一种机载稳瞄用小型环控装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机载光电稳瞄转塔的内部环境控制领域，具体为一种机载稳瞄用小型环控装置。
【背景技术】
[0002]当前机载光电稳瞄转塔被广泛应用于搜救、森林防火、远程观察等多种场合，为综合实现对目标进行准确的探测、识别、跟踪及测距等功能，其内部一般会安装有电视观瞄具、红外热像仪、激光测照器、跟踪器等一系列光电传感器及计算机板、伺服控制板等信号处理单元。实践中，为确保上述器件免受潮气、沙尘及雨雪等外部因素的干扰，常常是将它们封装于密封壳体内，并充以高纯度干燥氮气进行隔离保护。并且，为确保飞行器在现有机动性能下可搭载更多的有效载重，光电稳瞄转塔的体积及重量一直受到非常严格的限制，同时为顺应设备高性能和高集成度的发展趋势，稳瞄转塔密的封球壳内部被置入更多的电子器件及更大体积的光电传感器，随之而来的是壳体内部越来越多的发热量，以及越来越少的剩余空间，加之前述的气密性要求，球壳内外无法直接进行对流换热，内部热量仅能通过光滑球壳对外进行热辐射释放，因此传统利用风扇搅动壳体内部气体对流的方式已越来越难以应对当下日益严峻的环境条件。在外部高温工作环境下，光电稳瞄转塔内部极易出现局部过热甚至是元器件失效的现象，例如电子印制板焊点脱落、电气参数异常，光学传感器灵敏度下降、图像质量变差、激光光斑漂移等，都会对稳瞄转塔的综合使用效果造成负面影响。根据有关部门统计，复杂光电系统80%的失效模式是热损坏，因此，系统的热分析已成为机载高精度光电产品系统设计必不可少的课题，迫切需要对系统的密封壳体环境进行环境控制。
[0003]此外，光电稳瞄转塔内部热源的最大特点是其能相对密封球壳进行相对运动，无法使用高效导热介质直接将其与外部球壳连接，因此目前国内的机载光电稳瞄系统常采用限制传感器工作时间及加装风扇等方式调节温度，前者可减少壳内总发热量，后者则能增强导热介质-氮气的换热速率，然而面对当下全天候长时间的新型使用需求，上述手段的温控效果已越来越难达到预期效果，因此急需一种适应光电稳瞄转塔特殊工作特点的小型化高效环控系统。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为机载光电稳瞄转塔提供一套小型化高效环控系统，对封装光电传感器的转塔密封球壳内部实施有效的温度控制，从而缓解或消除局部过热问题，充分发挥传感器性能，综合提高光电稳瞄转塔的精准度、作战可靠性和使用寿命。
[0005]本发明的技术方案为:
[0006]所述一种机载稳瞄用小型环控装置，其特征在于:包括热电制冷模块、风扇、液体制冷模块、翅型散热片和温控系统，翅型散热片置于机载稳瞄转塔的密封球壳外，其余均安装于密封球壳内；
[0007]热电制冷模块包括散热盒和热电制冷器；散热盒为腔体，散热盒外冷面紧贴密封球壳内壁，散热盒内置连接外冷面和内热面的散热条，散热条中预留有气化管道安装槽；热电制冷器的制冷面正对并包围壳内热源，热电制冷器的发热面与散热盒内热面贴合接触；
[0008]液体制冷模块包括储液罐、电磁控制阀和气化管道；储液罐紧贴球壳内壁安装，并置于热电制冷模块上方；气化管道安装在散热条的气化管道安装槽中，气化管道首端通过电磁控制阀连接在储液罐上，末端为开放口，可将充分气化的低温气体释放于密封球壳内；
[0009]翅型散热片轮廓为回转球面，翅型散热片基座板紧贴密封球壳外表面安装，并且翅型散热片完全覆盖散热盒外冷面；翅型散热片与散热盒之间的球壳部分采取增强导热措施，翅型散热片单独覆盖的球壳部分采用绝热措施；
[0010]温控系统包含测温传感器及控制电路，测温传感器贴装在壳内热源上，控制电路集成于稳瞄转塔的电路系统中，控制电路通过贴装在球壳内壁的线路控制热电制冷模块和液体制冷模块；
[0011]风扇共2组，每组2个，对角布置于热电制冷器制冷面与壳内热源形成的热交换区四周。
