一种具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统的制作方法

1.本发明属于红外隐身技术领域，更具体的说涉及一种具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统。


背景技术：

2.随着探测和侦探技术的快速发展，为了对抗红外探测，各种探测技术竞相应用于现在战场，红外隐身技术就是通过一定的手段削弱目标的红外热特征信号，使其与环境背景相当，从而降低敌方探测器的发现概率，进而减小红外制导等武器对目标的威胁，提高目标的生存概率，实现目标红外隐身的技术途径主要有两种：降低目标表面温度和调节表面发射率。
3.降低目标表面温度和调节表面发射率均是通过更改结构的设计以及应用红外物理原理来衰减吸收目标红外辐射的能量，从而实现热源目标(热源设备)的低可探测性。运行中的设备，由于自身热惯量以及表面材料辐射性质与背景存在差异，使得设备和背景对于外界环境变化(比如太阳辐照和空气温度变化)的热响应不同，因而造成目标与背景的红外辐射特性存在显著差别。并且目标在机动或运动停止后的相当长一段时间内都处于热源状态，热源目标温度与背景的温差可高达到100摄氏度，很容易使其成为明显的暴露征候，因此，控制热源目标表面温度，减小目标和背景的温差，降低热源目标的红外辐射是红外隐身主要手段。
4.对于热源表面温度的控制，通常采用的方法是在需要隐身的目标表面上加多层隔热材料，构成热红外隐身伪装遮障，从而阻隔大量的热传至目标表面，全面降低目标红外特征信号。此种方式占用空间较大，增加设备外径尺寸，而且热源设备表面温度不能随着环境的变化而变化，热量设备表面不具备环境跟随性，而且热源本体表面温差大，不具备均温性。同时，对于热源设备需要散热的地方，这样的表面温度控制方式散热困难，极易造成局部发热严重，甚至损坏器件。
5.为解决上述问题，现有常用方法是用风道改变热量传导的方向，将热量传导至热源设备底部，或者通过改变散热结构和散热风道方向，利用空气对流的方式，将热量从热源设备上不易探测的方向传递给周围空气，进而降低热源设备表面温度。然而这些方式只能在热源目标局部使用，不能完全覆盖热源表面。且这些散热方式均存在热源设备内部的散热不充分，造成热源设备内部温度还是很高，影响目标正常运行，特别在环境温度很高的情况下，热源设备内部的零部件无法正常运行。而且热量传导到目标底部，也会使热源设备底部的红外特征明显，目标的整体的均温性较差。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统，解决现有技术中需要隐身的热源设备内部散热问题，同时确保热源设备实现红外隐身功能。
7.本发明技术方案一种具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统，包括控制与驱动
模块、换热模块、导冷模块、罩设在热源设备外部的隐身模块和设置在所述隐身模块上的百叶吸热模块，所述百叶吸热模块朝向热源设备散热口设置；所述控制与驱动模块和所述换热模块远离所述热源设备设置，所述导冷模块内填充有循环冷媒，所述循环冷媒由所述控制与驱动模块驱动，经过所述换热模块和所述导冷模块，并进入所述隐身模块和所述百叶吸热模块，控制隐身模块外表面温度与环境温度相适应，吸收热源设备散热口辐射出的热量；
8.所述隐身模块包括罩设在热源设备外部的外壳、置于所述外壳的内表面上的隔热组件和设置在所述隔热组件与所述外壳的内表面之间的第一换热管，所述第一换热管与所述导冷模块连通，第一换热管内循环冷媒吸收热源设备辐射至外壳上热量；
