用于飞机热表面的冷却方法及其装置与流程

1.本发明涉及航空技术领域，具体涉及一种用于飞机热表面的冷却方法及其装置。


背景技术：

2.若飞机表面或者飞机主要运行设备(例如发动机)表面，温度很高形成高温热表面时，一旦发生燃油泄漏，燃油滴落在热表面上，极易着火产生火灾危险。为了避免出现高温热表面，一般会针对飞机或航空发动机的高温热表面及时进行换热冷却。
3.常规的换热冷却采用冲击冷却，向高温热表面通过喷嘴喷射冷却气流，达到和高温热表面进行热量交换的目的，进而降低高温热表面的温度。
4.通常在一个高温表面的内部有一个冲击孔，用大的压力将比高温热表面温度低一些的冷空气喷射出去冲击热表面，防止局部温度会过高。但是，冲击孔都是阵列排布，在一个冲击孔周围阵列排布着其他冲击孔，孔与孔之间所喷出来的冷空气会产生相互干扰，使喷射出的冷却气流方向紊乱，更甚者，有可能会造成冲击孔堵塞。


技术实现要素：

5.本发明意在提供用于飞机热表面的冷却方法，以解决飞机热表面冷却时喷嘴相互干扰的问题。
6.为解决以上问题，本发明采用如下技术方案：
7.用于飞机热表面的冷却方法，包括以下步骤：
8.步骤一，划分区域，根据传感器安装位置，划分冲击孔以及其对应喷嘴，形成多个温度区域；
9.步骤二，确定冷却区域和相邻区域，计算每个温度区域的当前温度值的，对比预设的指定温度值，将当前温度值高于指定温度值的所有温度区域按照温度从高到低的顺序排列形成冷却顺序和待冷却区域，按照顺序轮到当前进行冷却的区域定义为当前冷却区域；与当前冷却区域相邻且等距离的其他温度区域为相邻区域；相邻区域按照距离当前冷却区域的远近，至少分为靠近当前冷却区域的第一相邻区域和远离当前冷却区域的第二相邻区域；
10.步骤三，确定单位冷却热量，当前冷却区域对应的喷嘴按照每秒三倍单位冷却热量对该区域进行冷空气喷射，第一相邻区域按照每秒两倍单位冷却热量且第二相邻区域按照每秒单位冷却热量对当前冷却区域进行冷空气喷射；所述第一相邻区域和第二相邻区域的喷射间隔进行；
11.步骤四，依次对所有待冷却区域按照步骤三进行冷却，直到所有待冷却区域的当前温度值低于指定温度值。
12.进一步，单位冷却热量为所有温度区域中最高温度与指定温度差值的1/10。
13.进一步，相邻区域中至少一组区域与当前冷却区域的喷嘴同步转动。
14.进一步，当前冷却区域的喷嘴按照270度方向旋转喷射冷空气。
15.进一步，第一相邻区域的喷嘴与第二相邻区域喷嘴朝向当前冷却区域喷射时，两者的倾斜角度不同；当前冷却区域、第一相邻区域和第二相邻区域的喷嘴的喷射路径在距离飞机热表面指定高度内不相交。
16.进一步，所有喷嘴脉冲间歇式喷射冷空气，按照单位喷射时间连续喷射。
17.进一步，第一相邻区域和第二相邻区域的喷嘴朝向指定冷却区域的喷射时间占单位喷射时间的比例为，指定冷却区域的温度与指定温度的差值占指定温度的比例值。
18.本发明还提供了一种用于飞机热表面的冷却装置，应用于前述的用于飞机热表面的冷却方法，包括设置在飞机热表面的底板，所述底板上均匀设置有冲击孔，所述底板上设有穿过冲击孔的喷嘴；所述喷嘴通过连线部与中控部连接，所述中控部内设有用来控制各个喷嘴按照预设策略转动和喷射冷空气的微控制器。
19.本发明还提供了一种用于飞机热表面的冷却装置，应用于前述的用于飞机热表面的冷却方法，包括设置在飞机热表面相对面的底板，所述底板上均匀设置有冲击孔，所述底板上设有穿过冲击孔的喷嘴；所述喷嘴通过连线部与中控部连接，所述中控部内设有用来控制各个喷嘴按照预设策略转动和喷射冷空气的微控制器。
20.本发明的优点在于：
21.本方案，基于现有的普通阵列布置的冲击孔，将每列冲击孔，按照喷射方向的不同，间隔控制每列冲击孔的喷射时间，形成类似脉冲喷射的效果，避免各个冲击孔之间形成相互干扰，不仅能够精准地将冷空气形成的冷却气流直接作用到高温热表面上进行快速冷却，还能有效节约因为相互干扰而浪费的驱动动能。
附图说明
22.图1为本发明实施例一中用于飞机热表面的冷却装置的结构示意图。
23.图2为图1的俯视图。
24.图3为图1的前视图。
25.图4为图1的仰视图。
26.图5为一种当前冷却区域和相邻区域的划分示意图。
27.图6为另一种当前冷却区域和相邻区域的划分示意图。
具体实施方式
28.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
