[发明专利]一种用于平流层环境模拟的电机系统

说明书

本发明公开了一种用于平流层环境模拟的电机系统，包括结构系统，密封系统、散热系统、保温系统、整流结构，所述结构系统基于风扇尾罩一体化设计，提供了风扇电机和其他硬件的安装接口，密封系统提供了密封的边界条件，由静密封和穿舱动密封组成，散热系统主要包括管路、风机等，通过通入常压常温空气带走电机的发热，保温系统由发泡材料和电加热器构成，安装于结构系统内部。本发明中，使用货架产品风机满足了低温极低气压环境下的风场模拟需求，同时通过保温系统、风扇尾罩的共形设计和散热通道、电缆通道和整流结构为融合设计，优化了系统的结构，降低了系统的空间需求。

技术领域

本发明涉及地面特种试验技术领域，尤其涉及一种用于平流层环境模拟的电机系统。

背景技术

高空无人机、平流层飞艇等平流层飞行器一般运行在16km～30km高空，空气压力一般为1.2kPa～10.3kPa，空气温度范围一般为-60℃～-40℃，风速一般在20m/s左右。对于低气压下的低雷诺数流动尚缺少基础数据支撑，缺乏对流、换热经验关联式支持，仿真数据往往需要以试验手段进行修正。因此，为了达到热模型修正、热控系统性能考核等目的，有必要在地面模拟环境下高空无人机、平流层飞艇的关键载荷进行热环境模拟试验。

为了在低气压下形成稳定、均匀、连续的风场，目前的技术方案包括回流式和引射式等，其中后者仅能用于短时间的模拟，难以对换热特性进行准确的评估，因此对于关键的试验、验证一般使用回流式风道进行。与目前航空常用的风洞试验不同，其压力往往更低，因此空气的对流换热能力大幅降低，难以通过风场对电机自身进行有效的散热，同时，在系统降温过程中，又需要考虑风机自身的保温问题。此前的一些试验设备采用了电机外置的方案，将电机安装于设备外部，但是系统往往较为复杂，需要将电机传动轴依次通过真空容器、换热器及风道，因此设计较为复杂。

因此，亟待设计和发明一种在低温、极低气压、风场环境下稳定、连续工作的电机系统具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决的上述问题，而提出的一种用于平流层环境模拟的电机系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于平流层环境模拟的电机系统，包括结构系统，密封系统、散热系统、保温系统、整流结构，所述结构系统基于风扇尾罩一体化设计，提供了风扇电机和其他硬件的安装接口，密封系统提供了密封的边界条件，由静密封和穿舱动密封组成，散热系统主要包括管路、风机等，通过通入常压常温空气带走电机的发热，保温系统由发泡材料和电加热器构成，安装于结构系统内部，整流结构由中空反扭导流片等组成，通过反扭导流，同时中空的管路也作为散热系统的流道和电缆的连接通道。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述保温系统和风扇尾罩为共形设计。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述散热通道、电缆通道和整流结构为融合设计。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述散热通道为中空接口。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述电缆通道用于将系统所需的电缆导出。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述密封系统包括静密封和动密封两部分。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述保温系统还包括电加热器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：