2025年大学（航空航天工程）航天器热控制技术测试题及答案.doc

2025年大学（航空航天工程）航天器热控制技术测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共6题，每题5分。在每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。

1. 航天器热控制技术中，以下哪种传热方式在真空中起主要作用？（ ）
A. 热传导 B. 热对流 C. 热辐射 D. 以上都不是
2. 为了有效降低航天器表面的热流，通常采用的热控涂层颜色是（ ）
A. 黑色 B. 白色 C. 灰色 D. 彩色
3. 以下哪种热控材料具有良好的隔热性能且重量较轻？（ ）
A. 金属 B. 陶瓷 C. 气凝胶 D. 复合材料
4. 航天器内部设备产生的热量主要通过什么方式传递到航天器表面？（ ）
A. 热传导 B. 热对流 C. 热辐射 D. 多种方式综合
5. 在航天器热控系统中，热管主要利用了哪种传热原理？（ ）
A. 热传导 B. 热对流 C. 热辐射 D. 相变传热
6. 对于航天器热控系统的设计，以下哪个因素对热控效果影响最小？（ ）
A. 轨道高度 B. 航天器姿态 C. 材料成本 D. 设备功率

第II卷（非选择题 共70分）
7. （10分）简述航天器热控制技术的主要目的及面临的主要挑战。

8. （15分）分析热辐射在航天器热交换过程中的作用原理，并说明如何通过热控措施优化热辐射效果。

9. （15分）某航天器在轨道运行时，内部设备产生的热量为Q，已知航天器表面的散热系数为h，表面积为S，环境温度为T0，航天器内部温度为T1。请推导航天器内部温度T1的表达式。

10. （20分）材料：随着航天技术的不断发展，航天器的功能日益复杂，设备功率不断增加，热控问题愈发突出。新型热控材料和技术不断涌现。例如，一种新型的智能热控涂层，能够根据航天器表面温度自动调节发射率，有效平衡航天器的吸热和散热。
问题：结合上述材料，谈谈新型热控技术对航天器热控制的重要意义，并举例说明其中一种新型热控技术的工作原理。

11. （20分）材料：在航天器热控系统设计中，需要考虑多种因素。比如，不同轨道上航天器受到的太阳辐射强度不同，高轨道太阳辐射强，低轨道太阳辐射相对弱。同时，航天器姿态的变化也会影响其与太阳的夹角，进而影响热流。此外，航天器内部各设备的发热功率和工作模式也存在差异。
问题：请根据上述材料，分析在设计航天器热控系统时，如何综合考虑轨道、姿态和设备发热等因素，以确保航天器热控系统的有效性和可靠性。

答案：
1. C
2. B
3. C
4. D
5. D
6. C
7. 主要目的：保证航天器在各种轨道环境下，其内部设备能在合适的温度范围内正常工作，防止过热或过冷对设备造成损害。主要挑战：太空环境的高真空、极端温度变化、空间辐射等，以及航天器内部设备发热功率的变化等。
8. 热辐射作用原理：任何物体都在向外辐射热量，其辐射能力与温度的四次方成正比。在航天器热交换中，热辐射是热量传递的重要方式。优化热辐射效果的热控措施：采用不同发射率的热控涂层，白色涂层可降低吸热增加散热，黑色涂层则相反；合理设计航天器表面形状和布局，减少相互间的热辐射影响等。
9. 根据热平衡原理，设备产生的热量Q等于通过表面散热的热量，即Q = hS(T1 - T0)，推导可得T1 = T0 + Q / (hS)。
10. 新型热控技术能更好地适应航天器日益复杂的热控需求，提高热控系统的性能和可靠性。如智能热控涂层工作原理：能根据航天器表面温度自动调节发射率。当温度升高时，降低发射率减少吸热；温度降低时，提高发射率增加散热，从而有效平衡航天器的吸热和散热。
11. 设计航天器热控系统时，对于轨道因素，高轨道太阳辐射强，需加强散热措施，如采用高发射率涂层；低轨道太阳辐射弱，适当减少散热设计。考虑姿态变化，根据与太阳夹角调整热控策略，如夹角大时增加散热。针对设备发热差异，合理分配热控资源，对发热大的设备重点散热设计，确保航天器热控系统能有效应对各种情况，保障设备正常运行。