临近空间热环境分析及低速飞行器的热设计方法
临近空间环境对临近空间飞行器的影响
临近空间环境对临近空间飞行器的影响摘要：本文叙述了运行在临近空间的飞行器要经历的对流层和平流层的环境特点，对风速、温度、太阳辐射、臭氧、水蒸气以及高能粒子这些大气环境进行了分析，并提出了环境控制需要注意的几个问题，为临近空间飞行器的设计和应用提供了参考。
关键词：临近空间环境；临近空间飞行器一、前言临近空间（NearSpace）通常是指高度距离地面20～100km的空域，介于传统意义上航空器飞行高度（低于20km）和航天器飞行高度（高于100km）之间，也称为近空间或空天过渡区。
由于高度的差异，临近空间有着不同于空中、空间独特的环境特点，这对运行其中的临近空间飞行器在设计和应用上提出了一定的要求。
二、临近空间环境及对临近空间飞行器的影响（一）大气飞行环境以大气中温度随高度而分布为主要依据，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层（外大气层）等五个层次。
大气层中的平流层和中间层对临近空间飞行器的影响最大。
1.对流层及影响。
临近空间飞行器在升空、回收过程中经过对流层。
对流层是最贴近地球表面的一层。
它是从地面开始至垂直对流特征消失的高度（对流层顶）为止，即从地面向上至温度出现第一极小值 -56.5℃所在高度的大气层。
对流层是接近海平面的一层大气，其厚度随着纬度与季节等因素而变化。
对流层空气质量大约占总大气质量的3/4，此层中的风速与风向是经常变化的。
空气的压强、密度、温度和湿度也经常变化，一般随着高度的增加而减少。
风、雨、雷、电等气象现象发生在这一层。
对流层中风速一般是随高度的增加而增加，但变化比较复杂，没有规律，需要实际测量。
1.5km高度以下的大气边界层由于受地面热力和地形的影响，空气运动具有明显的紊流运动特征，表现为风速和气温在时间和空间上变化激烈。
临空器在起飞及上升阶段需要穿越对流层，对流层的气象环境对临空器的上升过程有很大的影响。
因此需要对起飞的气象条件作一定的选择，尽量避免在恶劣气象条件下起飞。
临近空间环境对临近空间飞行器的影响
临近空间环境对临近空间飞行器的影响作者：傅啸天来源：《新校园·学习（中旬刊）》2012年第08期摘要：本文叙述了运行在临近空间的飞行器要经历的对流层和平流层的环境特点，对风速、温度、太阳辐射、臭氧、水蒸气以及高能粒子这些大气环境进行了分析，并提出了环境控制需要注意的几个问题，为临近空间飞行器的设计和应用提供了参考。
关键词：临近空间环境；临近空间飞行器一、前言临近空间（Near Space）通常是指高度距离地面20～100km的空域，介于传统意义上航空器飞行高度（低于20km）和航天器飞行高度（高于100km）之间，也称为近空间或空天过渡区。
由于高度的差异，临近空间有着不同于空中、空间独特的环境特点，这对运行其中的临近空间飞行器在设计和应用上提出了一定的要求。
二、临近空间环境及对临近空间飞行器的影响（一）大气飞行环境以大气中温度随高度而分布为主要依据，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层（外大气层）等五个层次。
大气层中的平流层和中间层对临近空间飞行器的影响最大。
1.对流层及影响。
临近空间飞行器在升空、回收过程中经过对流层。
对流层是最贴近地球表面的一层。
它是从地面开始至垂直对流特征消失的高度（对流层顶）为止，即从地面向上至温度出现第一极小值-56.5℃所在高度的大气层。
对流层是接近海平面的一层大气，其厚度随着纬度与季节等因素而变化。
对流层空气质量大约占总大气质量的3/4，此层中的风速与风向是经常变化的。
空气的压强、密度、温度和湿度也经常变化，一般随着高度的增加而减少。
风、雨、雷、电等气象现象发生在这一层。
对流层中风速一般是随高度的增加而增加，但变化比较复杂，没有规律，需要实际测量。
1.5km高度以下的大气边界层由于受地面热力和地形的影响，空气运动具有明显的紊流运动特征，表现为风速和气温在时间和空间上变化激烈。
临空器在起飞及上升阶段需要穿越对流层，对流层的气象环境对临空器的上升过程有很大的影响。
2020-2024年中国临近空间飞行器的分析
2020-2024年中国临近空间飞行器的分析我国平流层飞艇研发进展一、宽艇体平流层飞艇即载重样艇2018年5月28日，达天飞艇公司牵头组建的“平流层飞艇联盟”联合研发的宽艇体平流层飞艇即载重样艇在宁夏回族自治区试飞。
该次试飞的CA-T24R型飞艇是一艘缩比艇，试飞过程中，模拟起降和检验试飞共7个架次2小时，试飞取得成功。
虽然飞行时间只有短短两个小时，却在国内平流层飞艇界引起了不小的震动。
该次试飞成功的达天CA-T24R型飞艇外形采用了三囊宽体的设计。
这样的设计在静浮力基础上增加了气动升力，结合了传统飞艇技术和固定翼、旋翼机和矢量推进等技术，使飞艇的操纵特性和稳定特性得到了一定的提升。
