月昼期间月球车的热性能计算
发布时间：2022-01-16 01:11
月球车在月昼工作期间要面临复杂的月面热环境,包括没有大气层阻拦的太阳辐照、月面高温以及月面阴影区域。因此,月球车月昼期间的散热计算对于月球车的热控设计至关重要。本文首先对于月球车的热控系统以及相关材料的热物性进行了综述,并利用ANSYS Workbench的热分析模块模拟计算了月球纬度分别为26°和44.1°时浅层月壤的传热过程,得出了月面的温度变化曲线,通过与实测数据的比较,发现模拟计算的结果能够一定程度上预测实际的月面温度变化。在此基础上,建立了月球车模型,并模拟了月球车在虹湾地区月昼期间的散热状况。计算结果表明,包裹月球车的多层隔热材料能起到很好的隔热效果,月球车通过多层隔热材料与外界的热交换量不超过3W;同时低吸收-发射率比的OSR辐射散热表面能够反射大部分的太阳辐射热流并对外散出足够的热量,以保证月球车在200W内热流情况下温度范围维持在12℃到35℃之间,具有合适的昼间工作温度。另外本文还计算了月球车热负荷增加和辐射散热面被月尘污染情况下的月球车温度变化,并讨论了几个增强月球车散热能力的方案。结果表明在可活动太阳翼背面增设散热面的方案受月面温度的影响较大,对于较低纬度地区不...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苏联月球车一号(夜间休眠状态)
划的极地月球车光女神（Aurora） 计划是旨在通过一系列太空探术通用于探索火星、月球以及其它可能的近地天务目标便是发射能在月球南极地区登陆并长期生存，其结构布局如图 1.2 所示。置，在月球南极地区一个月球日内将要面临约 50极地的月表温度更低，在 40~190K 之间变化。在㎡辐射散热面面向深空辐射散热，由于太阳光线几收集太阳能，并向外倾斜 27°以扩大散热面对深空转向车外，避免在车内增加多余的热负荷，在太红外辐射。到了月夜期间，桅杆折叠，车外的导器散热面遮住，同时隔绝辐射器与车内设备的传内，为车内提供 16W 的热量。文献[5]还提出了车阴影散热的想法。
包络尺寸约为 1500mm×1000mm×1100mm，质量约为 140k结构，以顶板为分界面将月球车分成上下两部分。顶板下方，装有两个太阳翼：固定的-Y 太阳翼和可活动的+Y 太阳翼镜（又称光学太阳反射镜 OpticalSolarReflector，简称 OSR）车的热控模式也分为月昼和月夜两种：月昼期间月球车工作性展开，展开后便永久固定），露出辐射器散热面（即顶板表面余的热量通过热管传至散热面；月夜期间月球车进入休眠状围栏内，+Y 太阳翼合上，遮盖辐射器散热面，同时断开控温回源通过两相流体回路向车内设备输送热量，其输出功率为 12球车预期服役三个月。然而不幸的是， 玉兔号 在进入第二析出现故障的原因可能是由于高度集成的控制电路短路造成 无法移动，且第二次月夜后的唤醒遇到挫折，但是她依然顽强役两年多，因此其热控设计值得借鉴。的研究内容
【参考文献】：
期刊论文
[1]俄罗斯载人登月发展态势分析[J]. 王永生,周生东,赵东明. 国际太空. 2015(07)
[2]嫦娥三号探测器的技术设计与成就[J]. 孙泽洲,张廷新,张熇,贾阳,张洪华,陈建新,吴学英,申振荣. 中国科学:技术科学. 2014(04)
[3]嫦娥三号探测器热控系统设计与验证[J]. 刘自军,向艳超,斯东波,张有为,陈建新,苏生,吕巍,宁献文,宋馨,张冰强. 中国科学:技术科学. 2014(04)
[4]航天器多层隔热材料边缘漏热分析与设计[J]. 戴勇超,王新升,黄海,郭静. 宇航学报. 2014(01)
[5]多层隔热材料传热特性研究现状及展望[J]. 李德富,杨炜平,刘小旭. 航天器环境工程. 2013(03)
[6]月面巡视器围栏设计及热分析研究[J]. 李成,刘自军,谭沧海,向艳超. 航天器环境工程. 2010(03)
[7]遮挡阴影对月球探测器热设计的影响分析[J]. 左光,彭方汉,孙萌. 航天器工程. 2009(02)
[8]卫星静电热开关辐射散热器热性能分析[J]. 王熙元,陈学康,曹生珠,韩闯. 真空与低温. 2009(01)
[9]航天器用记忆合金热开关的设计与理论分析[J]. 张文千. 真空与低温. 2009(01)
[10]资源-1卫星多层隔热材料在轨温度数据分析[J]. 李国强. 航天器工程. 2008(05)
