要求　097
4．5．3　測試性設計方法　098
4．6　維修性設計　099
4．6．1　維修性概述　099
4．6．2　維修性設計一般要求　099
4．6．3　維修性設計方法　100
4．7　保障性設計　102
4．7．1　保障性概述　102
4．7．2　保障性設計一般要求　102
4．7．3　保障性設計方法　103
參考文獻　104
第5章　航天器常用熱控製技術　105
5．1　概述　106
5．2　傳熱技術　107
5．2．1　簡介　107
5．2．2　導熱材料　108
5．2．3　熱管　114
5．2．4　導熱填料　144
5．2．5　熱控塗層　147
5．2．6　流體迴路　160
5．2．7　對流通風裝置　179
5．2．8　輻射散熱器　183
5．2．9　消耗型散熱裝置　189
5．2．10　相變儲能裝置　197
5．2．11　熱開關　203
5．3　隔熱技術　210
5．3．1　簡介　210
5．3．2　輻射隔熱　211
5．3．3　導熱隔熱　236
5．3．4　氣體環境下的隔熱　240
5．4　加熱技術　249
5．4．1　簡介　249
5．4．2　電加熱技術　249
5．4．3　同位素加熱技術　255
5．5　製冷技術　260
5．5．1　簡介　260
5．5．2　輻射製冷器　261
5．5．3　熱電緻冷器　263
5．5．4　低溫製冷機　267
5．4．5　儲存式製冷係統　272
5．6　測控溫技術　276
5．6．1　簡介　276
5．6．2　測溫技術　277
5．6．3　控溫技術　287
參考文獻　293
第6章　航天器熱控製設計典型案例　300
6．1　概述　301
6．2　航天器熱控製係統設計案例　302
6．2．1　遙感衛星熱控製係統設計　302
6．2．2　通信衛星熱控製係統設計　308
6．2．3　月球探測器熱控製係統設計　317
6．2．4　載人航天器熱控製係統設計　326
6．3　航天器部件熱控製設計案例　332
6．3．1　推進係統熱設計　332
6．3．2　蓄電池熱設計　338
6．3．3　電子設備熱設計　340
6．3．4　相機熱設計　346
6．3．5　天綫熱設計　350
6．3．6　驅動機構熱設計　355
參考文獻　358
第7章　航天器熱分析技術　359
7．1　概述　360
7．2　空間能量平衡方程　362
7．2．1　熱網絡方程　362
7．2．2　計算域和邊界條件　363
7．2．3　離散方法簡介　366
7．2．4　熱模型構建與求解流程　368
7．3　外熱流分析　370
7．3．1　太陽位置　372
7．3．2　軌道參數　373
7．3．3　熱環境參數　373
7．3．4　天體錶麵駐留問題　375
7．4　輻射分析　378
7．4．1　角係數　378
7．4．2　吸收因子　384
7．4．3　輻射熱　385
7．4．4　非漫射問題　386
7．4．5　射綫跟蹤　387
7．4．6　輻射計算的空間分解方法　388
7．4．7　輻射計算的殘差處理　388
7．5　特定問題模擬　389
7．5．1　密封艙流動與傳熱　389
7．5．2　管內流動傳熱　390
7．5．3　熱管傳熱　390
7．5．4　低氣壓導熱　391
7．5．5　固液相變熱效應　392
7．5．6　半導體緻冷傳熱　393
7．5．7　電子元器件結殼傳熱　394
7．6　熱網絡方程輻射項的等效轉化　397
7．6．1　等效加熱　397
7．6．2　等效熱沉　398
7．7　熱模型修正　400
7．7．1　熱模型修正基礎知識　400
7．7．2　參數分析　405
7．7．3　修正方法　408
7．8　常用熱分析軟件簡介　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
參考文獻　415
第8章　航天器地麵熱模擬試驗　418
8．1　概述　419
8．2　空間熱環境模擬方法　420
8．2．1　真空　420
8．2．2　低溫和黑背景　421
8．2．3　空間外熱流　422
8．3　外熱流模擬裝置與外熱流測量　424
8．3．1　外熱流模擬裝置　424
8．3．2　外熱流測量　427
8．4　熱平衡試驗方法　431
8．4．1　熱試驗模型　431
8．4．2　試驗工況的確定　431
8．4．3　試驗過程和方法　433
8．4．4　熱穩定判據　434
8．5　常壓熱試驗　437
8．6　低氣壓試驗　439
8．6．1　簡介　439
8．6．2　試驗氣體選擇　439
8．6．3　氣體溫度模擬　440
8．6．4　流場模擬　441
8．6．5　測量　441
參考文獻　443
第9章　航天器熱控製新技術　444
9．1　概述　445
9．2　大規模復雜係統熱管理技術　446
9．2．1　空間太陽能電站熱管理技術　447
9．2．2　地外駐留科研基地熱管理技術　449
9．3　能源再生與原位熱利用技術　451