而且，宽艇体上表面宽阔，可铺设更多的太阳能电池，有效接收太阳能辐射，转化更多电能。
其有效面积和时间都大于常规形式和英国Airlander10的飞艇。
这一设计外形是早在2003年我们与英国飞艇专家达成的共识。
同时，该飞艇的外形及气动设计完全是中国“智造”，多项创新和专利得到验证，是完全属于中国人的自主知识产权。
除了外形的变化，面对平流层飞艇的瓶颈问题，达天飞艇公司也同样提出相应解决方法，并在此次试飞过程中得到验证。
首先，他们最大限度地考虑因平流层氦温差引起体积膨胀时飞艇所能提供的最大冗余空间，并保证在平流层时压差在容许范围之内；而且，在驾驶过程中，工作人员通过改变飞艇的俯仰姿态来达到保持高度的目的，昼间操纵飞艇保持一定俯角飞行，夜间则操纵飞艇保持一定仰角飞行，宽体平流层飞艇和载重艇通过移动式配重、尾翼、全动式前翼（鸭翼）等创新性的设计，有效保持正常飞行以克服由于氦温差产生的高度变化和压力变化，达到浮重平衡。
此外，自主研发的电动机让飞艇在不同时段和不同高度面临不同风速时保持推阻平衡。
而面对能源问题，分析表示，随着科技的进步和储能电池的发展，飞艇所需电能能够得到满足。
目前，试飞成果对结构设计及制造工艺等方面存在的问题进行了很好的验证，取得了丰富的重要数据和宝贵的经验，对后期该公司改进和提高其他飞艇的性能奠定了良好的基础。
临近空间飞行器的流体回路主动热控方案研究
主要包括平流层飞行器、
应急救灾、
长时间滞空方向发展，传统的
性能随时间退化已成为制约临近空间飞行器发展的关键问题。
本论文针对传统被动热控措施存在的问题，提供一种基于临近空间飞行器的流体回路主动热控系统。
该系统利
把飞行器动力推进舱、
收集了热量的乙二醇水溶液在通过中间换热器把收集起来的热量传递给氨水溶
由氨水溶液把热量传递到辐射器，燥组件连接的第三截止阀，第四截止阀，与第四截止阀连接的电子设备冷板组件，与电子设备冷板组件连接的载荷舱冷凝干燥组件，与载荷舱冷凝干燥组件连接的第五截止阀；
第一截止阀和第四截止阀均与管道1连接，管道1与中间换热器第一接口连接；所述第三截止阀和第五截止阀均与管道2连接，管道2与中间换热器第二接口连接；管道1上设有第一温控阀；第一温控阀通过管道3与管道2连接；管道3与管道2的接口与中间换热器第二接口之间的管道2部分上设有第一补偿器和内回路泵；
外回路循环系统包括辐射器，通过管道4与辐射器第图1基于临近空间飞行器的流体回路热控系统。
航天器的热控制和热设计方法
航天器的热控制和热设计方法在航天领域中，热控制和热设计是十分重要的一环，因为航天器在不同的环境中要面对复杂的热学问题。
在地球轨道上，航天器要同时遭受太阳辐射和地球辐射，而在深空探测中，航天器则要面对太阳辐射与太空真空的同时影响。
在这种环境下，热管理的失误很可能会导致航天器失效甚至毁灭，因此热控制和热设计是航天器设计过程中的重点和难点。
热控制的方法热控制的目标是使航天器的温度维持在可接受的范围内，以保障装置的性能和寿命。
热控制的主要方法有以下几种:1. 包覆与隔热: 航天器外层需要覆盖一层隔热材料以抵抗太阳辐射的热辐射，同时内层也要包覆一些隔热材料以防止航天器的散热。
这个过程通常称之为Thermal Blanket，也就是散热毯。
2. 散热器: 散热器是另一种常用的热控制方法，它可以帮助快速地将航天器内部的热量传出，从而保证其恒温化。
用在热量产生较大的设备和部件上，如电动机或大型电池组等。
3. 渡越轨道: 轨道高度和位置的不同也是影响热量传递的因素。
在地球轨道上，航天器进入太阳照射下，需要通过更高的轨道距离温度下降以达到热量平衡。
而在深空探测任务中，航天器必须通过与行星或星球的引力相互作用来改变轨道高度和位置，以便控制其受到的阳光照射时间。
4. 热管：热管是一种高效的热控制器，它是利用工作流质的蒸汽驱动热管内的热量传递。
热管中非常薄的毛细管结构具有超强的温度控制能力，可以在多种场合下快速传导热量和吸收热量。
热设计的方法热设计的目的是为了保证各个部件不会过热或过冷，达到可靠、高效、均匀、持续的热管理效果。
热设计的方法包括以下几种：1. 数值计算: 在航天器设计中，一些专业的热工程师需要高度的数学和物理素养，熟练掌握基本偏微分方程求解理论和相关数值计算方法，如有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）、边界元法（BEM）等。
以此来模拟和分析航天器的各个部件的热传输，为热设计提供重要数据和指导意见。
2. 结构设计: 在航天器的结构设计中，专业设计师一方面要考虑结构体在受载和振动下的性能，另一方面则需协同热控制专家，合理设计各个部件的隔热和散热结构，确立温升限制、规定布局位置、选定材质以及规划冷却介质。
利用自然能临近空间浮空器的热特性分析
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摘 要 ：为 解 决 临近 空 间 浮 空 器 驻 留 期 间 面 Ｉ 临的“ 超热” 、 “ 超压” 和“ 定点抗风 ” 等难题 ， 研究 了一种新型 的ｌ 临