博士论文
[1]月球车热控关键问题研究及材料光谱性质的选择性调节[D]. 王海涛.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于热红外遥感数据的月表铁含量和温度研究[D]. 汤枭.南京大学 2016
[2]月球车夜间休眠状态下的热力计算[D]. 罗祖分.南京航空航天大学 2016
[3]月球表面物理温度分布模型及数值计算[D]. 廖翼.华中科技大学 2011
本文编号：3591642
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苏联月球车一号(夜间休眠状态)
划的极地月球车光女神（Aurora） 计划是旨在通过一系列太空探术通用于探索火星、月球以及其它可能的近地天务目标便是发射能在月球南极地区登陆并长期生存，其结构布局如图 1.2 所示。置，在月球南极地区一个月球日内将要面临约 50极地的月表温度更低，在 40~190K 之间变化。在㎡辐射散热面面向深空辐射散热，由于太阳光线几收集太阳能，并向外倾斜 27°以扩大散热面对深空转向车外，避免在车内增加多余的热负荷，在太红外辐射。到了月夜期间，桅杆折叠，车外的导器散热面遮住，同时隔绝辐射器与车内设备的传内，为车内提供 16W 的热量。文献[5]还提出了车阴影散热的想法。
包络尺寸约为 1500mm×1000mm×1100mm，质量约为 140k结构，以顶板为分界面将月球车分成上下两部分。顶板下方，装有两个太阳翼：固定的-Y 太阳翼和可活动的+Y 太阳翼镜（又称光学太阳反射镜 OpticalSolarReflector，简称 OSR）车的热控模式也分为月昼和月夜两种：月昼期间月球车工作性展开，展开后便永久固定），露出辐射器散热面（即顶板表面余的热量通过热管传至散热面；月夜期间月球车进入休眠状围栏内，+Y 太阳翼合上，遮盖辐射器散热面，同时断开控温回源通过两相流体回路向车内设备输送热量，其输出功率为 12球车预期服役三个月。然而不幸的是， 玉兔号 在进入第二析出现故障的原因可能是由于高度集成的控制电路短路造成 无法移动，且第二次月夜后的唤醒遇到挫折，但是她依然顽强役两年多，因此其热控设计值得借鉴。的研究内容
【参考文献】：
期刊论文
[1]俄罗斯载人登月发展态势分析[J]. 王永生,周生东,赵东明. 国际太空. 2015(07)
[2]嫦娥三号探测器的技术设计与成就[J]. 孙泽洲,张廷新,张熇,贾阳,张洪华,陈建新,吴学英,申振荣. 中国科学:技术科学. 2014(04)
[3]嫦娥三号探测器热控系统设计与验证[J]. 刘自军,向艳超,斯东波,张有为,陈建新,苏生,吕巍,宁献文,宋馨,张冰强. 中国科学:技术科学. 2014(04)
[4]航天器多层隔热材料边缘漏热分析与设计[J]. 戴勇超,王新升,黄海,郭静. 宇航学报. 2014(01)
[5]多层隔热材料传热特性研究现状及展望[J]. 李德富,杨炜平,刘小旭. 航天器环境工程. 2013(03)
[6]月面巡视器围栏设计及热分析研究[J]. 李成,刘自军,谭沧海,向艳超. 航天器环境工程. 2010(03)
[7]遮挡阴影对月球探测器热设计的影响分析[J]. 左光,彭方汉,孙萌. 航天器工程. 2009(02)
[8]卫星静电热开关辐射散热器热性能分析[J]. 王熙元,陈学康,曹生珠,韩闯. 真空与低温. 2009(01)
[9]航天器用记忆合金热开关的设计与理论分析[J]. 张文千. 真空与低温. 2009(01)
[10]资源-1卫星多层隔热材料在轨温度数据分析[J]. 李国强. 航天器工程. 2008(05)
博士论文
[1]月球车热控关键问题研究及材料光谱性质的选择性调节[D]. 王海涛.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于热红外遥感数据的月表铁含量和温度研究[D]. 汤枭.南京大学 2016
[2]月球车夜间休眠状态下的热力计算[D]. 罗祖分.南京航空航天大学 2016
[3]月球表面物理温度分布模型及数值计算[D]. 廖翼.华中科技大学 2011
本文编号：3591642
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