题目：表面智能温控蒙皮的设计与应用研究

采用热电致冷器（TEC）作为制冷元件的表面温控系统应用于武器装备的红外隐身是智能红外隐身发展的一个重要方向。基于TEC的智能温控系统的研制涉及多学科交叉，技术复杂，而国内目前相关的应用基础研究薄弱，难以满足实际需求。本文首先对液氮冷却和TEC冷却进行了实验对比分析，明确了基于TEC的智能温控蒙皮系统的可行性，并考察了环境、TEC热端的散热方式和电流对该智能温控蒙皮温控性能的影响；其次，面向实际应用，根据热电制冷原理和TEC主要工作参数，以单片机（MCU）为控制核心、采用PI控制方式进行基于多个TEC的表面智能温控蒙皮的原理样件设计；再次，根据设计方案加工了散热器，搭建了温度控制系统，并将它们与多个TEC制冷元件、铝合金蒙皮、电源等集成制作了智能温控蒙皮，同时对几种可行的集成工艺进行了对比分析；在实验室条件下对智能温控蒙皮的温控性能进行了初步实验测试，考察了TEC工作电流、排布、散热方式和集成方式等对智能温控蒙皮温控性能的影响，并对蒙皮表面的温度分布进行了实验测定；最后，进行现场测试，考察智能温控蒙皮在实际应用中随环境温度的自适应变化能力和应用其对某装备特殊部位进行红外隐身的实际效果。通过本论文的研究，得到主要结论：（1）TEC冷却相比液氮冷却具有表面温度可控性好、控温精度高、体积小、重量轻等优势；（2）针对实际应用设计的表面智能温控蒙皮（300mm×300mm）采用25片TEC 12706分五路单独控制，以单片机（MCU）为控制核心、采用PI控制模式，散热器为铝质型材；（3）对TEC与铝合金蒙皮和散热器的连接工艺中采用接触面涂覆导热硅脂结合机械固定的方法，能更有效地减小接触热阻，当导热硅脂的导热系数提高0.2 W/m℃，蒙皮温控响应时间可减少25%；（4）智能温控蒙皮的温控性能受到TEC工作电流（1-5A）的影响，响应时间随电流的增加而减小，电流增加到3.5A后响应时间变化不明显，但TEC的制冷效率下降；（5）相变散热器在短时间工作的情况下，相比铝质散热器更好的保持了TEC的热端温度，有利于提高智能温控蒙皮的温控性能；（6）基于多个TEC的智能温控蒙皮（300mm×300mm）表面的温度分布和温控性能受TEC与蒙皮面积比的影响，当面积比为1:2时，蒙皮表面最大温差为0.5℃，蒙皮表面温度从40℃降到0℃需要24s左右；而面积比为1:4对应得最大温差为2.5℃，蒙皮表面温度从40℃降到0℃需要29s左右；（7）在现场测试中，应用于实际目标的智能温控蒙皮表面温度全天候随环境自适应变化，达到了智能红外隐身的效果。