29.说明书附图中的附图标记包括：底板100、冲击孔110、管道200、喷嘴210、中控部300、连线部310、传感器320。
30.实施例一
31.本实施例用于飞机热表面的冷却装置，安装在飞机常见热表面上或者安装在常见热表面的相对位置处，包括底板100以及用来通入冷空气的管道200，底板100上开有均匀阵列分布的冲击孔110，每个管道200上均连接有多个伸出冲击孔110的喷嘴210。通过管道200和喷嘴210形成的冷空气通道，向飞机热表面喷射冷空气。
32.如图2和图3所示，在相邻管道200之间，安装有用来连接两个管道200上对应喷嘴210的连线部310，如图1所示，在管道200和连线部310的上方，连接有将连线部310连到一起
的中控部300，通过中控部300控制与连线部310连接的喷嘴210按照预设策略，进行冷空气喷射，穿过阵列排布的冲击孔110在对飞机高温热表面进行冷却，不会形成彼此干扰，能够在节省能量的同时，将冷空气送到指定的热表面位置处对热表面进行冷却。
33.本实施例中，中控部300纵截面呈现倒u型结构，方便与连接部进行连接的同时，能够节省安装空间。中控部300，包括写入预设策略的微控制器，以及用来保护微控制器和安装微控制器的外壳。外壳形成供微控制器安装的中空水平空间，以及供线缆与连线部310连接的竖直空间，水平空间和竖直空间形成的这种倒u型的结构，牢固且便于安装。
34.优选地，若冲击孔110的对应的管道200数量更多，则中控部300外壳形成的竖直空间也对应增对，形成一个水平空间与多个竖直空间连接的e形结构或者梳子结构。
35.如图3所示，本实施例中与中控部300中每个竖直空间连接的连线部310，包括连接线以及包裹这些连接线缆的长方体外壳，便于走线的同时起到保护和方便安装的作用。连接线缆在与每个喷嘴210连接的时候，一条连接线穿过长方体外壳与喷嘴210连接，同时另一条连接线穿过冲击孔110与底板100另一面上的传感器320连接。传感器320用来检测冷空气的喷射效果，本实施例中传感器320为温度传感器320，能够通过检测所在区域环境温度来判断与其临近的飞机热表面的冷却情况，本实施例中连线部310的连接线缆为并排排列的多根导线。
36.如图4所示，传感器320，按照冲击孔110的阵列排布，进行区域分布，从冲击孔110阵列的边缘开始设置多组传感器320，传感器320设置数量少的同时能够精准检测出底板100表面以及与底板100相邻区域的环境温度。为了达到这个目标，在冲击孔110阵列的边缘相隔一列的位置，布置第一组传感器320，再在冲击孔110中间区域均匀划分多个冲击孔110单元，在每个单元的中心区域安装一组传感器320。
37.本实施例中空气喷射预设策略为：
38.首先，通过对比相邻两组传感器320检测信号，判断出每个冲击孔110对应的区域空间的温度高低，确定高温度区域；
39.然后，按照高温度数值依次从温度最高到温度最低排列，将超过此时指定温度的高温度区域作为需要紧急冷却的冷却区域。指定温度，根据飞机工作状态设置，一般和飞机正常工作时对应的各个设备外表面正常温度相关。
40.第三步，根据所有冷却区域以及计算出来的当前指定温度，按照最高温度与指定温度差值的1/10为单位降热热量。
41.第四步，按照温度从高到低的顺序，当轮到该冷却区域冷却时，通过连线部310控制对应的冷却区域内的喷嘴210，按照三个以上单位降热热量作为应冷却热量，进行冷空气喷射。其中，单位降热热量，定义为在某个区域内的所有喷嘴210每秒冷空气喷射量的总和，等于每秒钟喷嘴210的实际喷射量乘以该组所有喷嘴210的数量。应冷却热量，为该冷却区域在该区域喷嘴210以及相邻区域喷嘴210的共同作用下应该冷却的温度对应的热量。
42.第五步，控制与该区域相邻的等距离的其他区域喷嘴210转向该区域，并以两个单位的降热热量喷射该区域。如图5和图6所示，将最靠近当前冷却区域的等距离相近区域称为第一相邻区域，将距离冷却区域稍远一点，且等距离的其他区域称为第二相邻区域。当前冷却区域至少有两个第一相邻区域，且在进行区域划分时，每个区域应该至少有一组传感器320。第一相邻区域转向的同时，第二相邻区域转向相邻区域喷嘴210，形成喷射气流的倾
