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第1章　绪论1

1.1　航天器概述1

1.1.1　航天器分类1

1.1.2　航天器轨道4

1.2　航天器热控制系统的需求分析7

1.2.1　常温（室温）要求7

1.2.2　低温要求8

1.2.3　恒温要求8

1.2.4　温度均匀性要求8

1.3　航天器热控制系统的任务9

1.3.1　热控制任务各个阶段9

1.3.2　热控设计师的任务10

第2章　航天器传热学理论基础12

2.1　热传导13

2.1.1　温度场和温度梯度13

2.1.2　导热微分方程式14

2.1.3　导热过程的单值性条件16

2.1.4　具有内热源的一维稳态导热18

2.1.5　非稳态导热20

2.1.6　导热问题的数值解法27

2.2　热辐射33

2.2.1　热辐射相关概念33

2.2.2　热辐射能量表示方法35

2.2.3　黑体辐射基本规律37

2.3.4　非黑体辐射与基尔霍夫定律42

2.2.5　角系数49

2.2.6　表面间的辐射换热计算55

2.2.7　包壳内具有镜射表面的辐射换热64

2.3　对流换热72

2.3.1　对流换热及影响因素72

2.3.2　对流换热微分方程组74

2.3.3　相似原理及其在对流换热问题中的应用80

2.3.4　单相强迫对流换热84

2.3.5　自然对流换热92

第3章　空间环境100

3.1　地球轨道的空间热环境100

3.1.1　大气层100

3.1.2 自由分子加热和大气阻力101

3.1.3　真空和低温102

3.1.4　太阳辐射103

3.1.5　地球反照108

3.1.6　地球红外辐射110

3.1.7　近地空间的粒子辐射111

3.1.8　原子氧113

3.2　地球轨道上的空间外热流113

3.2.1　太阳直接辐射114

3.2.2　地球反照外热流114

3.2.3　地球红外辐射热流115

3.3　月球和行星的空间热环境115

3.3.1　热环境115

3.3.2　水星的热环境117

3.3.3　金星的热环境118

3.3.4　月球的热环境119

3.3.5　火星的热环境120

3.3.6　外行星的热环境122

3.4　发射和上升段的热环境123

3.5　航天器热平衡基本原理125

第4章　航天器被动热控技术129

4.1　热控涂层129

4.1.1　热控涂层的作用129

4.1.2　热控涂层的分类131

4.1.3　热控涂层的使用原则138

4.1.4　热控涂层研发的几个问题140

4.2　多层隔热组件145

4.2.1　概述145

4.2.2　多层隔热的基本原理146

4.2.3　多层隔热组件构成及影响分析151

4.3　热管158

4.3.1　热管基本工作原理158

4.3.2　工质的流动和最大传热能力161

4.3.3　热管设计和选用中主要考虑的因素171

4.3.4　热管在航天器上的应用举例173

4.4　相变材料热控177

4.4.1　相变材料热控工作原理177

4.4.2　相变材料热控系统的热分析178

4.4.3　相变材料的性质182

4.4.4　相变材料热控装置在航天器上的应用举例185

4.4.5　相变材料热控装置设计188

4.5　安装界面热阻188

4.5.1　接触热阻的定义189

4.5.2　固体接触界面的热阻190

4.5.3　影响接触热阻的因素197

4.5.4　扩热板199

第5章　航天器主动热控制技术202

5.1　辐射式主动热控方法203

5.1.1　热控百叶窗203

5.1.2　热控旋转盘213

5.2　导热式主动热控制方法215

5.2.1　接触式热开关215

5.2.2　低温热开关221

5.2.3　可变热导热管223

5.2.4　热二极管234

5.3　对流式主动热控制方法236

5.3.1　气体循环对流热控系统236

5.3.2　液体循环热控制系统242

5.3.3　两相流体回路热控制系统253

5.4　电加热主动热控方法273

5.4.1　电加热控制技术273

5.4.2　电加热主动热控制的应用276

5.5　航天器低温制冷方法277

5.5.1　辐射式制冷器279

5.5.2　热电制冷器281

5.5.3　储存式（液体或固体）深冷系统285

5.5.4　机械式制冷机290

5.5.5　深冷传输系统291

第6章　空间热辐射器294

6.1　被动结构辐射器294

