本发明涉及环境控制，更具体涉及一种机载吊舱环境控制系统及方法。
背景技术：
1、机载吊舱是在已有现役飞机的条件下要增加器白天及夜间攻击能力而提出的一种高科技装备，是固定翼飞机和无人机光电侦察、精准打击、光电对抗、告警技术及其装备中的重要组成部分，因此各个国家都在积极开发各种用途机载吊舱，它可以搭载多种传感器，如光学成像、红外成像、合成孔径雷达等，以实现对目标的准确侦察和监视。为保障机载吊舱设备在干燥、适宜的工作环境温度下工作，提升设备的性能及可靠性，通常在机载吊舱上加装环控装置，吸收设备发热和飞行气动加热传入吊舱内的热载荷，避免设备温升过高。
2、环控装置作为吊舱的核心系统之一，主要用于对机载吊舱设备热载荷进行散热，实现吊舱内设备环境温度控制，目前通常采用三种技术方案：
3、(1)冲压风冷却方案：在吊舱外表设置蒙皮进气道或漏斗型进气道，用于将吊舱随载机飞行过程中产生的冲压风引入吊舱内部，对吊舱内传感器和电子设备进行直接冷却或通过换热器对设备进行间接冷却；该方案的优势在于：结构简单可靠性高；但缺点是其不具备地面制冷功能，在飞行马赫数过高时，气动加热效应导致引风温度过高，无法对舱内设备降温；
4、(2)逆升压涡轮制冷方案：在吊舱内部设置ttc涡轮冷却器或tc涡轮冷却器，吊舱外表进气道设置同冲压风冷却方案，冲压风通过进气道进入吊舱内后，先经过ttc涡轮冷却器上的制冷涡轮膨胀降温后对传感器设备和电子设备进行直接冷却或通过换热器对设备进行间接冷却，最后经过制冷涡轮增压后排出吊舱。相较于冲压风冷却方案，逆升压涡轮制冷方案增加了涡轮冷却器对冲压风进行制冷降温，可大幅提升环控装置的制冷量；该方案的优势在于：1)结构简单、可靠性高；2)制冷量会随飞行马赫数提升而提升，可有效解决飞行速度过高带来的气动加热问题；3)制冷量大且无需耗电；缺点在于：1)在飞行条件下利用冲压风作为动力驱动涡轮制冷，不具备地面制冷功能；2)控温精度低；3)制冷过程无相变，制冷效率低；
5、(3)闭式蒸发循环制冷方案：在吊舱内部设置闭式压缩制冷循环回路，吊舱外表进气道设置同冲压风冷却方案，冲压风通过进气道进入吊舱后，经过压缩制冷循环的冷凝器，与内部氟利昂工质换热后排出吊舱；该方案的优势在于：1)控温精度高；2)制冷过程存在相变，制冷效率高；3)具备地面制冷功能；缺点在于：1)在飞行条件下利用冲压风作为冷凝器热沉，在大马赫飞行条件下，引气温度过高时，使用受限即飞行速度越高，制冷量越小；2)为满足吊舱内不同部位的散热需求，闭式制冷循环管路复杂，密封件多，系统故障率较高。
6、可见，目前的制冷方案都存在缺点，无法同时满足机载吊舱在地面和飞行两种情况下的降温要求。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于，如何同时满足机载吊舱在地面和飞行两种情况下的降温要求。
2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种机载吊舱环境控制系统，包括蒸发循环制冷单元、逆升压空气循环单元、地面风机，吊舱包括依次相连的气密舱、电子舱、环控舱，所述逆升压空气循环单元、地面风机设于环控舱内，所述蒸发循环制冷单元设于气密舱与电子舱之间，所述蒸发循环制冷单元与所述气密舱相连通并为其提供冷量，所述逆升压空气循环单元通过贯穿电子舱的供冷循环管路与蒸发循环制冷单元相连并为蒸发循环制冷单元提供冷量，所述地面风机与蒸发循环制冷单元相连并能够将外部空气输入蒸发循环制冷单元和将经过蒸发循环制冷单元的外部空气排出，所述蒸发循环制冷单元、逆升压空气循环单元上均设有温度传感器。
3、作为优选的技术方案，所述逆升压空气循环单元包括涡轮冷却器，所述涡轮冷却器包括制冷涡轮、动力涡轮和压缩涡轮，所述制冷涡轮、动力涡轮以及压缩涡轮固定安装于同一转轴上，所述制冷涡轮的输入端连接有空气输入管路，其输出端通过供冷循环管路的输入管路与蒸发循环制冷单元相连，所述压缩涡轮的输出端连接有空气输出管路，所述压缩涡轮的输入端与供冷循环管路的输出管路相连。
4、作为优选的技术方案，所述空气输出管路还通过调温管路与输入管路相连，所述调温管路上设有旁通活门。
5、作为优选的技术方案，所述蒸发循环制冷单元包括分隔设置的冷端和热端，所述冷端设于蒸发循环制冷单元靠近气密舱的一侧，所述热端设于蒸发循环制冷单元靠近电子舱的一侧，所述冷端的进气口和排气口分别与蒸发器相连并与其换热。
