随着社会的变革,科技的进步,军事工业的发展,卫星在军民生产中的应用越来越广泛。然而随着卫星单机集成化程度的提高,卫星高热流密度和低热惯性等现象使得在狭小的卫星空间内产生大量热。集聚的热量严重影响卫星的正常运行,同时也对卫星热控系统提出更加严苛的要求。为解决这些问题并优化卫星热控系统,就需要对在轨卫星的温度场、热应力和热变形有更加准确的分析。为简化称呼,本文用“卫星”来简称“人造地球卫星”。为保证卫星高效稳定的工作,本文计算了引起卫星不均匀时变温度场的空间外热流,分析了卫星的温度场、热应力和热变形情况。为降低这些影响,本文结合前人研究,在卫星中引入了具有高效传热能力的热管装置。通过分析得出热管系统能有效地降低卫星内部温度分布不均匀现象的结论,进而保证星载单机在许用温度下工作,减弱卫星热变形。本文的研究为绕地飞行的卫星空间外热流的计算及含热管卫星的设计、温度场的分析提供了一定的参考。本文的主要研究内容如下:1、详细分析了卫星轨道周期内的空间外热流变化情况。用卫星的轨道参数确定了卫星、太阳和地球在天球坐标系中的空间几何关系,根据这个几何关系讨论了太阳投射角随卫星升交点的变化关系。考虑到卫星自身遮挡和飞行姿态等因素影响,建立了卫星任意位置外热流的计算公式,利用该公式分析了特定轨道高度的太阳同步圆轨道某卫星在一个轨道周期内各表面接收瞬态外热流变化情况,为卫星温度场的分析提供了外在的热边界条件。2、分析了卫星在外热流作用下的不均匀时变温度场以及由此温度场引起的热应力和热变形。根据真空中卫星的热传递方式以及卫星的热边界条件,运用能量守恒定律,建立了卫星结点热网络平衡方程。运用线性化和间接耦合的方法对卫星进行了温度场、热应力和热变形分析。分析结果显示:卫星不均匀时变温度场引起了较大的热应力和热变形,且部分单机的温度超过了许用工作温度的上限。3、本文提出用热管来解决卫星热量集中且部分单机温度过高的问题。分析了热管根数以及热管传热系数对卫星温度场及单机温度的影响。分析结果表明:适当增加热管的根数和更换热管内介质增加其传热系数可以更好的实现卫星及单机温度的均匀化,减小卫星的热应力和位移变形。本文对热管因素的探究,为热管在卫星及其它方面的运用提供了一定的参考。