一種適于長(zhǎng)航時(shí)大熱流的熱管理裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種飛機(jī)環(huán)境控制技術(shù)。
【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)間長(zhǎng)、速度大和高度高的任務(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，提出適用于長(zhǎng)航時(shí)大熱流的熱管理裝置。
[0010]技術(shù)方案
[0011]—種適于長(zhǎng)航時(shí)大熱流的熱管理裝置，包含壓氣機(jī)1，空液熱交換器2，渦輪3，水分離器4，座艙5，電機(jī)6，電子設(shè)備7，蒸發(fā)器8，溫度控制活門9，壓縮機(jī)10，冷凝器11，節(jié)流閥12，碳?xì)淙剂舷?3，泵14，發(fā)動(dòng)機(jī)15，
[0012]其中，空氣在壓氣機(jī)I內(nèi)受到壓縮后進(jìn)入空液熱交換器2，將熱量傳遞給液體循環(huán)冷卻回路，再進(jìn)入渦輪3降溫，經(jīng)水分離器4進(jìn)入座艙5，吸收熱量后再進(jìn)入壓氣機(jī)1，完成一個(gè)循環(huán):其中壓氣機(jī)I動(dòng)力來(lái)自電機(jī)6的輸入功率以及渦輪3的膨脹做功；
[0013]所述液體循環(huán)冷卻回路的工作狀態(tài)為液體在電子設(shè)備7吸收熱量后進(jìn)入蒸發(fā)器8被冷卻，同時(shí)溫度控制活門9進(jìn)行調(diào)溫后，與空液熱交換器2換熱后進(jìn)入電子設(shè)備7，形成液體循環(huán)冷卻回路:液體制冷劑在蒸發(fā)器8中吸收液體冷卻回路的熱量后蒸發(fā)，蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)10中被壓縮，然后進(jìn)入冷凝器11將熱量傳遞給碳?xì)淙剂?，冷卻后的制冷劑經(jīng)節(jié)流閥12流入蒸發(fā)器8，再次吸收熱量而不斷循環(huán):碳?xì)淙剂舷?3中燃料通過(guò)泵14做功后，流入冷凝器11中吸收熱量后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)15。
[0014]技術(shù)效果
[0015]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。以碳?xì)淙剂献鳛闊岢?，系統(tǒng)冷卻能力大；利用空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)對(duì)座艙空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高；利用蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)和單相液體回路系統(tǒng)之間換熱帶走電子設(shè)備和座艙的熱載荷，能量利用率較高，結(jié)構(gòu)緊湊。適用于飛行時(shí)間長(zhǎng)，飛行速度大、飛行高度高的高超聲速飛行器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果，例如性能的提高、成本的降低等。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，一種適于長(zhǎng)航時(shí)大熱流的熱管理裝置，包含壓氣機(jī)1，空液熱交換器2，渦輪3，水分離器4，座艙5，電機(jī)6，電子設(shè)備7，蒸發(fā)器8，溫度控制活門9，壓縮機(jī)10，冷凝器11，節(jié)流閥12，碳?xì)淙剂舷?3，泵14，發(fā)動(dòng)機(jī)15，
[0018]其中，空氣在壓氣機(jī)I內(nèi)受到壓縮后進(jìn)入空液熱交換器2，將熱量傳遞給液體循環(huán)冷卻回路，再進(jìn)入渦輪3降溫，經(jīng)水分離器4進(jìn)入座艙5，吸收熱量后再進(jìn)入壓氣機(jī)1，完成一個(gè)循環(huán):其中壓氣機(jī)I動(dòng)力來(lái)自電機(jī)6的輸入功率以及渦輪3的膨脹做功；
