[发明专利]一种平流层飞艇电子设备舱温度控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子设备舱的温度控制系统，具体涉及一种平流层飞艇电子设备舱温度控制系统及控制方法。

背景技术

随着航空航天技术的快速发展和信息化作战概念的不断演化，平流层飞艇其战略价值吸引了越来越多国家的重视。与其他航空航天器相比，平流层飞艇具有耗资小、定点停留时间长、响应快、覆盖区域大等优点。近来，由于平流层飞艇在通讯、监视、防御等领域有着独特的优势，其在军事和民用方面发展较为快速。

然而，平流层飞艇设计的一个关键问题就是机舱设备的热控问题。平流层飞艇的工作高度一般为20km，其环境温度最低可达-56.5℃，如不采取适当的措施，舱内的设备包括电子设备、通讯设备等均无法工作。其次，在飞艇升空过程或者下降过程中若遇到临近地面的环境温度较高，当环境温度大于设备的许可温度时，也会影响设备的使用性能。同时，飞艇在接近20km处，由于大气的密度相对较低，传统的空冷系统会面临质量流量较低而带来的制冷量不足的问题。综上所述，平流层飞艇电子设备舱需要进行整体和局部的热控制，将温度控制在合理的范围，一般取10-35摄氏度，否则其中的电子设备和通讯设备将无法正常工作。鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种结构简单、耗电小、可控性较好的机舱环境控制系统及方法，能够使得平流层飞艇电子设备舱的温度在0至20km均能控制在一个恒定的范围，该技术为平流层飞艇的整体热控提供技术参考。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种平流层飞艇电子设备舱温度控制系统，具有耗电量较少、质量轻、腐蚀性小的优点；能防止飞艇在极热天气低空时单一冷源不能满足制冷需求的不利影响。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种平流层飞艇电子设备舱温度控制系统，包括相变储热子系统、液体循环子系统和风机冷却子系统；

所述相变储热子系统包含相变换热器和安装在相变换热器的热管，相变换热器内部填充有相变材料，热管伸出到电子设备舱外；

所述液体循环子系统包含位于电子设备舱内的换热器、泵和储液器，所述换热器、泵、储液器和相变换热器通过第一管路依次连接形成循环，换热器与高热流密度的电子设备相连；

所述风机冷却子系统包含风机和送风管路，所述风机分别与第二管路和第三管路连通，相变换热器位于第二管路上，第二管路末端伸出到电子设备舱外，第三管路与送风管路连通，送风管路与电子设备舱内连通。

作为优选，所述电子设备舱内第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，第一温度传感器位于电子设备上，第二温度传感器位于电子设备舱内壁上，第三温度传感器固定在电子设备舱上并伸出舱壁外侧，第二管路和第三管路上分别设有第一阀门和第二阀门，在电子设备舱内安装有控制柜，控制柜分别与第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器、第一阀门和第二阀门连接。

作为优选，所述电子设备舱上安装有泄压阀，外界的风是通过风机送到舱内的，风机是由外向内，泄压阀中气体的流向是由内向外。

作为优选，所述电子设备舱内安装有风扇。

作为优选，所述电子设备舱外表面上安装有保温板。

一种上述的平流层飞艇电子设备舱温度控制系统的控制方法，包含以下步骤：

(1)当飞艇从环境温度较高的低空向上运动时，液体循环子系统、相变储热子系统及风机冷却子系统全部开启；风机将外界环境大气输送至舱内及相变储热子系统；风扇将送风管输送的冷气吹至机舱的其他部分，形成气流循环，当舱内压力与舱外压力差大于500Pa时候，泄压阀打开，直到舱内压力与舱外压力只差小于500Pa；

(2)当飞艇升至一定高度，舱外的大气温度较低，当第一传感器的温度小于设计值时，控制柜减少第一阀门的开度，当第二传感器的温度小于设计值时，控制柜减少第二阀门的开度；

(3)当飞艇再继续往上接近平流层时，由于外界大气密度的降低，相变储热子系统的换热系数降低，舱内的换热系数也降低，控制柜增大第一阀门和第二阀门的开度，降低电子设备舱的温度；

(4)当飞艇下降时，在平流层中，控制柜减小第一阀门和第二阀门的开度；

(5)当飞艇进入对流层后，舱外的温度较高，控制柜增大第一阀门和第二阀门的开度，调节舱内的温度。