专利名称：飞机吊舱用环境控制系统的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种环境控制系统，特别是涉及一种飞机吊舱用环境控制系统。
背景技术：
吊舱在现代战争中极大地加 强飞机的战斗力，目前装备有电子、激光、红外、雷达等设备的吊舱(统称电子吊舱)已在国内外战术飞机上普遍使用。随着飞机电子吊舱的发展，功能多样化和结构复杂化日益突出。机载电子设备功率迅速增加，其工作时产生的热量也越来越多，吊舱环控系统就是将这些热量有效排出舱外。吊舱环控系统设计通常采用两种解决方案一是直接引用载机环控系统的冷源，二是装备独立的制冷系统。早期俄罗斯曾经提出将载机环控冷却源直接引入电子吊舱，但受载机自身环控系统冷却能力有限、载机接口很难适应不同型号吊舱等因素的制约。而独立环控系统不依靠载机冷却系统，有自己的制冷环控系统，其灵活性好和通用性高。独立环控系统根据制冷原理主要有二种，第一种为蒸汽压缩制冷的吊舱环控系统，美国LANTIRN吊舱的环控系统采用了独立的、能效比高的蒸汽循环冷却系统，以保证吊舱内各种设备可靠工作。该吊舱环控系统通过氟里昂在蒸发器内蒸发吸热来冷却液体载冷齐IJ，再通过被冷却的液体载冷剂去吸取吊舱内电子设备的热载荷。冷凝器采用冲压空气作为冷源。当外界环境空气温度较低时，可控制压缩机停机，旁路冷却回路打开，载冷剂直接通过冷凝器/旁路热交换器把热载荷散到冲压空气中去。第二种为逆升压式冲压空气循环制冷的环控系统。英国GEC Ferranti公司研制的热成象/激光瞄准吊舱(TIALD)采用了独立的冲压空气冷却的环控系统，冲压空气通过进气口进入系统后，按系统工作方式的不同沿不同的途径流动。当外界环境温度较低时，系统以冲压空气方式工作，此时涡轮旁通阀打开，冲压空气不通过制冷涡轮而直接流向电子设备。在以这种方式工作时，吊舱内空气压力高于吊舱外部环境压力，因此单向阀打开，冲压空气在吸收了设备的热量后通过单向阀直接排出舱外。外界环境温度较高时，系统以空气循环方式工作，此时涡轮旁通阀门关闭， 由进气道捕获的冲压空气，进入冷却涡轮中膨胀降温，涡轮出口的低温空气流入电子设备舱的冷板或散热翅片，冷却各种设备，带走热负荷的空气再经由涡轮带动的压气机增压至适当值排出吊舱外。LANTIRN吊舱所采用的蒸汽循环冷却系统，能效比高，受飞行高度影响较小，温度控制精确，具有地面制冷能力。采用液体载冷剂可为电子设备提供清洁、干燥的冷源，而且结构紧凑，但系统结构复杂，成本高，耗电量大。该系统适用对环控系统要求较高的设备吊舱。TIALD吊舱所采用的冲压空气冷却系统，用冲压空气作动力源，不需要耗电，有效地解决了一些载机电源紧张的难题。其制冷能力随马赫数增加而增加，可在一定范围内克服气动热载荷随马赫数增大而增加的影响。涡轮加工工艺复杂，成本较高，且体积和噪声较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种飞机吊舱用环境控制系统。该飞机吊舱用环境控制系统能够完成对吊舱冷板的冷却，且其环保节能、冷却效率高、 结构简单、使用方便，便于推广使用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于包括设置在吊舱舱体内的蒸发水箱，所述蒸发水箱的一端连接有冲压空气输入管和进水管，所述吊舱舱体的上部设置有与吊舱舱体外部相通的冲压空气输入通道，所述冲压空气输入管与冲压空气输入通道相连接；所述蒸发水箱的另一端设置有出风管，所述蒸发水箱内靠近出风管的一端设置有气水分离装置，所述出风管连接有通向冷板的输气管道。上述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述蒸发水箱内设置有吸水材料。上述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述吸水材料为多层吸水纸，多层吸水纸上均开设有通孔，多层吸水纸通过螺钉连接。上述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述气水分离装置为开设有多个气孔的挡板，所述气孔的孔径为0. 5mm 1. 5mm。上述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述出风管上设置有温控阀。上述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述冲压空气输入通道的上端向吊舱头部倾斜。上述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述出风管通过三通接头与输气管道连接。上述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述冷板远离输气管道的一侧设置有风扇。上述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述蒸发水箱的一端设置有端盖， 所述出风管连接在端盖上，所述端盖通过法兰连接在蒸发水箱的水箱箱体上。