本發(fā)明涉及一種平流層飛艇副氣囊充放氣系統(tǒng)及方法，屬于飛行器環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代航空航天技術(shù)的發(fā)展，以及新的軍事技術(shù)革命的進(jìn)展，戰(zhàn)場態(tài)勢變得越來越復(fù)雜。目前各國已意識到，防空的瓶頸是盡早發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標(biāo)，浮空器就是一種用來探測、跟蹤軍事目標(biāo)的好平臺。不僅如此，浮空器還可以應(yīng)用于國土資源觀測、海洋監(jiān)測、環(huán)境保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)、精細(xì)農(nóng)業(yè)、水利監(jiān)測、大地測繪、城市規(guī)劃與管理等各個方面。因此，許多國家多年來一直重視對平流層飛艇的研究，但國內(nèi)外多次試飛來看，目前對平流層飛艇龐大而又復(fù)雜系統(tǒng)的研究還不夠充分。例如2011年7月，HAA(高空飛艇)項目的縮比驗證艇(HALE-D)進(jìn)行首次試飛，因副氣囊閥門結(jié)冰故障導(dǎo)致飛艇在升至9754米時迫降，最后整個試飛過程宣告失敗。另外，經(jīng)過國內(nèi)外多次試飛實驗還發(fā)現(xiàn)在高空飛艇升降過程中，由于環(huán)境溫濕度的改變，可能會在這些艇載設(shè)備上出現(xiàn)結(jié)露或凝霜現(xiàn)象，一些機(jī)械運(yùn)動機(jī)構(gòu)如風(fēng)機(jī)等設(shè)備由于冰凍出現(xiàn)卡滯，電子設(shè)備由于結(jié)露生的水滴出現(xiàn)短路、擊穿而損壞，艇載設(shè)備可能因此無法工作，嚴(yán)重情況下，因為艇載設(shè)備的失效將出現(xiàn)高空飛艇的損毀。因此如何利用平流層飛艇系統(tǒng)中有限的能源，科學(xué)可靠地解決平流層飛艇在高空作業(yè)時副氣囊閥門、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的結(jié)冰、結(jié)霜問題，對于提升我國在平流層飛艇領(lǐng)域的水平具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述存在的技術(shù)問題和缺陷，而提供一種平流層飛艇副氣囊充放氣系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的系統(tǒng)既能保證飛艇副氣囊充放氣功能，同時又能供給艙內(nèi)電子設(shè)備一定制冷量且維護(hù)系統(tǒng)內(nèi)閥門、風(fēng)機(jī)在惡劣大氣環(huán)境中不結(jié)冰。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種平流層飛艇副氣囊充放氣系統(tǒng)，包括副氣囊，所述副氣囊的進(jìn)出口通過管路依次連接有用于冷卻飛艇吊艙艙內(nèi)電子設(shè)備的換熱器、第六閥門和進(jìn)口連通外界的第一風(fēng)機(jī)，所述第一風(fēng)機(jī)的進(jìn)口還設(shè)置有受用于檢測外界空氣溫度的第三溫度傳感器控制的第二電加熱器，所述第一風(fēng)機(jī)的出口還通過第五閥門連接有設(shè)置在電子設(shè)備上方的笛形管，所述第一風(fēng)機(jī)的出口還通過設(shè)置有第四閥門的管路與所述副氣囊的進(jìn)出口相連通，所述第四閥門受用于檢測所述艙內(nèi)電子設(shè)備溫度的第二溫度傳感器控制，所述換熱器的出口B還通過管路依次連接有第二閥門、第一電加熱器和第一閥門，所述第一閥門連通外界，所述第一電加熱器的進(jìn)口C還通過設(shè)置有第三閥門的管路與所述副氣囊的進(jìn)出口相連通，所述第一電加熱器、所述第三閥門以及所述第五閥門均受設(shè)置在所述換熱器出口B的第一溫度傳感器控制。

