丰茂龙 范含林 黄家荣 钟奇

（北京空间飞行器总体设计部，北京 100094）

1 引言

空间辐射器是航天器排热系统的重要组成部分，单相流体回路辐射器是载人航天器最常采用的热辐射器，在稳定性、可靠性及制造运行方面都有一定的优势，技术较成熟，早期的空间站、航天飞机及美国的行星际探测器等都采用了这种辐射器。我国已发射的神舟系列飞船也采用了单相流体回路辐射器。

单相流体回路辐射器常用评价方法是辐射器的单位质量散热能力，本文称之为辐射器的能质比。我国“神舟”飞船辐射器的研制主要是在工程设计经验及热试验验证的基础上进行的，具有较强的继承性，在优化设计方面的研究较少。中国空间技术研究院总体部在流体回路热控系统层面做了一些分析研究工作［1－2］；南京航空航天大学和清华大学也对流体回路辐射器的微元散热做过一些分析研究［3－4］，但都没有针对辐射器的能质比展开优化研究；国外对辐射器进行了很多优化设计工作，但主要利用试验及数值仿真进行［5－6］，针对能质比直接展开理论分析与优化的工作较少。本文以实现辐射器的能质比最大化为优化目标，从理论分析角度入手，分析辐射器微元能质比对应的最佳肋宽表达式及分布规律，并利用数值求解进行了验证，最后从微元能质比优化扩展为辐射器总的能质比优化。

2 辐射器传热过程分析

管肋式单相流体回路辐射器一般采用体装式结构，通过单相工质的循环流动将航天器内的废热排散至舱外空间，流体回路管路与散热肋片焊接，管路与工质以对流方式进行热交换，然后通过导热传至管路外表面及肋片表面以辐射的方式排散。……