9.所述外壳上设置有与热源设备散热口连通的外壳散热口，所述百叶吸热模块包括设置在所述外壳散热口位置的百叶窗组件和固定在所述百叶窗组件上的第二换热管，所述第二换热管与所述导冷模块连通；所述第二换热管内循环冷媒吸收热源设备由百叶窗组件位置向外辐射的热量。
10.优选地，所述百叶窗组件包括若干呈倾斜状设置的百叶板，所述百叶板由所述外壳的外表面向内延伸，各百叶板上均可拆卸固定第二换热管，且第二换热管呈盘绕状均布设置在所述百叶板的表面上，各第二换热管串接或并接。
11.优选地，所述百叶板呈倾斜向下状设置，内端低于外端，所述第二换热管设置于所述百叶板的上表面上。
12.优选地，所述百叶板呈倾斜向下状设置，内端低于外端，所述第二换热管设置于所述百叶板的下表面上。
13.优选地，所述百叶板呈倾斜向上状设置，内端高于外端，所述第二换热管设置于所述百叶板的下表面上。
14.优选地，所述百叶板设置有第二换热管的侧面上还设置有第二换热管遮挡条，所述第二换热管遮挡条设置于所述百叶板的外端位置。
15.优选地，所述第二换热管遮挡条与所述百叶板一体成型，所述百叶板材质为铜、铝以及合金其中一种，所述第二换热管和第一换热管材质均为铜、铝以及合金其中一种。
16.优选地，所述循环冷媒为乙二醇冷却液或甲二醇冷却液，所述换热模块包括呈密封状的换热器和对所述换热器进行散热的风扇，乙二醇冷却液或甲二醇冷却液灌装于所述换热器内；所述导冷模块包括若干隔热导管，所述隔热导管连通所述换热器、所述第二换热管和所述第一换热管，所述第一换热管和所述第二换热管并接或串接。
17.优选地，所述驱动与控制模块包括循环泵、流量控制阀和控制单元，所述循环泵的进口和出口分别连接隔热导管，所述流量控制阀设置在所述循环泵的出口侧，所述控制单元包括控制器、环境温度传感器和若干个分别设置在百叶板上的百叶板温度传感器以及固定在外壳外表面上的外壳温度传感器，所述百叶板温度传感器设置在百叶板的中部，所述控制器控制流量控制阀流量。
18.优选地，所述隔热组件为隔热板，所述隔热板由隔热材料制成，所述隔热材料为气凝胶保温材料、橡塑保温材料、发泡聚氨酯其中一种；所述外壳的各内表面上均固定有尺寸相适应的隔热板；所述外板材质为铜、铝以及合金其中一种。
19.本发明技术方案一种具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统的有益效果是：在
热源设备外部设置隐身模块，在隐身模块上设置有与热源设备散热口连通的外壳散热口，在外壳散热口位置设置百叶吸热模块，百叶吸热模块包括设置在热源设备上的百叶窗和设置在百叶窗上的第二换热管，使得热源设备内部的热空气向外对流，通过百叶窗位置向外排出，且在热空气达到百叶窗位置时，第二换热管内循环冷媒对热空气中热量进行及时的吸收，这样就相当于将热对流位置移入热源设备内部，经过百叶窗位置向外排出的空气中的热量已经被吸收，这样就有效的保证了热源设备的散热，同时也有效的避免了热源设备内热量由其他位置辐射至空气中的问题，即在确保热源设备散热的同时，确保了隐身模块的外表面温度与环境温度相适应，确保了隐身模块的低红外可探测性，实现了置于隐身模块内部的热源设备的隐身。
附图说明
20.图1为本技术方案一种具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统原理图。
21.图2为热源设备上设置百叶吸热模块位置外观图。
22.图3为本技术方案中的百叶吸热模块结构示意图。
23.图4为图3的主视图，也即本技术方案中的百叶吸热模块实施例一示意图。
24.图5为本技术方案中的百叶吸热模块实施例二示意图。
25.图6为本技术方案中的百叶吸热模块实施例三示意图。
26.图7为本技术方案中第二换热管安装示意图。
具体实施方式
27.为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合具体实施例和说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
