專利名稱：用于臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射散熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱系統(tǒng)，特別是一種用于臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射
散熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和未來信息化作戰(zhàn)概念的不斷演化，"臨近空間"(20 100千米高度的高空)這一人類過去較少涉足的空域，其戰(zhàn)略價(jià)值逐漸受到關(guān)注，同時(shí)，臨近空間飛行器憑借其綜合能力較強(qiáng)、費(fèi)用相對較低等優(yōu)點(diǎn)，成為各國爭相研發(fā)的熱點(diǎn)，此外，一批民用、商業(yè)用途的飛行物也正日趨興起。隨著飛艇技術(shù)的發(fā)展，大功耗電子設(shè)備在平流層飛艇上的應(yīng)用日趨廣泛，為了保障電子設(shè)備的正常工作，必須做好相應(yīng)的散熱措施，然而，由于平流層獨(dú)特的氣溫、壓力等環(huán)境因素，因此平流層飛行器散熱措施既不同于地面設(shè)備，也不同于大氣層外的衛(wèi)星等飛行物，為此，平流層飛行物設(shè)備的散熱問題一直困擾著國內(nèi)外的業(yè)內(nèi)人士，也在很大程度上限制了大功率電子設(shè)備在平流層飛艇上的應(yīng)用。目前國內(nèi)對于臨近空間電子設(shè)備的散熱問題仍然是處于初步認(rèn)識(shí)，從公開的文獻(xiàn)資料及報(bào)道來看，截止目前為止，國內(nèi)尚沒有一套完整的臨近空間電子設(shè)備的散熱系統(tǒng)或方案。文獻(xiàn)Sang H. ， James R. ， Glen C. Powerbudget analysis for high altitude airships[A].AIAA，對20km高空處的環(huán)境特性進(jìn)行了研究，并對一些簡單結(jié)構(gòu)性狀的設(shè)備表面的輻射散熱性能進(jìn)行了分析和計(jì)算，但僅限于理論計(jì)算分析，尚未涉及工程樣機(jī)的研發(fā)，與臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射散熱系統(tǒng)與質(zhì)的區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射散熱系統(tǒng)，用于臨近空間飛行器的電子設(shè)備的環(huán)控需求，能夠?qū)⒅芷谛怨ぷ鞯拇蠊β孰娮釉O(shè)備的溫度穩(wěn)定在指定工作范圍內(nèi)。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射散熱系統(tǒng)，包括電子設(shè)備保壓艙，儲(chǔ)液罐，泵，艙內(nèi)管翅式熱交換器，艙內(nèi)散熱器用風(fēng)機(jī)，輻射散熱面，管路，分流閥、循環(huán)流體工質(zhì)，泵的入口與儲(chǔ)液罐的出口相連，儲(chǔ)液罐入口與艙內(nèi)管翅式熱交換器的出口相連，艙外輻射面的入口與分流閥的l個(gè)出口相連，管道內(nèi)部充滿循環(huán)流體工質(zhì)。 本發(fā)明的工作原理是根據(jù)平流層的空間環(huán)境及電子設(shè)備熱載荷狀況，設(shè)計(jì)一套流體回路耦合式輻射散熱器，將電子設(shè)備廢熱通過流體回路傳遞到艙外輻射散熱面，并通過輻射散熱作用將熱量排散到周圍大氣中去。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是1、可用于平流層底部特殊的工作環(huán)境，進(jìn)行大功率電子設(shè)備的散熱；2輻射散熱表面涂刷熱控涂層，可以在周期性太陽熱流的照射下保持穩(wěn)定的凈輻射散熱量，從而保證散熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3結(jié)構(gòu)簡單。流體回路和輻射散熱面的材料易于選取，且易于加工制作，熱控涂層可采用成熟的噴涂技術(shù)，不存在制造技術(shù)方面的問題；4在流體回路上安裝溫控節(jié)流閥，通過控制流經(jīng)輻射散熱面的流體流量來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的溫度控制。


圖1是本發(fā)明的應(yīng)用于飛艇內(nèi)部熱載荷與環(huán)境換熱的系統(tǒng)部件示意圖。
圖2是本發(fā)明中部件之一表面覆蓋熱控涂層的輻射散熱面的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 結(jié)合圖1，本發(fā)明的電子設(shè)備散熱系統(tǒng)由電子設(shè)備保壓艙2，儲(chǔ)液罐7，泵IO，管翅式熱交換器3，風(fēng)機(jī)14，輻射散熱面18，管路12，分流閥14、循環(huán)流體工質(zhì)6組成。
以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備35士5t:溫控要求為例，說明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施步聚如下
