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再入飞行器冷热结构一体化设计及分析 被引量:1
1
作者 王兆伟 孙国岭 +2 位作者 姚星合 吴勇军 屈强 《航天制造技术》 2015年第6期15-17,20,共4页
针对多层热结构存在的热短路和连接方式复杂问题,设计了防/隔热双层热结构与冷结构一体化。在典型服役环境条件下,采用有限元法对热结构组件与冷结构进行了强度和热匹配分析,计算发现气动力对组件强度影响不大;惯性力作用下,组件的薄弱... 针对多层热结构存在的热短路和连接方式复杂问题,设计了防/隔热双层热结构与冷结构一体化。在典型服役环境条件下,采用有限元法对热结构组件与冷结构进行了强度和热匹配分析,计算发现气动力对组件强度影响不大;惯性力作用下,组件的薄弱环节是螺钉和隔热层;再入热环境条件下,连接件位置出现应力集中现象。完成的强度及热匹配分析结果可应用于再入飞行器冷热结构一体化设计。 展开更多
关键词 多层热结构一体化设计 强度分析 匹配分析
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一种一体化热防护承力结构的设计研究 被引量:4
2
作者 杨志斌 成竹 +1 位作者 李丽霞 秦强 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期783-789,共7页
采用ITPS(Integrated Thermal Protection Systems)承力结构的方法,开发了基于PATRAN PCL语言的参数化建模程序,能够自动、快速地建立该类型结构的有限元模型。通过改变腹板与底面板之间的夹角,得到了ITPS最佳热短路模型。通过数值分析... 采用ITPS(Integrated Thermal Protection Systems)承力结构的方法,开发了基于PATRAN PCL语言的参数化建模程序,能够自动、快速地建立该类型结构的有限元模型。通过改变腹板与底面板之间的夹角,得到了ITPS最佳热短路模型。通过数值分析研究了镂空腹板对ITPS承载能力及隔热性能的影响。结果表明,腹板与底面板夹角76°时,ITPS静力分析的最大等效应力达到极小值,镂空腹板高度和倒角半径的综合设计关系到ITPS优化设计的成败。在镂空腹板宽度和高度相同的情况下,应该优选倒角半径大的镂空腹板结构形式。同时,镂空腹板改善了ITPS底面板的温度均匀性。镂空腹板的数值分析结果为ITPS结构优化设计提供一定的参考和依据。 展开更多
关键词 一体化防护系统 结构优化设计 防隔性能 PATRAN PCL 二次开发
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含相变材料热防护结构一体化设计与试验 被引量:8
3
作者 曹晨宇 王睿星 +2 位作者 邢晓冬 宋宏伟 黄晨光 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期352-361,共10页
利用相变材料储热密度大、比热容高等优势,设计了一种含相变材料的新型一体化热防护结构(PCM-ITPS),并通过数值计算分析了其隔热特性。结果表明,在一体化热防护结构底板处铺设相变材料可吸收热短路效应导入的过量热载,改善结构的隔热性... 利用相变材料储热密度大、比热容高等优势,设计了一种含相变材料的新型一体化热防护结构(PCM-ITPS),并通过数值计算分析了其隔热特性。结果表明,在一体化热防护结构底板处铺设相变材料可吸收热短路效应导入的过量热载,改善结构的隔热性能。然后设计并制备PCM-ITPS试验件,通过隔热性能测试试验对结构隔热特性进行验证。在此基础上进行热应力分析验证其承载性能,并以结构参数为设计变量,隔热和承载性能要求为约束条件,实现了PCM-ITPS结构的轻量化设计,优化后PCM-ITPS方案相对传统ITPS方案减重23.35%。以上工作为促进热防护系统的设计-制造一体化进程提供必要的理论储备与技术支持。 展开更多
关键词 一体化防护结构 性能 应力 定形相变材料 轻量化设计