9．4　結構熱控一體化集成技術　453
9．5　模塊化、自適應在軌維護熱控製技術　455
9．6　熱控新材料　457
9．6．1　高導熱材料　457
9．6．2　隔熱材料　458
9．6．3　熱控塗層　458
9．6．4　界麵導熱填料　459
9．7　大功率高熱流熱收集及排散技術　461
9．8　深低溫獲取與高效熱傳輸技術　464
9．9　高精度高穩定度溫度控製技術　466
參考文獻　468
索引　469

前言/序言

　　《航天器熱控製技術》是《空間技術與科學研究叢書》23分冊之一。按照叢書“麵嚮空間領域一綫科研人員、相關領域的研究者和高校專業師生的一套既有理論高度又有實踐指導意義的權威著作”的總定位，本書立足於航天器熱控製技術總體和專業兩個方麵的特色，強調航天器熱控製技術係統性工程應用經驗及熱控製專業的自身發展、應用，凝練和總結瞭熱控製技術的相關知識和係統設計要素。
　　航天器熱控製專業的主要基礎知識源於傳熱學、工程熱力學和流體力學，但因為服務的對象是航天器，所以還涉及空間環境、材料、化學、力學、光學、可靠性等諸多專業學科。伴隨著我國航天器工程的實踐，航天器熱控製工程研製和研究人員也積纍瞭豐富的經驗，並撰寫瞭若乾高水平的航天器熱控製技術專著，這些專著在指導航天器熱控製從業人員方麵發揮瞭重要作用。隨著近年我國航天事業的蓬勃發展，航天器熱控製專業人員的工程實踐案例迅猛增多，研發和應用的熱控製技術也日見豐富，進行及時的整理、提煉，對於總結經驗、促進技術的進一步發展是必要的、有價值的，這正是編著本書的齣發點。本書的讀者主要是航天器係統或部件熱控製的從業或學習人員，他們應當已經掌握傳熱學、工程熱力學的基礎理論和知識；經過國內航天事業50年的發展，航天器熱控製專業知識的普及程度已大為提高；當前航天器熱控製設計工具手段也有諸多改進，使用成熟軟件分析，解決早期需手工計算或編程求解的問題已經成為主流。考慮到這三點，對於教科書和國內現有航天器熱控製專著中已有較為詳細論述的部分概念、原理和理論，本書予以從簡敘述，更多的是從當今航天器研製活動中開展熱控製設計“應知應會”的角度，闡述相關技術的原理、應用原則、禁忌和典型案例。當然，即使在當前研製手段和模式下，為保證高水平的設計，仍有若乾技術的原理和內涵需要設計者有深入的理解，對這類問題的理論闡述本書也未吝筆墨。全書注重案例的豐富、全麵和工程實用指導意義，希望對讀者有參考價值。
　　基於以上考慮，全書內容安排為9章。第1章為緒論，包括航天器熱控製的任務、航天器對熱控製的需求、航天器熱特性、航天器熱控製的主要約束等內容；第2章為空間環境，包括發射階段環境、地球軌道空間環境、月球和行星空間環境、再入或進入段熱環境等內容；第3章為航天器熱控製係統設計，包括任務特點、設計原則、設計方法、設計階段及要點等內容；第4章為航天器熱控製“六性”設計，包括可靠性、安全性、空間環境適應性等內容；第5章為航天器常用熱控製技術，包括傳熱技術、隔熱技術、加熱技術、製冷技術和測控溫技術等內容；第6章為航天熱控製設計典型案例，包括熱控製係統設計案例、部件熱控製設計案例等內容；第7章為航天器熱分析技術，包括外熱流分析、輻射分析、特定問題模擬、熱模型修正等內容；第8章為航天器地麵熱模擬試驗，包括空間熱環境模擬方法、外熱流模擬裝置與熱流測量、熱平衡試驗方法等內容；第9章為航天器熱控製新技術，包括大規模復雜係統熱管理技術、能源再生與原位熱利用技術，模塊化、自適應在軌維護熱控製技術等內容。
　　本書由苗建印、鍾奇、趙啟偉、趙欣編著，苗建印，鍾奇、趙啟偉負責全書統稿和審校。鍾奇負責第1章及第7章的撰寫；趙欣負責第2章及第3章的撰寫；趙啟偉負責第4章及第6章的撰寫；苗建印負責第5章及第9章的撰寫。此外，參加編著的還有江海（第7章外熱流分析部分內容）、嚮艷超（第2章空間環境部分內容和第8章航天器地麵熱模擬試驗）、傅偉純（第5章熱控塗層部分）、張紅星（第5章製冷技術部分）、何江（第9章深低溫獲取與高效熱傳輸技術等內容）。
　　此外，在本書的編著過程中，還得到瞭趙亮、李一凡、陳建新、孫傢林、餘雷、寜獻文、王玉瑩、楊昌鵬、韓海鷹、薛淑艷、趙劍鋒、丁汀、李文君等同誌的大力支持，何江、徐亞威、劉暢、周強、劉思學同誌負責全書的閤稿與初步編輯工作，同時，在編著過程中，多位其他航天器熱控製專傢也提供瞭豐富的技術資料，在此一並錶示感謝！
　　本書由文耀普任主審，鬍金剛、範含林、姚偉任審稿專傢，他們對本書進行瞭認真把關，並提齣瞭許多寶貴意見。本書的編寫過程得到瞭葉培建院士、王永富研究員的深切關注和悉心指導，得到瞭中國空間技術研究院、北京空間飛行器總體設計部各級領導的關心和支持，得到瞭北京理工大學齣版社編輯的精心校閱和編輯。中國空間技術研究院總體部科技委梁曉珩、梁秀娟為本書的編寫和齣版做瞭大量工作。在此，作者一並錶示誠摯的謝意。
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