斜角度与第二相邻区域形成的喷射气流的喷射角度不相交。第二相邻区域的所有喷嘴210也按照降热热量的单位将热热量作为每秒的喷射量，除了在冷却区域里面的喷嘴210从270度转向喷射以外，第二相邻区域和第一相邻区域的喷嘴210与该冷却区域的喷嘴210的转动同步，但其转动角度方向与冷却区域的喷嘴210转动方向相同，但是喷射的冷空气气流的倾斜角度，位于热表面的位置不相交。
43.其中，第一相邻区域和第二相邻区域的喷嘴210在指定冷却区域冷却时，采用间隔喷射的方式，即一段时间内第一相邻区域和第二相邻区域的喷嘴210朝向指定冷却区域进行冷空气喷射，然后再转向其他区域进行冷空气喷射，其中，朝向指定冷却区域的喷射时间占单位喷射时间的比例为指定冷却区域的温度与指定温度的差值占指定温度的比例值。本实施例中的单位喷射时间，指的是所有喷嘴210连续喷射冷空气的喷射时间，一般为15分钟到一个小时。设置单位喷射时间便于各个喷嘴210能够集中冷空气进行喷射，避免因为传输等原因造成的冷空气供量不足的情况的产生，同时能够形成类似脉冲是喷射的情况，能够更加保证喷嘴210喷出的冷空气的冲击力度，便于充分与飞机高温热表面进行热交换。指定冷却区域，不仅仅指当前冷却区域，指的是在某一个时段成为当前冷却区域的那个温度区域。
44.本方案，通过确认一个新的标称值单位降热热量，使冷却区域内的应冷却总量，能够通过该冷却区域以及相邻区域一起进行快速且互相不干扰的脉冲式冷却。
45.实施例二
46.与实施例一不同的是，本实施例中与各个连线部310连接的传感器320并没有安装在底板100上，而是直接安装在飞机热表面的相应位置处，为了更好的连接在飞机热表面上，同时不影响传感器320的正常工作，为了方便传感器320的拆装，每个传感器320尚安装有导热的连接座，通过连接做能够半包围传感器320，将传感器320卡接其中，连接座的底面，通过高温胶带直接粘接在飞机热表面，高温胶带作为耗材在使用一定次数后需要进行更换。
47.这样设置能够更加的精准的将传感器320的检测信号与飞机热表面的实际情况进行关联，使所有喷嘴210能够更加精准的进行冷空气喷射，并且根据预设策略能够更加与实际情况相符合。
48.对所有阵列冲击孔110对应的阵列排布的喷嘴210进行冷却区域和相邻区域的划分，能够更加精准的对各个区域的喷嘴210的转向以及喷射速度进行调控，能够保证喷嘴210喷出的冷空气气流互相不干扰，能够将冷空气气流全部作用于飞机热表面进行有效冷却。
49.用于飞机热表面的冷却方法，在飞机座表面的相对位置，安装用于飞机热表面的冷却装置。
50.第一步，通过传感器320检测飞机热表面温度，得到当前飞机热表面指定温度，根据预设策略，将飞机热表面划分为以及对应的空间区域划分为多购温度区域，从温度最高到温度最低，依次将高于指定温度的温度区域，按顺序排列成多个冷却区域。
51.第二步，将冷却区域对应的冷却装置上的冲击孔110以及喷嘴210，按照对应区温度区域进行整体控制，从温度最高的冷却区域开始，本区域内的所有喷嘴210，按照预设策略一角度进行转动，使该区域所有喷嘴210形成的冷空气流覆盖该温度区域的飞机热表面，
同时对于该温度区域，相邻的其他区域喷嘴210，按照预设策略里面的倾斜角度进行同步转动，所有区域的喷嘴210形成的冷空气流均直接作用在该区域对应的飞机热表面处，在飞机热表面处上方超出预设指定高度的空间处所有喷嘴210的喷射路线不相交。指定高度根据对应飞机热表面的温度可以不同，指定高度一般为距离飞机热表面的10厘米以内。当指定冷却区域的温度降至指定温度时，除了该区域的喷嘴210继续按照预设策略转动和喷射以外，其他区域的喷嘴210朝向改变，不再指定喷射，当所有冷却区域的温度都降至当初的指定温度以下时，所有喷嘴210按照常规喷射方式进行常规喷射冷却，不再按照预设策略进行指定冷却。
52.在按照预设策略对于一个被告冷却区域进行冷却时，该冷却区域的喷嘴210，按照单位冷却热量的三倍进行冷空气喷射。第一相邻区域按照单位降热热量的两倍进行冷空气喷射。第二相邻区域按照冷却热量的单位热量进行喷射，所有喷嘴210在单位喷射时间里面进行喷射和转向，形成类似脉冲式的喷射路径，相邻区域的间隔时间交错设置，这样能够使冷却装置始终都有冷空气流喷射至飞机热表面，时又避免相互干扰，最大限度的进行冷热空气交换，同时节约能源。
53.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。