CN112882510A - 机载光电转塔全局热控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光电技术领域，具体涉及一种机载光电转塔全局热控装置。所述全局热控装置包括：前盖组件、中部组件、后盖组件、光电系统组件、强制对流组件；所述前盖组件、中部组件、后盖组件相连形成封闭壳体，光电系统组件和强制对流组件位于封闭壳体内部，从而构成机载光电转塔全局热控装置。本发明的薄膜电加热器产生的热量能高利用率地为光电传感器加热。本发明的技术方案提供了强制对流组件，并合理设计风道。热量通过强制对流的方法传递给观察窗口，不对观察窗口本身作额外处理，从而在不增加观察窗口制造难度、不减小观察窗口透光面积的前提下对观察窗口高效加热。
Description
技术领域
本发明属于光电技术领域，具体涉及一种机载光电转塔全局热控装置。
背景技术
随着载机飞行高度增加，航时延长，机载光电转塔长时间暴露在低温环境，导致其光电传感器和观察窗口也处于低温水平。一般地，光电传感器和观察窗口设计的工作温度为常温。光电传感器和观察窗口温度降低后，将导致机载光电转塔成像质量大幅下降。为了使光电传感器和观察窗口在工作周期内处于较高的温度水平，进而保证机载光电转塔成像质量良好，有必要为机载光电转塔安装热控装置。
针对低温环境设计的热控装置包含被动热控装置和主动热控装置。被动热控装置使用保温材料、对散热表面进行特殊处理，减少被控对象向外界散热；主动热控装置含有发热元器件，通过热传导、热对流、热辐射的方式给被控对象加热。专利《一种用于高分辨率光学遥感器精密控温的间接热控装置》(申请公布号：CN 103863581 A)提出了典型的光电系统热控装置：包括热罩结构、薄膜电加热器、测温元件、多层隔热组件和控温仪器电路；热罩结构隔热安装于被控对象周围。在热罩结构上粘贴薄膜电加热器及测温元件，通过控温仪器判读测温元件反馈的温度读数，利用控制回路实现对热罩结构的主动控温。同时在热罩结构上包覆多层隔热组件，降低环境温度波动对热罩结构的温度影响。保证热罩结构的温度在控温阈值内波动。通过热罩结构的表面与被控结构的辐射换热，达到对被控对象的温度控制。该装置的薄膜电加热器粘贴在热罩结构的表面；同时，热罩结构表面还包覆有多层隔热组件。薄膜电加热器产生的部分热量必将以热传导的方式流向多层隔热组件，降低了薄膜电加热器产生的热量为被控对象加热的利用效率；该装置为被控对象的加热方式为辐射换热，辐射换热要求被控对象热吸收率高、透过率低，而光电转塔的观察窗口有透光要求，一般来说需要其透过率高、吸收率低，与辐射换热的要求存在矛盾，使得其热辐射的吸收率很低，这表明该装置对观察窗口的加热效率低下。专利《相机光学加热窗口》(授权公告号：CN 207895216U)提出了一种相机光学加热窗口，包括窗口本体，窗口本体包括第一表面和第二表面。第一表面包括位于中心的透光区和环绕透光区设置的加热区。加热区上设置导电膜，导电膜与加热电路相连，可为相机光学窗口加热。由于导电膜设置在窗口表面，所以增加了窗口的制造难度，并减小了窗口的透光面积。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，如何为机载光电转塔提供一种全局热控装置，要求这种全局热控装置具有如下优点：薄膜电加热器产生的热量为光电传感器加热的利用率较高、在不增加观察窗口制造难度且不减小观察窗口透光面积的前提下实现对观察窗口的高效加热。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种机载光电转塔全局热控装置，所述全局热控装置包括：前盖组件A、中部组件B、后盖组件C、光电系统组件D、强制对流组件E；所述前盖组件A、中部组件B、后盖组件C相连形成封闭壳体，光电系统组件D和强制对流组件E位于封闭壳体内部，从而构成机载光电转塔全局热控装置。
其中，所述前盖组件A包括：前盖板1、观察窗口2、前辐射板3、前保温层4、第一薄膜电加热器5A；
所述前盖板1的主体形状为中空球体被平面截取后所余的中空薄壁球冠体，所述中空薄壁球冠体后端，即平面截取中空球体所得的环形平面为第一安装端面1-1；第一安装端面1-1上开有数个通孔；以第一安装端面1-1作为前盖板1的后部，前盖板1的前部曲面开有圆形观察窗口安装通孔1-2；中空薄壁球冠体的左侧及右侧，即前盖板1的左端面和右端面设置为平面，所述左端面和右端面分别向右、向左，即向内部方向延伸出数个高度为h1、带有螺纹孔的前安装凸台1-3；
所述观察窗口2与观察窗口安装通孔1-2的形状一致，径向尺寸设置为小于观察窗口安装通孔1-2；
所述前辐射板3为薄板，与前盖板1形状一致；所述前辐射板3的尺寸等于前盖板1内表面向内偏置h1所得的尺寸；前辐射板3的左、右两侧平面在对应前安装凸台1-3的位置处开有通孔；前辐射板3与观察窗口安装通孔1-2对应的位置上开有贯通的通光孔3-1，通光孔3-1径向尺寸大于观察窗口安装通孔1-2；
