一種適于瞬時(shí)高熱流的熱管理裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于飛機(jī)環(huán)境控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)外飛機(jī)環(huán)境控制領(lǐng)域應(yīng)用的主要技術(shù)有空氣循環(huán)冷卻技術(shù)、蒸發(fā)循環(huán)冷卻技術(shù)和液體回路冷卻技術(shù)。
[0003]空氣循環(huán)冷卻技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種類(lèi)型的飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)中，但是制冷性能系數(shù)低，地面停機(jī)時(shí)系統(tǒng)工作可靠性差，加之又由于引入的是外界沖壓空氣，導(dǎo)致使用高度和速度受到一定的限制，這些都與高超聲速飛行器氣動(dòng)加熱嚴(yán)重，飛行高度和速度大的特點(diǎn)形成了矛盾。
[0004]蒸發(fā)循環(huán)冷卻技術(shù)具有以下特點(diǎn):性能系數(shù)較高，經(jīng)濟(jì)性較好；與外界大氣的關(guān)系較小，基本上不受飛行高度和速度的影響；適應(yīng)性大，可把制冷作用準(zhǔn)確地調(diào)定在所需點(diǎn)上；能夠解決飛機(jī)地面停機(jī)冷卻及低空除濕問(wèn)題。
[0005]液體回路冷卻技術(shù)屬于間接式冷卻，中間冷卻劑為液體。液體的導(dǎo)熱系數(shù)和質(zhì)量熱容均比空氣大得多。在同樣的設(shè)備功率下，使用液體冷卻劑可以減少通往設(shè)備的流量及管路尺寸，成為對(duì)集中熱載荷和遠(yuǎn)距離熱載荷進(jìn)行冷卻的一種非常有效的方法。
[0006]上述現(xiàn)有技術(shù)往往考慮的是人或設(shè)備，是相對(duì)獨(dú)立的，并沒(méi)有統(tǒng)籌安排。高超聲速飛行器熱管理系統(tǒng)不僅要為人員提供一個(gè)良好的、舒適的工作環(huán)境，而且要為電子設(shè)備和其它設(shè)備提供一個(gè)安全可靠的工作環(huán)境，其對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更為苛刻的要求，應(yīng)當(dāng)考慮重量、性能、成本、可靠性、代償損失等因素，將機(jī)體結(jié)構(gòu)、防熱系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)乃至推進(jìn)系統(tǒng)綜合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0007]高超聲速飛行器是當(dāng)今世界各主要航空航天大國(guó)研究的熱點(diǎn)，它具有及其重要的商業(yè)和軍事應(yīng)用價(jià)值，對(duì)國(guó)家安全具有極大的戰(zhàn)略意義。高超聲速飛行器在大氣層中以馬赫數(shù)大于5的速度飛行，遭遇到的氣動(dòng)加熱環(huán)境極其嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明目的
[0009]本發(fā)明的任務(wù)和目的旨在從高超聲速飛行器滿足飛行時(shí)間短，速度、高度變化快的任務(wù)包線的角度出發(fā)，解決傳入飛行器內(nèi)部氣動(dòng)加熱量、發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱和電子設(shè)備散發(fā)熱量的冷卻需求，提出適用于瞬時(shí)高熱流的熱管理裝置。
[0010]技術(shù)方案
[0011]—種適于瞬時(shí)高熱流的熱管理裝置，包含流量控制活門(mén)1，過(guò)濾器2，空氣液氫換熱器3，關(guān)斷活門(mén)4，第二關(guān)斷活門(mén)5，風(fēng)扇6，座艙7，泵8，儲(chǔ)液箱9，電子設(shè)備10，第二動(dòng)力系統(tǒng)11，液壓系統(tǒng)12，液氫燃料箱13，泵14，溫度控制活門(mén)15，發(fā)動(dòng)機(jī)16，
[0012]液氫燃料箱13中的燃料通過(guò)泵14做功，流入空氣液氫換熱器3并吸收熱量后，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)16 ；
[0013]其中，沖壓空氣通過(guò)過(guò)濾器2進(jìn)入空氣液氫換熱器3將熱量傳遞給液氫燃料；在飛行器地面停機(jī)時(shí)，空氣液氫換熱器3的空氣側(cè)通過(guò)關(guān)閉關(guān)斷活門(mén)4同時(shí)打開(kāi)第二關(guān)斷活門(mén)5后被風(fēng)扇6抽吸排出；當(dāng)飛行器在空中時(shí)，空氣液氫換熱器3的空氣側(cè)通過(guò)打開(kāi)關(guān)斷活門(mén)4同時(shí)關(guān)閉第二關(guān)斷活門(mén)5后被排出；
[0014]液體依次通過(guò)電子設(shè)備10、第二動(dòng)力系統(tǒng)11和液壓系統(tǒng)12并帶走熱載荷后，通過(guò)泵8進(jìn)入儲(chǔ)液箱9，將熱量傳遞給液氫燃料箱13后再依次進(jìn)入電子設(shè)備10、第二動(dòng)力系統(tǒng)11和液壓系統(tǒng)12，形成液體循環(huán)冷卻回路。
[0015]所述沖壓空氣的流量由流量控制活門(mén)I進(jìn)行控制，其溫度由溫度控制活門(mén)15進(jìn)行控制。
[0016]技術(shù)效果