上述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述蒸发水箱上连接有溢水管。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明的结构简单，设计新颖合理。2、本发明通过设置蒸发水箱和冲压空气输入通道，空气经埋入式冲压空气输入口和冲压空气输入管进入蒸发水箱，蒸发水箱内的水因干燥冲压空气的加入而不断蒸发，冲压空气则因水蒸发吸热而温度降低，降温后的空气经水分离装置分离出自由水，然后，降温后的空气经输气管道通向冷板。本发明的整个工作过程没有使用外部能源工作，利用水的物理变化来实现对冲压空气的降温，从而通过降温后的冲压空气对冷板降温，使用时，环保节能，冷却效果好。3、本发明的蒸发水箱内设置有吸水材料，通通过设置吸水材料来蓄水，并将吸水材料打阵列孔，提高水的蒸发效率。4、本发明通过设置气水分离器装置来避免空气从蒸发水箱带走过多的水，一方面节省了水的用量，另一方面避免大量的水进入冷板，从而造成冷板的湿气过重，影响电子设备的正常工作。5、本发明通过在出风管上设置有温控阀，通过温控阀监测从蒸发水箱输出的空气温度，当空气温度过高时切断空气供应，防止后端冷板超温损坏设备。6、本发明的冲压空气输入通道上端向吊舱头部倾斜，吊舱头部的朝向飞机的头部，当飞机在飞行时，冲压空气输入通道上端的倾斜有助于冲压空气通过冲压空气输入通道进入冲压空气输入管，增加了冲压空气的输入量，提高了本发明的工作效率。7、本发明通过在所述冷板远离输气管道的一侧设置风扇，当对冷板进行降温后， 空气的压力逐渐降低，通过设置风扇来给空气加压从而使空气排出吊舱舱体。8、本发明的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。综上所述，本发明结构简单，设计新颖合理，工作可靠性高，使用寿命长，该飞机吊舱用环境控制系统能够完成对吊舱冷板的冷却，且其环保节能、冷却效率高、结构简单、使用方便，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明安装在吊舱舱体内的连接关系示意图。图2为本发明蒸发水箱的结构示意图。 图3为本发明多层吸水纸的连接关系示意图。图4为本发明挡板的结构示意图。附图标记说明I-吊舱舱体；2-蒸发水箱； 2-1-端盖；2-2-温控阀；2-3-出风管； 2_4_挡板；2-4-1-气孔；2-5-吸水纸； 2-5-1-螺钉；2-5-2-通孔；2-6-法兰；2_7_水箱箱体；2-8-冲压空气输入管； 2-9-进水管； 3_溢水管；4-冲压空气输入通道； 5-冷板；6-吊舱头部；7-风扇；8-三通接头； 9-输气管道。
具体实施例方式如图1和图2所示的一种飞机吊舱用环境控制系统，包括设置在吊舱舱体1内的蒸发水箱2，所述蒸发水箱2的一端连接有冲压空气输入管2-8和进水管2-9，所述吊舱舱体1的上部设置有与吊舱舱体1外部相通的冲压空气输入通道4，所述冲压空气输入管2-8 与冲压空气输入通道4相连接；所述蒸发水箱2的另一端设置有出风管2-3，所述蒸发水箱 2内靠近出风管2-3的一端设置有气水分离装置，所述出风管2-3连接有通向冷板5的输气管道9。使用时，通过进水管2-9给蒸发水箱2加水，空气经冲压空气输入通道4和冲压空气输入管2-8进入蒸发水箱2，蒸发水箱2内的水因干燥冲压空气的加入而不断蒸发，冲压空气则因水蒸发吸热而温度降低，降温后的空气经水分离装置分离出自由水，然后，降温后的空气经输气管道9通向冷板5。本发明的整个工作过程没有使用外部能源工作，利用水的物理变化来实现对冲压空气的降温，从而通过降温后的冲压空气对冷板5降温，使用时，环保节能，冷却效果好。本发明是一种独立的环境控制系统，冷却能力达到2000W以上，冷却后的最低温度可达6°C。与蒸汽压缩制冷和逆升压式冲压空气制冷系统相比较，本发明不仅没有运动或旋转部件(蒸汽压缩制冷需要压缩机，逆升压式冲压空气制冷系统需要涡轮)， 而且不需要外部能源工作。水蒸发冷却环控系统工作可靠、结构简单、维护和使用方便，是一种绿色环保新型环 控冷却方法。电子吊舱主要在高空大马赫数下的环境工作，该环境控制系统在此环境下工作效率高。因为高空环境下空气湿度较低，空气能够使更多的水蒸发掉，水吸收的热量越多，温度效果也就越好。大马赫数下冲压空气流量大，同样实现降温效果好。如图2所示，所述蒸发水箱2内设置有吸水材料。通过设置吸水材料来蓄水。如图 3所示，所述吸水材料为多层吸水纸2-5，多层吸水纸2-5上均开设有通孔2-5-2，目的是让流动空气与多层吸水纸2-5充分接触，提高水的蒸发效率，多层吸水纸2-5通过螺钉2-5-1 连接。所述吸水材料可以是吸水纸、海绵或棉布等。如图4所示，所述气水分离装置为开设有多个气孔2-4-1的挡板2-4，所述气孔 2-4-1的孔径为0. 5mm 1. 5mm。通过设置气水分离器装置来避免空气从蒸发水箱2带走过多的水，一方面节省了水的用量，另一方面避免大量的水进入冷板5，从而造成冷板5的湿气过重，影响电子设备的正常工作。