平流层飞艇并联式温度控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种平流层飞艇并联式温度控制系统及控制方法，所述控制系统包括并联的第一温度控制子系统和第二温度控制子系统；第一温度控制子系统包括高压气罐，安装于飞艇机舱内并与相关设备联接或接近的冷板，安装于飞艇机舱内的换热器，靠近换热器的第一风扇，连通高压气罐与冷板并将气体引出机舱的第一管路，以及连通高压气罐与换热器并将气体引出机舱的第二管路；第二温度控制子系统包括风机，连通风机与冷板并将气体引出机舱的第三管路，设置于机舱内相关设备上方的出风装置，以及连通出风装置与风机的第四管路。本发明专利技术耗电量较少、质量轻、对管路的密封性要求相对较低；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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及平流层飞艇环境控制系统及方法，尤其用于控制机舱内温度的并联式控制系统及方法。
技术介绍
与其他航空航天器相比，平流层飞艇在通讯、监视、防御等领域有着独特的优势，在军事和民用方面发展较为快速。 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:首先，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°C，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。 故需要设计一种新系统来解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的: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，为平流层飞艇的整体热控提供技术参考。 技术方案:一种平流层飞艇并联式温度控制系统，包括并联的第一温度控制子系统和第二温度控制子系统；所述第一温度控制子系统包括高压气罐，安装于飞艇机舱内并与相关设备联接或接近的冷板，安装于飞艇机舱内的换热器，靠近换热器的第一风扇，连通所述高压气罐与冷板并将气体引出机舱的第一管路，以及连通所述高压气罐与换热器并将气体引出机舱的第二管路；所述第二温度控制子系统包括风机，连通风机与冷板并将气体引出机舱的第三管路，设置于机舱内相关设备上方的出风装置，以及连通出风装置与风机的第四管路。 所述第一管路、第二管路、第三管路及第四管路上设置有阀门。所述冷板包括形成一中空容置空间的盖板以及与盖板内壁联接并形成折线形气道的盘管，盘管具有伸出盖板外部的进气口和出气口。本专利技术还包括设置在机舱内壁的电加热丝。 在进一步的实施例中，本专利技术还包括温度采集处理系统，所述温度采集处理系统包括设置于相关设备上的第一温度传感器、与电加热丝电连接的触动开关、设置于飞艇机舱内壁的第二温度传感器、固定于飞艇舱壁并伸出舱壁外侧的第三温度传感器、与第二温度传感器和第三温度传感器连接的数据采集器，以及与数据采集器、第一温度传感器、触动开关和各阀门联接的控制柜。 基于上述平流层飞艇并联式温度控制系统的控制方法，包括如下步骤:当飞艇从环境温度较高的低空向上运动时，第一温度控制子系统开启，高压气罐中的冷气输送至冷板，冷却与之联接或靠近的设备；同时，冷气输送至换热器，第一风扇将换热器附近的空气吹至机舱的其他部分，形成气流循环；当飞艇升至一定高度，舱外的温度低于舱内设备的最高许可温度时，第二温度控制子系统开启，将机舱外的冷空气运送至机舱内和冷板中；当飞艇在平流层运行一段时间后，温度下降至设备的许可温度时，停止第一温度控制子系统和第二温度控制子系统；当飞艇内的温度低于舱内设备的最低许可温度时，开启电加热丝加热，同时开启第二风扇，在机舱内形成气流循环；当飞艇下降时，首先开启第二温度控制子系统进行冷却，当其不能满足要求时，开启第一温度控制子系统。 有益效果:本专利技术具有耗电量较少、质量轻、对管路的密封性要求相对较低的优点；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；另外本专利技术的系统具有结构紧凑、质量轻、价格便宜、可控性好、安全性高等优点。 【附图说明】 图1是本专利技术一优选实施例的结构示意图。 图2是本专利技术冷板的结构示意图。 图3是本专利技术另一优选实施例的结构示意图。 【具体实施方式】 如图1和图2所示，本专利技术的平流层飞艇并联式温度控制系统主要包括并联的第一温度控制子系统和第二温度控制子系统，飞艇机舱侧壁由保温板I制成。 第一温度控制子系统和第二温度控制子系统均具有两路输送管，其中一路用于发热设备的冷却，另一路用于机舱内的整体冷却。 具体地，第一温度控制子系统包括高压气罐11，冷板12，换热器13，第一风扇14，以及第一管路17、第二管路18、第一阀门15和第二阀门16等。 冷板12安装于飞艇机舱内并与相关设备联接或接近，用于与其进行热交换，以降低设备的温度；换热器13安装于飞艇机舱内，用于与机舱内的空气进行热交换，以降低机舱内的温度；第一风扇14靠近换热器，用于将热交换器周围的空气吹至机舱内的其他地方，形成空气对流，增强换热效果；第一管路17用于连通高压气罐与冷板并将气体引出机舱，以形成用于冷却舱内设备的第一循环路径；第二管路18用于连通高压气罐与换热器并将气体引出机舱的，用于冷却机舱内温度。 