進(jìn)一步，所述換熱器為板式換熱器，其一側(cè)設(shè)置有第二風(fēng)機(jī)，另一側(cè)連通所述艙內(nèi)電子設(shè)備。

優(yōu)選的，所述第一風(fēng)機(jī)為軸流式風(fēng)機(jī)。

進(jìn)一步，所述第二溫度傳感器設(shè)置在所述艙內(nèi)電子設(shè)備的散熱口。

本發(fā)明的一種平流層飛艇副氣囊充放氣系統(tǒng)的充放氣方法，具體內(nèi)容是：

1、放氣方法，具體步驟如下：

第一步，關(guān)閉所述第四閥門和所述第六閥門；

第二步，打開所述第一閥門和所述第二閥門；

第三步，設(shè)置所述第五閥門和所述第一風(fēng)機(jī)由所述第一傳感器正向控制，所述第一加熱器和所述第三閥門由所述第一傳感器反向控制；即當(dāng)所述第一溫度傳感器檢測到溫度過低時，關(guān)閉所述第五閥門和所述第一風(fēng)機(jī)，開啟所述第一電加熱器和所述第三閥門；當(dāng)所述第一溫度傳感器檢測到溫度過高時，開啟所述第五閥門和所述第一風(fēng)機(jī)，關(guān)閉所述第一電加熱器和所述第三閥門。

2、充氣方法，具體步驟如下：

第一步，關(guān)閉所述第一閥門、所述第二閥門、所述第三閥門和所述第五閥門；

第二步，打開所述第六閥門；

第三步，設(shè)置所述第四閥門由所述第二溫度傳感器反向控制，所述第一風(fēng)機(jī)由所述第二溫度傳感器正向控制，設(shè)置所述第二電加熱器由所述第三溫度傳感器反向控制；即當(dāng)所述第二溫度傳感器檢測到溫度過低時，關(guān)小第四閥門，開大所述第一風(fēng)機(jī)；當(dāng)所述第二溫度傳感器檢測到溫度過高時，開大所述第四閥門，關(guān)小所述第一風(fēng)機(jī)，當(dāng)所述第三溫度傳感器檢測到溫度過高時，關(guān)閉所述第二電加熱器，當(dāng)所述第三溫度傳感器檢測到溫度過低時，打開所述第二電加熱器。

系統(tǒng)原理：

1)放氣過程：氣體經(jīng)過所述副氣囊的進(jìn)出口和所述換熱器、所述第二閥門、所述第一電加熱器以及所述第一閥門排出，當(dāng)氣體進(jìn)過所述換熱器時為所述艙內(nèi)電子設(shè)備散熱。

當(dāng)所述第一溫度傳感器檢測到所述換熱器出口B的氣體溫度過低時，控制所述第一電加熱器啟動為氣體加熱，同時打開所述第三閥門將部分氣體分流；

當(dāng)所述第一溫度傳感器檢測到所述換熱器出口B的氣體溫度過高時，控制所述第一電加熱器關(guān)閉，同時打開所述第五閥門，啟動所述第一風(fēng)機(jī)，此時外界氣體被所述第一風(fēng)機(jī)吸入通過所述笛形管為所述艙內(nèi)電子設(shè)備散熱。

2)充氣過程：氣體由所述第一風(fēng)機(jī)吸入經(jīng)過所述第六閥門和所述換熱器，并由所述副氣囊的進(jìn)出口為副氣囊充氣，當(dāng)氣體經(jīng)過所述換熱器時為所述艙內(nèi)電子設(shè)備散熱。

當(dāng)所述第二溫度傳感器檢測到所述艙內(nèi)電子設(shè)備的溫度過高時，控制所述第四閥門關(guān)小、控制所述第一風(fēng)機(jī)開大來提升制冷量；

當(dāng)所述第二溫度傳感器檢測到所述艙內(nèi)電子設(shè)備的溫度過低時，控制所述第四閥門開大、控制所述第一風(fēng)機(jī)關(guān)小，來降低制冷量；

當(dāng)所述第三溫度傳感器檢測到艙外溫度過低時，控制所述第二電加熱器啟動為氣體加熱，避免所述第一風(fēng)機(jī)結(jié)冰，反之則關(guān)閉所述第二電加熱器。

