一種平流層飛艇用風(fēng)能發(fā)電-散熱降溫一體化結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種平流層飛艇用風(fēng)能發(fā)電-散熱降溫一體化結(jié)構(gòu)，屬于航空航天能源系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著空天技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展，針對航空、航天結(jié)合部使用的平流層飛行器已成為各國研究的重點(diǎn)，在這類飛行器中尤以平流層飛艇最受關(guān)注。配置太陽能電池陣和可循環(huán)儲能系統(tǒng)后的平流層飛艇具有飛行高度高、使用時間長、可區(qū)域駐留、對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，可用于通信中繼、預(yù)警、偵查監(jiān)視、高空技術(shù)驗(yàn)證等眾多領(lǐng)域。目前，應(yīng)用于平流層飛艇中的能源系統(tǒng)主要是太陽能電池陣，但由于其轉(zhuǎn)化效率偏低，因而，實(shí)際的能源供應(yīng)量相對有限。另一方面，平流層作為大氣環(huán)境相對穩(wěn)定的一個空間，長期存在速度和方向穩(wěn)定的風(fēng)場，并且，平流層環(huán)境不存在對流層的云、雨、雪等強(qiáng)對流天氣。因而可通過安裝風(fēng)力發(fā)電裝置為平流層飛艇供能。
[0003]為此，本發(fā)明提供一種平流層飛艇用風(fēng)能發(fā)電-散熱降溫一體化結(jié)構(gòu)，即安裝一臺或多臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并通過風(fēng)道為所需的散熱部件進(jìn)行散熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](I)目的:本發(fā)明的目的在于提供一種平流層飛艇用風(fēng)能發(fā)電-散熱降溫一體化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過安裝一臺或多臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并通過風(fēng)道為所需的散熱部件進(jìn)行散熱，從而最大限度的利用風(fēng)能。
[0005]( 2 )技術(shù)方案:本發(fā)明一種平流層飛艇用風(fēng)能發(fā)電-散熱降溫一體化結(jié)構(gòu)，主要包括:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)道、格柵、調(diào)節(jié)電機(jī)、狀態(tài)監(jiān)控模塊。其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組位于平流層飛艇的吊艙前部，進(jìn)風(fēng)口處前方無遮擋；風(fēng)道固定于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的后部，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的排風(fēng)口光滑連接；格柵在風(fēng)道內(nèi)部縱向排布，靠近風(fēng)道出風(fēng)口且安裝傾角為零；調(diào)節(jié)電機(jī)位于風(fēng)道底部，需根據(jù)狀態(tài)監(jiān)控模塊的調(diào)節(jié)指令，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動格柵葉片，進(jìn)而調(diào)整風(fēng)道出風(fēng)口處氣流流向，以達(dá)到控制散熱的作用；狀態(tài)監(jiān)控模塊主要用于對任務(wù)計算機(jī)傳遞來的設(shè)備艙高溫部件的參數(shù)進(jìn)行有效解算，轉(zhuǎn)換成格柵需旋轉(zhuǎn)到的最佳位置參數(shù)或角度參數(shù)。
[0006]上述方案通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)道、旋轉(zhuǎn)格柵葉片、調(diào)節(jié)電機(jī)、狀態(tài)監(jiān)控模塊的協(xié)同工作，在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電的同時又可以保持吊艙內(nèi)高溫部件溫度的恒定；
所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，主要是由直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成，這類發(fā)電機(jī)采用多極電機(jī)與葉輪直接連接進(jìn)行驅(qū)動的方式，免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件，因而在低風(fēng)速下具有高效率、低噪音、高壽命、機(jī)組體積小、運(yùn)行維護(hù)成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)；
所述的風(fēng)道，一端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的排風(fēng)口相連，另一端與設(shè)備艙相連。由于平流層飛艇所處的環(huán)境溫度較低，所以可以采用耐低溫的輕質(zhì)風(fēng)道。進(jìn)一步，為了防止氣體倒流以致電動機(jī)反轉(zhuǎn)，排風(fēng)口接入風(fēng)道處一般還要添加止回閥；