所述前保温层4设置为柔性保温材料制成，和第一薄膜电加热器5A均可严密贴合在平面或曲面上；第一薄膜电加热器5A为柔性夹心薄片，其加热电路被绝缘材料包夹；
所述观察窗口2放置在观察窗口安装通孔1-2中，与前盖板1固连；前保温层4与前盖板1的内表面牢固粘接，不覆盖前安装凸台1-3；前辐射板3的左、右端面与前安装凸台1-3贴紧并通过螺钉固连；数片第一薄膜电加热器5A与前辐射板3牢固粘接，与前保温层4共同位于前辐射板3、前盖板1之间的夹层内，第一薄膜电加热器5A的导线从夹层引出；夹层厚度为前安装凸台1-3的高度h1，从而保证前保温层4与第一薄膜电加热器5A无接触。
其中，所述前保温层4与第一薄膜电加热器5A的厚度之和小于前安装凸台1-3的凸出高度h1。
其中，所述中部组件B包括：第二薄膜电加热器5B、中盖板6、两块中辐射板7、中保温层8；
所述中盖板6的主体结构为中空球体被前、后两个平行平面截取后所余的中空薄壁环形体，前、后两个平行平面截取中空球体所得的两个环形平面分别为第三安装端面6-1、第四安装端面6-2；第三安装端面6-1、第四安装端面6-2上均开设数个螺纹孔；第三安装端面6-1与第一安装端面1-1的径向尺寸一致；中盖板6上、下部分的曲面形状和尺寸一致，上、下部分分别向下、向上延伸出数个高度为h2、带有螺纹孔的中安装凸台6-3；中盖板6左、右两端面为平面，在左、右两端面的内壁上开有光电安装接口6-4；
所述中辐射板7为薄板，中辐射板7与中盖板6上、下部曲面轮廓一致，尺寸为中盖板6上、下部曲面内表面向内部偏置h2所得的尺寸，在对应中安装凸台6-3的位置上开有通孔；
所述中保温层8与中盖板6上、下部曲面的内表面牢固粘接，不覆盖中安装凸台6-3；所述中辐射板7与中安装凸台6-3贴紧，通过螺钉固连；数片第二薄膜电加热器5B与中辐射板7牢固粘接，与中保温层8共同位于中辐射板7、中盖板6之间的夹层内，第二薄膜电加热器5B的导线从夹层引出；夹层厚度为中安装凸台6-3的高度h2，从而保证中保温层8与第二薄膜电加热器5B无接触。
其中，所述中保温层8与前保温层4的制作材料相同。
其中，所述中保温层8与第二薄膜电加热器5B的厚度之和小于h2。
其中，所述后盖组件C包括：第三薄膜电加热器5C、后盖板9、后辐射板10、后保温层11；
所述后盖板9的主体形状为中空球体被平面截取后所余的中空薄壁球冠体，平面截取中空球体所得的环形平面为第二安装端面9-1，第二安装端面9-1与第四安装端面6-2的径向尺寸与一致；第二安装端面9-1上开有数个通孔；以第二安装端面9-1作为后盖板9的前部，后盖板9的后部曲面向前延伸出数个高度为h3、带螺纹孔的后安装凸台9-2；后盖板9的左端面和右端面为平面，左端面和右端面分别向右、向左延伸出多个带有螺纹孔的气动安装凸台9-3；
所述后辐射板10为薄板，后辐射板10与后盖板9后部曲面轮廓一致，尺寸为后盖板9后部曲面内表面向内偏置h3所得的尺寸，在对应后安装凸台9-2的位置上开有通孔；
所述后保温层11与前保温层4的制作材料相同；后保温层11与第三薄膜电加热器5C的厚度之和小于h3；
后保温层11与后盖板9的后部曲面的内表面牢固粘接，不覆盖后安装凸台9-2；后辐射板10与后安装凸台9-2贴紧，通过螺钉固连；数片第三薄膜电加热器5C与后辐射板10牢固粘接，与后保温层11共同位于后辐射板10、后盖板9之间的夹层内，第三薄膜电加热器5C的导线从夹层引出；夹层厚度为后安装凸台9-2的高度h3，从而保证后保温层11与薄膜电加热器5无接触。
其中，所述光电系统组件D包括：光电传感器、测温传感器、控温电路；所述测温传感器用于测量光电传感器的温度。
其中，所述强制对流组件E包括：气动支架12、镂空加热器13、风机14；
所述气动支架12主体是由两块正交板构成的”7”形结构体，所述两块正交板为横向设置的横板12-1和竖直设置的竖板12-2；横向设置的横板12-1开有对流通孔12-5，对流通孔12-5径向尺寸大于风机14的出风口径向尺寸；横板12-1沿对流通孔12-5的周围向上延伸出数个带螺纹孔的加热器凸台12-3，向下延伸出数个带螺纹孔的风机凸台12-4；竖直设置的竖板12-2上开有数个通孔；
所述镂空加热器13通过加热器凸台12-3与气动支架12固连；所述风机14通过风机凸台12-4与气动支架12固连；风机14的出风口位于对流通孔12-5径向所确定的包络之内，出风方向指向镂空加热器13。
其中，两组强制对流组件E分别位于后盖板9左、右两侧的内壁，竖板12-2与气动安装凸台9-3固连，安装时使风机14的出风方向远离后盖板9的后部曲面；光电系统组件D通过光电安装接口6-4与中盖板6连接；第一安装端面1-1与第三安装端面6-1通过螺钉固连，第二安装端面9-1与第四安装端面6-2通过螺钉固连，从而使前盖组件A、后盖组件C分别安装在中部组件B的前、后端并形成封闭壳体，光电系统组件D和强制对流组件E在此封闭壳体内部；
