一種平流層飛艇電子設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備艙的溫度控制系統(tǒng)，具體涉及一種平流層飛艇電子設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天技術(shù)的快速發(fā)展和信息化作戰(zhàn)概念的不斷演化，平流層飛艇其戰(zhàn)略價(jià)值吸引了越來(lái)越多國(guó)家的重視。與其他航空航天器相比，平流層飛艇具有耗資小、定點(diǎn)停留時(shí)間長(zhǎng)、響應(yīng)快、覆蓋區(qū)域大等優(yōu)點(diǎn)。近來(lái)，由于平流層飛艇在通訊、監(jiān)視、防御等領(lǐng)域有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其在軍事和民用方面發(fā)展較為快速。
[0003]然而，平流層飛艇設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是機(jī)艙設(shè)備的熱控問(wèn)題。平流層飛艇的工作高度一般為20km，其環(huán)境溫度最低可達(dá)-56.5°C，如不采取適當(dāng)?shù)拇胧?，艙?nèi)的設(shè)備包括電子設(shè)備、通訊設(shè)備等均無(wú)法工作。其次，在飛艇升空過(guò)程或者下降過(guò)程中若遇到臨近地面的環(huán)境溫度較高，當(dāng)環(huán)境溫度大于設(shè)備的許可溫度時(shí)，也會(huì)影響設(shè)備的使用性能。同時(shí)，飛艇在接近20km處，由于大氣的密度相對(duì)較低，傳統(tǒng)的空冷系統(tǒng)會(huì)面臨質(zhì)量流量較低而帶來(lái)的制冷量不足的問(wèn)題。綜上所述，平流層飛艇電子設(shè)備艙需要進(jìn)行整體和局部的熱控制，將溫度控制在合理的范圍，一般取10-35攝氏度，否則其中的電子設(shè)備和通訊設(shè)備將無(wú)法正常工作。鑒于上述原因，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電小、可控性較好的機(jī)艙環(huán)境控制系統(tǒng)及方法，能夠使得平流層飛艇電子設(shè)備艙的溫度在O至20km均能控制在一個(gè)恒定的范圍，該技術(shù)為平流層飛艇的整體熱控提供技術(shù)參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種平流層飛艇電子設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)，具有耗電量較少、質(zhì)量輕、腐蝕性小的優(yōu)點(diǎn)；能防止飛艇在極熱天氣低空時(shí)單一冷源不能滿足制冷需求的不利影響。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種平流層飛艇電子設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)，包括相變儲(chǔ)熱子系統(tǒng)、液體循環(huán)子系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)；
[0006]所述相變儲(chǔ)熱子系統(tǒng)包含相變換熱器和安裝在相變換熱器的熱管，相變換熱器內(nèi)部填充有相變材料，熱管伸出到電子設(shè)備艙外；
[0007]所述液體循環(huán)子系統(tǒng)包含位于電子設(shè)備艙內(nèi)的換熱器、泵和儲(chǔ)液器，所述換熱器、泵、儲(chǔ)液器和相變換熱器通過(guò)第一管路依次連接形成循環(huán)，換熱器與高熱流密度的電子設(shè)備相連；
[0008]所述風(fēng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)包含風(fēng)機(jī)和送風(fēng)管路，所述風(fēng)機(jī)分別與第二管路和第三管路連通，相變換熱器位于第二管路上，第二管路末端伸出到電子設(shè)備艙外，第三管路與送風(fēng)管路連通，送風(fēng)管路與電子設(shè)備艙內(nèi)連通。
[0009]作為優(yōu)選，所述電子設(shè)備艙內(nèi)第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器，第一溫度傳感器位于電子設(shè)備上，第二溫度傳感器位于電子設(shè)備艙內(nèi)壁上，第三溫度傳感器固定在電子設(shè)備艙上并伸出艙壁外側(cè)，第二管路和第三管路上分別設(shè)有第一閥門和第二閥門，在電子設(shè)備艙內(nèi)安裝有控制柜，控制柜分別與第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器、第一閥門和第二閥門連接。