28.热源设备(需要隐身设备)运行时，或运行后相当长一段时间内，其内部均会处于较高的温度状态，内部热量向外辐射，即使在热源设备外部包裹有隔热材料，热源设备内部的热量还是会有少量热量通过隔热材料向外辐射，或者造成隔热材料外表面各位置温度不一致的问题。若是隔热材料外表面温度与环境温度出现较大的温度差，则会被红外探测设备探测出来，成为明显的暴露征候。或者若是隔热材料上各位置温度不均匀，局部出现较大的温度差时，也是会被红外探测设备探测出来，这样热源设备就会被暴露。
29.同时在热源设备外部包裹隔热材料隔热材料，也不利于热源设备内部散热，对于热源设备内部一些重要器件或发热较高的结构部件，需要进行及时散热，否则就会出现高温损坏或高温烧坏的问题，比如发动机、电机、泵、控制主板、控制芯片等等。为解决这一问题，一般的是在热源设备上设置热源设备散热口，确保热源设备的正常散热，确保热源设备的正常工作，延长热源设备的使用寿命。
30.一般的，热源设备100在启动前，其外表面温度主要由环境温度决定，即热源设备100在启动前，其表面温度与环境温度相适应，罩设在热源设备外部的隐身模块温度也主要由环境温度决定和控制，与环境温度相适应。在热源设备100启动后，其内部器件运行，出现发热现象，且在热源设备100停止工作后相当长一段时间内，其内部温度还保持在一定的高温状态。为了确保热源设备100内部器件正常工作，避免热源设备100内部器件因高温出现停机故障或损坏的问题，在热源设备100上设置热源设备散热口，实现热源设备散热。依据
热传递原理，热源设备100内部热量势必会通过热源设备100表面向外辐射，还势必会由热源设备100上的热源设备散热口103向外对流。这样就会使得热源设备100外表面温度升高，或者在热源设备散热口位置出现局部高温，使得热源设备100易被红外探测设备探测。为解决这一问题，特提出了本发明技术方案一种具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统。
31.如图1所示，本发明技术方案一种具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统，包括控制与驱动模块5、换热模块2、导冷模块8、罩设在热源设备100(需隐身设备)外部的隐身模块20和设置在隐身模块20上的百叶吸热模块1，百叶吸热模块1朝向热源设备散热口设置。。控制与驱动模块5和换热模块2远离热源设备100设置，导冷模块8内填充有循环冷媒。循环冷媒由控制与驱动模块5驱动，经过换热模块2和导冷模块8，并进入隐身模块20和百叶吸热模块1，依据环境温度，隐身模块20内的循环冷媒吸收热原始设备辐射至隐身模块20上的热量，控制隐身模块1外表面温度与环境温度相适应，而百叶吸热模块1内循环冷媒吸收热源设备散热口辐射出并至百叶吸热模块1位置的热量，避免热源设备由热源设备散热口散发出的热量直接进入空气中，避免造成热源设备的暴露。
32.基于上述技术方案，热源设备100内产生的热量会首先通过空气对流由热源设备100上的热源设备散热口103位置向外排出。当热空气流动至百叶吸热模块1位置时，百叶吸热模块1上的热量会及时的被百叶吸热模块1吸收。所以，百叶吸热模块1设置，一方面实现了对热源设备100内部产生的热量进行及时吸收，实现了、确保了热源设备内部散热；一方面对经过百叶吸热模块1位置的对流空气中热量进行吸收，将热源设备原本的热空气对流位置内移至百叶吸热模块1位置，避免在热源设备外部进行空气对流，避免在热源设备周边出现局部高温，被红外探测器探测出来，避免间接造成热源设备暴露；另一方面通过及时的对内部散热和对热空气中热量的吸收，实现控制热源设备内部温度，避免热源设备内部温度过高，避免过多的热量由热源设备向外辐射，避免罩设在热源设备外部的隐身模块的外表面升温，控制和确保隐身模块20外表面温度与环境温度相适应，确保热源设备的红外隐身功能。
