專利名稱：一種無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于飛機機載設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及對一種無沖壓進氣道綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)的改進。
背景技術(shù)：
當(dāng)前技術(shù)存在的不足之處主要表現(xiàn)在以下方面一方面，當(dāng)前飛機上使用的制冷系統(tǒng)主要包括基于空氣循環(huán)的環(huán)境控制系統(tǒng)和基于液體循環(huán)的液體冷卻系統(tǒng)，前者一般用于座艙及電子設(shè)備的通風(fēng)冷卻，而后者主要用于大熱載荷電子設(shè)備的冷卻。這兩個制冷系統(tǒng)均使用空氣-空氣熱交換器或者空氣-液體熱交換器將座艙或者電子設(shè)備熱載荷轉(zhuǎn)移至外界大氣，這將導(dǎo)致制冷系統(tǒng)性能代償損失增加及飛機飛行阻力增加，飛機燃油和飛行性能降低。另一方面，隨著飛行高度增加，環(huán)境控制系統(tǒng)的制冷載荷越來越小而加熱載荷越來越大，且大型電子設(shè)備的熱載荷在高空處于全功率工作狀態(tài)從而要求制冷量最大，說明簡單的1+1存在制冷系統(tǒng)制冷能力利用不足的問題，表明當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)計沒有考慮隨著飛行高度增加使用部分液體冷卻系統(tǒng)制冷量冷卻環(huán)境控制系統(tǒng)空氣的可行性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的本發(fā)明主要針對當(dāng)前飛機存在的制冷系統(tǒng)制冷量利用率不高的問題，提出兩個制冷系統(tǒng)的綜合熱能管理設(shè)計概念，利用液體冷卻系統(tǒng)轉(zhuǎn)移壓氣機壓縮熱及燃油和機身氣流作為熱沉轉(zhuǎn)移電子設(shè)備熱載荷的設(shè)計理念，降低制冷系統(tǒng)對沖壓空氣的使用量，實現(xiàn)滿足飛機冷卻需求的低代償損失、綠色制冷系統(tǒng)設(shè)計。本發(fā)明的技術(shù)方案是—種無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)，其特征在于，由兩輪式高壓除水制冷組件、液體冷卻系統(tǒng)1、液體冷卻系統(tǒng)2和燃油系統(tǒng)四部分組成，高壓除水制冷組件和液體冷卻系統(tǒng)1通過空氣-液體熱交換器耦合，該空氣-液體熱交換器在兩輪式高壓除水制冷組件位于壓氣機出口下游，在液體冷卻系統(tǒng)中其位于燃油-液體熱交換器與液體泵之間；液體冷卻系統(tǒng)1和燃油系統(tǒng)通過液體-燃油熱交換器耦合，該液體-燃油熱交換器在液體冷卻系統(tǒng)1中位于空氣-液體熱交換器和液體-液體熱交換器之間；液體冷卻系統(tǒng)1和液體冷卻系統(tǒng)2通過液體-液體熱交換器耦合，該液體-液體熱交換器在液體冷卻系統(tǒng)1中位于燃油-液體熱交換器和關(guān)斷活門之間，在液體冷卻系統(tǒng) 2中位于蒙皮散熱器和電加熱器之間。所述兩輪式高壓除水制冷組件由壓氣機、空氣-液體熱交換器、高壓水分離器、渦輪、低壓水分離器等附件組成，上述器件用常規(guī)方法連接。所述液體冷卻系統(tǒng)1由液體泵、單向活門、關(guān)斷活門、液體-液體熱交換器、液體-燃油熱交換器和空氣-液體熱交換器組成，上述器件用常規(guī)方法連接。
所述液體冷卻系統(tǒng)2由液體泵、單向活門、關(guān)斷活門、蒙皮散熱器、液體-液體熱交換器和電加熱器組成，上述器件用常規(guī)方法連接。所述燃油-液體熱交換器為沉浸式燃油-液體熱交換器。在所述蒙皮散熱器、液體-燃油熱交換器和和電子設(shè)備各自的出口和入口之間安裝旁路活門。本發(fā)明有益效果是該綜合熱能管理系統(tǒng)具有以下優(yōu)點1.使用蒙皮散熱器和空氣-燃油熱交換器，使得環(huán)境控制系統(tǒng)制冷組件和液體冷卻系統(tǒng)對沖壓空氣需求量為0，從而取消了機身沖壓空氣的開口，降低了制冷系統(tǒng)性能代償損失；2.使用液冷系統(tǒng)部分制冷量冷卻制冷組件壓氣機壓縮熱，降低渦輪入口氣體溫度，從而獲得更低的渦輪出口溫度，提高制冷組件除水及制冷效率；3.有效降低了對飛機飛行性能的影響，提高了飛機燃油效率，飛機經(jīng)濟性好。


圖1 無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)示意圖