[0017]本發(fā)明由座艙空氣調(diào)節(jié)分系統(tǒng)和電子設(shè)備冷卻分系統(tǒng)組成。以液氫燃料作為熱沉，不會(huì)額外增加飛行器的起飛質(zhì)量，代償損失??；利用沖壓空氣實(shí)現(xiàn)座艙空氣調(diào)節(jié)功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；利用單相液體回路系統(tǒng)有效帶走電子設(shè)備、第二動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的集中熱載荷；利用儲(chǔ)液箱浸沒(méi)在液氫燃料箱內(nèi)充當(dāng)“熱緩沖器”，有效冷卻瞬時(shí)高熱流熱載荷。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，一種適于瞬時(shí)高熱流的熱管理裝置，包含流量控制活門(mén)1，過(guò)濾器2，空氣液氫換熱器3，關(guān)斷活門(mén)4，第二關(guān)斷活門(mén)5，風(fēng)扇6，座艙7，泵8，儲(chǔ)液箱9，電子設(shè)備10，第二動(dòng)力系統(tǒng)11，液壓系統(tǒng)12，液氫燃料箱13，泵14，溫度控制活門(mén)15，發(fā)動(dòng)機(jī)16。
[0020]液氫燃料箱13中的燃料通過(guò)泵14做功，流入空氣液氫換熱器3并吸收熱量后，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)16。
[0021 ] 其中，沖壓空氣通過(guò)過(guò)濾器2進(jìn)入空氣液氫換熱器3將熱量傳遞給液氫燃料；所述沖壓空氣的流量由流量控制活門(mén)I進(jìn)行控制，其溫度由溫度控制活門(mén)15進(jìn)行控制。在飛行器地面停機(jī)時(shí)，空氣液氫換熱器3的空氣側(cè)通過(guò)關(guān)閉關(guān)斷活門(mén)4同時(shí)打開(kāi)第二關(guān)斷活門(mén)5后被風(fēng)扇6抽吸排出；當(dāng)飛行器在空中時(shí)，空氣液氫換熱器3的空氣側(cè)通過(guò)打開(kāi)關(guān)斷活門(mén)4同時(shí)關(guān)閉第二關(guān)斷活門(mén)5后被排出；
[0022]液體依次通過(guò)電子設(shè)備10、第二動(dòng)力系統(tǒng)11和液壓系統(tǒng)12并帶走熱載荷后，通過(guò)泵8進(jìn)入儲(chǔ)液箱9，將熱量傳遞給液氫燃料箱13后再依次進(jìn)入電子設(shè)備10、第二動(dòng)力系統(tǒng)11和液壓系統(tǒng)12，形成液體循環(huán)冷卻回路。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適于瞬時(shí)高熱流的熱管理裝置，包含流量控制活門(mén)(1)，過(guò)濾器(2)，空氣液氫換熱器⑶，關(guān)斷活門(mén)(4)，第二關(guān)斷活門(mén)(5)，風(fēng)扇(6)，座艙(7)，泵(8)，儲(chǔ)液箱(9)，電子設(shè)備(10)，第二動(dòng)力系統(tǒng)(11)，液壓系統(tǒng)(12)，液氫燃料箱(13)，泵(14)，溫度控制活門(mén)(15)，發(fā)動(dòng)機(jī)(16)， 其特征在于:液氫燃料箱(13)中的燃料通過(guò)泵(14)做功，流入空氣液氫換熱器(3)并吸收熱量后，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)(16)； 其中，沖壓空氣通過(guò)過(guò)濾器(2)進(jìn)入空氣液氫換熱器(3)將熱量傳遞給液氫燃料；在飛行器地面停機(jī)時(shí)，空氣液氫換熱器(3)的空氣側(cè)通過(guò)關(guān)閉關(guān)斷活門(mén)(4)同時(shí)打開(kāi)第二關(guān)斷活門(mén)(5)后被風(fēng)扇(6)抽吸排出；當(dāng)飛行器在空中時(shí)，空氣液氫換熱器(3)的空氣側(cè)通過(guò)打開(kāi)關(guān)斷活門(mén)(4)同時(shí)關(guān)閉第二關(guān)斷活門(mén)(5)后被排出； 液體依次通過(guò)電子設(shè)備(10)、第二動(dòng)力系統(tǒng)(11)和液壓系統(tǒng)(12)并帶走熱載荷后，通過(guò)泵(8)進(jìn)入儲(chǔ)液箱(9)，將熱量傳遞給液氫燃料箱(13)后再依次進(jìn)入電子設(shè)備(10)、第二動(dòng)力系統(tǒng)(11)和液壓系統(tǒng)(12)，形成液體循環(huán)冷卻回路。2.如權(quán)利要求1所述的一種適于瞬時(shí)高熱流的熱管理裝置，其特征在于，所述沖壓空氣的流量由流量控制活門(mén)(I)進(jìn)行控制，其溫度由溫度控制活門(mén)(15)進(jìn)行控制。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種適于瞬時(shí)高熱流的熱管理裝置，包含流量控制活門(mén)(1)，過(guò)濾器(2)，空氣液氫換熱器(3)，關(guān)斷活門(mén)(4)，第二關(guān)斷活門(mén)(5)，風(fēng)扇(6)，座艙(7)，泵(8)，儲(chǔ)液箱(9)，電子設(shè)備(10)，液氫燃料箱(13)中的燃料通過(guò)泵(14)做功，流入空氣液氫換熱器(3)并吸收熱量后，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)(16)。本發(fā)明利用沖壓空氣實(shí)現(xiàn)座艙空氣調(diào)節(jié)功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；利用單相液體回路系統(tǒng)有效帶走電子設(shè)備、第二動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的集中熱載荷；利用儲(chǔ)液箱浸沒(méi)在液氫燃料箱內(nèi)充當(dāng)“熱緩沖器”，有效冷卻瞬時(shí)高熱流熱載荷。
【IPC分類(lèi)】B64D13/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105620760
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410605487
【發(fā)明人】楊文強(qiáng), 張翠峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月31日