所述的格柵位于風(fēng)道內(nèi)靠近設(shè)備艙的位置，其上安有可以左右擺動的格柵葉片，便于根據(jù)需要改變風(fēng)道內(nèi)氣流的流向；；
所述的調(diào)節(jié)電機(jī)在功率上與轉(zhuǎn)動格柵葉片所需功率相匹配，電機(jī)位于風(fēng)道底部，從而節(jié)省吊艙內(nèi)部空間。電機(jī)能夠接收狀態(tài)監(jiān)控模塊的調(diào)節(jié)指令，進(jìn)而旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)格柵葉片；
所述的狀態(tài)監(jiān)控模塊可以根據(jù)飛艇的設(shè)備艙高溫部件的參數(shù)來對調(diào)節(jié)電機(jī)發(fā)送指令，對它們進(jìn)行控制。
[0007]需要說明的是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重量在飛艇的整體重量中所占的比例相對較少，不會影響飛艇的浮重平衡，并且將強(qiáng)制散熱的DC/DC直流變換器等高溫部件后移，因而吊艙前置風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也不會對飛艇的力矩特性造成明顯影響。
[0008]本發(fā)明一種平流層飛艇用風(fēng)能發(fā)電-散熱降溫一體化結(jié)構(gòu)，其相應(yīng)的工作情況如下:
1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組利用平流層飛艇定點(diǎn)飛行和區(qū)域駐留飛行所抵抗的氣流，通過槳葉旋轉(zhuǎn)帶動同步發(fā)電機(jī)，通過變壓器和交變電流轉(zhuǎn)化器，為飛艇提供穩(wěn)定的電流；
2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的排風(fēng)口與飛艇設(shè)備艙之間連接有風(fēng)道，可將流過風(fēng)力放電機(jī)的氣流部分引入到設(shè)備艙內(nèi)，為需強(qiáng)制散熱的DC/DC直流變換器等高溫部件進(jìn)行散熱；
3.當(dāng)高溫部件的溫度降低到既定的設(shè)計值時，飛艇平臺上的任務(wù)管理計算機(jī)將發(fā)出控制指令，飛艇的狀態(tài)監(jiān)控模塊能夠通過對任務(wù)計算機(jī)傳遞來的設(shè)備艙高溫部件的控制指令進(jìn)行有效解算，轉(zhuǎn)換成格柵需旋轉(zhuǎn)到的最佳位置參數(shù)或角度參數(shù)；
4.調(diào)節(jié)電機(jī)接收到狀態(tài)監(jiān)控模塊的調(diào)節(jié)指令，進(jìn)而旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)格柵葉片，控制風(fēng)道內(nèi)氣流流向，降低氣流對高溫部件的繼續(xù)作用；
5.待高溫部件的溫度再次超過設(shè)計上限時，飛艇平臺上的任務(wù)管理計算機(jī)將再次發(fā)出控制指令，通過調(diào)節(jié)電機(jī)控制風(fēng)道內(nèi)格柵葉片進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，提高氣流對高溫部件的散熱作用。
[0009](3)優(yōu)點(diǎn)及功效:本發(fā)明一種平流層飛艇用風(fēng)能發(fā)電-散熱降溫一體化結(jié)構(gòu)，主要包括:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)道、格柵、調(diào)節(jié)電機(jī)、狀態(tài)監(jiān)控模塊。風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用平流層飛艇定點(diǎn)飛行和區(qū)域駐留飛行所抵抗的氣流進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電，后部的風(fēng)道將流過風(fēng)力放電機(jī)的氣流部分引入到設(shè)備艙內(nèi)為需強(qiáng)制散熱的高溫部件進(jìn)行散熱，當(dāng)散熱部件的溫度降低到既定的設(shè)計值時，飛艇平臺上的任務(wù)管理計算機(jī)將發(fā)出控制指令，控制調(diào)節(jié)電機(jī)使風(fēng)道內(nèi)布置的可改變氣流流向的格柵進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，降低氣流對高溫部件的繼續(xù)作用，待高溫部件的溫度再次超過設(shè)計上限時，飛艇平臺上的任務(wù)管理計算機(jī)將再次發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)電機(jī)再次控制格柵進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，提高氣流對高溫部件的散熱作用。進(jìn)而在風(fēng)力發(fā)電的同時又可以保持吊艙內(nèi)高溫部件溫度的恒定。在平流層飛艇上使用具有明顯優(yōu)勢。
[0010]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明一種平流層飛艇用風(fēng)能發(fā)電-散熱降溫一體化結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為一種平流層飛艇用風(fēng)能發(fā)電-散熱降溫一體化結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)過程圖；