具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,当一个元件被描述为“固定于”或“设置于”另一个元件上时,它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被描述为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
还需要说明的是,本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语,仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的,而不应该认为是具有限制性的。
本发明实施例提供了一种热控代价小,能有效保持临近空间飞行器舱内温度相对恒定的被动热控系统。该临近空间飞行器热控系统结构如图1、2所示,其包括设置在临近空间飞行器壳体4外表面上的收缩囊体20,在所述收缩囊体20的相对于与所述临近空间飞行器壳体外4表面接触面的表面上还设有相变吸热部件10。
其中,相变吸热部件10是含有相变吸热材料的,因此,具有吸热储存热量和放热热量的作用。在一实施例中,相变吸热部件10中的相变吸热材料可以是无机相变材料或有机相变材料或无机与有机相变材料的混合物。在具体实施例中,无机相变材料可以选用结晶水合盐、熔融盐、金属合金等无机物;有机相变材料可以选用石蜡、羧酸、酯、多元醇等有机物。因此,在一具体实施例中,该相变吸热部件10可以是该些相变材料形成的相变材料层结构或者是囊体结构。
为了使得相变吸热部件1能够有效相变吸热和放热,在一实施例中,在相变吸热部件10的外面表设置有第一辐射涂层11。第一辐射涂层11的设置,能够吸收所述临近空间飞行器舱内和太阳光的辐射热量并传导至所述相变吸热部件10,使得相变吸热材料的相变进行热量储存。该第一辐射涂层11优选是涂设于相变吸热部件10整个表面上。
为了提高第一辐射涂层11的吸收辐射热量的效果,在一实施例中,该第一辐射涂层11材料为具有高辐射系数的辐射材料,该高辐射系数的辐射材料可以选用本领域常规的高辐射系数材料,如在具体实施例中,该高辐射系数材料选用SiC、金属氧化物、硼化物、硫化物、硒化物等。
在另一实施例中,所述第一辐射涂层11的厚度控制为50-150微米。
上述收缩囊体20的一表面与上述相变吸热部件10上的第一辐射涂层11接触,其另一表面即收缩囊体20的相对于与第一辐射涂层11接触面的表面与临近空间飞行器壳体外表面接触。这样,当第一辐射涂层11吸收辐射热量后,如临近空间环境中的热量和临近空间飞行器舱内设备5产生的辐射热量,特别是白天太阳光的辐射热量后,将热量直接传递至相变吸热部件10进行相变热量储存。与此同时,在第一辐射涂层11吸收辐射热量的过程中,收缩囊体20也会因吸收的辐射热量而发挥其膨胀特性,实现临近空间飞行器舱内设备5产生的辐射热量向相变吸热部件10传递,并避免外界的热量向临近空间飞行器舱内传递,避免临近空间飞行器舱内温度过分升高,保持临近空间飞行器舱内温度相对稳定。
当临近空间环境温度过低时,特别是夜间时,此时临近空间飞行器舱内温度也会骤然降低。在此过程中,收缩囊体20在低温环境中体积会发生收缩,这样,相变吸热部件10也会因为收缩囊体20的发生收缩而向所述临近空间飞行器壳体4靠近,并且通过相变吸热部件10表面的第一辐射涂层11的热辐射作用,向临近空间飞行器舱内辐射热量,使得临近空间飞行器舱内的温度保持相对稳定。
在一实施例中,收缩囊体20的所述膨胀收缩功能是通过填充在所述收缩囊体内的导热流体实现。在一些具体实施例中,该导热流体可以选用本领域常用的导热流体,如在具体实施例中,该导热流体选用醇类等。选用该些导热流体可以起到很好的导热作用和/或冷热收缩作用。
在一具体实施例中,收缩囊体20的腔体被分隔有若干个隔室23,且若干个隔室23之间相通或若干个隔室23分别与所述储流箱30通过所述导热流体通道24连通,如图2所示。将收缩囊体20的腔体分隔成若干隔室23,使得导热流体能够均匀填充在收缩囊体20腔体内,也可以避免收缩囊体20局部发生过分膨胀而变形或降低收缩囊体20的使用寿命。
在进一步实施例中,上述临近空间飞行器热控系统还包括储流箱30,且该储流箱30通过导热流体通道24与收缩囊体20连通。该储流箱30用于存储导热流体,当导热流体被辐射热量时,该导热流体发生膨胀通过导热流体通道24向收缩囊体20的腔体内进行填充,使得收缩囊体20发生膨胀而展开,或者缓冲收缩囊体20的腔体中导热流体发生的膨胀。在一具体实施例中,储流箱30设置在收缩囊体20的相对于与所述临近空间飞行器壳体4外表面接触面的表面上,当然,该储流箱30还可以根据安装需要设置在与收缩囊体20相邻的其他位置上。
为了避免或降低储存在储流箱30内的导热流体向外辐射热量,在一实施例中,在所述储流箱30的外表面还设有第五辐射涂层31,其能有效防止所述储流箱30内的所述导热流体向外辐射热量。
为了降低第五辐射涂层31向外辐射热量效果,在一实施例中,该第五辐射涂层31材料为具有低辐射系数的辐射材料,该低辐射系数的辐射材料可以是本领域常规的低辐射系数材料,如在一具体实施例中,低辐射系数涂料或低辐射系数金属粉等。在另一实施例中,所述第五辐射涂层31的厚度控制为50-150微米。