6.2　热管辐射器296

6.2.1　热管辐射器的热分析计算296

6.2.2　热管辐射器的优化设计298

6.2.3 正交热管网络辐射器299

6.3　体装式辐射器301

6.3.1　扁平导管流体循环辐射器的热分析301

6.3.2　管道—肋片式流体循环辐射器的热分析306

6.4　可展开式辐射器307

6.4.1　泵驱动单相流体回路的展开辐射器307

6.4.2　回路热管（LHP）展开辐射器309

6.5　新型辐射器及热泵314

6.5.1　柔性辐射器314

6.5.2　液滴式辐射器315

6.5.3　热泵—辐射器热排散系统316

6.6　辐射器排热系统的设计考虑318

6.6.1　辐射器排热系统的选择318

6.6.2　辐射器热排散系统中的热耦合问题319

第7章　航天器热分析计算325

7.1　概述325

7.2　航天器在宇宙空间的热平衡326

7.3　轨道参数计算329

7.3.1　坐标系329

7.3.2　轨道六根数330

7.3.3　轨道参数计算332

7.3.4　几种典型轨道简介338

7.4　轨道空间辐射外热流计算340

7.4.1　太阳直接辐射340

7.4.2　地球反照热流343

7.4.3　地球红外辐射热流344

7.4.4　地球反照角系数的近似计算346

7.4.5　外热流角系数的周期平均值346

7.5　航天器温度计算347

7.5.1　热网络模型的数学描述347

7.5.2　热分析模型的建模依据、简化条件和节点划分351

7.5.3　常用热分析软件简介354

7.6　热网络的修正358

7.6.1　引起热网络模型计算结果误差的原因358

7.6.2　热网络模型和系数修正359

7.6.3　热网络综合辐射系数修正方法360

7.7　航天器内部温度简化计算362

7.7.1　轨道周期积分平均热流法362

7.7.2　计算举例364

第8章　航天器热控制系统设计368

8.1　热控制系统设计368

8.1.1　热控制系统的设计要求368

8.1.2　热控制系统设计的基本原则370

8.1.3　热控系统设计的主要阶段372

8.2　典型部件热设计378

8.2.1　卫星推进系统热设计378

8.2.2　蓄电池热控制381

8.2.3　天线热设计383

8.2.4　太阳电池阵热设计384

8.3　电子设备的热设计385

8.3.1　电子设备热设计的目的385

8.3.2　电子设备热设计与热控系统的关系385

8.3.3　电子设备热设计的特点386

8.3.4 电子设备的热设计386

8.3.5　电子设备热分析技术简介392

8.4　光、机、热一体化设计方法402

8.4.1　光、机、热一体化设计的基本框图402

8.4.2　空间太阳望远镜主镜的光、机、热集成设计实例404

8.5　航天器热控制系统设计实例411

8.5.1　主要设计输入参数411

8.5.2　热设计简介412

8.5.3　热设计方案简介413

第9章　航天器地面热模拟试验419

9.1　空间热环境模拟设备及其影响分析419

9.1.1　真空模拟420

9.1.2　低温和黑背景模拟421

9.1.3　空间外热流模拟423

9.2　外热流模拟方法及其装置424

9.2.1　太阳灯热流模拟技术425

9.2.2　非太阳灯热流模拟技术430

9.3　模拟外热流测量439

9.4　航天器热平衡试验方法443

9.4.1　试验模型443

9.4.2　试验工况的确定444

9.4.3　试验过程和方法445

9.5　航天器不稳定试验方法449

9.5.1　比差法449

9.5.2　近似推算法451

9.6　航天器热平衡试验与数学模型修正关联问题453

9.7　充气密封舱热平衡试验455

9.8　其他热试验简介457

9.8.1　上升段热试验457

9.8.2　地面调温试验459

第10章　航天器热控制技术的新发展461

10.1　推动热控技术发展的需求461

10.2　航天器热控新材料462

10.2.1　变色涂层462

10.2.2　高导热率材料463

10.3　高热流密度散热技术464

10.3.1　喷射冷却464

10.3.2　微槽道循环流体冷却465

10.4　深冷系统传输技术466

10.5　微小卫星通用化热控系统新概念468

10.6　大型航天器的热管理概述469

10.6.1　热管理基本概念469

10.6.2　国际空间站热管理和热控系统简介470

10.7　精密温度控制技术473