在上述所述中，所述副氣囊中排出的氣體及充氣過程中外界的大氣相當(dāng)于所述艙內(nèi)電子設(shè)備的所述換熱器的冷源。進(jìn)一步，在放氣過程中所述副氣囊中的空氣被所述艙內(nèi)電子設(shè)備的余熱加熱從而吸收熱量能防止位于出口跟外界相連的所述第一閥門結(jié)冰。本發(fā)明無論是充氣過程還是放氣過程均考慮了冗余設(shè)計，因此結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果主要是：

本發(fā)明在保證飛艇副氣囊正常工作的前提下為飛艇艙內(nèi)的電子設(shè)備提供了一定的制冷量，同時利用艙內(nèi)電子設(shè)備的發(fā)熱以及在管路上增加電加熱器，從而防止了系統(tǒng)中閥門、風(fēng)機(jī)等設(shè)備結(jié)冰，避免了故障的發(fā)生。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、冗余度高。方法的可操作性好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例原理圖；

圖中：1、第一閥門，2、第一電加熱器，3、第二閥門，4、第一溫度傳感器，5、第三閥門，6、換熱器，7、艙內(nèi)電子設(shè)備，8、第二溫度傳感器，9、副氣囊的進(jìn)出口，10、第四閥門，11、笛形管，12、第五閥門，13、第六閥門，14、第一風(fēng)機(jī)，15、第二電加熱器，16、第三溫度傳感器，17、飛艇吊艙艙壁。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示：為本發(fā)明的一種平流層飛艇副氣囊充放氣系統(tǒng)，包括副氣囊，所述副氣囊的進(jìn)出口9通過管路依次連接有用于冷卻飛艇吊艙艙內(nèi)電子設(shè)備7的換熱器6、第六閥門13和進(jìn)口連通外界的第一風(fēng)機(jī)14，所述第一風(fēng)機(jī)14的進(jìn)口還設(shè)置有受用于檢測外界空氣溫度的第三溫度傳感器16控制的第二電加熱器15，所述第一風(fēng)機(jī)14的出口還通過第五閥門12連接有設(shè)置在電子設(shè)備7上方的笛形管11，所述第一風(fēng)機(jī)14的出口還通過設(shè)置有第四閥門10的管路與所述副氣囊的進(jìn)出口9相連通，所述第四閥門10受用于檢測所述艙內(nèi)電子設(shè)備7溫度的第二溫度傳感器8控制，所述換熱器6的出口B還通過管路依次連接有第二閥門3、第一電加熱器2和第一閥門1，所述第一閥門1連通外界，所述第一電加熱器2的進(jìn)口C還通過設(shè)置有第三閥門5的管路與所述副氣囊的進(jìn)出口9相連通，所述第一電加熱器2、所述第三閥門5以及所述第五閥門12均受設(shè)置在所述換熱器6出口B的第一溫度傳感器4控制。

所述換熱器6為板式換熱器，其一側(cè)設(shè)置有第二風(fēng)機(jī)，另一側(cè)連通所述艙內(nèi)電子設(shè)備7。

所述第一風(fēng)機(jī)14為軸流式風(fēng)機(jī)。

所述第二溫度傳感器8設(shè)置在所述艙內(nèi)電子設(shè)備7的散熱口。

所述第三溫度傳感器16設(shè)置在所述飛艇吊艙艙壁17外側(cè)。

方法實施例

上述的平流層飛艇副氣囊充放氣系統(tǒng)的放氣方法，

當(dāng)飛艇在上升過程中，外界氣壓力降低，副氣囊體積增大，為了維持飛艇的總體積不變，副氣囊需要向外排出氣體；

第一步，關(guān)閉所述第四閥門10和所述第六閥門13；

第二步，打開所述第一閥門1和所述第二閥門3；

第三步，設(shè)置所述第五閥門12和所述第一風(fēng)機(jī)14由所述第一傳感器4正向控制，所述第一加熱器2和所述第三閥門5由所述第一傳感器4反向控制；即：當(dāng)所述第一溫度傳感器4檢測到溫度過低時，關(guān)閉所述第五閥門12和所述第一風(fēng)機(jī)14，開啟所述第一電加熱器2和所述第三閥門5；當(dāng)所述第一溫度傳感器4檢測到溫度過高時，開啟所述第五閥門12和所述第一風(fēng)機(jī)14，關(guān)閉所述第一電加熱器2和所述第三閥門5。