应用时，通过选择相应要求的材料来制备，使得前保温层4、中保温层8、后保温层11导热系数低，并保证前保温层4、中保温层8、后保温层11、前盖板1、中盖板6、后盖板9的热反射率高，使得其共同构成传热效率低的、封闭的保温壳体，可减缓封闭壳体内、外部之间的热量传递，尤其可以对光电系统组件D上的光电传感器起保温作用；
预设加热启动温度T1和加热中止温度T2；当测温传感器测得光电传感器的温度T0小于T1时，控温电路为第一薄膜电加热器5A、第二薄膜电加热器5B、第三薄膜电加热器5C、镂空加热器13、风机14供电；当测温传感器测得光电传感器的温度T0大于T2时，控温电路为第一薄膜电加热器5A、第二薄膜电加热器5B、第三薄膜电加热器5C、镂空加热器13、风机14断电；第一薄膜电加热器5A、第二薄膜电加热器5B、第三薄膜电加热器5C通电时，其热量分别传导给前辐射板3、中辐射板7、后辐射板10，进而通过热辐射的方式给光电系统组件D加热；镂空加热器13通电时，风机14产生的风经对流通孔12-5吹过镂空加热器13的镂空部分和通光孔3-1，把聚集在镂空加热器13、前辐射板3上的热量通过强制对流方式向前盖组件方向传递，为观察窗口2和光电系统组件D加热。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：
(1)针对现有技术中薄膜电加热器产生的热量为光电传感器加热利用率低的问题，本发明技术方案的薄膜电加热器位于前辐射板与前盖板、中辐射板与中盖板、后辐射板与后盖板形成的夹层中，除与前辐射板、中辐射板、后辐射板接触外，不与其它任何设备接触，薄膜电加热器产生的热量以热传导的方式仅传递给前辐射板、中辐射板、后辐射板，并通过前辐射板、中辐射板、后辐射板的高辐射率表面对光电传感器进行辐射加热；前保温层、中保温层、后保温层、前盖板、中盖板、后盖板表面热反射率高，薄膜电加热器辐射到它们表面上的热量被大量反射而不被吸收。所以，薄膜电加热器产生的热量能高利用率地为光电传感器加热。
(2)针对现有技术中难以兼顾观察窗口的加热效率、不增加观察窗口制造难度、保持观察窗口透光面积的问题，本发明的技术方案提供了强制对流组件，并合理设计风道。热量通过强制对流的方法传递给观察窗口，不对观察窗口本身作额外处理，从而在不增加观察窗口制造难度、不减小观察窗口透光面积的前提下对观察窗口高效加热。
附图说明
图1是本发明全局热控装置的剖视图。
图2是本发明全局热控装置的爆炸图。
图3是图1中所示的前盖组件的结构组成剖视图及局部放大图。
图4是图3中所示的前盖板的结构轴测图。
图5是图3中所示的前辐射板的结构轴测图。
图6是图1中所示的中部组件的结构组成剖视图及局部放大图。
图7是图6中所示的中盖板的结构轴测图及剖视图。
图8是图1中所示的后盖组件的结构组成剖视图及局部放大图。
图9是图8中所示的后盖板的结构轴测图。
图10是图1中所示的强制对流组件的结构组成爆炸图。
图11是图10中所示的气动支架的结构轴测图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术问题，本发明提供一种机载光电转塔全局热控装置，如图1及图2所示，所述全局热控装置包括：前盖组件A、中部组件B、后盖组件C、光电系统组件D、强制对流组件E；所述前盖组件A、中部组件B、后盖组件C相连形成封闭壳体，光电系统组件D和强制对流组件E位于封闭壳体内部，从而构成机载光电转塔全局热控装置。
其中，如图3所示，所述前盖组件A包括：前盖板1、观察窗口2、前辐射板3、前保温层4、第一薄膜电加热器5A；
如图4所示，所述前盖板1的主体形状为中空球体被平面截取后所余的中空薄壁球冠体，所述中空薄壁球冠体后端，即平面截取中空球体所得的环形平面为第一安装端面1-1；第一安装端面1-1上开有数个通孔；以第一安装端面1-1作为前盖板1的后部，前盖板1的前部曲面开有圆形观察窗口安装通孔1-2；中空薄壁球冠体的左侧及右侧，即前盖板1的左端面和右端面设置为平面，所述左端面和右端面分别向右、向左，即向内部方向延伸出数个高度为h1、带有螺纹孔的前安装凸台1-3；前盖板1设置为表面具有高的热反射率；
所述观察窗口2与观察窗口安装通孔1-2的形状一致，径向尺寸设置为小于观察窗口安装通孔1-2；
如图5所示，所述前辐射板3为薄板，设置为表面热辐射率高，与前盖板1形状一致；所述前辐射板3的尺寸等于前盖板1内表面向内偏置h1所得的尺寸；前辐射板3的左、右两侧平面在对应前安装凸台1-3的位置处开有通孔；前辐射板3与观察窗口安装通孔1-2对应的位置上开有贯通的通光孔3-1，通光孔3-1径向尺寸大于观察窗口安装通孔1-2；