而第二温度控制子系统包括风机21，连通风机与冷板并将气体引出机舱的第三管路23，设置于机舱内相关设备上方的出风装置22，以及连通出风装置与风机的第四管路24。第一管路、第二管路、第三管路及第四管路上设置有阀门。 在进一步的实施例中，冷板包括形成一中空容置空间的盖板121以及与盖板内壁联接并形成折线形气道的盘管124，盘管具有伸出盖板外部的进气口 123和出气口 122。设置在机舱内壁的电加热丝。 在进一步的实施例中，控制过程通过温度采集处理系统进行，所述温度采集处理系统包括设置于相关设备上的第一温度传感器41、与电加热丝电连接的触动开关46、设置于飞艇机舱内壁的第二温度传感器42、固定于飞艇舱壁并伸出舱壁外侧的第三温度传感器43、与第二温度传感器42和第三温度传感器43连接的数据采集器44，以及与数据采集器、第一温度传感器41、触动开关和各阀门联接的控制柜45。 其中，第一温度传感器用来探测电子设备的温度，第二温度传感器用来探测飞艇设备舱内的环境温度，第三温度传感器用来探测飞艇外部的环境温度，触动开关用来开关电加热丝。 基于上述平流层飞艇并联式温度控制系统的控制方法主要包括如下步骤:当飞艇从环境温度较高的低空向上运动时，第一温度控制子系统开启，高压气罐中的冷气输送至冷板，冷却与之联接或靠近的设备；同时，冷气输送至换热器，第一风扇将换热器附近的空气吹至机舱的其他部分，形成气流循环；当飞艇升至一定高度，舱外的温度低于舱内设备的最高许可温度时，第二温度控制子系统开启，将机舱外的冷空气运送至机舱内和冷板中；当飞艇在平流层运行一段时间后，温度下降至设备的许可温度时，停止第一温度控制子系统和第二温度控制子系统；当飞艇内的温度低于舱内设备的最低许可温度时，开启电加热丝加热，同时开启第二风扇，在机舱内形成气流循环；当飞艇下降时，首先开启第二温度控制子系统进行冷却，当其不能满足要求时，开启第一温度控制子系统。 在上述实施例中，第一温度控制子系统和第二温度控制子系统对电源的需求仅发生在风扇和风机上，不像蒸发循环一样存在压缩机对电力的额外需求，因此其耗电量相对较少。同时比流体回路冷却系统需要的部件少，并且该系统中所涉及的冷却介质不具有腐蚀性，对管路的密封要求相对较低，因此其可靠性和安全性更高。 以上详细描述了本专利技术的优选实施方式，但是，本专利技术并不限于上述实施方式中的具体细节，在本专利技术的技术构思范围内，可以对本专利技术的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本专利技术的保护范围。 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本专利技术对各种可能的组合方式不再另行说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平流层飞艇并联式温度控制系统，其特征在于，包括并联的第一温度控制子系统和第二温度控制子系统；所述第一温度控制子系统包括高压气罐（11），安装于飞艇机舱内并与相关设备联接或接近的冷板（12），安装于飞艇机舱内的换热器（13），靠近换热器的第一风扇（14），连通所述高压气罐与冷板并将气体引出机舱的第一管路（17），以及连通所述高压气罐与换热器并将气体引出机舱的第二管路（18）；所述第二温度控制子系统包括风机（21），连通风机与冷板并将气体引出机舱的第三管路（23），设置于机舱内相关设备上方的出风装置（22），以及连通出风装置与风机的第四管路（24）。

【技术特征摘要】
1.一种平流层飞艇并联式温度控制系统，其特征在于，包括并联的第一温度控制子系统和第二温度控制子系统； 所述第一温度控制子系统包括高压气罐(11)，安装于飞艇机舱内并与相关设备联接或接近的冷板(12)，安装于飞艇机舱内的换热器(13)，靠近换热器的第一风扇(14)，连通所述高压气罐与冷板并将气体引出机舱的第一管路(17)，以及连通所述高压气罐与换热器并将气体引出机舱的第二管路(18)； 所述第二温度控制子系统包括风机(21)，连通风机与冷板并将气体引出机舱的第三管路(23)，设置于机舱内相关设备上方的出风装置(22)，以及连通出风装置与风机的第四管路(24)。2.如权利要求1所述的平流层飞艇并联式温度控制系统，其特征在于，所述第一管路、第二管路、第三管路及第四管路上设置有阀门。3.如权利要求1或2所述的平流层飞艇并联式温度控制系统，其特征在于，所述冷板包括形成一中空容置空间的盖板(121)以及与盖板内壁联接并形成折线形气道的盘管(124)，盘管具有伸出盖板外部的进气口(123)和出气口(122)。4.如权利要求1或2所述的平流层飞艇并联式温度控制系统，其特征在于，还包括设置在机舱内壁的电加热丝。5.如权利要求4所述的平流层飞艇并联式温度控制系统，其特征在于，还包括温度采集处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：施红，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32