6、作为优选的技术方案，所述冷端包括蒸发器，所述热端包括冷凝器、压缩机、节流装置，所述蒸发器、冷凝器、压缩机、节流装置通过蒸发循环制冷管路相连并形成一个循环管路。
7、作为优选的技术方案，所述地面风机包括地面风机一和地面风机二，所述供冷循环管路的输出管路还连接有第一分支管路，第一分支管路上设有地面风机二，所述供冷循环管路的输入管路上还连接有第二分支管路，第二分支管路上设有地面风机一，所述地面风机一用于将外部空气送入蒸发循环制冷单元；所述地面风机二用于将经过蒸发循环制冷单元后的空气排出。
8、一种机载吊舱环境控制系统的控制方法，包括控制单元，控制单元与蒸发循环制冷单元、逆升压空气循环单元、地面风机、温度传感器均为电性或通信连接，所述气密舱内设有气密舱风机，所述逆升压空气循环单元内设有制冷涡轮，所述制冷涡轮的输入端连接有空气输入管路，所述空气输入管路还通过调温管路与输入管路相连，所述调温管路上设有旁通活门，处于地面模式时，包括如下步骤：
9、s1、控制单元读取蒸发器入口设置的第二温度传感器z2发出的温度值，当其高于设定温度t1时，则发出控制信号：启动气密舱风机、地面风机；
10、s2、当s1步骤运行正常时，控制单元读取蒸发器出口设置的第一温度传感器z1发出的温度值，当其高于设定温度t2时，则发出控制信号：开启蒸发循环制冷单元；
11、s3、当s2步骤运行正常时，控制单元读取蒸发器出口的第一温度传感器z1发出的温度值，当其低于设定温度t3时，则发出控制信号：关闭蒸发循环制冷单元；
12、s4、重复执行s2和s3；
13、s5、完成地面工作，关闭蒸发循环制冷单元、气密舱风机、地面风机；
14、处于空中模式时，包括如下步骤：
15、s01、控制单元禁用地面风机；控制单元读取第二温度传感器z2发出的温度值，当其高于设定温度t3时，则发出控制信号：启动气密舱风机，同时控制单元读取逆升压空气循环单元的制冷涡轮出口设置的第三温度传感器w1的温度值，当其低于设定温度t4时，则发出控制信号：开启旁通活门；当其温度高于设定温度t5，则发出控制信号：关闭旁通活门；
16、s02、当s01运行正常时，控制单元读取第一温度传感器z1温度，当其高于设定温度t6时，则发出控制信号：开启蒸发循环制冷单元；同时控制单元读取第三温度传感器w1温度，当其低于设定温度t4时，则发出控制信号：开启旁通活门；当其温度高于设定温度t5，则发出控制信号：关闭旁通活门；
17、s03、当s02运行正常时，控制单元读取第一温度传感器z1温度，当其低于设定温度t7时，则发出控制信号：关闭蒸发循环制冷单元；同时控制单元读取第三温度传感器w1温度，当其低于设定温度t4时，则发出控制信号：开启旁通活门；当其温度高于设定温度t5，则发出控制信号：关闭旁通活门；
18、s04、重复执行步骤s02和s03；
19、s05、完成空中工作，控制单元关闭蒸发循环制冷单元、气密舱风机以及旁通活门。
20、作为优选的技术方案，所述t1为20℃～60℃；t2为0℃～60℃；t3为20℃～60℃；t4为-30℃～29℃；t5为-30℃～29℃；t6为0℃-60℃；t7为10℃～40℃。
21、作为优选的技术方案，所述s1包括如下步骤：
22、s11、控制单元接受上位机发送的地面模式指令后，将工作模式切换为地面模式，控制单元禁用旁通活门，对蒸发循环制冷单元、逆升压空气循环单元、温度传感器、气密舱风机以及地面风机的故障状态进行检测；
23、s12、当s11步骤运行正常，蒸发循环制冷单元、旁通活门、气密舱风机、地面风机均处于关闭状态；控制单元读取第二温度传感器z2发出的温度值，当其高于设定温度t1时，则发出控制信号：启动气密舱风机、地面风机。
24、作为优选的技术方案，所述s01包括如下步骤：
25、s011、控制单元接受上位机发送的空中模式指令后，将工作模式切换为空中模式，控制单元禁用地面风机，对蒸发循环制冷单元、逆升压空气循环单元、温度传感器、气密舱风机的故障状态进行检测；
26、s012、当s011步骤运行正常，蒸发循环制冷单元、旁通活门、气密舱风机、地面风机均处于关闭状态；控制单元读取第二温度传感器z2发出的温度值，当其高于设定温度t3时，则发出控制信号：启动气密舱风机，同时控制单元读取第三温度传感器w1温度，当其低于设定温度t4时，则发出控制信号：开启旁通活门；当其温度高于设定温度t5，则发出控制信号：关闭旁通活门。
27、本发明的有益效果在于：