所述前保温层4设置为由低导热系数的柔性保温材料制成，其表面热辐射率低，热反射率高，易于裁剪、弯曲，粘接性能好；这种材料和第一薄膜电加热器5A均可严密贴合在平面或曲面上；第一薄膜电加热器5A为柔性夹心薄片，其加热电路被绝缘材料包夹，绝缘性能和粘接性能好；
所述观察窗口2放置在观察窗口安装通孔1-2中，与前盖板1固连；前保温层4与前盖板1的内表面牢固粘接，不覆盖前安装凸台1-3；前辐射板3的左、右端面与前安装凸台1-3贴紧并通过螺钉固连；数片第一薄膜电加热器5A与前辐射板3牢固粘接，与前保温层4共同位于前辐射板3、前盖板1之间的夹层内，第一薄膜电加热器5A的导线从夹层引出；夹层厚度为前安装凸台1-3的高度h1，从而保证前保温层4与第一薄膜电加热器5A无接触。
其中，所述前保温层4与第一薄膜电加热器5A的厚度之和小于前安装凸台1-3的凸出高度h1。
其中，如图6所示，所述中部组件B包括：第二薄膜电加热器5B、中盖板6、两块中辐射板7、中保温层8；
如图7所示，所述中盖板6的主体结构为中空球体被前、后两个平行平面截取后所余的中空薄壁“回”字环形体，前、后两个平行平面截取中空球体所得的两个环形平面分别为第三安装端面6-1、第四安装端面6-2；第三安装端面6-1、第四安装端面6-2上均开设数个螺纹孔；第三安装端面6-1与第一安装端面1-1的径向尺寸一致；中盖板6上、下部分的曲面形状和尺寸一致，上、下部分分别向下、向上延伸出数个高度为h2、带有螺纹孔的中安装凸台6-3；中盖板6左、右两端面为平面，在左、右两端面的内壁上开有光电安装接口6-4；中盖板6设置为表面有高的热反射率；
所述中辐射板7为薄板，设置为表面热辐射率高；中辐射板7与中盖板6上、下部曲面轮廓一致，尺寸为中盖板6上、下部曲面内表面向内部偏置h2所得的尺寸，在对应中安装凸台6-3的位置上开有通孔；
所述中保温层8与中盖板6上、下部曲面的内表面牢固粘接，不覆盖中安装凸台6-3；所述中辐射板7与中安装凸台6-3贴紧，通过螺钉固连；数片第二薄膜电加热器5B与中辐射板7牢固粘接，与中保温层8共同位于中辐射板7、中盖板6之间的夹层内，第二薄膜电加热器5B的导线从夹层引出；夹层厚度为中安装凸台6-3的高度h2，从而保证中保温层8与第二薄膜电加热器5B无接触。
其中，所述中保温层8与前保温层4的制作材料相同。
其中，所述中保温层8与第二薄膜电加热器5B的厚度之和小于h2。
其中，如图8所示，所述后盖组件C包括：第三薄膜电加热器5C、后盖板9、后辐射板10、后保温层11；
如图9所示，所述后盖板9的主体形状为中空球体被平面截取后所余的中空薄壁球冠体，平面截取中空球体所得的环形平面为第二安装端面9-1，第二安装端面9-1与第四安装端面6-2的径向尺寸与一致；第二安装端面9-1上开有数个通孔；以第二安装端面9-1作为后盖板9的前部，后盖板9的后部曲面向前延伸出数个高度为h3、带螺纹孔的后安装凸台9-2；后盖板9的左端面和右端面为平面，左端面和右端面分别向右、向左延伸出多个带有螺纹孔的气动安装凸台9-3；所述后盖板9设置为表面具有高的热反射率；
所述后辐射板10为薄板，设置为表面热辐射率高；后辐射板10与后盖板9后部曲面轮廓一致，尺寸为后盖板9后部曲面内表面向内偏置h3所得的尺寸，在对应后安装凸台9-2的位置上开有通孔；
所述后保温层11与前保温层4的制作材料相同；后保温层11与第三薄膜电加热器5C的厚度之和小于h3；
后保温层11与后盖板9的后部曲面的内表面牢固粘接，不覆盖后安装凸台9-2；后辐射板10与后安装凸台9-2贴紧，通过螺钉固连；数片第三薄膜电加热器5C与后辐射板10牢固粘接，与后保温层11共同位于后辐射板10、后盖板9之间的夹层内，第三薄膜电加热器5C的导线从夹层引出；夹层厚度为后安装凸台9-2的高度h3，从而保证后保温层11与薄膜电加热器5无接触。
其中，所述光电系统组件D包括：光电传感器、测温传感器、控温电路；所述测温传感器用于测量光电传感器的温度。
其中，如图10所示，所述强制对流组件E包括：气动支架12、镂空加热器13、风机14；
如图11所示，所述气动支架12主体是由两块正交板构成的”7”形结构体，所述两块正交板为横向设置的横板12-1和竖直设置的竖板12-2；横向设置的横板12-1开有对流通孔12-5，对流通孔12-5径向尺寸大于风机14的出风口径向尺寸；横板12-1沿对流通孔12-5的周围向上延伸出数个带螺纹孔的加热器凸台12-3，向下延伸出数个带螺纹孔的风机凸台12-4；竖直设置的竖板12-2上开有数个通孔；
所述镂空加热器13通过加热器凸台12-3与气动支架12固连；所述风机14通过风机凸台12-4与气动支架12固连；风机14的出风口位于对流通孔12-5径向所确定的包络之内，出风方向指向镂空加热器13。