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热障涂层体系中MCrAlY合金粘接层结构设计及高温氧化行为研究 被引量:10
4
作者 唐健江 白宇 +6 位作者 张平 刘琨 王玉 杨晶 韩志海 丁秉钧 梁工英 《热喷涂技术》 2015年第2期22-33,共12页
本研究旨在通过设计热障涂层体系(TBCs)中合金粘接层的结构以提高TBCs抗氧化性能和热循环使用寿命。研究中采用超音速等离子喷涂(SAPS)沉积不同结构的钴基及镍基合金涂层并对其进行高温氧化性能试验,以此优选涂层结构,并与超音速火焰喷... 本研究旨在通过设计热障涂层体系(TBCs)中合金粘接层的结构以提高TBCs抗氧化性能和热循环使用寿命。研究中采用超音速等离子喷涂(SAPS)沉积不同结构的钴基及镍基合金涂层并对其进行高温氧化性能试验,以此优选涂层结构,并与超音速火焰喷涂(HVOF)沉积的合金涂层进行结构性能对比。结果表明:在高温抗氧化过程中,SAPS涂层中未熔颗粒含量分别为35%±5%的钴基涂层与10%±3%的镍基涂层抗氧化性能最为优异;在相同的合金成分及陶瓷层结构下,SAPS涂层与HVOF涂层相比热循环使用寿命提高了一倍,而热生长氧化物(TGOs)的平均生长速率则降低了20%以上。超音速等离子喷涂可以实现"一步法"制备粘结层和陶瓷层,避免了两步法中间工艺转换过程的二次污染问题,喷涂过程简单,喷涂效率提高,成本大幅降低,具有良好的产业化前景。 展开更多
关键词 合金粘接 结构设计 氧化 循环 生长氧化物
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ARMOR热防护系统蜂窝夹层板结构参数设计 被引量:2
5
作者 陈战辉 万小朋 +1 位作者 何林涛 赵美英 《上海航天》 2009年第5期56-60,共5页
对ARMOR热防护蜂窝夹层板采用结构-隔热一体化设计。将蜂窝夹层板按隔热能力相同等效成匀质材料结构,建立了蜂窝夹层板单位面积质量、单位面积热阻,以及力学参数与夹层板结构参数的函数关系。给出了基于改进粒子群算法的热防护蜂窝夹层... 对ARMOR热防护蜂窝夹层板采用结构-隔热一体化设计。将蜂窝夹层板按隔热能力相同等效成匀质材料结构,建立了蜂窝夹层板单位面积质量、单位面积热阻,以及力学参数与夹层板结构参数的函数关系。给出了基于改进粒子群算法的热防护蜂窝夹层板力学性能、稳定性和隔热性能等共同约束下质量最小的结构参数确定方法。算例结果表明:该算法具一定的减重效果。 展开更多
关键词 防护系统 蜂窝夹 结构参数 结构-隔一体化设计
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基于非对称铺层的复合材料弯扭耦合结构设计与试验验证
6
作者 崔达 张鸣昊 李道奎 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2888-2901,共14页
复合材料弯扭耦合结构在前掠翼飞机机翼的结构设计中具有重要的应用价值.现有研究主要基于对称铺层复合材料设计弯扭耦合结构,存在设计域窄及耦合效应不足等问题.非对称铺层复合材料有望解决上述问题,但因其易产生固化变形,目前未能在... 复合材料弯扭耦合结构在前掠翼飞机机翼的结构设计中具有重要的应用价值.现有研究主要基于对称铺层复合材料设计弯扭耦合结构,存在设计域窄及耦合效应不足等问题.非对称铺层复合材料有望解决上述问题,但因其易产生固化变形,目前未能在工程实际中得到应用.文章首先引入层合板的几何因子和材料常数,推导了拉剪多耦合效应层合板的湿热稳定解析条件;其次,利用湿热稳定的拉剪多耦合效应层合板构造了变截面弯扭耦合盒型结构模型,并利用遗传算法-序列二次规划(genetic algorithm-sequential quadratic program,GASQP)混合优化算法实现了结构的非对称铺层优化设计,使得结构在不发生固化变形的同时显著提升了耦合效应;然后,对弯扭耦合结构的湿热稳定性和弯扭耦合效应进行了数值仿真验证,并利用Monte Carlo方法进行了耦合效应的鲁棒性分析;最后,设计并完成了弯扭耦合效应的测量试验,验证了理论设计的正确性和可行性.结果表明:当铺层角度满足湿热稳定条件时,非对称弯扭耦合结构不会发生固化变形;非对称铺层设计可以显著提升耦合效应,最大可达90%以上. 展开更多