28、(1)本发明中，采用逆升压空气循环单元和蒸发循环制冷单元复合的制冷方案，在飞行状态下，逆升压空气循环单元作为前级，利用冲压空气作为动力源和循环工质，飞行速度越高制冷量越大，可弥补单蒸发循环飞行速度越大，制冷量越小的不足；利用蒸发循环制冷单元主动制冷配合逆升压空气循环单元的两级制冷方案，可有效降低传感器设备散热热沉温度，提升仅能靠风冷散热的传感器设备冷却效果和性能，同时具备地面工作模式，无需外部保障设备即可在地面环境无外部冲压引气的条件下实现制冷效果。
29、(2)本发明中，蒸发循环制冷单元采用模块化技术方案，将压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器集成设计，减少了传统蒸发循环系统的连接管路，外场拆装更换便捷，同时将蒸发循环模块设置于气密舱和电子舱之间，环控舱段与整舱集成后无需额外充注冷媒，具备断舱维护方便、外场检修便捷的优势。
30、(3)本发明中，通过将供冷循环管路的输入管路穿过电子舱，可为电子舱进一步降温。
31、(4)本发明中，可以利用环控装置的地面模式对气密舱进行预冷降温，使吊舱在升空后可以快速进入最佳工作状态。
1.一种机载吊舱环境控制系统，其特征在于，包括蒸发循环制冷单元、逆升压空气循环单元、地面风机，吊舱包括依次相连的气密舱、电子舱、环控舱，所述逆升压空气循环单元、地面风机设于环控舱内，所述蒸发循环制冷单元设于气密舱与电子舱之间，所述蒸发循环制冷单元与所述气密舱相连通并为其提供冷量，所述逆升压空气循环单元通过贯穿电子舱的供冷循环管路与蒸发循环制冷单元相连并为蒸发循环制冷单元提供冷量，所述地面风机与蒸发循环制冷单元相连并能够将外部空气输入蒸发循环制冷单元和将经过蒸发循环制冷单元的外部空气排出，所述蒸发循环制冷单元、逆升压空气循环单元上均设有温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种机载吊舱环境控制系统，其特征在于，所述逆升压空气循环单元包括涡轮冷却器，所述涡轮冷却器包括制冷涡轮、动力涡轮和压缩涡轮，所述制冷涡轮、动力涡轮以及压缩涡轮固定安装于同一转轴上，所述制冷涡轮的输入端连接有空气输入管路，其输出端通过供冷循环管路的输入管路与蒸发循环制冷单元相连，所述压缩涡轮的输出端连接有空气输出管路，所述压缩涡轮的输入端与供冷循环管路的输出管路相连。
3.根据权利要求2所述的一种机载吊舱环境控制系统，其特征在于，所述空气输出管路还通过调温管路与输入管路相连，所述调温管路上设有旁通活门。
4.根据权利要求1所述的一种机载吊舱环境控制系统，其特征在于，所述蒸发循环制冷单元包括分隔设置的冷端和热端，所述冷端设于蒸发循环制冷单元靠近气密舱的一侧，所述热端设于蒸发循环制冷单元靠近电子舱的一侧，所述冷端的进气口和排气口分别与蒸发器相连并与其换热。
5.根据权利要求4所述的一种机载吊舱环境控制系统，其特征在于，所述冷端包括蒸发器，所述热端包括冷凝器、压缩机、节流装置，所述蒸发器、冷凝器、压缩机、节流装置通过蒸发循环制冷管路相连并形成一个循环管路。
6.根据权利要求1所述的一种机载吊舱环境控制系统，其特征在于，所述地面风机包括地面风机一和地面风机二，所述供冷循环管路的输出管路还连接有第一分支管路，第一分支管路上设有地面风机二，所述供冷循环管路的输入管路上还连接有第二分支管路，第二分支管路上设有地面风机一，所述地面风机一用于将外部空气送入蒸发循环制冷单元；所述地面风机二用于将经过蒸发循环制冷单元后的空气排出。
7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的机载吊舱环境控制系统的控制方法，包括控制单元，控制单元与蒸发循环制冷单元、逆升压空气循环单元、地面风机、温度传感器均为电性或通信连接，所述气密舱内设有气密舱风机，所述逆升压空气循环单元内设有制冷涡轮，所述制冷涡轮的输入端连接有空气输入管路，所述空气输入管路还通过调温管路与输入管路相连，所述调温管路上设有旁通活门，其特征在于，处于地面模式时，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种机载吊舱环境控制系统的控制方法，其特征在于，所述t1为20℃～60℃；t2为0℃～60℃；t3为20℃～60℃；t4为-30℃～29℃；t5为-30℃～29℃；t6为0℃-60℃；t7为10℃～40℃。
9.根据权利要求7所述的一种机载吊舱环境控制系统的控制方法，其特征在于，所述s1包括如下步骤：
10.根据权利要求7所述的一种机载吊舱环境控制系统的控制方法，其特征在于，所述s01包括如下步骤：