[0012]进一步的优选方案，所述一种机载稳瞄用小型环控装置，其特征在于:翅型散热片的通风方向与机载稳瞄转塔的俯仰方向平行。
[0013]进一步的优选方案，所述一种机载稳瞄用小型环控装置，其特征在于:液体制冷模块采用的低温液体为液氮。
[0014]进一步的优选方案，所述一种机载稳瞄用小型环控装置，其特征在于:液体制冷模块的气化管道路径为多重S状。
[0015]进一步的优选方案，所述一种机载稳瞄用小型环控装置，其特征在于:密封球壳壁上安装有单向压力阀和液氮补充阀。
[0016]进一步的优选方案，所述一种机载稳瞄用小型环控装置，其特征在于:温控系统内部设有可变电阻及晶闸管，能够变更热电制冷器工作电压的大小和方向；温控系统中有警戒模块，可在实测温度超出阈值时启动液氮模块。
[0017]有益效果
[0018]本发明的有益成果体现在以下几个方面:
[0019](一 )本发明所述环控装置的主要零部件均为回转球面体的外包络，与球壳内壁完全契合安装，与壳内热源不存在直接接触，且具有工作面积大和高度小的结构特征。因热电制冷器和液氮模块的性能均与体积相关，所以前述结构特征不仅可维持本发明的工作性能，也不会对稳瞄转塔内部的传感器产生扰动力矩。
[0020](二)本发明所述环控装置的核心部件为热电制冷器，为纯固态设备，在高温、高压、振动等复杂工况下仍能正常工作，其制冷效率主要与工作电压的大小及发热面的散热效果有关，因此具有可靠性高和可控性强的特点。本发明所用热电制冷器的制冷面在空间上对壳内发热源形成局部覆盖，因此环控仅在局部区域进行，具有针对性强和环控效率高的特点。
[0021](三)本发明所述环控装置具有良好的导热和散热效果。首先，壳体外部的翅型散热片基座面面积较大，受益于运输载体造成的强烈气流，其表面竖立的翅型条可迅速将源自热电制冷器的废热释放掉，相比光滑球壳表面的热辐射而言，该种方式的散热效率明显改善。其次，因不影响稳瞄转塔外观，散热盒与前述散热片基座面间共同夹持的密封壳体可采用增强导热措施以提高过程中的热传导速率。其次，散热盒较大的工作面及内部密布的翅型条确保其本身是热的良导体，内部气化管道中存在低温液氮时，又可通过散热盒对热点制冷器的发热面形成高效强制冷却，从而确保热电制冷器的正常工作效率。最后，本发明在热电制冷器制冷面与壳内热源构成的换热区域四周还布置有增强导热效率的风扇，确保废热被及时高效的抵消。上述措施的应用最终可保证本发明进行环控的有效性。
[0022](四)本发明所述环控装置的液体制冷模块为辅助散热装置，冷却液选为高纯度液态氮，多重S状的气化管道经散热盒加热后可加速内部液氮的气化速率和程度，其实现对散热盒的均匀制冷，其末端释放的纯净氮气又可对密封壳体内部的氮气实现更替。
[0023](五)本发明所述环控装置自动化程度高，温控范围广，高效节能，温控系统不仅可实时采集密封球壳热源的温度状况，且二级制冷模块可根据指令迅速调整实际制冷量，极端环境下，可关闭液氮模块并对热电制冷模块反向通电，从而短时间内为球壳内传感器提供制热效果。
【附图说明】
[0024]图1是本发明的密封球壳内部的结构示意图；
[0025]图2是本发明在密封球壳外部的结构不意图；
[0026]图3是本发明液氮气化管道的结构示意图；
[0027]图4是本发明散热盒的内部结构示意图；
[0028]图5是本发明散热盒及液体制冷模块的外部结构示意图；
[0029]图6是本发明热电制冷器的结构示意图；
[0030]图7是本发明翅型散热片的结构示意图；
[0031]图8是本发明的散热过程示意图。
[0032]其中:1.热电制冷器、101.热电制冷器制冷面、102.热电制冷器发热面、2.散热盒、201.散热盒热面、202.散热盒冷面、3.翅型散热片、301.散热翅条、4.储液罐、5.电磁阀、6.气化管道、601.开放口、7.风扇、8.密封球壳、9.壳内热源、10.测温传感器、11.控制电路、12.单向压力阀、13.液补充阀。