具體實施例方式下面通過具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明該無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)在實際工作過程中，來自氣源系統(tǒng)的高壓高溫空氣首先由壓氣機壓縮升溫升壓，再由空氣-液體熱交換器降溫，通過高壓水分離器分離出游離水，然后經(jīng)渦輪膨脹降溫達到較低溫度，再經(jīng)過低壓水分離器進一步分離出空氣中游離水，其出口空氣溫度一般可達-10°C甚至更低。和環(huán)境控制系統(tǒng)制冷組件耦合的液體冷卻系統(tǒng)1由液體泵驅(qū)動流動阻力，依次經(jīng)過單向活門和關(guān)斷活門，然后經(jīng)過液體-液體熱交換器和液體-液體熱交換器降溫，再經(jīng)過空氣-液體熱交換器吸收壓氣機壓縮熱，最后回到液體泵的入口，完成一個循環(huán)。和液體冷卻系統(tǒng)1耦合的液體冷卻系統(tǒng)2由液體泵驅(qū)動流動阻力，依次經(jīng)過單向活門和關(guān)斷活門，先經(jīng)過蒙皮散熱器降溫，再流過液體-液體熱交換器和電子設(shè)備升溫，回到液體泵的入口，完成一個循環(huán)。此外，可通過控制蒙皮散熱器、液體-燃油熱交換器和電子設(shè)備各自的旁路活門開度調(diào)節(jié)流過其內(nèi)部的冷卻液流量，滿足環(huán)境控制系統(tǒng)制冷組件和電子設(shè)備的冷卻要求， 從而提高制冷系統(tǒng)的制冷效率。
權(quán)利要求
1.一種無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)，其特征在于，由兩輪式高壓除水制冷組件、液體冷卻系統(tǒng)1、液體冷卻系統(tǒng)2和燃油系統(tǒng)四部分組成，高壓除水制冷組件和液體冷卻系統(tǒng)1通過空氣-液體熱交換器耦合，該空氣-液體熱交換器在兩輪式高壓除水制冷組件位于壓氣機出口下游，在液體冷卻系統(tǒng)中其位于燃油-液體熱交換器與液體泵之間；液體冷卻系統(tǒng)1和燃油系統(tǒng)通過液體-燃油熱交換器耦合，該液體-燃油熱交換器在液體冷卻系統(tǒng)1中位于空氣-液體熱交換器和液體-液體熱交換器之間；液體冷卻系統(tǒng)1和液體冷卻系統(tǒng)2通過液體-液體熱交換器耦合，該液體-液體熱交換器在液體冷卻系統(tǒng)1中位于燃油-液體熱交換器和關(guān)斷活門之間，在液體冷卻系統(tǒng)2中位于蒙皮散熱器和電加熱器之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)，其特征在于， 所述兩輪式高壓除水制冷組件由壓氣機、空氣-液體熱交換器、高壓水分離器、渦輪、低壓水分離器等附件組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)，其特征在于， 所述液體冷卻系統(tǒng)1由液體泵、單向活門、關(guān)斷活門、液體-液體熱交換器、液體-燃油熱交換器和空氣-液體熱交換器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)，其特征在于， 所述液體冷卻系統(tǒng)2由液體泵、單向活門、關(guān)斷活門、蒙皮散熱器、液體-液體熱交換器和電加熱器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述燃油-液體熱交換器為沉浸式燃油-液體熱交換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)，其特征在于， 在蒙皮散熱器、液體-燃油熱交換器和和電子設(shè)備各自的出口和入口之間安裝旁路活門。
全文摘要
一種無沖壓進氣道的綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)，屬于飛機機載設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及對一種無沖壓進氣道綜合環(huán)控/液冷熱能管理系統(tǒng)的改進。本發(fā)明由兩輪式高壓除水制冷組件、液體冷卻系統(tǒng)1、液體冷卻系統(tǒng)2和燃油系統(tǒng)四部分組成，高壓除水制冷組件和液體冷卻系統(tǒng)1通過空氣-液體熱交換器耦合，該空氣-液體熱交換器在兩輪式高壓除水制冷組件位于壓氣機出口下游，在液體冷卻系統(tǒng)中其位于燃油-液體熱交換器與液體泵之間。本發(fā)明降低了制冷系統(tǒng)性能代償損失，提高了制冷組件除水及制冷效率，有效降低了對飛機飛行性能的影響，提高了飛機燃油效率，飛機經(jīng)濟性好。
文檔編號B64D13/08GK102381479SQ20111027280
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者黨曉民, 成杰 申請人:中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設(shè)計研究所