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收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ ６ － ２ ５； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ４ ０９ － － ２ ３ 基金 项 目 ： 国 家 自然 科 学 基 金 （ ５ １ ２ ７ ６ １ ９ １ ）
临近空间大功率电子设备的热设计
Ｔｈ ｒ ａ ｓｇ ｆＮｅ ｒ Ｓ ａ ｅ Ｈｉ ｈ — ｏ ｒ Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ Ｅｑ ｉ ｍ ｅ ｔ ｅ ｍ ｌＤｅ ｉ ｎ ｏ ａ ｐ ｃ ｇ —ｐ ｗｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｕ ｐ ｎ
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和借 鉴作 用。
关键词 ： 临近 空 间 ； 大功 率 电子 设备 ； 热设 计 ； 管散 热器 热
中图分 类号 ：Ｎ ０ ； ４ Ｔ ８２ Ｖ ６ 文 献标识 码 ： Ａ ｄｉ１ ．９９ ｊｉ ｎ １０ —８３ ．０ ０ ０ ．２ ｏ：０ ３６ ／ ． ｓ ．０ １ ９ ｘ ２ １ ．７ ０７ ｓ
第 ５ 卷 第 ７期 ０ ２１ ００年 ７ 月
电讯 技 术
Ｔ ｌｃ ｎ ｔ ｃ ｆ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅｅ ｏ ｍｌ ｍｉａ ｏ ｇｎ ｅ ｉｇ ｉ
Ｖ０ ． Ｏ Ｎｏ． １５ ７
Ｊ１ Ｏ Ｏ ｕ．２ １
文章 编号 ：０ １ ９Ｘ（００ ０ ０ ２ —０ １０ —８３ ２ １ ）７— １７ ４
ｕ ｒｍｅ ｔｏ ｒ ｌ ｃ ｎｒ ， ｈ ｒ ｌｃ ｎｒ ｙ ｔｍ ｆｔ ｅ ｒｓ ａ ｅ ｈｇ ｑ ｉｅ ｎ ｆｔｅ ａ ｏ ｔ ｌ ａ ｔ ｅｍａ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｏ ｅ ｎ ａ ｐ ｃ ｉｈ — ｐ ｗｅ ｌｃｒｎ ｃ ｅ ｕ ｐ ｎ ｓ ｈ ｍ ｏ ｏ ｈ ｏ ｒ ｅｅ ｔｏ ｉ ｑ ｉ ｍｅ ｔｉ
型与地 面设 备有显 著 的不０～１０ｋ 飞行 器应 用 技术 的 ２ ０ ｍ）
飞行器的热管理与节能设计研究
飞行器的热管理与节能设计研究在现代航空航天领域，飞行器的性能和可靠性在很大程度上取决于其热管理和节能设计的有效性。
随着飞行器技术的不断发展，对热管理和节能的要求也日益提高。
热管理不仅关系到飞行器各部件的正常运行和寿命，还直接影响到整个系统的能耗和效率。
而节能设计则是实现可持续航空航天发展的关键因素之一。
飞行器在运行过程中会产生大量的热量。
发动机的燃烧、电子设备的工作、空气摩擦等都会导致温度的升高。
如果这些热量不能得到及时有效的散发和管理，就会对飞行器的结构和设备造成严重的损害。
例如，高温可能会使材料的性能下降，导致部件的变形、老化甚至失效。
同时，过热也会影响电子设备的工作稳定性和可靠性，降低其性能和寿命。
为了实现有效的热管理，首先需要对飞行器的热分布进行精确的分析和预测。
这需要借助先进的数值模拟技术和实验手段，来确定热量的产生来源、传递路径和散失方式。
通过建立准确的热模型，可以更好地了解飞行器在不同工况下的热特性，为热管理系统的设计提供依据。
在热管理系统的设计中，散热技术的选择至关重要。
常见的散热方式包括风冷、液冷和热管散热等。
风冷散热依靠空气的流动来带走热量，其结构相对简单，但散热效率相对较低。
液冷散热则通过液体的循环流动来吸收和带走热量，具有较高的散热效率，但系统较为复杂，重量也较大。
热管散热则利用了工质的相变传热原理，具有高效、紧凑的特点，但成本相对较高。
在实际应用中，往往需要根据飞行器的具体需求和特点，选择合适的散热方式或者采用多种散热方式的组合。
热防护也是热管理的重要组成部分。
对于那些直接暴露在高温环境中的部件，如发动机的燃烧室、喷管等，需要采用耐高温的材料和有效的热防护措施。
热防护材料的选择需要考虑其耐高温性能、强度、重量、成本等多方面的因素。
同时，通过合理的结构设计，如增加隔热层、优化外形等，也可以减少热量向飞行器内部的传递。
除了热管理，节能设计也是飞行器设计中的一个重要方面。
节能设计的目标是在保证飞行器性能的前提下，尽可能地降低能源消耗。
飞行器热流分布及热能利用方案设想
飞行器热流分布及热能利用方案设想随着航空业的快速发展，飞行器的热流分布及热能利用方案也得到了越来越多的关注。
