微型热管的增材制造与传热性能分析*
2021-08-07李志松
科技创新与应用 2021年21期
沈 琼,李志松
(1.上海市计量测试技术研究院 上海市在线检测与控制技术重点实验室,上海 200233;2.上海卫星工程研究所,上海 201109)
随着微机电技术的进步,微纳卫星朝着精密化、复杂化和高集成度的方向发展[1]。微型化对于微纳卫星平台的热管理提出新的挑战[2]。热管作为常规航天器热控设计的成熟工具,是实现微纳卫星平台高效导热和均温化的有力措施[3]。然而由于已有的制造技术无法实现航天器热管的小型化,致使国内外微纳卫星的热控设计中迄今鲜有热管的身影。目前航天器热控用热管主要为多槽道铝-氨热管,其管壳型材是利用精密模具和金属拉拔工艺热挤压成形。采用该方法制造小型化热管存在下述问题:(1)利用热挤压成形工艺生产的多槽道热管不易实现小型化。目前国内航天部门以此工艺制造的最小的槽道热管型材,截面为3.5mm×5mm矩形,无法满足尺寸要求;(2)精密模具的生产成本高昂且使用寿命有限,这对于尚在试验评估阶段,只需少量生产的热管而言难以接受;(3)将普通热管按比例缩小而成的小型热管性能往往不佳,液相工质的流动阻力会因槽道变窄而成指数级增大,从而导致传热能力下降。
上述铝-氨热管为凹槽结构,其毛细性能较弱。因此一些民用电子散热采用的金属粉末烧结热管,主要为铜-水热管,其直径可达4mm,且工作热流密度和反重力能力远优于槽道热管。但烧结热管无法应用到普通航天器的热控上,主要原因之一是水作为工质无法适应卫星的工作温度;……
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