专利名称：一种无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统的制作方法
技术领域：
本发明属于飞机机载设备领域，具体涉及对一种无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统的改进。
背景技术：
当前技术存在的不足之处主要表现在以下方面一方面，当前飞机上使用的制冷系统主要包括基于空气循环的环境控制系统和基于液体循环的液体冷却系统，前者一般用于座舱及电子设备的通风冷却，而后者主要用于大热载荷电子设备的冷却。这两个制冷系统均使用空气-空气热交换器或者空气-液体热交换器将座舱或者电子设备热载荷转移至外界大气，这将导致制冷系统性能代偿损失增加及飞机飞行阻力增加，飞机燃油和飞行性能降低。另一方面，随着飞行高度增加，环境控制系统的制冷载荷越来越小而加热载荷越来越大，且大型电子设备的热载荷在高空处于全功率工作状态从而要求制冷量最大，说明简单的1+1存在制冷系统制冷能力利用不足的问题，表明当前系统设计没有考虑随着飞行高度增加使用部分液体冷却系统制冷量冷却环境控制系统空气的可行性。
发明内容
本发明的目的本发明主要针对当前飞机存在的制冷系统制冷量利用率不高的问题，提出两个制冷系统的综合热能管理设计概念，利用液体冷却系统转移压气机压缩热及燃油和机身气流作为热沉转移电子设备热载荷的设计理念，降低制冷系统对冲压空气的使用量，实现满足飞机冷却需求的低代偿损失、绿色制冷系统设计。本发明的技术方案是—种无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统，其特征在于，由两轮式高压除水制冷组件、液体冷却系统和燃油系统三部分组成，高压除水制冷组件和液体冷却系统通过空气-液体热交换器耦合，该空气-液体热交换器在高压除水制冷组件中位于压气机出口下游，在液体冷却系统中位于关断活门和膨胀箱之间；液体冷却系统和燃油系统通过液体-燃油热交换器耦合，该液体-燃油热交换器在液体冷却系统中位于膨胀箱和蒙皮散热器之间。所述两轮式高压除水制冷组件由压气机、空气-液体热交换器、高压水分离器、涡轮和低压水分离器等附件组成，上述器件用常规方法连接。所述液体冷却系统由液体泵、单向活门、关断活门、空气-液体热交换器、膨胀箱、 液体-燃油热交换器、蒙皮散热器和电加热器组成，上述器件用常规方法连接。所述燃油-液体热交换器为沉浸式燃油-液体热交换器。在所述蒙皮散热器、液体-燃油热交换器和电子设备各自的出口和入口之间安装旁路活门。本发明有益效果是该综合热能管理系统具有以下优点
1.使用蒙皮散热器和空气-燃油热交换器，使得环境控制系统制冷组件和液体冷却系统对冲压空气需求量为0，从而取消了机身冲压空气的开口，降低了制冷系统性能代偿损失；2.使用液冷系统部分制冷量冷却制冷组件压气机压缩热，降低涡轮入口气体温度，从而获得更低的涡轮出口温度，提高制冷组件除水及制冷效率；3.有效降低了对飞机飞行性能的影响，提高了飞机燃油效率，飞机经济性好。
图1 无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统示意图
具体实施例方式下面通过具体实施方式
对本发明作进一步的说明该无冲压进气道的综合环控/液冷热能管理系统在实际工作过程中，来自气源系统的高压高温空气首先由压气机压缩升温升压，再由空气-液体热交换器降温，通过高压水分离器分离出游离水，然后经涡轮膨胀降温达到较低温度，再经过低压水分离器进一步分离出空气中游离水，其出口空气温度一般可达-10°c甚至更低；液体冷却系统经液体泵克服流动阻力，依次经过单向活门和关断活门，然后经过空气-液体热交换器吸收压缩机压缩热升温，再经过燃油-液体热交换器和蒙皮散热器降温，流过冷却电子设备升温，冷却液一般升温至不超过50°c的温度，保证电子设备的在合适温度下可靠工作；此外，可通过控制蒙皮散热器、液体-燃油热交换器电子设备各自的旁路活门开度调节流过其内部的冷却液流量，满足环境控制系统和电子设备的冷却要求，从而提高制冷系统的制冷效率。
权利要求
1.一种无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统，其特征在于，由两轮式高压除水制冷组件、液体冷却系统和燃油系统三部分组成，高压除水制冷组件和液体冷却系统通过空气-液体热交换器耦合，该空气-液体热交换器在高压除水制冷组件中位于压气机出口下游，在液体冷却系统中位于关断活门和膨胀箱之间；液体冷却系统和燃油系统通过液体-燃油热交换器耦合，该液体-燃油热交换器在液体冷却系统中位于膨胀箱和蒙皮散热器之间。
2.根据权利要求1所述的无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统，其特征在于，所述两轮式高压除水制冷组件由压气机、空气-液体热交换器、高压水分离器、涡轮和低压水分离器等附件组成。
3.根据权利要求1所述的无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统，其特征在于，所述液体冷却系统由液体泵、单向活门、关断活门、空气-液体热交换器、膨胀箱、液体-燃油热交换器、蒙皮散热器和电加热器组成。
4.根据权利要求1或3所述的无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统，其特征在于，所述燃油-液体热交换器为沉浸式燃油-液体热交换器。
5.根据权利要求1所述的无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统，其特征在于，在蒙皮散热器、液体-燃油热交换器和电子设备各自的出口和入口之间安装旁路活门。
全文摘要
一种无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统，属于飞机机载设备领域，具体涉及对一种无冲压进气道综合环控/液冷热能管理系统的改进。本发明由两轮式高压除水制冷组件、液体冷却系统和燃油系统三部分组成，高压除水制冷组件和液体冷却系统通过空气-液体热交换器耦合，该空气-液体热交换器在高压除水制冷组件中位于压气机出口下游，在液体冷却系统中位于关断活门和膨胀箱之间；液体冷却系统和燃油系统通过液体-燃油热交换器耦合，该液体-燃油热交换器在液体冷却系统中位于膨胀箱和蒙皮散热器之间。本发明降低了制冷系统性能代偿损失，提高了制冷组件除水及制冷效率，有效降低了对飞机飞行性能的影响，提高了飞机燃油效率，飞机经济性好。
文档编号B64D13/08GK102390538SQ201110272779
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者党晓民, 成杰 申请人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所