其中，两组强制对流组件E分别位于后盖板9左、右两侧的内壁，竖板12-2与气动安装凸台9-3固连，安装时使风机14的出风方向远离后盖板9的后部曲面；光电系统组件D通过光电安装接口6-4与中盖板6连接；第一安装端面1-1与第三安装端面6-1通过螺钉固连，第二安装端面9-1与第四安装端面6-2通过螺钉固连，从而使前盖组件A、后盖组件C分别安装在中部组件B的前、后端并形成封闭壳体，光电系统组件D和强制对流组件E在此封闭壳体内部；
应用时，通过选择相应要求的材料来制备，使得前保温层4、中保温层8、后保温层11导热系数低，并保证前保温层4、中保温层8、后保温层11、前盖板1、中盖板6、后盖板9的热反射率高，使得其共同构成传热效率低的、封闭的保温壳体，可减缓封闭壳体内、外部之间的热量传递，尤其可以对光电系统组件D上的光电传感器起保温作用；
预设加热启动温度T1和加热中止温度T2；当测温传感器测得光电传感器的温度T0小于T1时，控温电路为第一薄膜电加热器5A、第二薄膜电加热器5B、第三薄膜电加热器5C、镂空加热器13、风机14供电；当测温传感器测得光电传感器的温度T0大于T2时，控温电路为第一薄膜电加热器5A、第二薄膜电加热器5B、第三薄膜电加热器5C、镂空加热器13、风机14断电；第一薄膜电加热器5A、第二薄膜电加热器5B、第三薄膜电加热器5C通电时，其热量分别传导给前辐射板3、中辐射板7、后辐射板10，进而通过热辐射的方式给光电系统组件D加热；镂空加热器13通电时，风机14产生的风经对流通孔12-5吹过镂空加热器13的镂空部分和通光孔3-1，把聚集在镂空加热器13、前辐射板3上的热量通过强制对流方式向前盖组件方向传递，为观察窗口2和光电系统组件D加热。
实施例1
为解决现有技术问题，本实施例提供一种机载光电转塔全局热控装置。根据图1、图2所示，所述全局热控装置包括前盖组件A、中部组件B、后盖组件C、光电系统组件D、强制对流组件E。前盖组件A、中部组件B、后盖组件C相连形成封闭壳体，光电系统组件D和强制对流组件E位于封闭壳体内部，从而构成机载光电转塔全局热控装置。
根据图3所示，前盖组件A包括前盖板1、观察窗口2、前辐射板3、前保温层4、第一薄膜电加热器5A。根据图4所示，前盖板1的主体形状为中空球体被平面截取后所余的中空薄壁球冠体，平面截取中空球体所得的环形平面为第一安装端面1-1；第一安装端面1-1上开有数个通孔；以第一安装端面1-1作为前盖板1的后部，前盖板1的前部曲面开有圆形观察窗口安装通孔1-2；前盖板1的左端面和右端面为平面，它们分别向右、向左延伸出数个高度为h1、带有螺纹孔的前安装凸台1-3，通过选择合适的材料和加工方法，保证前盖板1表面热反射率不低于0.8，从而使前盖板1表面具有高的热反射率。观察窗口2与观察窗口安装通孔1-2的形状一致，但径向尺寸小于后者。根据图5所示，前辐射板3为薄板，表面热辐射率高，与前盖板1形状一致，通过选择合适的材料和加工方法，保证其表面热辐射率不低于0.9；前辐射板3的尺寸等于前盖板1内表面向内偏置h1所得的尺寸；前辐射板3的左、右两侧平面在对应前安装凸台1-3的位置处开有通孔；前辐射板3与观察窗口安装通孔1-2对应的位置上开有贯通的通光孔3-1，通光孔3-1径向尺寸大于观察窗口安装通孔1-2。前保温层4由导热系数不大于0.1W/(m·K)的柔性保温材料制成，其表面热辐射率低于0.2，热反射率高于0.8，易于裁剪、弯曲，粘接性能好；这种材料和第一薄膜电加热器5A均可严密贴合在平面或曲面上。第一薄膜电加热器5A为柔性夹心薄片，其加热电路被绝缘材料包夹，绝缘性能和粘接性能好。前保温层4与第一薄膜电加热器5A的厚度之和小于前安装凸台1-3的凸出高度h1。
观察窗口2放置在观察窗口安装通孔1-2中，与前盖板1固连。前保温层4与前盖板1的内表面牢固粘接，不覆盖前安装凸台1-3。前辐射板3的左、右端面与前安装凸台1-3贴紧并通过螺钉固连。数片第一薄膜电加热器5A与前辐射板3牢固粘接，与前保温层4共同位于前辐射板3、前盖板1之间的夹层内，第一薄膜电加热器5A的导线从夹层引出；夹层厚度为前安装凸台1-3的高度h1，从而保证前保温层4与第一薄膜电加热器5A无接触。
根据图6所示，中部组件B包括第二薄膜电加热器5B、中盖板6、两块中辐射板7、中保温层8。中盖板6参见图7的主体结构为中空球体被前、后两个平行平面截取后所余的中空薄壁“回”字环形体，前、后平面截取中空球体所得的两个环形平面分别为第三安装端面6-1、第四安装端面6-2；第三安装端面6-1、第四安装端面6-2上均开设数个螺纹孔；第三安装端面6-1与第一安装端面1-1的径向尺寸一致；中盖板6上、下部的曲面形状和尺寸一致，它们分别向下、向上延伸出数个高度为h2、带有螺纹孔的中安装凸台6-3；中盖板6左、右两端面为平面，在它们的内壁上开有光电安装接口6-4；通过选择合适的材料和加工方法，保证中盖板6表面热反射率不低于0.8。中辐射板7为薄板，通过选择合适的材料和加工方法，保证中辐射板7表面热辐射率不低于0.9；中辐射板7与中盖板6上部曲面轮廓一致，尺寸为中盖板6上部曲面内表面向下偏置h2所得的尺寸，在对应中安装凸台6-3的位置上开有通孔。中保温层8与前保温层4的制作材料相同；中保温层8与第二薄膜电加热器5B的厚度之和小于h2。
