小卫星技术以其短研制周期、低成本、低风险的优势，成为当今航天领域研究的热点，随着卫星小型化的发展，传统的热控制技术受到了极大挑战，小卫星的低热惯性势必带来热的不稳定性。在传统卫星热控稳态设计、分析、试验的基础上，对小卫星动态传热机制、瞬态温度分析方法和瞬态试验技术进行研究，将有益于促进小卫星热控技术的发展。本文以此为背景，重点研究了以下内容：建立小卫星双层集总参数模型，在得到温度时均量解析解基础上，利用傅里叶变换法求解温度波动量解析解，并探讨了解析解与数值解的一致性。类比阻尼振荡系统，应用传递函分析的方法，对表征温度与热流波动量间幅值传递关系的幅值特性和相位传递关系的相位特性变化规律进行了分析。以此为基础提出了小卫星“最佳温度动态范围”热控设计方法。在某型微小卫星设计轨道高低温工况下,对其被动热控系统进行了设计。根据“最佳温度动态范围”热控设计方法，通过设计参数匹配计算和热控方式设计，得到了符合设计要求的热控设计方案，为该方法的应用提供例证。数值仿真对比研究了符合与两种不符合“最佳温度动态范围”的热控设计，说明其设计方法的正确性。在该方法的指导下提出“适度隔热-周体散热”热控布局设计理念，相对传统“整体隔热-集中散热”热控设计布局，在可靠性和重量上新型布局都有明显优势。针对稳态标定热流计导致红外加热笼模拟瞬态外热流误差大的问题，采用热流计瞬态标定的方法，并引入瞬态参数识别和控制技术，提高红外加热笼模拟平缓变化外热流的精度，采用开环输出功率调节的方法，来改善热流大幅突升或突降时的热流模拟精度。在某型微小卫星瞬态热平衡试验应用中，改进方法有效的提高了瞬态热流模拟精度。对某型微小卫星符合与不符合“最佳温度动态范围”的热控设计，进行了瞬态热平衡试验，对比试验结果验证“最佳温度动态范围”热控设计方法的正确性。卫星在轨温度遥测量与热分析和试验结果一致，为本文提出的热控设计方法和新型热控布局设计理念的合理可行,提供了有利证据。在建立瞬态热分析模型修正参数集合的基础上，以瞬态热平衡试验高温工况数据为标准，采用蒙特卡洛混合方法对某型微小卫星瞬态热分析模型进行分层修正，建立瞬态温度误差评价方法，对修正效果进行评价，并讨论了比热容参数的修正对瞬态热分析模型修正准确性的影响。通过低温、特殊工况下修正前后模型瞬态温度误差比较，以及修正后模型在热真空试验、在轨动态温度预计中的应用效果，说明修正方法的有效性。本文的研究为小卫星热控设计方法提供新思路，为提高瞬态热分析精度提供了新方法，为小卫星的瞬态热试验提供新的试验手段。