关键词 湿稳定 拉剪多耦合效应合板 弯扭耦合结构 优化设计 试验验证
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低轨道遥感相机光机热一体化分析及优化设计 被引量:5
7
作者 刘朋朋 靳利锋 +1 位作者 赵慧 李妥妥 《红外技术》 CSCD 北大核心 2022年第6期614-621,共8页
低轨道卫星热环境复杂恶劣,对遥感相机光机结构的热性能提出了严格要求。本文提出了一种基于在轨温度场的光、机、热一体化仿真分析方法,以某低轨道卫星相机为例,分别采用Thermal Desktop、MSC Patran/Nastran、Code V构建热分析模型、... 低轨道卫星热环境复杂恶劣,对遥感相机光机结构的热性能提出了严格要求。本文提出了一种基于在轨温度场的光、机、热一体化仿真分析方法,以某低轨道卫星相机为例,分别采用Thermal Desktop、MSC Patran/Nastran、Code V构建热分析模型、结构有限元分析模型、光学分析模型,分析得出了相机单次成像时间内最极端工况下各反射镜的平移、倾斜及镜间距变化量等结构变形特性,计算了光学系统MTF的变化,并剖析了系统传函的主要影响因素。然后从主承力结构的结构参数出发进行了优化设计,优化结果表明主承力结构线胀系数在(5~5.5)×10^(-6)时系统热特性最优,系统传函满足指标要求。 展开更多
关键词 低轨道 光机结构 设计 光机一体化分析 MTF
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基于复合相变热沉的一体化设计 被引量:5
8
作者 杨乔森 王爽 +1 位作者 周振凯 林佳 《电子机械工程》 2023年第4期25-28,共4页
为解决弹载电子设备瞬时大功率工作的散热问题,文中采用膨胀石墨和高碳醇复合材料作为相变材料,对相变热沉与模块盒体进行了一体化设计,并对模块结构进行了优化设计,显著提升了复合相变热沉的散热效能。结果表明,采用复合相变一体化设计... 为解决弹载电子设备瞬时大功率工作的散热问题,文中采用膨胀石墨和高碳醇复合材料作为相变材料,对相变热沉与模块盒体进行了一体化设计,并对模块结构进行了优化设计,显著提升了复合相变热沉的散热效能。结果表明,采用复合相变一体化设计后,芯片最高温度由107.7?C降至87.3?C,仿真结果和试验测试结果的偏差小于3.6%,满足了工程散热需求。该研究可供大功耗弹载电子设备模块结构设计、复合相变热沉设计及优化等参考。 展开更多
关键词 复合相变 结构优化 一体化设计 管理
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机载主被动一体化微波探测仪结构设计与分析 被引量:1
9
作者 刘瑞 李宁杰 +5 位作者 王光辉 陈冠宇 栾英宏 孙彦龙 徐红新 赵锋 《电子机械工程》 2020年第1期14-17,21,共5页
利用机载主被动一体化微波探测仪进行土壤湿度的探测对高精度土壤水分反演具有重要意义。文中根据探测任务需求以及机载试验复杂的力学振动环境和温度环境,开展了探测仪的结构设计,并对系统结构开展了力学仿真分析和热设计,验证了结构... 利用机载主被动一体化微波探测仪进行土壤湿度的探测对高精度土壤水分反演具有重要意义。文中根据探测任务需求以及机载试验复杂的力学振动环境和温度环境,开展了探测仪的结构设计,并对系统结构开展了力学仿真分析和热设计,验证了结构设计的合理性。经过机载校飞试验的实际考核,样机满足机载环境使用要求,探测仪系统工作正常。该探测仪结构具有布局紧凑、精度高、工作稳定、安装方便等优点,可为同类机载校飞载荷的结构设计提供参考。 展开更多
关键词 主被动一体化微波探测仪 结构设计 力学分析 设计
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一体化热防护技术现状和发展趋势 被引量:40