33.基于上述技术方案，控制与驱动模块5和换热模块2远离热源设备100设置，即将驱动与控制模块5和换热模块2设置在距离百叶吸热模块1较远的位置，避免其影响热源设备100的隐身，避免其间接暴露热源设备100的位置。同时驱动与控制模块5和换热模块2为常规的设备结构，其工作时虽然也产生热量，一方面热量较低，与环境温度差较低，另一方其存在于大多数的常规的机械设备上，不具有目标暴露性。
34.本技术方案中，具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统独立控制，不与热源设备同时启停，百叶吸热模块1能够持续工作，能够在热源设备100运行时或停机后相当长一段时间内继续持续工作，依据环境温度控制循环冷媒温度或循环冷媒输送量，实现对热源设备表面温度的进行精准控制，实现热源设备外部温度随环境温度变化而变化，即本具有红外隐身兼顾散热功能的热管理系统具有环境跟随性。
35.本技术方案中，如图1，隐身模块20包括罩设在热源设,100外部的外壳23、置于外壳23的内表面上的隔热组件21和设置在隔热组件21与外壳23的内表面之间的第一换热管22。第一换热管22与导冷模块8连通，第一换热管22内循环冷媒吸收热源设备100辐射至外壳23上热量。
36.基于上述技术方案，在热源设备100外部罩设外壳23，一反面便于第一换热管22和
隔热组件21的安装，同时能够在隔热组件21于外壳23之间形成夹层，阻止通过隔热组件21的热量快速的扩散至空气中，延长热空气与第一换热管22的接触时间，改善第一换热管22与外壳23换热效果和换热率，第一换热管22内循环冷媒吸收热源设备100辐射至外壳23上热量，确保外壳23的外表面温度与环境温度相适应，实现外壳23的低红外可探测性，实现了位于外壳内部的热源的隐身。即本技术方案隐身模块20的设置，通过隐身模块20实现热源设备100外部全覆盖，实现热源设备的隐身。本技术方案中，如图1，外壳23上设置有与热源设备散热口103连通的外壳散热口102，百叶吸热模块1包括设置在热源设备100的热源设备散热口103位置的百叶窗组件和固定在百叶窗组件上的第二换热管12，第二换热管12与导冷模块8连通。第二换热管12内循环冷媒吸收热源设备100由百叶窗组件位置向外输送的热量，在实现热源设备散热的同事避免热源设备散发出的热量直接进入空气中，导致在热源设备附近出现局部高温，影响热源设备的隐身。即通过百叶吸热模块1和隐身模块20的设置，百叶吸热模块1确保热源设备撒热，同时通过控制隐身模块20外表面温度与环境温度相适应，实现热源设备隐身。
37.基于上述技术方案，通过热源设备散热口103连通的外壳散热口102的设计，以及在外壳散热口102位置设置百叶窗组件的设计，确保了热源设备的散热性能和能力。同时设置百叶窗组件，借助百叶窗组件的遮蔽性，有效的实现了热源设备内部器件进行遮挡，使得由热源设备外部观察，仅仅能观察到百叶窗组件的百叶板，提高热源设备的隐身能力。
38.基于上述技术方案，通过在百叶窗组件上设置第二换热管12，在热源设备内部热空气流动至外壳散热口102位置时，第二换热管12内循环的循环冷媒立即对热空气中热量进行吸收，即在热空气经过百叶窗组件向外流动的过程中，热空气中热量逐步被吸收，热空气温度逐渐降低，待由百叶窗组件上流出时，热空气温度已经降低至与环境温度相适应的状态，再继续向外排出时，不会出现局部温度身高而造成热源设备被暴露的问题。同时，百叶窗组件上的第二换热管12，吸收热源设备内热量，降低热源设备内部温度，避免热源设备内部器件因高温损坏，避免热源设备内热量通过热源设备外表面向外辐射，实现了控制热源设备外表面温度与环境温度相适应，避免热源设备外表面温度与环境温度温差过大造成热源设备被暴露问题。