上述的平流層飛艇副氣囊充放氣系統(tǒng)的充氣方法，

飛艇在下降過程中，外界大氣升高，副氣囊體積減小，為了維持飛艇的總體積不變，副氣囊需要進(jìn)行充氣；

第一步，關(guān)閉所述第一閥門1、所述第二閥門3、所述第三閥門5和所述第五閥門12；

第二步，打開所述第六閥門13；

第三步，設(shè)置所述第四閥門10由所述第二溫度傳感器8反向控制，所述第一風(fēng)機(jī)14由所述第二溫度傳感器8正向控制，設(shè)置所述第二電加熱器15由所述第三溫度傳感器16反向控制；即：當(dāng)所述第二溫度傳感器8檢測到溫度過低時，關(guān)小第四閥門4，開大所述第一風(fēng)機(jī)14；當(dāng)所述第二溫度傳感器8檢測到溫度過高時，開大所述第四閥門4，關(guān)小所述第一風(fēng)機(jī)14，當(dāng)所述第三溫度傳感器8檢測到溫度過高時，關(guān)閉所述第二電加熱器15，當(dāng)所述第三溫度傳感器8檢測到溫度過低時，打開所述第二電加熱器15。

系統(tǒng)原理：

放氣過程：氣體經(jīng)過所述副氣囊的進(jìn)出口9和所述換熱器6、所述第二閥門3、所述第一電加熱器2以及所述第一閥門1排出，當(dāng)氣體進(jìn)過所述換熱器6時為所述艙內(nèi)電子設(shè)備7散熱。

當(dāng)所述第一溫度傳感器4檢測到所述換熱器6出口B的氣體溫度過低時，控制所述第一電加熱器2啟動為氣體加熱，同時打開所述第三閥門5將部分氣體分流；

當(dāng)所述第一溫度傳感器4檢測到所述換熱器6出口B的氣體溫度過高時，控制所述第一電加熱器2關(guān)閉，同時打開所述第五閥門12，啟動所述第一風(fēng)機(jī)14，此時外界氣體被所述第一風(fēng)機(jī)14吸入通過所述笛形管11為所述艙內(nèi)電子設(shè)備7散熱。

充氣過程：氣體由所述第一風(fēng)機(jī)14吸入經(jīng)過所述第六閥門13和所述換熱器6，并由所述副氣囊的進(jìn)出口9為副氣囊充氣，當(dāng)氣體經(jīng)過所述換熱器6時為所述艙內(nèi)電子設(shè)備7散熱。

當(dāng)所述第二溫度傳感器8檢測到所述艙內(nèi)電子設(shè)備7的溫度過高時，控制所述第四閥門10關(guān)小、控制所述第一風(fēng)機(jī)14開大來提升制冷量；

當(dāng)所述第二溫度傳感器8檢測到所述艙內(nèi)電子設(shè)備7的溫度過低時，控制所述第四閥門10開大、控制所述第一風(fēng)機(jī)14關(guān)小，來降低制冷量；

當(dāng)所述第三溫度傳感器16檢測到艙外溫度過低時，控制所述第二電加熱器15啟動為氣體加熱，避免所述第一風(fēng)機(jī)14結(jié)冰，反之則關(guān)閉所述第二電加熱器15。

在上述實施例中，所述副氣囊中排出的氣體及充氣過程中外界的大氣相當(dāng)于所述艙內(nèi)電子設(shè)備7的所述換熱器6的冷源。進(jìn)一步，在放氣過程中所述副氣囊中的空氣被所述艙內(nèi)電子設(shè)備7的余熱加熱從而吸收熱量能防止位于出口跟外界相連的所述第一閥門1結(jié)冰。本發(fā)明無論是充氣過程還是放氣過程均考慮了冗余設(shè)計，因此結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。