一种基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法与流程

本发明涉及属于飞行器温度控制，尤其涉及一种基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法。

背景技术：

1、以往飞行器调温系统，多采用蒸汽压缩式制冷。虽然蒸汽压缩式制冷具有既稳定又高效的特点；但是蒸汽压缩式制冷具有体积大、不灵活、受重力方向限制等劣势，不适用于体型小的飞行器或航行器。

2、现有的温度控制方式有增加保温层和蒸汽压缩制冷两种：

3、1、采用增加保温层厚度的方式，进行被动保温。这种方式只适用于短时间暴露在极端环境下的发射条件，对于多变的环境因素不具备抵抗能力。

4、2、采用蒸汽压缩式制冷对飞行器舱内进行调温，虽然可提供的冷热量更大，但是机组体积大、占空间，不能随飞行器主体进行起竖；耗电量大；同时还需要安装风管，不美观。

5、半导体制冷是利用热电制冷效应的一种特殊制冷方式，故又称热电制冷或温差电制冷。当直流电通过热电偶回路时所产生的在一个接点处吸热而在另一个接点处放热的现象，此现象称为帕尔贴效应。

6、但是，受半导体材料性能的限制，半导体制冷的制冷效率较低，因此大功率半导体制冷空调作为普通空调难以推广。但是相比于常用的蒸汽压缩式制冷，半导体制冷具有使用方便、运行可靠、布局灵活、适应性强等优势。

7、如果，利用半导体制冷的优势，将半导体制冷应用到飞行器筒身上进行局部温度调节，需要就如何采用半导体制冷进行局部温度控制，制冷系统布局和控制方法进行研究。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，用以解决现有温度控制设备体积大、灵活性差的问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，包括：选择控制模式：手动控制或者自动控制；在自动控制模式下，根据舱内实时监测的温度传感器采集到的温度信息确定制冷或加热模式；通过控制半导体制冷装置的启停以及功率自动实现温度调节；在手动控制模式下，操作人员根据舱内实时监测的温度信息确定半导体制冷装置的制冷或加热模式及启动和关闭时间。

4、进一步地，半导体制冷装置内置半导体制冷片；通过所述半导体制冷片的冷端或热端与飞行器舱内气体进行热交换，对飞行器舱内环境进行制冷或加热。

5、进一步地，切换通电后所述半导体制冷片的电流方向，能够切换所述半导体制冷片的冷端和热端的位置。

6、进一步地，所述手动控制状态下：

7、步骤s1：设置控制温度处于a℃-b℃之间；

8、步骤s2：当传感器监测到舱内实时温度t℃≥b+1℃时，手动开启半导体制冷装置的制冷功能，对飞行器舱内环境进行降温；传感器测得舱内温度低于a℃时，关闭制冷功能；

9、步骤s3：当传感器监测到舱内实时温度t℃≤a-1℃时，手动开启半导体制冷装置1的制热功能，开始制热工作；舱内温度上升，当传感器测得舱内温度高于b℃时，关闭制热功能。

10、进一步地，半导体制冷装置工作时，风机始终保持工作状态；半导体制冷装置关闭时，半导体制冷片先停止工作，2min后风机停止工作，将剩余冷或余热散出。

11、进一步地，自动控制状态下：半导体制冷装置根据设定值t℃与测量值t℃的偏差，采用改变半导体制冷装置功率的方式控制制冷量或制热量的输出，动态适应外界负荷的变化。

12、进一步地，所述自动控制状态下，半导体制冷装置对飞行器舱内的温度调节的工作过程为：

13、步骤z1：设定温度控制的目标温度t℃；

14、步骤z2：当飞行器舱内温度t℃小于t-4℃时，开启加热功能；当飞行器舱内温度t℃大于t+4℃时，开启制冷功能；

15、步骤z3：控制飞行器舱内的温度t℃处于t℃±1℃范围内。

16、进一步地，所述步骤z3中：加热工况下调温后的出口目标温度为t℃±1℃；

17、当t℃处于20℃±1℃范围内时，维持当前加热工况；

18、当t-2℃≤t℃＜t-1℃时，认为加热效率不足，自动调高半导体制冷装置1的输出功率；

19、当t+1℃＜t℃≤t+2℃时，认为加热效率过高，自动降低半导体制冷装置1的输出功率；

20、当t℃大于t+2℃时，停止加热工况。

21、进一步地，步骤z3中：制冷工况下调温后的出口目标温度为t℃±1℃；

22、当t℃处于20℃±1℃范围内时，维持当前制冷工况；

23、当t+1℃＜t℃≤t+2℃时，认为制冷效率不足，自动调高半导体制冷装置1的输出功率；

24、当t-2℃≤t℃＜t-1℃时，认为制冷效率过高，自动降低半导体制冷装置1的输出功率；

25、当t℃小于t-2℃时，停止制冷工况。

26、进一步地，所述半导体制冷装置安装在固定罩上；所述固定罩的两端分别通过进风均温管和回风均温管与飞行器舱体内部连通；

27、所述半导体制冷装置包括：换热基板、热端散热器和冷端散热器；所述冷端散热器能够与飞行器舱体内部气体进行热交换，所述热端散热器能够与外界环境进行热交换；所述换热基板内置半导体制冷片，所述半导体制冷片能够分别对冷端散热器和热端散热器进行冷却或加热。