本文将从以下几个方面进行探讨：一、飞行器热流分布飞行器在飞行过程中会产生大量的热能，这些热能主要有以下来源：1. 发动机燃烧产生的热能2. 空气摩擦所产生的热能4. 电子设备、照明设备等所产生的热能这些热能在飞行器内部的分布情况比较复杂，主要表现为以下几个方面：1. 高温区域：飞机发动机、排气管、翼尖等部位温度较高，高温区域的热流密度大，需要采取相应的保护措施。
2. 中温区域：机身内部的电子设备、照明等设备所产生的热量属于中温区域，热流密度不是很高。
3. 低温区域：机身内部的较低温度区域主要分布在座椅、货舱等区域，热流密度较小。
在进行飞行器的热能利用时，需要对上述不同的热流分布进行有效的控制和利用。
1. 涡轮发电机涡轮发电机是一种能够将发动机排气中的热能转化为电能的设备。
该设备主要采用热力转换原理，将燃气涡轮机的高温废气进入发电机内部，驱动涡轮转动，带动发电机输出电能。
该技术可有效地提高飞行器的能效，并降低对外部燃料的依赖。
2. 热恢复系统热恢复系统是一种利用发动机废气中的热能进行供暖或制冷的技术。
该系统利用燃烧发动机废气中的热能，通过换热器使得机身内部的热量得以再循环利用。
该技术可有效地提高飞行器的能效，减少燃烧排放物的排放。
3. 化学热电池4. 静电消除器静电消除器是一种能够将飞行器体表的静电能量进行有效消除的设备。
该设备主要采用静电控制原理，通过连接静电消除器的导电材料将静电能量导入地面，从而减少起飞和降落过程中的雷击风险。
总之，飞行器热流分布及热能利用方案的设想需要在保障机身内部安全的前提下，尽可能地将热能进行有效的利用，从而减少对外部能源的消耗。
这需要技术创新和实践的不断探索。
飞行器热流分布及热能利用方案设想
飞行器热流分布及热能利用方案设想随着航空技术的不断发展，飞行器在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
随着飞行器飞行过程中产生的热流的增加，如何有效地分布和利用这些热能成为了一个关键的问题。
本文将介绍飞行器热流的分布情况，并提出一些热能利用的设想。
飞行器热流的分布情况可以根据不同的部位和功能来划分。
一般来说，飞行器主要有以下几个热流的产生部位：发动机、机翼、机身和尾翼。
发动机是飞行器热流产生的主要部位，在其周围产生高温的气流。
而机翼、机身和尾翼等部位由于空气的摩擦产生热量。
针对不同部位的热流分布特点，可以提出相应的热能利用方案。
针对飞行器发动机产生的高温气流，可以考虑采用热交换器来进行热能利用。
热交换器可以将高温气流与冷却介质进行热交换，从而将热能转化为其他能源形式。
利用热交换器可以将高温气流与工作介质进行热交换，产生蒸汽，然后用蒸汽推动涡轮机发电。
这样既能有效利用高温气流的热能，又能将其转化为电能，用于飞行器的系统供电。
对于机翼、机身和尾翼等部位产生的热量，可以考虑采用热电转换器进行热能利用。
热电转换器是一种能够将热能直接转化为电能的装置。
利用热电转换原理，可以将机翼、机身和尾翼等部位产生的热量转化为电能，用于飞行器的系统供电。
还可以考虑利用热能驱动飞行器的其他系统，如热能驱动飞行器的空调系统、加热系统等。
在飞行器热能利用方案的设想中，还可以考虑采用热能存储技术。
热能存储技术是一种能够将热能存储起来，在需要的时候释放出来的技术。
利用热能存储技术，可以将部分热能存储起来，用于飞行器的系统供能。
将高温气流的热能存储起来，用于飞行器多个系统的供能，或者在进入高温气流的区域时释放出来，减少外界的温度对机舱内部的影响。
针对飞行器热流分布和热能利用的问题，可以通过采用热交换器、热电转换器、热泵和热能存储技术等方案来进行解决。
这些方案可以有效利用飞行器产生的热能，提高飞行器的能源利用效率，减少能源消耗，进一步推动航空技术的发展。
飞行器热流分布及热能利用方案设想
飞行器热流分布及热能利用方案设想近年来，随着人们对节能减排和可再生能源利用的不断追求，飞行器在航空领域中的应用愈加广泛。
同时，飞行器在高速飞行过程中所产生的高温、高压热流也成为了工程设计的重要研究方向。
本文将着眼于飞行器的热流分布和热能利用方案，以期能够进一步完善飞行器的设计，提高其性能。
首先，针对飞行器热流分布问题，我们需要从热流产生机制、传热途径和热流分布参数等方面进行研究。
在高空和大气层之间的空气中，飞行器的运动会引起气动力效应，从而导致高速气流经过飞行器表面时会产生强烈的摩擦和冲击，从而形成高温、高压的热流。
热流不仅对飞行器的机构、电子设备等造成损伤，还会对航空器的飞行性能造成不利影响。
为了应对这一问题，我们可以通过优化飞行器结构、改善机舱通风设计、采用高温材料等方式来控制热流分布。
例如，在飞行器表面直接暴露在高温热流下的部分可以采用隔热材料进行保护，从而减少热损失；另外，将出口段和底部的热流引导到燃料和冷却液加热、预热等设备中进行热能利用也是一种有效的措施，不仅能够减少热流对机组的损害，还能够增加飞行器的续航能力。
对于热能的利用方式，我们可以通过回收和转化的方式将热能转化为机械能、电能等形式。
例如，在飞行器表面的热流中加装Seebeck效应发电芯片，将热流产生的热能转换为电能，再进行负载驱动，达到一种热能-电能的转化方式。
