不久即将看到航空航天界的热物理学重要技术刊物,涉及到再入防热设计,航天器与卫星的热控,激光发展,以及材料对高能束的反应。

航天飞机方案当飞行性能数据生效时,它将陆续发现问题。仍然需要发展低成本、有效而可靠的防热和热控系统。轨道器防热方案中关于防热瓦的保存与修整,需要作进一步改进。可以把电效率高而成本低的热控系统与可重复使用的密封舱元件一起设计。比目前多层隔热便宜并且使用方便的可重复使用的载荷隔热将予以发展。美国航空航天局阿姆斯研究中心和兰利研究中心关于木星探测器和太阳探测器的进一步发展,将从方案设计转向详细设计。高级防热材料例如碳 - 碳复合材料将被应用于太阳探测器的辐射热防护屏上。

MX导弹将依靠助推器与制导子系统的地面与飞行试验验证得到发展。载荷和任务将要求弹道再入飞行器设计具有预期的性能很好的防热材料以保证命中目标的精度。耐粒子侵蚀的头尖和热屏材料将和高强材料与可机动再入飞行器设计一起得到发展。

在八十年代,大型空间结构热处理问题将日益受到重视。大型空间平台将得到发展,以便携带各种具有不同热与电要求的仪器。250千瓦量级的航天器功率电平将提出明显的抑热、测热和传热的要,求。这些系统将运送数千瓦负荷通过大约数百米的距离。目前大型航天器例如航天飞机和空间实验室的供热系统,使用泵压流体回路,使冷却剂在一系列用电设备处与单抑制点之间循环。这通常包含复杂的管路系统和控制机构,需要消耗电力,并且可靠性有限。为了要在接近绝热条件下传热,需要利用双相流动系统;这可通过利用公用工质的蒸发与冷凝的热的有利条件来实现,几乎不耗费电力,而且温度变化不大。因此,可把“热线(thermal buss)”发展成,用电设备可根据条件排热或吸热。按照此种方式,在系统之内,可将各个组件结合在一起,多余的热则从较暖区域被传到较冷区域。

污染引起热控和仪器寿命的退化是长期在轨道 - 上空间系统的另一个问题。需要控制与处置污染,以满足多载荷大型空间平台的长期稳定性要求。消除污染需要系统的解决方法;要在空间系统含有装配和检修的作业计划中,把控制与处置考虑在内。应当发展低透气材料4 ow-outgassing materials)及防护与避免污染的方案。

为使大型热处置系统成为可能,势必要为传输、十万瓦特 · 米量级的热量提出革新的热管道设计。需要新型热管道,以便达到更大的功率密度和容量,不过要轻便灵活;易于装配。

先进的卫星与行星际航天器,更需要热自给,供作业和纠正错误用。使用卫星和航天器的微处理机,将导致发展高效使用有效电力的热控系统。温度的高低和变量,在执行任务期间,将根据需要予以修正,以适应有效功率的变化或热控涂层的退化。

激光技术将扩大仪器发展和激光效应,先进的高能激光器要求高效率的上游无源热交换器设计,以稳定工质中空间温度的波动。冷却激光空腔谐振器中介质,控制它的温度型,使折射指数特性稳定,从而改善效率。当设备从实验室移向野外时,大气湍流对激光传播的影响将变得更加重要。在野外使用时,低信号噪声比将要求增加动态响应。需要做更多工作,依靠适当设计动态相位修正光学,去克服湍流效应。当激光威胁增大时,材料对高能束的反,应将变得更为重要。高能脉冲激光器(工作在0.5 ~ 10微米波长广阔范围内)产生复杂的材料干扰效,将向攻击系统和防御系统的设计师提出挑战。

[Astronautics & Aeronautics,1981年7 ~ 8月]