10
作者 孟松鹤 杨强 +1 位作者 霍施宇 解维华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1295-1302,共8页
防隔热/承载一体化热防护的结构承载功能使其比传统热防护具有更高的结构效率。近年来,已经发展了波纹夹芯一体化热防护及改进方案、刚性隔热夹芯一体化热防护、多层级一体化热防护等多种一体化热防护概念。首先介绍了各方案的结构特征... 防隔热/承载一体化热防护的结构承载功能使其比传统热防护具有更高的结构效率。近年来,已经发展了波纹夹芯一体化热防护及改进方案、刚性隔热夹芯一体化热防护、多层级一体化热防护等多种一体化热防护概念。首先介绍了各方案的结构特征,分析了各方案的热短路效应和结构承载性能。阐述了一体化热防护等效性能分析与热力耦合响应高效分析方法。介绍了热力耦合约束下一体化热防护的结构尺寸优化与材料优选方法。论述了一体化热防护非确定性分析与设计方面的研究进展。在此基础上,总结了一体化热防护发展的特点和不足,探讨了一体化热防护的发展方向。 展开更多
关键词 一体化防护 结构效率 优化设计
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基于液氦温区测试高真空多层绝热性能的量热器设计 被引量:2
11
作者 肖华 欧阳峥嵘 +5 位作者 李俊杰 石磊 艾鑫 方明 陈旭恒 郑晶鑫 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期30-35,共6页
设计了一个用于测试液氦温区的多层绝热材料的量热器平台,对量热器进行了结构设计、力学分析和理论漏热计算以验证平台可靠性。力学分析的结果表明,量热器最大的位移变形量为0.16 mm,位于下保护胆底部封头;应力最大为49 MPa,位于液氮冷... 设计了一个用于测试液氦温区的多层绝热材料的量热器平台,对量热器进行了结构设计、力学分析和理论漏热计算以验证平台可靠性。力学分析的结果表明,量热器最大的位移变形量为0.16 mm,位于下保护胆底部封头;应力最大为49 MPa,位于液氮冷屏的顶部封头处。理论漏热计算的结果表明,当稳定测试时间为8 h时,所设计的容器容量均满足需求。基于力学分析和理论漏热计算的结果,得知所设计的量热器满足测试多层绝热性能的要求。 展开更多
关键词 液氦 多层 结构设计 力学分析 理论漏计算
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防热/透波/承载一体化多功能材料的关键技术及其应用
12
作者 王重海 《中国科技奖励》 2016年第7期54-54,共1页
该项目属新材料领域。主要研究内容及创新:1.纤维增强陶瓷基复合材料结构与功能一体化设计制备与应用。针对应用环境,通过纤维预制体设计、界面涂层处理和定向浸渍-原位固化等技术研究,突破了复合材料的低成本快速成型关键技术,实... 该项目属新材料领域。主要研究内容及创新:1.纤维增强陶瓷基复合材料结构与功能一体化设计制备与应用。针对应用环境,通过纤维预制体设计、界面涂层处理和定向浸渍-原位固化等技术研究,突破了复合材料的低成本快速成型关键技术,实现了复杂结构大尺寸构件的制备及应用。 展开更多
关键词 一体化设计 多功能材料 应用 技术 复合材料结构 承载 新材料领域
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浅谈国内复合材料设计制造一体化技术 被引量:6
13
作者 王咏梅 《航空制造技术》 北大核心 2012年第18期49-52,共4页
复合材料设计制造一体化技术不仅能减轻结构重量、提高产品质量,而且还降低了成型过程中的设备使用成本和工时,从而降低成本,特别是制造成本,是一种降低复合材料飞机制造成本的有效方法,是国际通用飞机结构设计制造技术的发展方向,也是... 复合材料设计制造一体化技术不仅能减轻结构重量、提高产品质量,而且还降低了成型过程中的设备使用成本和工时,从而降低成本,特别是制造成本,是一种降低复合材料飞机制造成本的有效方法,是国际通用飞机结构设计制造技术的发展方向,也是国内复合材料应用发展的必然趋势。 展开更多