此外，还可以将加热的燃料和冷却液用于涡轮增压、蒸汽发电等设备中，将热能转化为机械能或电能，提高飞行器的能源利用效率和效益。
为了保证这一方案实施的可行性，我们需要结合飞行器的具体技术参数进行系统的动态模拟和实验验证。
综上所述，飞行器的热流分布和热能利用方案设想是一项要求多学科、跨行业协作的复杂课题，需要从工程设计、材料科学、传热学等多个学科领域进行深入研究和探讨。
未来，我们将不断探索新的技术手段和方法，进一步提高飞行器的能源利用效率和可持续发展水平。
飞行器热流分布及热能利用方案设想
飞行器热流分布及热能利用方案设想随着飞行器技术的不断发展，热流分布和热能利用变得越来越重要。
合理分配和利用飞行器的热能，可以提高效率、延长飞行器的使用寿命，并减少对环境的不良影响。
本文将介绍一些设想，以改善飞行器的热流分布和热能利用。
我们可以考虑采用液体冷却系统来优化飞行器的热流分布。
液体冷却系统可以将热量从热源转移到一个冷却器，然后通过风扇将热量散发到空气中。
通过使用多个冷却器和风扇，可以实现更好的热量分布，提高飞行器的热能利用效率。
液体冷却系统可以降低飞行器的工作温度，减少能源损耗和材料磨损，从而延长其使用寿命。
我们可以利用热能收集装置来回收飞行器产生的废热。
热能收集装置可以将废热转化为电力或其他可用能源，以供飞行器内部的其他设备使用。
这将减少对外部能源的依赖，提高飞行器的自给自足能力。
废热的收集和利用还可以减少对环境的热污染，降低温室气体的排放。
我们还可以考虑采用热电联供系统来提高飞行器的热能利用效率。
热电联供系统将热能转化为电能和热能，以满足飞行器内部的电力和热能需求。
通过优化系统的设计和运行模式，可以实现最大程度的能量转化和利用。
热电联供系统的引入将大大提高飞行器的整体能源利用效率。
我们可以考虑采取隔热措施来改善飞行器的热流分布。
隔热材料可以减少热量的传导和辐射，从而阻止热量传递到不需要加热的区域。
通过在飞行器的关键部位使用隔热材料，可以有效地控制热流的分布，提高热能的利用效率。
隔热措施还可以减少能源损耗和温室气体排放，为环境保护做出贡献。
飞行器热流分布及热能利用方案设想
飞行器热流分布及热能利用方案设想随着航空技术的不断发展，飞行器的设计与制造也愈发成熟，但随之而来的问题也逐渐凸显出来。
其中一个主要问题就是飞行器在飞行过程中产生的热能难以有效利用和处理。
飞行器在高速飞行时会面临高温高压的环境，使得机身表面的热流分布极不均匀，这就给热能的利用带来了很大的挑战。
如何有效地利用飞行器产生的热能，成为了航空领域亟待解决的问题之一。
飞行器热流分布分析是热能利用方案设计的关键步骤。
飞行器在高速飞行时，机身表面受到的空气冲击和摩擦会造成局部气流的加热，导致热流的不均匀分布。
而且，不同区域的热流密度也会有显著差异，这就需要针对不同区域的热流状况进行详细的分析和研究。
飞行器的机翼、机身和发动机等部位的热流分布情况各有不同，需要综合考虑各个部位的热流参数，从而确定最佳的热能利用方案。
针对飞行器热流分布情况，我们可以提出以下一些热能利用方案的设想：1. 可再生能源利用方案利用飞行器产生的热能，可以考虑引入可再生能源利用方案，例如热能发电技术。
通过热能发电技术，可以将飞行器产生的热能转化为电能，从而减少对传统能源的依赖，减少对环境的影响。
热能发电技术包括热电发电技术、热力发电技术等，可以根据飞行器的热能分布情况和热能密度，选择合适的热能发电技术进行应用。
飞行器在高速飞行时产生的大量热能，可以考虑采用热能储存和再利用方案，将热能储存起来，然后在需要的时候再利用。
可以采用热能储存装置将热能储存起来，然后通过热能转换装置将储存的热能转化为其他形式的能量，如电能、动力等。
这样可以在一定程度上提高飞行器的能源利用效率，减少能源的浪费。
4. 废热利用方案飞行器在飞行过程中会产生大量的废热，可以考虑采用废热利用方案将这些废热进行利用。
可以在飞行器的机身、机翼等部位设置废热利用装置，将产生的废热利用起来，以提高飞行器的能源利用效率。
飞行器在飞行过程中产生的热能是一种非常宝贵的能源资源，如何充分利用这些热能，成为了航空领域亟待解决的问题之一。
飞行器热流分布及热能利用方案设想
飞行器热流分布及热能利用方案设想飞行器在飞行过程中会受到大气阻力和摩擦力的作用，导致飞行器表面会产生大量的热流。
这些热流如果得不到有效地利用就会浪费能量，同时也会对飞行器的结构和性能产生影响。
研究飞行器热流分布及热能利用方案，对于提高飞行器的热能利用效率和保障飞行器的安全性具有重要意义。
飞行器热流分布主要受到飞行速度、飞行高度、气动外形、材料特性等多方面因素的影响。
一般来说，飞行速度越快，产生的热流就越大；飞行高度越高，大气阻力和摩擦力对飞行器的影响就越小，热流也相对减小；气动外形和材料特性则决定了热流的分布规律和强度。
针对不同类型的飞行器，需要分别研究其热流的分布情况，以便制定相应的热能利用方案。