39.基于上述技术方案，本技术方案中通过设置百叶窗组件和百叶窗组件上的第二换热管12，实现了热源设备内部与外部环境中的空气进行正常的对流，确保了热源设备内部的散热，且热源设备内部各个位置通过持续的正常的热空气的对流，使得热源设备内部各个位置散热效果均匀，散热效果好。本技术方案中，因百叶窗组件和百叶窗组件上的第二换热管12的设置，使得热源设备内部各个位置能够进行内对流，热源设备内部与外部能够进行外对流，散热效率高，散热效果好。
40.基于上述技术方案，热源设备100工作产热，在工作停止一段时间内均处于高温状态，此时热源设备向外辐射热量，热量辐射进入隐身模块20的外壳23和第一换热管22上，第一换热管内循环冷媒吸收辐射出的热量，实现确保3外壳外表面温度与环境温度相适应，确保了热源设备的隐身。同时，通过设置与热源设备散热口103连通的外壳散热口102，并在外壳散热口102位置设置百叶吸热模块1，通过百叶吸热模块1吸收热源设备通过热源设备散热口103散发至外壳散热口102位置的热量，确保热源设备正常散热，同时确保热源设备的隐身性。本技术方案的设置，使得本热管理系统具体环境跟随性。
41.本技术方案中，百叶窗组件包括若干呈倾斜状设置的百叶板，百叶板由外壳的外表面向内延伸，各百叶板11上均可拆卸固定第二换热管12，且第二换热管12呈盘绕状均布设置在百叶板11的表面上，各第二换热管12串接或并接。
42.基于上述技术方案，采用百叶板11结构，结构简单，成本低，具有良好的散热效果和气流通过能力。且设置百叶板11，有利于对气流的流向进行引导，增加气流与第二换热管12接触时间，改善换热效果，确保热源设备内输出的热空气中热量被全部吸收。
43.基于上述技术方案，最佳的，各第二换热管12采用并接，利于更换或维修，同时，更利于实现各个百叶板11位置温度的精准控制，避免串联时循环冷媒流程过长导致后部的外板温度难以达到要求的问题，能够有效的确保各个热源设备的外表面温度均与环境温度差控制在4℃以内。
44.本技术方案中，百叶板11设置有第二换热管12的侧面上还设置有第二换热管遮挡条13，第二换热管遮挡条13设置于百叶板11的外端位置。第二换热管遮挡条13的设置，实现对两百叶板之间的第二换热管12进行阻挡，避免由热源设备外部观察到第二换热管12，避免第二换热管12因其内循环冷媒吸热升温而暴露。
45.本技术方案中，第二换热管遮挡条13与百叶板11一体成型，确保其强度。百叶板11材质为铜、铝以及合金其中一种，换热第二换热管和第一换热管材质均为铜、铝以及合金其中一种。百叶板和外壳材质均为铜、铝以及合金其中一种，而能够与第二换热管进行快速换热，在百叶板11温度升高时，冷媒能够及时的与百叶板进行换热，控制百叶板11温度与环境温度适应，吸收百叶板位置对流的热空气中的热量。第二换热管12和第一换热管22材质均为铜管或铝管，铜管或铝管导热效果好，确保第二换热管的换热效果。
46.本技术方案中，如图7所示，第二换热管12和第一换热管22均分别通过管卡15和铆钉14固定在百叶板11和外壳23的内表面上，安装方便快捷，便于更换和维修。
47.本技术方案中，循环冷媒为乙二醇冷却液或甲二醇冷却液，成本低，无毒，易于控制，吸热效果好。换热模块2包括呈密封状的换热器3和对换热器3进行散热的风扇4，乙二醇冷却液或甲二醇冷却液灌装于换热器3内；导冷模块8包括若干隔热导管，隔热导管连通换热器3、第二换热管12和第一换热管22，第一换热管和第二换热管并接或串接。采用隔热导管输送循环冷媒，一方面避免隔热导管输送循环冷媒时对热源设备100造成暴露，另一方便避免循环冷媒在输送至出现冷量损失。