1、設(shè)計(jì)流體泵回路，將電子設(shè)備艙內(nèi)的廢熱傳遞到外界散熱面，流體回路在設(shè)備艙內(nèi)2串聯(lián)一個(gè)背部帶風(fēng)機(jī)4的管翅式換熱器3，用于與設(shè)備艙內(nèi)電子設(shè)備強(qiáng)制對流換熱；
2、設(shè)計(jì)溫控自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在流體回路外回路流進(jìn)輻射散熱面部分加裝一個(gè)分流閥14，流體經(jīng)過分流閥分流作用，一部分流進(jìn)輻射散熱面18，另一部分直接流入主回路；在設(shè)備艙內(nèi)側(cè)布置熱電偶，根據(jù)熱電偶所測得溫度來確定分流閥的分流比，當(dāng)溫度高于
35t:時(shí)，開大流進(jìn)輻射換熱面的流體流量，當(dāng)溫度低于35t:時(shí)，則減小流進(jìn)輻射換熱面的流
體流量； 3、設(shè)計(jì)一組輻射換熱面，如圖2所示，輻射面板采用1 5mm的輕質(zhì)鋁板為基底22 ;正面噴涂F17有機(jī)白漆2];背面布置一組鋁質(zhì)或鋁合金質(zhì)流體方腔通道23，用于循環(huán)流體的熱排散； 4、對于輻射換熱面的朝向布置，根據(jù)氣球的實(shí)際大小及空間外熱流的影響，得到輻射面的最佳朝向?yàn)?0 60° (輻射面正面法線方向與當(dāng)?shù)厮矫娣ň€方向夾角)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了臨近空間電子設(shè)備艙了廢熱傳遞及排散，將電子設(shè)備艙的溫度控制在指定的范圍內(nèi)。 根據(jù)以上步驟1 4即可獲得臨近空間電子設(shè)備艙內(nèi)的電子設(shè)備散熱系統(tǒng)，將電子設(shè)備艙的溫度控制在35 ± 5 °C范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射散熱系統(tǒng)，其特征在于它包括電子設(shè)備保壓艙[2]，儲(chǔ)液罐[7]，泵[10]，管翅式熱交換器[3]，風(fēng)機(jī)[14]，輻射散熱面[18]，管路[12]，分流閥[14]、循環(huán)流體工質(zhì)[6]。硬件加連接關(guān)系為泵的入口[9]與儲(chǔ)液罐的出口[8]相連，儲(chǔ)液罐入口[5]與艙內(nèi)管翅式熱交換器的出口相連，艙外輻射面的入口[17]與分流閥的1個(gè)出口[15]相連，管道[12]內(nèi)部充滿循環(huán)流體工質(zhì)[6]。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射散熱系統(tǒng)，其特征 在于其中流體工作要求為乙二醇或乙二醇與水的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于臨近空間飛行器電子設(shè)備溫 控的輻射散熱系統(tǒng)，其特征在于其中電子設(shè)備保壓倉內(nèi)熱量傳遞采用一個(gè)一側(cè)帶有風(fēng)機(jī) 的管翅式對流換熱器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于臨近空間飛行器電子設(shè)備溫 控的輻射散熱系統(tǒng)，其特征在于其中輻射散熱面表面要求噴涂F17有機(jī)白漆熱控涂層，背 部布置流體回路實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射散熱系統(tǒng)，其特征在于要求輻射散熱面傾角即輻射面正面法線方向與當(dāng)?shù)厮矫娣ň€方向夾角最佳朝向?yàn)?0 60° 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射散熱系統(tǒng)，其 特征在于其基底材料要求是1 5mm厚度的鋁板或鋁合金板，背部流體方腔的材料要求是 0. 5mm 2mm厚度的矩形截面管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種臨近空間飛行器電子設(shè)備溫控的輻射散熱系統(tǒng)。包括電子設(shè)備保壓艙，儲(chǔ)液罐，泵，艙內(nèi)管翅式熱交換器，艙內(nèi)散熱器用風(fēng)機(jī)，輻射散熱面，管路，分流閥、循環(huán)流體工質(zhì)，泵的入口與儲(chǔ)液罐的出口相連，儲(chǔ)液罐入口與艙內(nèi)管翅式熱交換器的出口相連，艙外輻射面的入口與分流閥的1個(gè)出口相連，管道內(nèi)部充滿循環(huán)流體工質(zhì)。本發(fā)明根據(jù)平流層的空間環(huán)境及電子設(shè)備熱載荷狀況，設(shè)置流體回路耦合式輻射散熱器，將電子設(shè)備廢熱通過流體回路傳遞到艙外輻射散熱面，并通過輻射散熱作用將熱量排散到周圍大氣中去，可用于平流層底部特殊的工作環(huán)境，進(jìn)行大功率電子設(shè)備的散熱；系統(tǒng)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號(hào)H05K7/20GK101730437SQ20081015480
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者宣益民, 李強(qiáng), 韓玉閣, 馬偉 申請人:南京理工大學(xué)