上述包括有储流箱30的临近空间飞行器热控系统实施例基础上,在一实施例中,上述收缩囊体20包括第一收缩囊体21和第二收缩囊体22,且第一收缩囊体21的腔体与所述第二收缩囊体22的腔体相通。此时,在一实施例中,相变吸热部件10设置在所述第一收缩囊体21的相对于与所述临近空间飞行器壳体4外表面接触面的表面上,所述储流箱30设置在所述第二收缩囊体22的相对于与所述临近空间飞行器壳体4外表面接触面的表面上,且所述储流箱30通过导热流体通道24与第二收缩囊体22连通。通过将收缩囊体20设置成腔体相通的第一收缩囊体21和第二收缩囊体22,能够方便对收缩囊体20的表面进行区域处理,能优化临近空间飞行器舱内辐射热量向相变吸热部件10辐射传递,从而提高临近空间飞行器舱内温度的相对稳定性。
如在一实施例中,在第一收缩囊体21的相对于与所述临近空间飞行器壳体4外表面接触面的表面上还涂设有第二辐射涂层211,也即是第一收缩囊体21的与相变吸热部件10相接触的表面上还涂设有第二辐射涂层211。该第二辐射涂层211的设置,在需要将临近空间飞行器舱内辐射热量向外导出时,如白天高温环境,相变吸热部件10会持续受到外部热源的影响,温度持续升高,有可能出现其吸收的热量向临近空间飞行器舱内辐射的趋势,而该第二辐射涂层211的存在,能有效避免外部或相变吸热部件10的热量向临近空间飞行器舱内进行辐射而导致舱内温度升高的不良影响。
因此,在具体实施例中,该第二辐射涂层211材料为具有低辐射系数的材料,该低辐射系数的辐射材料可以是本领域常规的低辐射系数材料,如在一具体实施例中,低辐射系数涂料或低辐射系数金属粉等。在另一具体实施例中,所述第二辐射涂层211的厚度控制为50-150微米。通过调节该第二辐射涂层211材料和厚度,提高其阻止相变吸热部件10或临近空间的外部高温环境向临近空间飞行器舱内辐射热量的效果。
或者在另一实施例中,在第一收缩囊体21的相对于与第一辐射涂层11表面接触面的表面上还涂设有第三辐射涂层212,也即是第一收缩囊体21的与所述临近空间飞行器壳体4外表面接触面的表面上还涂设有第三辐射涂层212。白天时,第一收缩囊体21和第二收缩囊体22中导热流体被辐射热量后发生膨胀,第一收缩囊体21和第二收缩囊体22被充满后,第一收缩囊体21表面涂设有的该第三辐射涂层212可以继续吸收临近空间飞行器舱内产生的辐射热量,并传递至相变吸热部件10。
在具体实施例中,该第三辐射涂层212材料为具有高辐射系数的材料,该高辐射系数的辐射材料可以选用本领域常规的高辐射系数材料,如在具体实施例中,该高辐射系数材料选用SiC、金属氧化物、硼化物、硫化物、硒化物等。在另一具体实施例中,所述第三辐射涂层212的厚度控制为50-150微米。通过调节该第三辐射涂层212材料和厚度,提高第三辐射涂层212吸收临近空间飞行器舱内设备5在工作过程中产生的辐射热量的效果。
在优选实施例中,第一收缩囊体21在设置第二辐射涂层211的同时,在第一收缩囊体21的相对于与第一辐射涂层11表面接触面的表面上设置第三辐射涂层212。这样第一收缩囊体21能有效防止相变吸热部件10或临近空间的外部高温环境向临近空间飞行器舱内辐射热量的同时,可以将临近空间飞行器舱内的辐射热量传导至相变吸热部件10,提高临近空间飞行器舱内温度的稳定性。
在一实施例中,上述第二收缩囊体22的外表面上还涂设有利于向所述第二收缩囊体22内的导热流体辐射热量的第四辐射涂层221。该第四辐射涂层221优选是涂设于第二收缩囊体22整个表面上。
在具体实施例中,该第四辐射涂层221材料为具有高辐射系数的材料,该高辐射系数的辐射材料可以选用本领域常规的高辐射系数材料,如在具体实施例中,该高辐射系数材料选用SiC、金属氧化物、硼化物、硫化物、硒化物等。在另一具体实施例中,所述第四辐射涂层221的厚度控制为50-150微米。
在上述各实施例的基础上,在一具体实施例中,上述的第一收缩囊体21或第二收缩囊体22的腔体被分隔有若干个隔室23,或者第一收缩囊体21和第二收缩囊体22的腔体均被分隔有若干个隔室23,其中第一收缩囊体21中的若干个隔室23彼此相通或者分别与第二收缩囊体22中的若干个隔室23相通;第二收缩囊体22中的若干个隔室23彼此相通或若干个隔室23分别与所述储流箱30通过所述导热流体通道24连通,第二收缩囊体22结构如图2所示。将第一收缩囊体21的腔体与第二收缩囊体22的腔体分隔成若干隔室23,使得导热流体能够均匀填充在收缩囊体20腔体内,也可以避免第一收缩囊体21的腔体和第二收缩囊体22局部发生过分膨胀而变形或降低收缩囊体20的使用寿命。
因此,上述各实施例中的临近空间飞行器热控系统通过其设置的相变吸热部件10和收缩囊体20或进一步设置的储流箱30,使得本发明实施例临近空间飞行器热控系统能保证临近空间飞行器舱内的温度相对稳定,且其结构简洁,热控方式简单。
相应地,在上文临近空间飞行器热控系统的基础上,本发明实施例还提供了临近空间飞行器,其包括上文所述的发明实施例临近空间飞行器热控系统。因此,对临近空间飞行器采用被动热控代价小,能有效保证临近空间飞行器舱内的温度相对恒定,使得器舱内设备5能正常工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。