中保温层8与中盖板6上、下部曲面的内表面牢固粘接，不覆盖中安装凸台6-3。中辐射板7与中安装凸台6-3贴紧，通过螺钉固连。数片第二薄膜电加热器5B与中辐射板7牢固粘接，与中保温层8共同位于中辐射板7、中盖板6之间的夹层内，第二薄膜电加热器5B的导线从夹层引出；夹层厚度为中安装凸台6-3的高度h2，从而保证中保温层8与第二薄膜电加热器5B无接触。
根据图8所示，后盖组件C包括第三薄膜电加热器5C、后盖板9、后辐射板10、后保温层11。根据图9所示，后盖板9的主体形状为中空球体被平面截取后所余的中空薄壁球冠体，平面截取中空球体所得的环形平面为第二安装端面9-1，它与第四安装端面6-2的径向尺寸与一致；第二安装端面9-1上开有数个通孔；以第二安装端面9-1作为后盖板9的前部，后盖板9的后部曲面向前延伸出数个高度为h3、带螺纹孔的后安装凸台9-2；后盖板9的左端面和右端面为平面，它们分别向右、向左延伸出多个带有螺纹孔的气动安装凸台9-3；通过选择合适的材料和加工方法，保证后盖板9表面热反射率不低于0.8。后辐射板10为薄板，通过选择合适的材料和加工方法，保证后辐射板10表面热辐射率不低于0.9；后辐射板10与后盖板9后部曲面轮廓一致，尺寸为后盖板9后部曲面内表面向内偏置h3所得的尺寸，在对应后安装凸台9-2的位置上开有通孔。后保温层11与前保温层4的制作材料相同。后保温层11与第三薄膜电加热器5C的厚度之和小于h3。
后保温层11与后盖板9的后部曲面的内表面牢固粘接，不覆盖后安装凸台9-2。后辐射板10与后安装凸台9-2贴紧，通过螺钉固连。数片第三薄膜电加热器5C与后辐射板10牢固粘接，与后保温层11共同位于后辐射板10、后盖板9之间的夹层内，第三薄膜电加热器5C的导线从夹层引出；夹层厚度为后安装凸台9-2的高度h3，从而保证后保温层11与第三薄膜电加热器5C无接触。
光电系统组件D包含光电传感器、测温传感器、控温电路。测温传感器用于测量光电传感器的温度。
根据图10所示，强制对流组件E包括气动支架12、镂空加热器13、风机14。气动支架12主体是由两块正交板构成的“7”字形结构体参见图11；横板12-1开有对流通孔12-5，对流通孔12-5径向尺寸大于风机14的出风口径向尺寸；横板12-1沿对流通孔12-5的周围向上延伸出数个带螺纹孔的加热器凸台12-3，向下延伸出数个带螺纹孔的风机凸台12-4；竖板12-2上开有数个通孔。
镂空加热器13通过加热器凸台12-3与气动支架12固连。风机14通过风机凸台12-4与气动支架12固连。风机14的出风口位于对流通孔12-5径向所确定的包络之内，出风方向指向镂空加热器13。
两组强制对流组件E分别位于后盖板9左、右两侧的内壁，竖板12-2与气动安装凸台9-3固连，安装时使风机14的出风方向远离后盖板9的后部曲面。光电系统组件D通过光电安装接口6-4与中盖板6连接。第一安装端面1-1与第三安装端面6-1通过螺钉固连，第二安装端面9-1与第四安装端面6-2通过螺钉固连，从而使前盖组件A、后盖组件C分别安装在中部组件B的前、后端并形成封闭壳体，光电系统组件D和强制对流组件E在此封闭壳体内部。
应用时，由于前保温层4、中保温层8、后保温层11导热系数低，前保温层4、中保温层8、后保温层11、前盖板1、中盖板6、后盖板9的热反射率高，它们共同构成传热效率低的、封闭的保温壳体，可减缓封闭壳体内、外部之间的热量传递，尤其可以对光电系统组件D上的光电传感器起保温作用。预设加热启动温度T1和加热中止温度T2。当测温传感器测得光电传感器的温度T0小于T1时，控温电路为第一薄膜电加热器5A、第二薄膜电加热器5B、第三薄膜电加热器5C、镂空加热器13、风机14供电；当测温传感器测得光电传感器的温度T0大于T2时，控温电路为第一薄膜电加热器5A、第二薄膜电加热器5B、第三薄膜电加热器5C、镂空加热器13、风机14断电。第一薄膜电加热器5A、第二薄膜电加热器5B、第三薄膜电加热器5C通电时，它们的热量分别传导给前辐射板3、中辐射板7、后辐射板10，进而通过热辐射的方式给光电系统组件D加热；镂空加热器13通电时，风机14产生的风经对流通孔12-5吹过镂空加热器13的镂空部分和通光孔3-1，把聚集在镂空加热器13、前辐射板3上的热量通过强制对流方式向前盖组件方向传递，为观察窗口2和光电系统组件D加热。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，所述全局热控装置包括：前盖组件(A)、中部组件(B)、后盖组件(C)、光电系统组件(D)、强制对流组件(E)；所述前盖组件(A)、中部组件(B)、后盖组件(C)相连形成封闭壳体，光电系统组件(D)和强制对流组件(E)位于封闭壳体内部，从而构成机载光电转塔全局热控装置。