48.本技术方案中，驱动与控制模块包括循环泵7、流量控制阀6和控制单元，循环泵7的进口和出口分别连接隔热导管，流量控制阀6设置在循环泵7的出口侧。控制单元包括控制器、环境温度传感器和若干个分别设置在百叶板11上的百叶板温度传感器以及固定在外壳外表面上的外壳温度传感器，百叶板温度传感器设置在百叶板的中部，外壳温度传感器获得外壳的外表面温度。控制器控制流量控制阀6流量。
49.基于上述技术方案，环境温度传感器、外壳温度传感器和百叶板温度传感器分别用以检测环境温度、外壳外表面温度和百叶板中部位置的温度，并均将温度信号发送至控制器，控制器依据环境温度传感器、外壳外表面温度和百叶板温度传感器发送的温度信号，获得百叶板中部位置的温度(向外对流的热空气中热量经过冷媒吸收部分后的温度)和环境温度的温度差以及外壳外表面温度与环境温度的稳定差，实时控制流量控制阀6的流量大小。即对第二换热管12或第一换热管内内循环冷媒量进行控制，一般的第二换热管或第
一换热管内循环输送的循环冷媒量越多吸热能力越好。
50.一般的需要确保百叶板外端温度和外壳外表面温度与环境温度差值在4℃以内，将百叶板温度传感器设置在百叶板中间位置，这里测得的温度为热源设备内向外对流的热空气中热量经过冷媒吸收部分后的温度，此时热空气温度高于环境温度接近4℃时，控制器控制流量控制阀6的流量增大，第二换热管12内循环冷媒量增大，第二换热管12换热能力增加，使得第二换热管内循环冷媒快速的对热空气进行吸收，进行降温，使得热空气中热量内快速的吸收，使得对流至外部的空气与环境温度相适应。在百叶板温度传感器获得的温度低于环境温度接近4℃时，控制器控制流量控制阀6的流量减小，第二换热管12内循环冷媒量减少，暂时性降低第二换热管内冷媒对热量的吸收，避免温差持续增大。外壳外边温度控制方法与前述的百叶板温度控制方法一致，后者第一换热管和第二换热管串接或并接时，第一换热管和第二换热管内循环冷媒同步控制。
51.本技术方案中，隔热组件21为隔热板，隔热板由隔热材料制成，隔热材料为气凝胶保温材料、橡塑保温材料、发泡聚氨酯其中一种；外壳的各内表面上均固定有尺寸相适应的隔热板。热源设备100的外部上均罩设有隔热板，隔热板101的设置，实现对热源设备100温度进行隔离，避免热源设备内热量快速的通过隔热板向外辐射，增加隔热板，使得热源设备内热量主要由百叶板位置向外对流，确保百叶板位置对热量的吸收，利于控制热源设备的表面温度，确保热源设备外表面温度与环境温度相适应，确保热源设备的红外隐身功能。
52.本技术方案中，如图4，百叶板11呈倾斜向下状设置，内,19低于外端18，第二换热管12设置于百叶板11的上表面上。此技术方案中，第二换热管固定方便，第二换热管置于百叶板11的上表面上，不易出现脱落等问题。
53.本技术方案中，如图5，百叶板11b呈倾斜向下状设置，内端19b低于外端18b，第二换热管12b设置于百叶板11b的下表面上。此技术方案中，第二换热管12b靠近外端18b侧逐渐升高，依据热空气上行状态，使得热空气更多的更主动的与第二换热管12b接触，确保第二换热管12b内冷媒对热量的吸收。
54.本技术方案中，如图6，百叶板11c呈倾斜向上状设置，内端19c高于外端18c，第二换热管12c设置于百叶板11c的下表面上。此技术方案中，第二换热管12c靠近外端18c侧逐渐降低，依据热空气上行状态，使得热空气更多的更主动的与第二换热管12c接触，确保第二换热管12c内冷媒对热量的吸收，经验证，本图6中百叶板11c和第二换热管12c布置方式，冷媒吸热效果最佳。
55.本发明技术方案在上面结合实施例及附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。