● 摘要
探月车辆，简称月球车，是我国嫦娥工程的最主要主角。在月球恶劣的环境下，要确保月球车正常工作，为各部件提供适宜而稳定的温度环境，必须对月球车设计热管理系统。该系统必须具有重量轻，耗能低和可靠性高等特点。 本文从航天器的热控制和热管理的概念出发，阐述了国内外各种成熟的、在研的热控制和热管理方法，结合月球车的种类和国内研制的现状，查阅月球车热要求和热参数，给出了热管理系统中各个子系统的设计策略；依据月球环境参数，和可能在月球车上搭载的电子设备和硬件装置的热控制需要，分别分析各个子系统的热管理模型。在此基础上，利用当前先进的两相回路循环的热管理方法，建立了月球车热管理系统模型。 适当简化热管理系统模型，以月球车重量最轻化为优化指标，计算研究得：月球车热管理系统的重量在很大程度上受诸多因素的影响，如管径、冷媒流量，管路的设计和阀门的应用等，而且还与热组件布局方式是否合理有很大关系，这些因素互相联系密不可分，在热管理系统设计是必须综合考虑各因素对系统的影响。 同时，计算结果也表明了优化系统重量的方向和方法：1）沿冷媒流动方向热组件的工作温度逐渐升高的布局方式为最优布局方式，其所需要的总换热面积小；当热网路系统以最优布局方式排列时，换热量小，或者换热量相同情况下换热系数大的热组件排列在热网络上游时，系统的总重量最轻。2）分析了辐射器出口温度、冷媒流量、管径、电热元件和弯管阀门等对系统重量的影响，计算寻找了使系统质量最小的最佳系统结构参数和操作参数，实现了热管理系统的初步重量优化分析。