دانش و فناوری هوافضا

دانش و فناوری هوافضا

ارزیابی سامانه کنترل حرارتی رسانشی - تشعشعی غیرفعال به منظور کاهش مصرف هیتر باتری در کیوبست

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 جهادخودکفایی نزاجا
2 تهران، تهران
چکیده
کنترل حرارتی یکی از زیرسامانه‌های کلیدی کیوب‌ست‌ها است که نقش مهمی در تضمین عملکرد تجهیزات الکترونیکی و افزایش قابلیت اطمینان مأموریت دارد. در این پژوهش، عملکرد یک سامانه کنترل حرارت غیرفعال با هدف کاهش مصرف توان و حذف نیاز به هیتر باتری در یک کیوب‌ست ارزیابی شده است. بدین منظور، مدل حرارتی ماهواره در محیط شبیه‌سازی توسعه یافته و با استفاده از یک مسئله مرجع تحلیلی اعتبارسنجی شد که اختلاف نتایج آن با حل تحلیلی حدود 1/16 درصد بود. همچنین، بررسی استقلال از شبکه، دقت مناسب مدل عددی را تأیید کرد. نتایج تحلیل شرایط بحرانی گرم نشان داد دمای برخی تجهیزات از محدوده مجاز عملکرد فراتر می‌رود. به‌منظور بهبود وضعیت حرارتی، از هیت‌سینک‌های آلومینیومی، صفحات پخش‌کننده حرارت و مسیرهای هدایت حرارتی به صفحات رادیاتوری استفاده شد. نتایج حاکی از کاهش حدود 60 درصدی دمای برد مخابرات و 56 درصدی دمای سلول‌های باتری و قرارگیری تمامی تجهیزات در محدوده مجاز عملکرد بود. همچنین، تحلیل شرایط حدی سرد نشان داد باتری بدون نیاز به هیتر در محدوده دمایی مجاز باقی می‌ماند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Assessment of Passive Conductive-Radiative Thermal Control for Reducing Battery Heater Consumption in CubeSats

نویسندگان English

Hossein Kazempour 1
Morteza Tahernia 2
Seyed mohammad Shafiof 2
1 Islamic Revolutionary Guards Corps Research and Self-Sufficiency Jihad Organization
2 Tehran, Tehran
چکیده English

Thermal control is one of the key subsystems of CubeSats, playing a critical role in ensuring the reliable operation of onboard electronic components and enhancing mission reliability. This study evaluates the performance of a passive thermal control system designed to reduce power consumption and eliminate the need for a battery heater in a CubeSat. First, a thermal model of the satellite was developed in a specialized thermal analysis environment and validated against a benchmark analytical problem, yielding a discrepancy of approximately 1.16% from the analytical solution. A grid independence study further confirmed the accuracy of the numerical model. Thermal analysis under the worst-case hot scenario revealed that the temperatures of several components exceeded their allowable operating limits. To address this issue, aluminum heat sinks, heat spreaders, thermally conductive interfaces, and conductive paths to radiator panels were incorporated into the design. The proposed passive thermal control system reduced the temperatures of the communication board and battery cells by approximately 60% and 56%, respectively, while maintaining all components within their permissible operating temperature ranges. Furthermore, analysis under the worst-case cold scenario demonstrated that the battery temperature remained within the acceptable range without requiring a battery heater.

کلیدواژه‌ها English

CubeSat
Passive Thermal Control
Heat Spreader
Orbital Thermal Analysis
Battery