28、进一步地，所述进风均温管和回风均温管均为环形管道，且结构相同。所述进风均温管和回风均温管上均设有风口；所述风口能够与飞行器舱内空间连通。

29、进一步地，所述进风均温管内部设置四块分隔板；所述分隔板将所述进风均温管分隔为：第一均温腔、第二均温腔、第三均温腔和第四均温腔。

30、本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：

31、1.本发明的局部调温方法，半导体制冷的模块化设计，可以根据负荷在舱体圆周上布置多个半导体制冷装置。可以准确控制筒内温度在一定范围内，并且通过调整电流流通半导体制冷片403的方向，可以实现制冷和加热自由切换。

32、2.本发明的局部调温方法，采用半导体制冷进行飞行器舱内环境进行调温，相对于现有的温度控制方式，减小了制冷装置的体积，提高了飞行器的灵活性。飞行器舱体圆周方向布置多支路均温管，进、回风由多支路均温管进行分流和汇总，可以使舱体内温度更为均匀。

33、3.本发明的局部调温方法，具有手动调节和自动调节两组模式，实现了对舱内环境的温度控制，调温后舱内温度稳定在一定的温度区间范围内，实现了温度调节的动态平衡。

34、本发明提出采用半导体制冷进行局部调温，不仅体积小而且耗电少，通过设置进风均温管和回风均温管实现多支路均温可以使舱内温度更加均匀。

35、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，包括：选择控制模式：手动控制或者自动控制；在自动控制模式下，根据舱内实时监测的温度传感器采集到的温度信息确定制冷或加热模式；通过控制半导体制冷装置(1)的启停以及功率自动实现温度调节；在手动控制模式下，操作人员根据舱内实时监测的温度信息确定半导体制冷装置(1)的制冷或加热模式及启动和关闭时间。

2.根据权利要求1所述的基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，所述手动控制模式包括：

3.根据权利要求2所述的基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，所述手动控制模式还包括：步骤s2：当传感器监测到舱内实时温度t℃≥b+1℃时，手动开启半导体制冷装置(1)的制冷功能，对飞行器舱内环境进行降温；当传感器测得舱内温度低于a℃时，关闭制冷功能。

4.根据权利要求3所述的基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，所述手动控制模式还包括：步骤s3：当传感器监测到舱内实时温度t℃≤a-1℃时，手动开启半导体制冷装置(1)的制热功能，开始制热工作；舱内温度上升，当传感器测得舱内温度高于b℃时，关闭制热功能。

5.根据权利要求4所述的基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，半导体制冷装置(1)工作时，风机(3)始终保持工作状态。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，半导体制冷装置(1)关闭时，半导体制冷片(403)先停止工作，2min后风机(3)停止工作，将剩余冷或余热散出。

7.根据权利要求1或5所述的基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，自动控制状态下：半导体制冷装置(1)根据设定值t℃与测量值t℃的偏差，采用改变半导体制冷装置(1)功率的方式控制制冷量或制热量的输出，动态适应外界负荷的变化。

8.根据权利要求7所述的基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，所述自动控制状态下，半导体制冷装置(1)对飞行器舱内的温度调节方法包括：

9.根据权利要求8所述的基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，所述自动控制状态下，半导体制冷装置(1)对飞行器舱内的温度调节方法还包括：

10.根据权利要求1-3、5、7-9任一项所述的基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，其特征在于，所述半导体制冷装置(1)安装在固定罩(5)上；所述固定罩(5)的两端分别通过进风均温管(7)和回风均温管(9)与飞行器舱体内部连通；

技术总结
本发明涉及一种基于半导体制冷片的飞行器筒内局部调温方法，属于飞行器温度控制领域，解决了现有技术中温度控制设备体积大、灵活性差的问题。本发明能够选择控制模式：手动控制或者自动控制；在自动控制模式下，根据舱内实时监测的温度传感器采集到的温度信息确定制冷或加热模式；通过控制半导体制冷装置的启停以及功率自动实现温度调节；在手动控制模式下，操作人员根据舱内实时监测的温度信息确定半导体制冷装置的制冷或加热模式及启动和关闭时间；通过设定目标温度，将舱内温度稳定在一定范围内。本发明实现了对飞行器筒内温度的可控调节，维持内部温度的稳定性。

技术研发人员：李佳奇,张行周,段彦军,刘华,陈忠灿,魏操兵,姚川恒
受保护的技术使用者：北京机械设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15