[0019]所述液體循環(huán)冷卻回路的工作狀態(tài)為液體在電子設(shè)備7吸收熱量后進(jìn)入蒸發(fā)器8被冷卻，同時(shí)溫度控制活門9進(jìn)行調(diào)溫后，與空液熱交換器2換熱后進(jìn)入電子設(shè)備7，形成液體循環(huán)冷卻回路:液體制冷劑在蒸發(fā)器8中吸收液體冷卻回路的熱量后蒸發(fā)，蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)10中被壓縮，然后進(jìn)入冷凝器11將熱量傳遞給碳?xì)淙剂?，冷卻后的制冷劑經(jīng)節(jié)流閥12流入蒸發(fā)器8，再次吸收熱量而不斷循環(huán):碳?xì)淙剂舷?3中燃料通過(guò)泵14做功后，流入冷凝器11中吸收熱量后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)15。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適于長(zhǎng)航時(shí)大熱流的熱管理裝置，包含壓氣機(jī)(I)，空液熱交換器(2)，渦輪(3)，水分離器(4)，座艙(5)，電機(jī)(6)，電子設(shè)備(7)，蒸發(fā)器(8)，溫度控制活門(9)，壓縮機(jī)(10)，冷凝器(11)，節(jié)流閥(12)，碳?xì)淙剂舷?13)，泵(14)，發(fā)動(dòng)機(jī)(15)， 其特征在于:空氣在壓氣機(jī)(I)內(nèi)受到壓縮后進(jìn)入空液熱交換器(2)，將熱量傳遞給液體循環(huán)冷卻回路，再進(jìn)入渦輪(3)降溫，經(jīng)水分離器(4)進(jìn)入座艙(5)，吸收熱量后再進(jìn)入壓氣機(jī)(I)，完成一個(gè)循環(huán):其中壓氣機(jī)(I)動(dòng)力來(lái)自電機(jī)(6)的輸入功率以及潤(rùn)輪(3)的膨脹做功； 其中所述液體循環(huán)冷卻回路的工作狀態(tài)為液體在電子設(shè)備(7)吸收熱量后進(jìn)入蒸發(fā)器(8)被冷卻，同時(shí)溫度控制活門(9)進(jìn)行調(diào)溫后，與空液熱交換器(2)換熱后進(jìn)入電子設(shè)備(7)，形成液體循環(huán)冷卻回路:液體制冷劑在蒸發(fā)器(8)中吸收液體冷卻回路的熱量后蒸發(fā)，蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)(10)中被壓縮，然后進(jìn)入冷凝器(11)將熱量傳遞給碳?xì)淙剂?，冷卻后的制冷劑經(jīng)節(jié)流閥(12)流入蒸發(fā)器(8)，再次吸收熱量而不斷循環(huán):碳?xì)淙剂舷?13)中燃料通過(guò)泵(14)做功后，流入冷凝器(11)中吸收熱量后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)(15)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適于長(zhǎng)航時(shí)大熱流的熱管理裝置，包含壓氣機(jī)(1)，空液熱交換器(2)，渦輪(3)，水分離器(4)，座艙(5)，電機(jī)(6)，電子設(shè)備(7)，蒸發(fā)器(8)，溫度控制活門(9)，空氣在壓氣機(jī)(1)內(nèi)受到壓縮后進(jìn)入空液熱交換器(2)，將熱量傳遞給液體循環(huán)冷卻回路，再進(jìn)入渦輪(3)降溫，經(jīng)水分離器(4)進(jìn)入座艙(5)，吸收熱量后再進(jìn)入壓氣機(jī)(1)，完成一個(gè)循環(huán)：其中壓氣機(jī)(1)動(dòng)力來(lái)自電機(jī)(6)的輸入功率以及渦輪(3)的膨脹做功。本發(fā)明以碳?xì)淙剂献鳛闊岢?，系統(tǒng)冷卻能力大；利用空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)對(duì)座艙空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，可靠性高；能量利用率較高，結(jié)構(gòu)緊湊。
【IPC分類】B64D37/00, B64D33/00
【公開號(hào)】CN105539860
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410604617
【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
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2014年10月31日