在飞行器热流的利用方面，目前主要采用的方式包括热传导、热对流和热辐射等。
热对流主要应用于飞行器表面的冷却和散热，通过对流的方式，将热量传递到周围的空气中。
热辐射则是飞行器表面向外辐射热量，将热能转化为辐射能量传递出去。
而热传导则是飞行器内部热量的传递和利用，通过导热材料或结构，将热量传递到需要加热的部位或者利用热量驱动发动机等。
这些方法均需要针对飞行器热流的分布情况和特点来设计和优化，以取得最佳的热能利用效果。
1.热流分布测量与分析：通过在飞行器表面布设传感器，实时监测和记录热流的分布情况，分析不同条件下热流的变化规律和特点，为热能利用方案的制定提供依据。
2.表面热对流器件设计：根据飞行器表面的热流分布情况和特点，设计相应的热对流器件，包括散热片、热风管道等，通过增加表面散热面积和改善对流传热效果，提高热能利用效率。
3.热能利用系统优化：针对飞行器内部热流的利用，设计热能利用系统，包括热量回收装置、热能驱动发动机等，实现热量的再利用和能量的转化，提高燃料利用率和飞行器性能。
4.材料热特性研究：根据不同条件下飞行器表面材料的热特性，如导热系数、热膨胀系数等，优化材料选择和加工工艺，提高热传导和热辐射效率。
飞行器热流分布及热能利用方案设想
飞行器热流分布及热能利用方案设想随着航空航天技术的不断发展，飞行器的设计和性能也在不断提升。
在飞行器的运行过程中，由于空气动力学和引擎排放等原因，会产生大量的热能。
这些热能如果得不到合理利用，将会导致能源的浪费和环境污染。
对飞行器热流分布及热能利用方案的研究具有重要意义。
本文将从飞行器热流分布分析入手，提出一些可能的热能利用方案，并进行讨论和设想。
飞行器热流分布主要包括两个方面，一是来自气动加热，二是来自引擎排放。
气动加热是指在高速飞行过程中，空气经过飞行器表面会产生较大的摩擦热，导致表面温度升高。
而引擎排放则是指飞行器引擎燃烧燃料产生的高温烟气通过尾喷口排放到外部空气中。
这些热流的分布情况会对飞行器的热能利用方案产生影响。
对于气动加热，飞行器表面的热流分布一般会呈现出高温区和低温区的分布。
高温区主要集中在机身前部和机翼前缘等部位，而低温区则主要分布在机身后部和机翼后缘等部位。
这种分布格局对热能的有效利用提出了一定的挑战。
由于飞行速度的影响，气动加热所产生的热流也会随着飞行高度和速度的变化而发生变化，这也增加了热能利用的难度。
对于引擎排放，由于飞行器引擎工作时产生的热量和烟气主要通过尾喷口排放到外部空气中，因此其热流分布主要集中在飞行器的尾部区域。
这部分热流的温度较高，但是由于其分布范围较为集中，对热能的利用提供了一定的便利条件。
综合考虑气动加热和引擎排放等因素，下面将分别对飞行器热能利用方案进行设想和讨论。
针对气动加热产生的热流，可以考虑利用热传导和对流传热等原理进行热能的回收和利用。
一种可能的方案是在飞行器表面覆盖热传导材料，通过热传导将表面的热能传导到内部的热能回收系统中。
在内部系统中，可以采用热交换器、热管等设备将热能转化为其他形式的能量，比如热电转换、热化学转换等，从而实现热能的利用和回收。
另一种方案是利用对流传热的原理，在飞行器表面设置热能回收装置，通过对流传热将热能传送到内部系统中进行利用。
飞行器热流分布及热能利用方案设想
飞行器热流分布及热能利用方案设想随着航空工业的迅速发展，飞行器的飞行速度、高度、耐久度等方面的要求也越来越高，这些都对飞行器的热管理提出了更高的要求。
热管理是指对一定介质中的热能进行调控和利用的过程，主要包括热传导和热辐射等。
而对于飞行器来说，热管理的关键在于热流分布和热能的利用。
故本文主要从热流分布和热能利用两方面进行更详细的探讨。
一、飞行器热流分布飞行器在飞行的过程中，由于空气动力学效应和外部热辐射等原因，飞行器表面会受到高温和高压的影响，从而产生热流，这些热流必须适时地进行排放和利用，否则会影响到飞行器的安全性和性能。
因此，飞行器的热流分布是热管理的重要一环。
1. 热流分布的影响因素（1）飞行速度和飞行高度的影响飞行速度和飞行高度是影响飞行器热流分布的两个主要因素。
一般来说，飞行速度越大、飞行高度越高，飞行器受到的外界热辐射和空气动力学效应就越大，从而产生的热流也就越大。
（2）机身表面材质和形状的影响机身表面材质和形状也是影响热流分布的因素。
不同材质和形状的机身表面对热辐射和空气动力学效应的响应也是不同的，从而产生的热流也就存在不同。
（3）发动机工作状态的影响发动机在工作过程中，会产生大量的热能和热流，这些热能和热流的分布也会影响整个飞行器的热流分布。
（1）热隔离材料的运用热隔离材料是指能够隔离高温或电磁干扰的材料，其运用可以有效减少飞行器表面的热流，从而降低热管理的难度。
（2）喷流冷却技术的利用喷流冷却技术是指利用气体喷流冷却高温表面的一种技术，其适用于一般的材料和表面形状，能够有效控制表面的热流分布。
（3）热管技术的运用热管技术是一种高效的热传导和热分布控制技术，通过材料内部的蒸发和冷凝，实现对热流的平衡和控制，其运用也可以有效降低飞行器表面的热流密度和热流峰值。
