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“太空加油”时“上火”了怎么办?

时间:2017年05月05日 信息来源:中国空间技术研究院微信 点击: 【字体:

天舟一号和天宫二号对接后,主要任务就是进行推进剂的补加,为天宫二号的“油箱”内加油。“加油”利用的是两个航天器贮箱之间的压力差,为了实现这个压力差,核心步骤就是对天宫二号上的贮箱抽气,使其压力降低到一定的水平。


对贮箱实现抽气的叫压气机,它工作的时候发热量很大,能到500多瓦,相当于一个普通电吹风产生的热量。工作时间一久,特别是连续忙活十几个小时后,这个“电吹风”的温度就会高得不得了,温度将大大超出机器能够承受的范围,导致“上大火”。而压气机一旦“上火”,就无法正常进行抽气工作,从而对“空中加油”产生严重后果。怎么办? 


别急,有中国空间技术研究院下属北京空间飞行器总体设计部的热控专家们来给压气机号脉、开药方。


压气机的构造比较复杂,表面形状不规则,工作时有多个地方在同时发热,常用的被动方式已经不能满足这种散热需求。针对这一特点,热控设计人员进行了详细的方案设计和分析,并量身定做地开出了两个“药方”:“洗肠子”和“小药治大病”,确保药到病除。


 “洗肠子”

“洗肠子”是通俗说法,专业用语是采用单相液冷回路的主动散热方法。什么意思呢?天舟一号北京空间飞行器总体设计部技术责任人陈同祥介绍说,以往神舟飞船、天宫等大型航天器的散热问题,主要采用“坐冷板凳”的方法,通过冷板将热量散到太空中,让神舟和天宫变“凉快”。而压气机不一样,热控设计师们针对此次任务特点,“私人定制”了一条专用的小型液冷回路系统,让流体流经压气机所有发热的地方,再将热量收集起来,传递到天宫二号热量主干道上,并随主干道将热量源源不断地向外排散到外太空。而这一独特的设计,造型上看着非常像人体内的“肠道”,因此,给压气机散热的方法也就有了一个形象的名字:“洗肠子”。


小药治大病

“小药治大病”说的是热控设计人员开展的液冷回路的小型化、模块化设计。据总体部热控事业部热控产品开发室郑红阳介绍说,压气机液冷回路最大的特点是集成度高,在两张A4纸大小的液冷模块内,泵、阀门一应俱全,机械和电接口都是标准化设计,重量与传统相比能减轻30%。此外,液冷回路安装非常灵活,设计师们根据三台压气机的布局,设计了三套液冷模块,每台压气机工作时都可以实现温度的控制,随时为它散热“降火”,以确保“太空加油”顺利进行。


(作者:庞丹、郑红阳)
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