2.如权利要求1所述的机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，所述前盖组件(A)包括：前盖板(1)、观察窗口(2)、前辐射板(3)、前保温层(4)、第一薄膜电加热器(5A)；
所述前盖板(1)的主体形状为中空球体被平面截取后所余的中空薄壁球冠体，所述中空薄壁球冠体后端，即平面截取中空球体所得的环形平面为第一安装端面(1-1)；第一安装端面(1-1)上开有数个通孔；以第一安装端面(1-1)作为前盖板(1)的后部，前盖板(1)的前部曲面开有圆形观察窗口安装通孔(1-2)；中空薄壁球冠体的左侧及右侧，即前盖板(1)的左端面和右端面设置为平面，所述左端面和右端面分别向右、向左，即向内部方向延伸出数个高度为h1、带有螺纹孔的前安装凸台(1-3)；
所述观察窗口(2)与观察窗口安装通孔(1-2)的形状一致，径向尺寸设置为小于观察窗口安装通孔(1-2)；
所述前辐射板(3)为薄板，与前盖板(1)形状一致；所述前辐射板(3)的尺寸等于前盖板(1)内表面向内偏置h1所得的尺寸；前辐射板(3)的左、右两侧平面在对应前安装凸台(1-3)的位置处开有通孔；前辐射板(3)与观察窗口安装通孔(1-2)对应的位置上开有贯通的通光孔(3-1)，通光孔(3-1)径向尺寸大于观察窗口安装通孔(1-2)；
所述前保温层(4)设置为柔性保温材料制成，和第一薄膜电加热器(5A)均可严密贴合在平面或曲面上；第一薄膜电加热器(5A)为柔性夹心薄片，其加热电路被绝缘材料包夹；
所述观察窗口(2)放置在观察窗口安装通孔(1-2)中，与前盖板(1)固连；前保温层(4)与前盖板(1)的内表面牢固粘接，不覆盖前安装凸台(1-3)；前辐射板(3)的左、右端面与前安装凸台(1-3)贴紧并通过螺钉固连；数片第一薄膜电加热器(5A)与前辐射板(3)牢固粘接，与前保温层(4)共同位于前辐射板(3)、前盖板(1)之间的夹层内，第一薄膜电加热器(5A)的导线从夹层引出；夹层厚度为前安装凸台(1-3)的高度h1，从而保证前保温层(4)与第一薄膜电加热器(5A)无接触。
3.如权利要求2所述的机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，所述前保温层(4)与第一薄膜电加热器(5A)的厚度之和小于前安装凸台(1-3)的凸出高度h1。
4.如权利要求3所述的机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，所述中部组件(B)包括：第二薄膜电加热器(5B)、中盖板(6)、两块中辐射板(7)、中保温层(8)；
所述中盖板(6)的主体结构为中空球体被前、后两个平行平面截取后所余的中空薄壁环形体，前、后两个平行平面截取中空球体所得的两个环形平面分别为第三安装端面(6-1)、第四安装端面(6-2)；第三安装端面(6-1)、第四安装端面(6-2)上均开设数个螺纹孔；第三安装端面(6-1)与第一安装端面(1-1)的径向尺寸一致；中盖板(6)上、下部分的曲面形状和尺寸一致，上、下部分分别向下、向上延伸出数个高度为h2、带有螺纹孔的中安装凸台(6-3)；中盖板(6)左、右两端面为平面，在左、右两端面的内壁上开有光电安装接口(6-4)；
所述中辐射板(7)为薄板，中辐射板(7)与中盖板(6)上、下部曲面轮廓一致，尺寸为中盖板(6)上、下部曲面内表面向内部偏置h2所得的尺寸，在对应中安装凸台(6-3)的位置上开有通孔；
所述中保温层(8)与中盖板(6)上、下部曲面的内表面牢固粘接，不覆盖中安装凸台(6-3)；所述中辐射板(7)与中安装凸台(6-3)贴紧，通过螺钉固连；数片第二薄膜电加热器(5B)与中辐射板(7)牢固粘接，与中保温层(8)共同位于中辐射板(7)、中盖板(6)之间的夹层内，第二薄膜电加热器(5B)的导线从夹层引出；夹层厚度为中安装凸台(6-3)的高度h2，从而保证中保温层(8)与第二薄膜电加热器(5B)无接触。
5.如权利要求4所述的机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，所述中保温层(8)与前保温层(4)的制作材料相同。
6.如权利要求5所述的机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，所述中保温层(8)与第二薄膜电加热器(5B)的厚度之和小于h2。
7.如权利要求1所述的机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，所述后盖组件(C)包括：第三薄膜电加热器(5C)、后盖板(9)、后辐射板(10)、后保温层(11)；
