CN105620760B - 一种适于瞬时高热流的热管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适于瞬时高热流的热管理装置,包含流量控制活门(1),过滤器(2),空气液氢换热器(3),关断活门(4),第二关断活门(5),风扇(6),座舱(7),泵(8),储液箱(9),电子设备(10),液氢燃料箱(13)中的燃料通过泵(14)做功,流入空气液氢换热器(3)并吸收热量后,进入发动机(16)。本发明利用冲压空气实现座舱空气调节功能,***结构简单;利用单相液体回路***有效带走电子设备、第二动力***和液压***的集中热载荷;利用储液箱浸没在液氢燃料箱内充当“热缓冲器”,有效冷却瞬时高热流热载荷。
Description
所属技术领域
本发明属于飞机环境控制领域。
背景技术
目前国内外飞机环境控制领域应用的主要技术有空气循环冷却技术、蒸发循环冷却技术和液体回路冷却技术。
空气循环冷却技术广泛应用于各种类型的飞机环境控制***中,但是制冷性能系数低,地面停机时***工作可靠性差,加之又由于引入的是外界冲压空气,导致使用高度和速度受到一定的限制,这些都与高超声速飞行器气动加热严重,飞行高度和速度大的特点形成了矛盾。
蒸发循环冷却技术具有以下特点:性能系数较高,经济性较好;与外界大气的关系较小,基本上不受飞行高度和速度的影响;适应性大,可把制冷作用准确地调定在所需点上;能够解决飞机地面停机冷却及低空除湿问题。
液体回路冷却技术属于间接式冷却,中间冷却剂为液体。液体的导热系数和质量热容均比空气大得多。在同样的设备功率下,使用液体冷却剂可以减少通往设备的流量及管路尺寸,成为对集中热载荷和远距离热载荷进行冷却的一种非常有效的方法。
上述现有技术往往考虑的是人或设备,是相对独立的,并没有统筹安排。高超声速飞行器热管理***不仅要为人员提供一个良好的、舒适的工作环境,而且要为电子设备和其它设备提供一个安全可靠的工作环境,其对***的设计提出了更为苛刻的要求,应当考虑重量、性能、成本、可靠性、代偿损失等因素,将机体结构、防热***、热控***乃至推进***综合在一起进行设计。
高超声速飞行器是当今世界各主要航空航天大国研究的热点,它具有及其重要的商业和军事应用价值,对国家安全具有极大的战略意义。高超声速飞行器在大气层中以马赫数大于5的速度飞行,遭遇到的气动加热环境极其严重。
发明内容
发明目的
本发明的任务和目的旨在从高超声速飞行器满足飞行时间短,速度、高度变化快的任务包线的角度出发,解决传入飞行器内部气动加热量、发动机废热和电子设备散发热量的冷却需求,提出适用于瞬时高热流的热管理装置。
技术方案
一种适于瞬时高热流的热管理装置,包含流量控制活门1,过滤器2,空气液氢换热器3,关断活门4,第二关断活门5,风扇6,座舱7,泵8,储液箱9,电子设备10,第二动力***11,液压***12,液氢燃料箱13,泵14,温度控制活门15,发动机16,
液氢燃料箱13中的燃料通过泵14做功,流入空气液氢换热器3并吸收热量后,进入发动机16;
其中,冲压空气通过过滤器2进入空气液氢换热器3将热量传递给液氢燃料;在飞行器地面停机时,空气液氢换热器3的空气侧通过关闭关断活门4同时打开第二关断活门5后被风扇6抽吸排出;当飞行器在空中时,空气液氢换热器3的空气侧通过打开关断活门4同时关闭第二关断活门5后被排出;
液体依次通过电子设备10、第二动力***11和液压***12并带走热载荷后,通过泵8进入储液箱9,将热量传递给液氢燃料箱13后再依次进入电子设备10、第二动力***11和液压***12,形成液体循环冷却回路。
所述冲压空气的流量由流量控制活门1进行控制,其温度由温度控制活门15进行控制。
技术效果
本发明由座舱空气调节分***和电子设备冷却分***组成。以液氢燃料作为热沉,不会额外增加飞行器的起飞质量,代偿损失小;利用冲压空气实现座舱空气调节功能,***结构简单;利用单相液体回路***有效带走电子设备、第二动力***和液压***的集中热载荷;利用储液箱浸没在液氢燃料箱内充当“热缓冲器”,有效冷却瞬时高热流热载荷。
附图说明
图1为本发明组成示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种适于瞬时高热流的热管理装置,包含流量控制活门1,过滤器2,空气液氢换热器3,关断活门4,第二关断活门5,风扇6,座舱7,泵8,储液箱9,电子设备10,第二动力***11,液压***12,液氢燃料箱13,泵14,温度控制活门15,发动机16。
液氢燃料箱13中的燃料通过泵14做功,流入空气液氢换热器3并吸收热量后,进入发动机16。
其中,冲压空气通过过滤器2进入空气液氢换热器3将热量传递给液氢燃料;所述冲压空气的流量由流量控制活门1进行控制,其温度由温度控制活门15进行控制。在飞行器地面停机时,空气液氢换热器3的空气侧通过关闭关断活门4同时打开第二关断活门5后被风扇6抽吸排出;当飞行器在空中时,空气液氢换热器3的空气侧通过打开关断活门4同时关闭第二关断活门5后被排出;
液体依次通过电子设备10、第二动力***11和液压***12并带走热载荷后,通过泵8进入储液箱9,将热量传递给液氢燃料箱13后再依次进入电子设备10、第二动力***11和液压***12,形成液体循环冷却回路。
Claims (2)
1.一种适于瞬时高热流的热管理装置,包含流量控制活门(1),过滤器(2),空气液氢换热器(3),关断活门(4),第二关断活门(5),风扇(6),座舱(7),泵(8),储液箱(9),电子设备(10),第二动力***(11),液压***(12),液氢燃料箱(13),第二泵(14),温度控制活门(15),发动机(16),
其特征在于:液氢燃料箱(13)中的燃料通过第二泵(14)做功,流入空气液氢换热器(3)并吸收热量后,进入发动机(16);
其中,冲压空气通过过滤器(2)进入空气液氢换热器(3)将热量传递给液氢燃料;在飞行器地面停机时,空气液氢换热器(3)的空气侧通过关闭关断活门(4)同时打开第二关断活门(5)后被风扇(6)抽吸排出;当飞行器在空中时,空气液氢换热器(3)的空气侧通过打开关断活门(4)同时关闭第二关断活门(5)后被排出;
液体依次通过电子设备(10)、第二动力***(11)和液压***(12)并带走热载荷后,通过泵(8)进入储液箱(9),将热量传递给液氢燃料箱(13)后再依次进入电子设备(10)、第二动力***(11)和液压***(12),形成液体循环冷却回路。
2.如权利要求1所述的一种适于瞬时高热流的热管理装置,其特征在于,所述冲压空气的流量由流量控制活门(1)进行控制,其温度由温度控制活门(15)进行控制。
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