飞行器热能的利用是指将产生的热能转化为有用的能量，从而提高整个系统的效率和性能。
飞行器热能利用方案的设计需要考虑到热源的温度、热流的方向和强度等条件，同时还需要考虑到热能的转换方式和效率等因素。
航天器热环境控制技术研究与优化
航天器热环境控制技术研究与优化随着人类对太空探索的不断深入，航天器的热环境控制技术也越来越受到重视。
在极端的太空环境中，航天器面临着极高的温度和严寒的气温，这些都对航天器的正常运行和安全造成了极大的影响。
因此，热环境控制技术的研究和优化显得尤为重要。
航天器热环境控制技术主要是指对航天器内部和外部的温度、湿度、气压等参数进行控制和调节，以保证航天器的正常运行和乘员的安全。
在太空环境中，航天器面临着极端的高温和低温，这些都会对航天器的各种部件产生不同程度的影响。
比如，太阳能电池板在高温下容易老化和失效，而机械部件则在低温下容易变得脆弱易碎。
因此，如何有效地控制航天器的热环境，成为了航天器设计和运行中的重要问题。
在研究和优化航天器热环境控制技术方面，主要涉及以下几个方面：1. 热控制系统设计。
热控制系统是航天器热环境控制的核心，其设计需要考虑到航天器所处的环境和任务需求。
一般来说，热控制系统包括热量传递机构、热量调节机构和热量放散机构等部分。
其中，热量传递机构主要负责将航天器内部产生的热量传递到外界，而热量调节机构则可以根据需要对航天器内部的温度进行调节，最后热量放散机构则可以将多余的热量释放到外界。
2. 热控制材料选择。
在航天器设计中，选择合适的热控制材料也非常重要。
一方面，这些材料需要具有良好的导热性能和耐高温性能，以便将航天器内部产生的热量有效地传递到外界；另一方面，这些材料还需要具有良好的抗辐射性能和耐腐蚀性能，以应对太空环境中的辐射和腐蚀。
3. 热控制策略优化。
在实际应用中，需要根据具体任务需求来优化热控制策略。
例如，在长时间的太空任务中，需要考虑如何最大程度地减少能源消耗和热量损失；而在紧急情况下，则需要迅速采取相应的热控制策略以保障乘员安全。
总之，航天器热环境控制技术是保障航天器正常运行和乘员安全的重要保障。
在未来的太空探索中，我们需要不断地深入研究和优化这一技术，以应对更加复杂和多样化的任务需求。
飞行器热流分布及热能利用方案设想
飞行器热流分布及热能利用方案设想飞行器的运行过程中会产生大量的热能，主要表现在引擎产生的热量和空气摩擦引起的热能。
如何有效地利用这些热能，提高飞行器的能源利用效率是当前研究的热点之一。
本文将探讨飞行器热流分布及热能利用方案的设想，以期为未来飞行器的设计和运行提供参考。
飞行器热流分布的特点是不均匀性。
在飞行器表面的不同部位，受到的热流密度会有所不同。
一般来说，飞行器的前端和机翼表面受到的热能较大，而舱体和尾部受到的热能相对较小。
这种不均匀的热流分布给热能利用带来了一定的挑战，因为需要根据热流密度的不同调整热能利用设备的设计和布局。
针对飞行器热能的利用方案，可以从以下几个方面进行设想：1. 热能回收系统热能回收系统是利用飞行器产生的热能，通过热交换的方式将热能转化为电能或其他形式的能源。
具体来说，可以通过安装热交换器将引擎产生的热能转化为电能，用于供电或驱动其他设备。
还可以利用热交换器将空气摩擦产生的热能转化为电能。
这样可以有效地提高飞行器的能源利用效率，降低能源的浪费。
2. 热能利用设备除了热能回收系统外，还可以通过设计开发一些特殊的热能利用设备来有效地利用飞行器产生的热能。
可以考虑在飞行器机翼的表面设置热能利用器，将机翼表面受到的热能转化为动力，提高飞行器的性能。
还可以考虑利用舱体表面的热能来提供舱内的供暖或制冷，减少能源的消耗。
3. 热能储存技术热能储存技术是指利用材料的热容和热导性，将热能暂时储存起来，待需要时再释放出来利用。
飞行器在飞行过程中可能会有一些时段热能产生较多，而另一些时段热能产生较少，可以利用热能储存技术来平衡不同时段的热能产生和利用，提高能源的利用效率。
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关键 词 ： 临近 空 间 ；飞 行 器 ；热 环 境 ；热 设计
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臭 氧吸收大量 的空 问紫 外线 使气 温 随海拔 高度 的ｊ
升而迅速增加 ， 千米高度约能升 温 ２ ， 每 ℃ 而气 压亦陡 海拔 高度 的增 加逐 渐 降低 。如 图 １所示 ， ０ ｍ高 在２ ｋ
度处， 气温 一５ ℃ ， ７ 大气压力 约 ５０ ａ 而在 ５ ｍ高 ５０Ｐ ， ０ｋ 度处， 气温升至 一 ｑ ， ３Ｃ 大气压力 降至 ８ ａ ０Ｐ 。
第 ３ 卷 第 ５期 １ ２１ ０ ０年 ５月
宇 航 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｔｏ ａ ｔｃ ｏ ｒ ａ ｆＡｓｒｎ ｕｉｓ
