基于相變蓄冷的臨近空間飛行器艙內(nèi)溫度調(diào)控系統(tǒng)研究.pdf

1、臨近空間介于航空區(qū)域與航天區(qū)域之間，臨近空間飛行器即指能在臨近空間領域飛行并能夠執(zhí)行特定任務的飛行器，其在大數(shù)據(jù)收集與推送、通信預警、偵查攻擊、wifi覆蓋等方面蘊含著巨大戰(zhàn)略與經(jīng)濟價值。低速臨近空間飛行器基于制造成本較低、技術相對簡單、運載能力強等優(yōu)點成為目前各國研發(fā)的一個熱點。隨著低速臨近空間飛行器技術的不斷發(fā)展，所搭載的儀器設備不斷增加，且載人飛行也逐漸成為可能。相關研究表明在密閉的空間環(huán)境內(nèi)若無法將內(nèi)部產(chǎn)生熱量的及時排散將導致環(huán)

2、境溫度急劇上升，從而影響人員及設備的正常工作，嚴重時可引發(fā)安全事故。
　　本研究在歸納總結現(xiàn)有國內(nèi)外臨近空間飛行器乘員艙環(huán)境控制技術的基礎上，以乘員艙環(huán)境控制系統(tǒng)中的溫度控制為主要研究對象，提出了以相變蓄冷為艙內(nèi)制冷的技術思路，并采用數(shù)值仿真與實驗測試相結合的方法對其可行性和有效性進行探究：首先通過傳熱分析建立相變蓄冷裝置的物理與數(shù)學模型，并完成相變蓄冷裝置與氣流組織的設計工作，其次利用FLUENT軟件對相變蓄冷單元融化過程及乘員

3、艙內(nèi)部環(huán)境溫度分布進行數(shù)值仿真，通過仿真結果分析在相變蓄冷裝置作用下乘員艙內(nèi)部溫度場能否滿足乘員與設備正常工作要求；最后建造相變蓄冷裝置樣機一臺，利用搭建的實驗艙，采用對比實驗方法測試相變蓄冷溫度調(diào)控系統(tǒng)對乘員艙內(nèi)部環(huán)境溫度的控制效果，并對存在的問題進行分析。結果表明，相變蓄冷溫度調(diào)控系統(tǒng)在一定時間內(nèi)可以有效地將乘員艙內(nèi)部環(huán)境溫度控制在合理范圍之內(nèi)，同時系統(tǒng)整體質(zhì)量較輕，僅存在風機能耗，能耗低，此外相變材料安全無毒、可循環(huán)使用，蓄冷過程