关键词 复合材料 复合材料结构 设计制造一体化 数字化设计制造 成本 财政管理 飞机制造 数字化定义
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液氢低温输送多层真空绝热管道的热-结构特性研究 被引量:1
14
作者 郭克星 赵苗苗 张万鹏(编译) 《石油管材与仪器》 2023年第4期91-96,共6页
由于涉及到液态和气态之间的变化,以及热-结构特性对液态氢的低温温度的影响,低温液态氢管道的设计与普通流体管道的设计不同。通过试验和有限元分析研究了多层真空绝热液态氢管道系统的材料热-结构特性。结果证实,内支撑件的间隔长度... 由于涉及到液态和气态之间的变化,以及热-结构特性对液态氢的低温温度的影响,低温液态氢管道的设计与普通流体管道的设计不同。通过试验和有限元分析研究了多层真空绝热液态氢管道系统的材料热-结构特性。结果证实,内支撑件的间隔长度和外部管道支架的间隔长度是重要的变量。在设计低温多层真空绝热管道(MVIP)时,有必要考虑到低温、绝热层的性能以及内管的形状和截面长度的影响。试验结果可为氢气运输船和氢燃料船的液态氢管道系统设计提供数据支持。 展开更多
关键词 低温液态氢 多层真空绝管道 -结构分析 设计参数
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低成本通用飞机复合材料设计制造一体化技术 被引量:8
15
作者 马瑛剑 《航空制造技术》 2011年第20期51-54,共4页
本文结合演示验证件通过对通用飞机复合材料结构件的数字化设计制造,应用复合材料设计软件FiberSIM与自动下料系统和激光铺层定位系统等的集成,打通了复合材料构件设计、工艺、制造的数字化生产线。
关键词 复合材料 数字化设计制造 激光 复合材料结构 自动下料 演示验证 预浸料 通用飞机 数字化生产线 设计制造一体化 定位系统 起始点 复制原点 碳纤维布 铺放 设计软件 剪口 成本 财政管理
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真空多层绝热式低温加泄连接器绝热设计 被引量:3
16
作者 孙俊成 徐华 +1 位作者 袁菲 孟长建 《上海航天》 2016年第B05期145-148,共4页
根据新一代运载火箭的使用需求,设计了一种真空多层绝热式低温加泄连接器。连接器真空夹层由内管、外管、波纹管组件组成,要求真空夹层最大允许漏率4×10^(-6) Pa·L/s,连接器的热损失3.13 W。计算了连接器的辐射传热、输送管... 根据新一代运载火箭的使用需求,设计了一种真空多层绝热式低温加泄连接器。连接器真空夹层由内管、外管、波纹管组件组成,要求真空夹层最大允许漏率4×10^(-6) Pa·L/s,连接器的热损失3.13 W。计算了连接器的辐射传热、输送管单位管长缠绕层固体导热、真空夹层内的残余气体分子热传导,以及热桥传热,发现漏热主要源于内外管间的热桥。对连接器的绝热性能进行试验验证,结果表明除加注软管对接法兰位置有结霜外,其他位置温度均在0℃以上。该低温加泄连接器已成功用于新一代运载火箭。 展开更多
关键词 运载火箭 真空多层 低温加泄连接器 设计 真空结构 计算 桥传
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面向飞机蒙皮的碳纤维预浸料吸波承载一体化层合结构设计
17
作者 纪正江 董佳晨 +3 位作者 梁良 程琳豪 闫雷雷 郑锡涛 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4791-4801,共11页