Ｖｏ ＿ Ｎｏ ５ Ｉ ３ｉ
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Ｍａ ｙ
２ ０ ０１
临 近 空 间热 环 境 分 析 及 低 速 飞 行 器 的 热 设 计 方 法
马 伟 ， 宣益 民 ，韩 玉 阁
临近空 间上 方 大气 稀 薄 ， 占整个 大 气 层 内大 约 气 重量 的 ５ ， 蒸 气 、 Ｏ 等 对 长 波 吸 收强 的 物质 ％ 水 Ｃ，
分 。对于飞 行器 气 囊 蒙 皮 的热 力 学 分 析 ， 究人 员 研
收稿 １期 ：０ ９０—２ 修 回 日期 ：０ ９１．３ ３ ２０．９２ ； ２０．０２
电子 设备 和高 功率 密度有 效载 荷在 临近 空 间飞行器 上的应 用与 可靠 运 行 ， 在 很 大程 度 上 影 响着 临近 也
空 间飞行器 技术 的发 展 。
临近空 间 飞行器 的 热设计 工作 包括 飞行器 气囊
蒙皮 的热 分 析 部 分 和舱 内有 效 载 荷 的 热 控 管 理 部
荷 和 能 源 系 统 的功 耗 情 况 与 热 控 要 求 ， 出 一 套 飞 行 器 的 热 设 计 流 程 ， 立 相 应 的 临 近 空 间 飞 行 器 热 设 计 模 型 。 提 建
本 文 旨在 建 立 临近 空 间 飞行 器 的热 设 计 方 法 ， 升 临 近 空 间 飞行 器 的热 管 理 水 平 。 提
第５ 期
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伟 等 ： 近 空 间热 环 境 分 析 及低 速 飞 行 器 的热 设 计 方 法 临
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独特 的热 环境 与 自身工 作状 态使 其热 控 过程具 有 与
（ 京 理 工 大 学 热 能工 程 教 研 室 ，南 京 ２ ０ ９ ） 南 １ ０ ４
摘
要 ：对 临 近空 间飞 行 器 所 处 空 间独 特 的热 环 境 及 其 热 控 过 程 的 特 殊 性 进 行 分 析 讨 论 。针 对 临 近 空 间 飞
行 器 热 设 计 过 程 的关 键 环 节 、 效 载 荷 的 散 热 方式 和 散 热效 果 ， 行 实 例 分 析 及 计 算 比较 ， 合 飞行 器 内 部 有 效 载 有 进 结
临近 空 间飞行 器舱 内设备 的散 热 问题 是 在这个 空域 的飞行 器 系统设 计 的一 个 重要 问题 ， 系 到 大功 率 关
１ １ 特 殊 的 空 间 热 环 境 特 性 ．
在 ２ ｍ 以下 的近地 空间 ， ０ｋ 气温 和气压 随海拔 高 度 的增加逐渐 降低 ， 而在 临 近空 间范 围 内 ， 高浓 度 勺
念 的 不 断演 化 ， 临 近空 间” ２ “ （ ０～１０ｋ 高 度 的 高 ０ ｍ 空） 这一 人类 过去 较少 涉足 的空 域 ， 战 略价值逐 渐 其
讲 ， 处 于临 近空 间 飞行 器 的 热 管理 与 设计 的研 究 对
仍显 不足 ， 尤其 对 于 飞行 器 舱 内有 效 载 荷 的 热管 理 方法 与 系统热设 计 方 法 的研 究 显 得 相 对较 少 ， 目前 国内外 尚无公 开 的文献报 道 。本 文在 对 临近空 间热 环境 特性 分析 的基 础 上 ， 出 临 近空 间飞行 器 的热 提 设计 流程 ， 建立 临近 空 间飞行 器的热 设计模 型 ， 最后
间飞 行器应 用技 术 的发展 ， 大功 耗 的电子设 备 、 讯 通 设备等 有效 载荷 在 飞行 器上 的应 用 日趋 广 泛 ， 了 为 保障设 备 的 正 常 工 作 ， 须 做 好 相 应 的 热 控 措 施 。 必
然而， 于临 近空 间独 特 的气 温、 压 等 环境 因 由 气
０ 弓 言 Ｉ
已经作 了一 些 的仿 真 计算
和 试 验 研 究 ， 立 』建
了气囊 蒙皮 的热 力 学 模 型 ， 飞行 器 在 上 升过 程 中 对 气囊 蒙皮 的热 应 力进 行 了仿 真分 析 。但 是 ， 总体 上
随着科 学技术 的迅 猛发 展 和未来信 息化 作 战概
受 到关 注 ， 同时 ， 临近 空 间飞行器 凭借其 综 合能力 较
强、 费用 相对 较 低 等 优 点 ， 为 各 国争 相 研 发 的 热 成 点 。近 年 来 ， 内外对 临近 空 间 ２ 国 ０～３ ｍ高 度 范 ０ｋ
围 内 的 飞 行 器 开 展 了 广 泛 的 研 究 ｊ 随 着 临 近 空 。
就 飞行器 热控 过程 中 的关 键 问题作 理论分 析及 实例
计 算 ， 建立 临近空 间飞行器 的热设 计方 法 。 并
１ 热 设 计 依 据
素¨ ， Ｊ使得 临近 空 间 飞 行 器 的热 控 措施 既不 同于 通 常 的航空 飞行器 ， 也不 同于大气 层外 卫星 等航 天器 。