[发明专利]空间飞行器密封舱温湿度独立控制系统及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间飞行器密封舱温湿度独立控制系统及实现方法，属于航天器环境热控技术领域 

背景技术

随着人类空间技术的发展，近年来，近地轨道载人航天器、载人登月飞船等载人航天技术在许多国家获得了快速发展，载人任务也呈现出长期化的发展趋势。密封舱作为载人航天器和载人登月飞船的乘员载体，担负为舱内航天员提供合适的温湿度环境的重要任务，进行密封舱温湿度控制技术的研究对于保障航天员的生命安全、舱内设备载荷的正常工作及载人航天任务的顺利开展均具有重要意义。 

国际上，载人航天器密封舱温湿度控制系统以国际空间站较为典型，国际空间站多个舱段由多个国家分别建造，在运行上具有一定的独立性，温湿度控制系统作为重要的环境控制和生命保障系统，在各个舱段均有体现。各舱段所采用的温湿度控制方式大致相似，以美国和日本舱段的温湿控制系统为例，其温湿度控制系统均采用气液换热器和水分离器实现除湿功能，但不进行反馈控制，然后冷空气与旁路热空气通过三通风量调节阀进行冷热空气混合比例调节，实现空气控温，该温湿度控制方案，温度具有自主控制功能，湿度控制则依靠设计实现，由于温湿度强耦合关系的存在，无法实现温湿度的精细化控制。 

国内，早期，我国载人航天器密封舱内空气温湿度的控制充分借鉴了国外相关技术经验，采用温湿度一体化控制方案，基本可以满足短期驻人的任务要求。然而对于我国未来长期驻人的航天任务来说，不仅要保证航天员的长期舒 适性，同时要考虑空气温湿度对微生物滋生的影响，如果采用温湿度一体化控制方案，由于温度和湿度之间存在较强耦合，很难满足密封舱内空气温度和湿度的双重控制指标要求，会对我国载人航天任务的圆满完成产生一定影响。 

发明内容

本发明的目的在于克服一体化温湿度控制系统难以同时满足空气温度和湿度双重控制目标要求的不足，通过空气湿温度独立控制系统结构和控制方法设计，实现空间飞行器密封舱内空气温度和湿度的解耦控制，从而满足未来空间飞行器密封舱内空气温湿度控制的精细化要求。 

本发明技术解决方案之一：空间飞行器密封舱温湿度独立控制系统，其特征在于：所述系统为降温调温型温湿度独立控制系统，它包括：通风系统、低温流体回路、中温流体回路、冷凝干燥器和气液换热器，其中： 

通风系统包括除湿支路、补热支路、通风主路和风机，除湿支路上布设冷凝干燥器组件，通过冷凝干燥器与低温流体回路耦合连接，除湿支路和补热支路并联，两个支路汇集后构成通风主路，通风主路上布设气液换热器，通过气液换热器与中温流体回路耦合连接，风机布设在通风主路上，位于气液换热器后端；除湿支路中空气来自空间飞行器密封舱中人活动区，补热支路中空气来自空间飞行器密封舱仪器设备区，除湿支路与补热支路具有并联结构关系，两者空气混合后进入通风主路；为实现通风系统空气控湿功能，在除湿支路设置冷凝干燥器，冷凝干燥器是一个具有冷凝水收集功能的气液换热组件，气侧为除湿支路空气，气侧入口空气温度范围为25～30℃，液侧为低温流体，液侧入口流体温度范围为2～8℃，低温流体来自低温流体回路，对除湿支路空气进行除湿调节；为实现通风系统空气控温功能，在通风主路设置气液换热器，气液换热器是一个热量交换组件，气侧为通风主路空气，液侧为中温流体，液侧入口流 体温度范围为15～18℃，液侧中温流体来自中温流体回路，对通风主路空气进行降温调节；通风主路空气经过冷凝干燥器控湿和气液换热器控温后达到控制目标要求，根据工作模式不同，空气温湿度控制目标通常在19～23℃、30％～70％范围内选取，经过温湿度控制调节后的空气，在风机动力作用下，返回空间飞行器密封舱中的人活动区和仪器设备区，实现空间飞行器密封舱内部空气的密闭循环流动。 

本发明技术解决方案之二：空间飞行器密封舱温湿度独立控制系统，其特征在于：所述系统为升温调温型温湿度独立控制系统，它包括通风系统、低温流体回路、中温流体回路、冷凝干燥器和气液换热器。其中：