所述后盖板(9)的主体形状为中空球体被平面截取后所余的中空薄壁球冠体，平面截取中空球体所得的环形平面为第二安装端面(9-1)，第二安装端面(9-1)与第四安装端面(6-2)的径向尺寸与一致；第二安装端面(9-1)上开有数个通孔；以第二安装端面(9-1)作为后盖板(9)的前部，后盖板(9)的后部曲面向前延伸出数个高度为h3、带螺纹孔的后安装凸台(9-2)；后盖板(9)的左端面和右端面为平面，左端面和右端面分别向右、向左延伸出多个带有螺纹孔的气动安装凸台(9-3)；
所述后辐射板(10)为薄板，后辐射板(10)与后盖板(9)后部曲面轮廓一致，尺寸为后盖板(9)后部曲面内表面向内偏置h3所得的尺寸，在对应后安装凸台(9-2)的位置上开有通孔；
所述后保温层(11)与前保温层(4)的制作材料相同；后保温层(11)与第三薄膜电加热器(5C)的厚度之和小于h3；
后保温层(11)与后盖板(9)的后部曲面的内表面牢固粘接，不覆盖后安装凸台(9-2)；后辐射板(10)与后安装凸台(9-2)贴紧，通过螺钉固连；数片第三薄膜电加热器(5C)与后辐射板(10)牢固粘接，与后保温层(11)共同位于后辐射板(10)、后盖板(9)之间的夹层内，第三薄膜电加热器(5C)的导线从夹层引出；夹层厚度为后安装凸台(9-2)的高度h3，从而保证后保温层(11)与薄膜电加热器(5)无接触。
8.如权利要求7所述的机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，所述光电系统组件(D)包括：光电传感器、测温传感器、控温电路；所述测温传感器用于测量光电传感器的温度。
9.如权利要求8所述的机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，所述强制对流组件(E)包括：气动支架(12)、镂空加热器(13)、风机(14)；
所述气动支架(12)主体是由两块正交板构成的”7”形结构体，所述两块正交板为横向设置的横板(12-1)和竖直设置的竖板(12-2)；横向设置的横板(12-1)开有对流通孔(12-5)，对流通孔(12-5)径向尺寸大于风机(14)的出风口径向尺寸；横板(12-1)沿对流通孔(12-5)的周围向上延伸出数个带螺纹孔的加热器凸台(12-3)，向下延伸出数个带螺纹孔的风机凸台(12-4)；竖直设置的竖板(12-2)上开有数个通孔；
所述镂空加热器(13)通过加热器凸台(12-3)与气动支架(12)固连；所述风机(14)通过风机凸台(12-4)与气动支架(12)固连；风机(14)的出风口位于对流通孔(12-5)径向所确定的包络之内，出风方向指向镂空加热器(13)。
10.如权利要求9所述的机载光电转塔全局热控装置，其特征在于，两组强制对流组件(E)分别位于后盖板(9)左、右两侧的内壁，竖板(12-2)与气动安装凸台(9-3)固连，安装时使风机(14)的出风方向远离后盖板(9)的后部曲面；光电系统组件(D)通过光电安装接口(6-4)与中盖板(6)连接；第一安装端面(1-1)与第三安装端面(6-1)通过螺钉固连，第二安装端面(9-1)与第四安装端面(6-2)通过螺钉固连，从而使前盖组件(A)、后盖组件(C)分别安装在中部组件(B)的前、后端并形成封闭壳体，光电系统组件(D)和强制对流组件(E)在此封闭壳体内部；
应用时，通过选择相应要求的材料来制备，使得前保温层(4)、中保温层(8)、后保温层(11)导热系数低，并保证前保温层(4)、中保温层(8)、后保温层(11)、前盖板(1)、中盖板(6)、后盖板(9)的热反射率高，使得其共同构成传热效率低的、封闭的保温壳体，可减缓封闭壳体内、外部之间的热量传递，尤其可以对光电系统组件(D)上的光电传感器起保温作用；
预设加热启动温度T1和加热中止温度T2；当测温传感器测得光电传感器的温度T0小于T1时，控温电路为第一薄膜电加热器(5A)、第二薄膜电加热器(5B)、第三薄膜电加热器(5C)、镂空加热器(13)、风机(14)供电；当测温传感器测得光电传感器的温度T0大于T2时，控温电路为第一薄膜电加热器(5A)、第二薄膜电加热器(5B)、第三薄膜电加热器(5C)、镂空加热器(13)、风机(14)断电；第一薄膜电加热器(5A)、第二薄膜电加热器(5B)、第三薄膜电加热器(5C)通电时，其热量分别传导给前辐射板(3)、中辐射板(7)、后辐射板(10)，进而通过热辐射的方式给光电系统组件(D)加热；镂空加热器(13)通电时，风机(14)产生的风经对流通孔(12-5)吹过镂空加热器(13)的镂空部分和通光孔(3-1)，把聚集在镂空加热器(13)、前辐射板(3)上的热量通过强制对流方式向前盖组件方向传递，为观察窗口(2)和光电系统组件(D)加热。
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