廖俊元杨春信杨涵

(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191)

1 引言

随着中国航天技术的发展及载人登月工程的逐步推进，航天员的舱外活动需求逐渐提高。舱外航天服的热控系统需要保证航天员在出舱活动时处于安全、舒适的热环境之中。水升华器是一种利用水的升华潜热进行散热的消耗型相变散热装置，相比于辐射器等热控器件具有体积小、质量轻、效率高、微重力下工作可靠等优点，是一种性能优良的空间热沉，十分适用于应对小散热面、短时大功耗任务的舱外航天服的热控系统。

国际对水升华器的研究开展较早，从上世纪60年代初已有关于水升华器作为热沉应用于航天器热控系统的相关研究，并制作了如LM-107、LM-209等一系列原理样机进行了初步的实验探究，如图1所示。在上世纪70年代初至上世纪末的期间，水升华器处于大量工程应用的阶段，在首次成功应用于美国的阿波罗探月工程中后，还在苏联(俄罗斯)的Orlan航天服等航天工程中得到应用。进入新世纪后，为了满足更高的航天工程需求，水升华器出现了追求防污染、良好动态性能的发展趋势，对此NASA的研究人员提出了X-38、CIS、SDC、ISDC 4种水升华器的新构型，如图2所示。

图1 早期水升华器Fig.1 Early application of sublimator

图2 新型水升华器Fig.2 New type of sublimator

中国对水升华器的相关研究起步较晚。吴志强等最早对水升华器进行了散热性能的理论分析及一系列实验研究；李森等建立了多孔板单孔内水相变过程的物理数学模型，并进行了周期模式的数值模拟；……