[发明专利]一种太阳能无人机机翼一体化热控设计方法

说明书

本发明公开了一种太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，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。本方案中散热结构采用一体化设计，使得整体结构重量略有下降，同时有效提升了散热性能。

技术领域

本发明涉及无人机和热控技术领域，具体涉及一种太阳能无人机机翼一体化热控设计方法。

背景技术

用于情报获取的太阳能飞机具有探测能力强、持续态势感知及良好的机动性等优势，目前各技术先进国家都已逐步开展了太阳能飞机技术的研究。

太阳能飞机是指所有能源都来自于太阳能转化的电动飞行器。具有飞行时间长、能源获取范围广、经济实用性强、零排放零污染的特点。在传统能源逐渐枯竭、环境污染日趋严重的今天，太阳能飞机也因这些优良特点，越来越受到世界各国科研人员的关注。太阳能飞机的飞行高度较高，使其顺利避开了复杂多变的低空环境条件，提高飞行稳定性。同时在这一区间几乎没有遮挡太阳能飞机采集太阳能的障碍物，也有利于延长太阳能飞机的续航时间。因为太阳能飞机飞行高度高、续航时间长的特点，所以太阳能飞机还具有代替卫星成为高空通讯基站的潜质。

针对同样工作在临近空间环境的平流层飞艇，国外已有大量的热设计研究，国内也有较多的研究文献可供借鉴，但针对太阳能飞机的热控研究尚未见报道。因为平台的差异性和一体化的特有属性，太阳能飞机的热控研究又不能完全沿袭平流层飞艇的研究成果，只能借鉴部分研究思路和方法，另辟蹊径探索出适用于太阳能飞机的一体化结构热设计技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于太阳能无人机机翼的一体化热控设计方法，以提高飞机结构件的复用率，以有效降低热控系统重量，并达到热控指标。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能无人机机翼一体化热控设计方法，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。

进一步地，所述与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％。

进一步地，所述热扩展层采用铝、薄铜板、钛合金材质制作。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述太阳能无人机机翼一体化热控设计方法还包括：