[发明专利]一种太阳能无人机机翼一体化热控设计方法

权利要求书

1.一种太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，其特征在于，包括：

在太阳能无人机机翼下部的前梁、后梁之间沿机翼航向布设热扩展层，热扩展层设置在机翼中发热元件的下部，位于机翼下蒙皮的上方，延展向延伸至与所述发热元件所处区域的肋板相接，使得热扩展层与前梁、后梁、相邻的肋板共同构成加强的盒型结构；减小与所述热扩展层相连接的肋板、前梁、后梁的厚度，并减小设置热扩展层处的蒙皮厚度

所述热扩展层相连接的肋板、前梁、后梁的厚度比其余部分的肋板、前梁、后梁的厚度至少减小10％，设置热扩展层处的蒙皮厚比周围蒙皮厚度至少减小20％。

2.根据权利要求1所述的太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，其特征在于，所述热扩展层采用铝、薄铜板、钛合金材质制作。

3.根据权利要求1所述的太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，其特征在于，所述太阳能无人机机翼一体化热控设计方法还包括：

在机翼上部靠近前缘位置的蒙皮上开设带格栅的进风口，在机翼内部发热元件上部设置肋片，肋片上方设置盖板，肋片两端通过封条进行限流；所述肋片为波浪形结构，其上开设有导流槽，并在肋片表面开设扰流孔；将热扩展层作为发热元件的底板，这样通过盖板、底板以及封条形成了一个气流通道，而肋片和散热元件处于该气流通道内；在机翼下部靠近后缘的位置的蒙皮上开设有出风口。

4.根据权利要求3所述的太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，其特征在于，外界气流经进风口进入到机翼内部后，流经发热元件的同时，从所述肋片两端封条之间进入到肋片上的导流槽中，并最终从出风口流出，对发热元件、肋片同时进行散热。

5.根据权利要求3所述的太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，其特征在于，在进风口、出风口与肋片端部之间均加工气流的导流道，直接将气流引导至肋片和发热元件处，以提高换热效果。

6.根据权利要求1所述的太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，其特征在于，所述太阳能无人机机翼一体化热控设计方法还包括：

在机翼内部中设计液冷散热系统，其中液冷散热系统包括散热器、储液罐、微泵以及换热器，储液罐中存储有冷却液，散热元件位于换热器中，在微泵的作用下，冷却液流经换热器，对发热元件进行换热后，通过散热器散热之后流回到储液罐中形成换热循环，其电力来自于机翼上的太阳能电池板。

7.根据权利要求6所述的太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，其特征在于，所述散热器内的流道为S型，设计方法为：

首先根据机翼内部发热器件的分布，设计出相应的S型流道拓扑结构，并对机翼内部最高温度以及压降进行理论校核；建立不同截面宽度的S型流道的三维模型并进行仿真分析，根据机翼尺寸大小和发热元件的温度变化选取截面宽度进行仿真分析，根据仿真分析结果选取散热效果最好的截面宽度；

其次，选用截面宽度为仿真分析最优解、不同浓度乙二醇水溶液作为冷却液，再次对S型流道进行仿真分析，分析不同质量浓度的冷却液对散热结果的影响，选取散热效果最好的冷却液浓度；

最后，采用截面宽度、溶液浓度为最优解的S型流道冷板进行仿真分析，看仿真结果是否满足元件散热要求，如不满足考虑采用加微通道的S型流道，即在S型流道内部加装刀片式的导流槽以在其内部形成微流道。

8.根据权利要求6所述的太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，其特征在于，所述散热器内的流道为Z型，设计方法为：

首先根据机翼内部发热器件分布，设计出相应的阶梯入口Z型流道、阶梯出入口Z型流道两种拓扑结构，Z型流道中并行设计多条散热流道；结合机翼尺寸大小和发热元件的温度变化，通过仿真分析选取最适合的Z型流道方案；确定流道方案以后，建立不同截面宽度的冷板三维模型并进行仿真分析，根据仿真分析结果选取散热效果最好的截面宽度；

其次，选用截面宽度为仿真分析最优解、不同浓度乙二醇水溶液作为冷却液，再次对Z型流道冷板进行仿真分析，分析不同质量浓度的冷却液对散热结果的影响，选取散热效果最好的冷却液浓度；

最后，采用截面宽度、溶液浓度为最优解的Z型流道冷板进行仿真分析，看仿真结果是否满足元件散热要求，如不满足考虑采用加微通道的Z型流道。