临近空间介于航空区域与航天区域之间,临近空间飞行器即指能在临近空间领域飞行并能够执行特定任务的飞行器,其在大数据收集与推送、通信预警、侦查攻击、wifi覆盖等方面蕴含着巨大战略与经济价值。低速临近空间飞行器基于制造成本较低、技术相对简单、运载能力强等优点成为目前各国研发的一个热点。随着低速临近空间飞行器技术的不断发展,所搭载的仪器设备不断增加,且载人飞行也逐渐成为可能。相关研究表明在密闭的空间环境内若无法将内部产生热量的及时排散将导致环境温度急剧上升,从而影响人员及设备的正常工作,严重时可引发安全事故。鉴于低速临近空间飞行器运行环境特点及能源限制,在航空与航天飞行器上广泛应用的温度控制技术可借鉴但不宜直接采用。本文在归纳总结现有国内外临近空间飞行器乘员舱环境控制技术的基础上,以乘员舱环境控制系统中的温度控制为主要研究对象,提出了以相变蓄冷为舱内制冷的技术思路,并采用数值仿真与实验测试相结合的方法对其可行性和有效性进行探究:首先通过传热分析建立相变蓄冷装置的物理与数学模型,并完成相变蓄冷装置与气流组织的设计工作,其次利用FLUENT软件对相变蓄冷单元融化过程及乘员舱内部环境温度分布进行数值仿真,通过仿真结果分析在相变蓄冷装置作用下乘员舱内部温度场能否满足乘员与设备正常工作要求;最后建造相变蓄冷装置样机一台,利用搭建的实验舱,采用对比实验方法测试相变蓄冷温度调控系统对乘员舱内部环境温度的控制效果,并对存在的问题进行分析。研究结果表明相变蓄冷温度调控系统在一定时间内可以有效地将乘员舱内部环境温度控制在合理范围之内,同时系统整体质量较轻,仅存在风机能耗,能耗低,此外相变材料安全无毒、可循环使用,蓄冷过程在地面完成,不依赖外部空间环境,实现了无源空间制冷技术时间和空间上的转移。综上所述,相变蓄冷温度调控系统符合低动态临近空间飞行器对环境控制系统轻质、低能耗、安全、高效的要求,对于乘员舱温度调控系统的设计具有一定指导和参考意义。