采用带有多个气孔2-4-1的挡板2-4来做为气水分离装置，能够是空气通过时，空气从气孔2-4-1通过，粒径相对较大的水珠则被阻挡，阻挡的水珠的不断变大，在重力的作用下下落到蒸发水箱2内，当挡板2-4为两层或两层以上时， 气水分离效果最佳。如图2所示，所述出风管2-3上设置有温控阀2-2。通过温控阀2_2监测从蒸发水箱2输出的空气温度，当空气温度过高时切断空气供应，防止后端冷板5超温损坏设备，此时冷板5仍可吸入环境空气用于冷却。如图1所示，所述冲压空气输入通道4的上端向吊舱头部6倾斜。吊舱头部6的朝向飞机的头部，当飞机在飞行时，冲压空气输入通道4上端的倾斜有助于冲压空气通过冲压空气输入通道4进入冲压空气输入管2-8，增加了冲压空气的输入量，提高了本发明的工作效率。如图1所示，所述出风管2-3通过三通接头8与输气管道9连接。一般吊舱的冷板5为两个，通过三通接头8对出风管2-3输出的空气进行分路，再通过输气管道9分别输送到两个冷板5，从而完成对两个冷板5的降温。如图1所示，所述冷板5远离输气管道9的一侧设置有风扇7。当对冷板5进行降温后，空气的压力逐渐降低，通过设置风扇7来给空气加压，由于吊舱舱体1不是密闭结构， 经风扇7加压后的空气很容易的从吊舱舱体1内排出。如图2所示，所述蒸发水箱2的一端设置有端盖2-1，所述出风管2-3连接在端盖 2-1上，所述端盖2-1通过法兰2-6连接在蒸发水箱2的水箱箱体2-7上。如图1所示，所述蒸发水箱2上连接有溢水管3。当对蒸发水箱2加水后，通过溢水管3将蒸发水箱2内多余的水排出蒸发水箱2外。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于包括设置在吊舱舱体(1)内的蒸发水箱 (2)，所述蒸发水箱(2)的一端连接有冲压空气输入管(2-8)和进水管(2-9)，所述吊舱舱体 (1)的上部设置有与吊舱舱体(1)外部相通的冲压空气输入通道(4)，所述冲压空气输入管 (2-8)与冲压空气输入通道(4)相连接；所述蒸发水箱(2)的另一端设置有出风管(2-3)， 所述蒸发水箱(2)内靠近出风管(2-3)的一端设置有气水分离装置，所述出风管(2-3)连接有通向冷板(5)的输气管道(9)。
2.根据权利要求1所述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述蒸发水箱(2) 内设置有吸水材料。
3.根据权利要求2所述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述吸水材料为多层吸水纸(2-5)，多层吸水纸(2-5)上均开设有通孔(2-5-2)，多层吸水纸(2_5)通过螺钉 (2-5-1)连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述气水分离装置为开设有多个气孔(2-4-1)的挡板(2-4)，所述气孔(2-4-1)的孔径为0. 5mm 1. 5mm0
5.根据权利要求1、2或3所述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述出风管 (2-3)上设置有温控阀(2-2)。
6.根据权利要求1、2或3所述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述冲压空气输入通道(4)的上端向吊舱头部(6)倾斜。
7.根据权利要求1、2或3所述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述出风管 (2-3)通过三通接头(8)与输气管道(9)连接。
8.根据权利要求1、2或3所述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述冷板(5) 远离输气管道(9)的一侧设置有风扇(7)。
9.根据权利要求1、2或3所述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述蒸发水箱(2)的一端设置有端盖(2-1)，所述出风管(2-3)连接在端盖(2-1)上，所述端盖(2-1) 通过法兰(2-6)连接在蒸发水箱(2)的水箱箱体(2-7)上。
10.根据权利要求1、2或3所述的飞机吊舱用环境控制系统，其特征在于所述蒸发水箱(2)上连接有溢水管(3)。
全文摘要
本发明公开了一种飞机吊舱用环境控制系统，包括设置在吊舱舱体内的蒸发水箱，所述蒸发水箱的一端连接有冲压空气输入管和进水管，所述吊舱舱体的上部设置有与吊舱舱体外部相通的冲压空气输入通道，所述冲压空气输入管与冲压空气输入通道相连接；所述蒸发水箱的另一端设置有出风管，所述蒸发水箱内靠近出风管的一端设置有气水分离装置，所述出风管通过输气管道与冷板连接。该飞机吊舱用环境控制系统能够完成对吊舱冷板的冷却，且其环保节能、冷却效率高、结构简单、使用方便，便于推广使用。
文档编号F24F5/00GK102358426SQ20111025492
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者孙雯静, 彭建, 王树峰, 蔺永良, 韩冬 申请人:西安飞豹科技发展公司