[0010]作為優(yōu)選，所述電子設(shè)備艙上安裝有泄壓閥，外界的風(fēng)是通過(guò)風(fēng)機(jī)送到艙內(nèi)的，風(fēng)機(jī)是由外向內(nèi)，泄壓閥中氣體的流向是由內(nèi)向外。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述電子設(shè)備艙內(nèi)安裝有風(fēng)扇。
[0012]作為優(yōu)選，所述電子設(shè)備艙外表面上安裝有保溫板。
[0013]一種上述的平流層飛艇電子設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)的控制方法，包含以下步驟:
[0014](I)當(dāng)飛艇從環(huán)境溫度較高的低空向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，液體循環(huán)子系統(tǒng)、相變儲(chǔ)熱子系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)全部開(kāi)啟；風(fēng)機(jī)將外界環(huán)境大氣輸送至艙內(nèi)及相變儲(chǔ)熱子系統(tǒng)；風(fēng)扇將送風(fēng)管輸送的冷氣吹至機(jī)艙的其他部分，形成氣流循環(huán)，當(dāng)艙內(nèi)壓力與艙外壓力差大于500Pa時(shí)候，泄壓閥打開(kāi)，直到艙內(nèi)壓力與艙外壓力只差小于500Pa ；
[0015](2)當(dāng)飛艇升至一定高度，艙外的大氣溫度較低，當(dāng)?shù)谝粋鞲衅鞯臏囟刃∮谠O(shè)計(jì)值時(shí)，控制柜減少第一閥門的開(kāi)度，當(dāng)?shù)诙鞲衅鞯臏囟刃∮谠O(shè)計(jì)值時(shí)，控制柜減少第二閥門的開(kāi)度；
[0016](3)當(dāng)飛艇再繼續(xù)往上接近平流層時(shí)，由于外界大氣密度的降低，相變儲(chǔ)熱子系統(tǒng)的換熱系數(shù)降低，艙內(nèi)的換熱系數(shù)也降低，控制柜增大第一閥門和第二閥門的開(kāi)度，降低電子設(shè)備艙的溫度；
[0017](4)當(dāng)飛艇下降時(shí)，在平流層中，控制柜減小第一閥門和第二閥門的開(kāi)度；
[0018](5)當(dāng)飛艇進(jìn)入對(duì)流層后，艙外的溫度較高，控制柜增大第一閥門和第二閥門的開(kāi)度，調(diào)節(jié)艙內(nèi)的溫度。
[0019]有益效果:本發(fā)明的平流層飛艇電子設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)及控制方法，具有耗電量較少、質(zhì)量輕、腐蝕性小的優(yōu)點(diǎn)；能防止飛艇在極熱天氣低空時(shí)單一冷源不能滿足制冷需求的不利影響，同時(shí)能防止飛艇在高空由于大氣密度較低而引起的制冷量不足；另外本發(fā)明的系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、可控性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的一種平流層飛艇電子設(shè)備艙溫度控制系統(tǒng)，包括相變儲(chǔ)熱子系統(tǒng)、液體循環(huán)子系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)；
[0023]所述相變儲(chǔ)熱子系統(tǒng)包含相變換熱器和安裝在相變換熱器的熱管，相變換熱器內(nèi)部填充有相變材料，熱管伸出到電子設(shè)備艙外，通過(guò)熱管跟外界環(huán)境的輻射換熱及對(duì)流換熱將相變儲(chǔ)熱子系統(tǒng)內(nèi)部的熱量傳遞給外界；
[0024]所述液體循環(huán)子系統(tǒng)包含位于電子設(shè)備艙內(nèi)的換熱器、泵和儲(chǔ)液器，所述換熱器、泵、儲(chǔ)液器和相變換熱器通過(guò)第一管路依次連接形成循環(huán)，換熱器與高熱流密度的電子設(shè)備相連；
[0025]所述風(fēng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)包含風(fēng)機(jī)和送風(fēng)管路，所述風(fēng)機(jī)分別與第二管路和第三管路連通，相變換熱器位于第二管路上，第二管路末端伸出到電子設(shè)備艙外，第三管路與送風(fēng)管路連通，送風(fēng)管路與電子設(shè)備艙內(nèi)連通。
[0026]在本發(fā)明中，所述電子設(shè)備艙內(nèi)第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器，第一溫度傳感器位于電子設(shè)備上，第二溫度傳感器位于電子設(shè)備艙內(nèi)壁上，第三溫度傳感器固定在電子設(shè)備艙上并伸出艙壁外側(cè)，第二管路和第三管路上分別設(shè)有第一閥門和第二閥門，在電子設(shè)備艙內(nèi)安裝有控制柜，控制柜分別與第一溫度傳感器、第二溫度傳