周强 王录 刘畅 徐亚威 黄金印 张红星 苗建印

(北京空间飞行器总体设计部 空间热控技术北京市重点实验室，北京 100094)

未来航天器对电功率的需求越来越高，例如某些航天器的载荷对电功率的需求在数百千瓦以上，甚至可达百兆瓦。热排散技术是维持空间大功率电源系统正常工作的重要支撑技术。针对空间核动力以及大功率航天器的发展需求，发展高温大功率的热排散技术，迫在眉睫。热管技术是实现中高温区(>100 ℃)热量高效、远距离传输的重要技术手段[1-2]。如美国在1965年发射的空间核辐射电源-10A(SNAP-10A)核动力航天器[3]，采用硅-锗(Si-Ge)温差发电，废热直接采用钠钾(NaK)热管辐射器进行排散，排散温度427 ℃；美国2000年后的“普罗米修斯”计划中木星冰卫星轨道器(JMIO)采用核电推进，发电功率200 kW，采用布雷顿循环发电，废热排散量为700 kW，废热排散系统采用“泵驱单相流体回路+热管辐射器”，其中热管辐射器中热管管体为钛合金，工质为H2O，热排散系统的温度为100～230 ℃；“星表裂变反应堆电源”(FSP)计划定位于在月球或火星表面开发提供电能并支撑人类居住的空间核反应堆电源，该计划发电量为40 kW，采用斯特林循环发电，废热排散方案与JIMO航天器的方案相同，均为“泵驱单相流体回路+热管辐射器”，热管也为钛水热管。

本文针对180～250 ℃区间的热排散系统，开发了基于3D打印增材技术的钛水热管，有效地解决了该温区热量远距离高效传输的难题，对于未来空间核动力以及大功率航天器热排散系统的发展和应用具有实用价值。