针对现有飞机复合材料蒙皮设计难以兼顾承载性能和吸波性能的问题,凭借碳纤维预浸料独特的力电特性,基于阻抗渐变原理设计了具有优异吸波性能的梯度碳纤维阵列,赋予结构吸波性能;利用碳纤维底板优异的承载性能,进行力学性能的增强设计... 针对现有飞机复合材料蒙皮设计难以兼顾承载性能和吸波性能的问题,凭借碳纤维预浸料独特的力电特性,基于阻抗渐变原理设计了具有优异吸波性能的梯度碳纤维阵列,赋予结构吸波性能;利用碳纤维底板优异的承载性能,进行力学性能的增强设计。通过玻璃纤维层合结构(Glass fiber laminated structure,GFLS)电磁和承载性能的双增强设计,构造了吸波/承载一体化层合结构(Integrated laminated structure,ILS)。电磁仿真和试验结果表明:结构实现了薄厚度下(<5 mm)宽频段(5~18 GHz)、大角度(0°~70°)、高强度(平均吸收率>94%)的吸波效果。通过吸波机制研究发现了结构的谐振频率与碳纤维宽度成反比,碳纤维宽度逐层渐变的设计使结构在较宽频段范围内产生多个相近的强吸收频点,从而实现了宽频高强吸波。弯曲性能试验结果表明,一体化层合结构的比弯曲强度和比刚度相较同尺寸的玻璃纤维层合结构分别提升了86.8%和76.3%。本文通过在玻璃纤维预浸料铺层中引入碳纤维预浸料并进行结构构型设计,可实现结构吸波性能和承载性能的大幅增强,为飞机蒙皮的轻质隐身承载一体化设计提供了一种新的解决方案。 展开更多
关键词 碳纤维预浸料 结构 一体化设计 阻抗渐变原理 宽频吸波
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复合材料层合板非线性热振动分析 被引量:5
18
作者 刘芹 任建亭 +2 位作者 姜节胜 郭运强 陈换过 《动力学与控制学报》 2005年第1期78-83,共6页
采用有限元方法研究复合材料层合板结构在线性温度场作用下非线性热振动特性.采用特征值屈曲分析方法,判断了结构在线性温度场作用下的临界屈曲分歧点,计算了结构的一阶弯曲固有频率,分析了铺层角度及铺层层数对结构临界屈曲温度分布和... 采用有限元方法研究复合材料层合板结构在线性温度场作用下非线性热振动特性.采用特征值屈曲分析方法,判断了结构在线性温度场作用下的临界屈曲分歧点,计算了结构的一阶弯曲固有频率,分析了铺层角度及铺层层数对结构临界屈曲温度分布和结构固有频率的影响,总结了其对复合材料层合板结构热振动特性影响的一般规律.这些结论对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导意义. 展开更多
关键词 复合材料合板 非线性 振动分析 特征值屈曲分析 合板结构 振动特性 固有频率 有限元方法 温度分布 结构设计 场作用 分歧点 设计 临界 一阶
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立式高真空多层绝热液化天然气(LNG)储罐的研制 被引量:14
19
作者 陈叔平 安彭军 +1 位作者 刘振全 林莉 《甘肃工业大学学报》 北大核心 2003年第2期62-64,共3页
介绍了立式高真空多层绝热LNG储罐的基本结构和工作原理,并对其总体漏热进行了具体分析,给出了计算公式,为绝热性能的分析和优化设计提供了依据.最后针对LNG的特殊性质进行了结构和安全性设计.
关键词 液化天然气储罐 工作流程 设计 综合漏 多层 机械构件 结构设计 安全性设计
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多层隔热组件等效热物性参数的分析 被引量:11
20
作者 赵欣 《航天器工程》 2008年第4期51-55,共5页
多层隔热组件在卫星热设计中应用最为广泛,主要用于减小漏热以及整星与外环境之间的热耦合。文章采用等效处理的方式,将多层隔热组件等效成为一种低太阳吸收比、低红外发射率的热控涂层。根据等效处理法结果讨论了等效处理法在计算中可... 多层隔热组件在卫星热设计中应用最为广泛,主要用于减小漏热以及整星与外环境之间的热耦合。文章采用等效处理的方式,将多层隔热组件等效成为一种低太阳吸收比、低红外发射率的热控涂层。根据等效处理法结果讨论了等效处理法在计算中可能带来的误差。 展开更多
关键词 航天器 设计 多层组件 控涂 等效法 主体结构
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