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航天二院空間工程總體部:為衛(wèi)星穿上“恒溫衣”
發(fā)布時(shí)間:2025-02-12 信息來源:中國(guó)航天科工二院

  太空的溫度環(huán)境非常惡劣,高溫時(shí)有炎熱的太陽直射,極寒時(shí)則溫度可達(dá)-270℃,想要在這種高低溫差巨大的環(huán)境下維持各星上設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),“恒溫”保持不可或缺。航天二院空間工程總體部熱控班組,就是這樣一群為衛(wèi)星穿上“恒溫衣”的人。

細(xì)致入微,為衛(wèi)星“避暑御寒”

  “人體可以通過穿衣、吹空調(diào)等來維持體溫,但是在外太空的衛(wèi)星想要維持‘體溫’卻沒有那么簡(jiǎn)單。”班組負(fù)責(zé)人王博士介紹。熱控設(shè)計(jì)師需要在結(jié)構(gòu)布局及飛行剖面的基礎(chǔ)上,綜合考慮能源、重量及成本代價(jià),提出切實(shí)可行的熱控措施,既要考慮結(jié)構(gòu)布局,又要考慮電單機(jī)熱耗;既要開展軟件仿真,又要參與硬件實(shí)施;既要考慮驟升驟降的瞬態(tài)工況,又要考慮長(zhǎng)期保持的穩(wěn)態(tài)工況;既要從硬件上開展熱控產(chǎn)品的投產(chǎn),又要從軟件上考慮熱控算法的電測(cè);既要從理論上分析熱控措施是否合理,又要在實(shí)踐中檢驗(yàn)熱控方案是否正確。王博士說:“每顆衛(wèi)星設(shè)計(jì)的熱控實(shí)施都不一樣,我們要綜合考慮各種因素,為其設(shè)定出專屬方案,從而保障在軌任務(wù)順利進(jìn)行”。

追求極致,為衛(wèi)星“節(jié)能降耗”

  衛(wèi)星每多一瓦能耗,就會(huì)多一份負(fù)擔(dān)。所以,如何讓衛(wèi)星“節(jié)能降耗”也是擺在熱控設(shè)計(jì)師眼前的一個(gè)難題。在一次星上產(chǎn)品熱控設(shè)計(jì)中,為了實(shí)現(xiàn)更高的精度要求,需要將一艙外設(shè)備的溫度穩(wěn)定度控制在±2℃以內(nèi),而班組以往所設(shè)計(jì)的該類產(chǎn)品溫度穩(wěn)定度普遍在±5℃。項(xiàng)目研制周期迫在眉睫,在查閱了大量文獻(xiàn)后,設(shè)計(jì)師小魏提出了在控制設(shè)備本體溫度外,額外將艙板進(jìn)行控溫的解決方案。雖然理論上可行,但在仿真評(píng)估中發(fā)現(xiàn),直接給艙板進(jìn)行控溫的功耗代價(jià)超出預(yù)期,設(shè)計(jì)工作再次陷入僵局。“絕對(duì)不能讓問題卡在我們身上,我們要把思路再打開?!蓖醪┦空f。大家反復(fù)研究方法、查找問題原因、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)……最終,設(shè)計(jì)師小李用創(chuàng)新思路打破僵局:利用支架進(jìn)行控溫。在獲得肯定后,小李隨即開展了工作,一邊優(yōu)化控溫措施,一邊和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師迭代支架的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。功夫不負(fù)有心人,小李不僅成功實(shí)現(xiàn)了±2℃以內(nèi)的溫度控制,還將能耗代價(jià)降低了60%以上,有效實(shí)現(xiàn)了指標(biāo)要求并通過飛行試驗(yàn)考核。

披星戴月,為衛(wèi)星“保駕護(hù)航”

  一顆衛(wèi)星進(jìn)入太空前,需要通過熱試驗(yàn)來考核熱設(shè)計(jì),到底能把衛(wèi)星溫度控得有多穩(wěn)、有多準(zhǔn),都將在這一次大考中得到充分驗(yàn)證。2024年熱控班組共承擔(dān)20余項(xiàng)熱控系統(tǒng)研制任務(wù),經(jīng)歷了10余次熱試驗(yàn)考核,由于常作為衛(wèi)星轉(zhuǎn)接段或出廠前的“收尾”節(jié)點(diǎn),為保質(zhì)按時(shí)完成任務(wù),班組成員連續(xù)加班加點(diǎn)已成常態(tài)。這不僅是對(duì)熱控系統(tǒng)的考核,在高強(qiáng)度工作下還要確保試驗(yàn)過程萬無一失,更是對(duì)熱控設(shè)計(jì)師的一次大考。臨近年關(guān),為全力確保型號(hào)任務(wù)節(jié)點(diǎn),三個(gè)熱試驗(yàn)任務(wù)并行開展。雖然任務(wù)很重,但是班組堅(jiān)持“目標(biāo)不變、標(biāo)準(zhǔn)不降”。“試驗(yàn)前確認(rèn)關(guān)罐前狀態(tài),關(guān)罐后確認(rèn)真空及熱沉建立情況,進(jìn)工況前后與各分系統(tǒng)確認(rèn)所有星上產(chǎn)品工作狀態(tài),工況內(nèi)光照地影每切換一次都要做數(shù)據(jù)記錄和指標(biāo)復(fù)合性判讀,為衛(wèi)星保駕護(hù)航絕對(duì)不能有紕漏”,王博士時(shí)常掛在嘴邊的提醒成為班組每一名成員的行動(dòng)準(zhǔn)則。從關(guān)罐、環(huán)境建立,再到進(jìn)工況,熱控團(tuán)隊(duì)成員仔細(xì)核對(duì)每一項(xiàng)技術(shù)狀態(tài),檢查每一項(xiàng)數(shù)據(jù),確保不出現(xiàn)任何問題。

  從熱試驗(yàn)開始的那一刻起,熱控設(shè)計(jì)師就必須連軸轉(zhuǎn),為衛(wèi)星“保駕護(hù)航”。班組成員輪流值守,迎著落日上班,迎著朝陽回家,雖然從事著一份高強(qiáng)度的工作,他們卻甘之如飴?!翱吹叫l(wèi)星穿上我們?yōu)樗麑俣ㄖ频摹銣匾隆W耀蒼穹,一切都值了。”王博士說。(文/王玨 陳靜)