CN102923310A

CN102923310A - 飞行器补充液体冷却器和方法

Info

Publication number: CN102923310A
Application number: CN2012102790848A
Authority: CN
Inventors: S·G·麦金
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2013-02-13
Also published as: EP2557039A3; US20130037234A1; EP2557039A2; EP2557039B1; US8640469B2; CA2782850A1; CA2782850C

Abstract

本发明涉及一种可包括内部和可展开液体冷却器的飞行器。可展开液体冷却器可包括可展开热交换器，该热交换器可流体耦合至飞行器的至少一个热源。可展开热交换器可从热源接收循环通过可展开热交换器的冷却系统流体。可展开热交换器可在飞行器内部的收存位置和飞行器外侧的展开位置之间运动。当可展开热交换器处于展开位置时，可展开热交换器可将冷却系统流体的热传输至飞行器外侧的环境。

Description

飞行器补充液体冷却器和方法

技术领域

本发明一般涉及冷却系统，更具体地涉及用于改善飞行器冷却系统冷却能力的系统和方法。

背景技术

通常运输飞行器包括环境控制系统，其具有一个或更多用于飞行器不同系统热管理的冷却系统。例如，飞行器可包括用于控制机舱和货舱温度的一个或更多空气调节装置和用于控制贮存易腐品的厨房推车温度的一个或更多厨房冷化器。飞行器还可包括电力电子冷却系统（PECS），其用于冷却飞行器的高压直流电（HVDC）设备架。HVDC可向飞行器上的不同电子元件和装置提供电力。PECS可使冷却系统流体循环通过HVDC，从而使HVDC温度维持在容许极限内。

飞行器可包括冲压空气回路，该回路可流体耦合至PECS，以冷却冷却系统流体。飞行器外侧的空气可被抽吸至一个或更多安装至飞行器外表面的可调节冲压空气进口。由于飞行过程中飞行器的前进运动，冲压空气进口可被配置为增加抽吸至冲压空气进口的空气压力。空气可穿过一个或更多冲压空气热交换器被引导，以便吸收冷却系统流体的热。然后热空气可通过一个或更多冲压空气出口自飞行器被排出。

当飞行器以相对高的速度（例如，500-600mph）在周围温度相对冷（例如-50°F）的巡航高度行进时，相对大量的冷空气可被抽吸至冲压空气回路，并且可从冷却系统流体吸收相对大量的热。当飞行器停在地面上周围空气温度相对温和时，可致动冲压空气风扇将空气抽吸至冲压空气进口，并且穿过热交换器，以维持冷却系统流体温度在容许极限内。

然而，当地面上周围空气温度相对高时，冲压空气回路可具有有限的吸收冷却系统流体中热的能力。降低的冲压空气回路的热吸收能力可影响飞行器冷却系统将HVDC、空气调解装置、以及厨房冷化器温度维持在操作限制内的能力。虽然可通过增加冲压空气回路尺寸来改善飞行器冷却系统温度的控制能力，但是飞行器内的有限空间限制了冲压空气回路尺寸实际增加的程度。

可看出，本领域需要当飞行器停在地面上并且周围温度相对高时用于冷却各种飞行器系统的系统和方法。

发明内容

通过本发明具体地解决和缓解了与飞行器冷却系统相关的上述需要，本发明在一个实施例中为飞行器提供可展开液体冷却器。可展开液体冷却器可包括可展开热交换器，其可被流体耦合至飞行器的至少一个热源。可展开热交换器可接收来自热源的冷却系统流体，从而循环通过可展开热交换器。可展开热交换器在飞行器内部的收存位置和飞行器外侧的展开位置之间可移动。当可展开热交换器处于展开位置时，可展开热交换器可将冷却系统流体的热传输至飞行器外侧的环境。

在进一步实施例中，公开的是可包括内部和可展开液体冷却器的飞行器。可展开液体冷却器可包括可展开热交换器，其可流体耦合至飞行器的至少一个热源和/或冷却系统。可展开热交换器可自热源和/或冷却系统接收冷却系统流体，从而循环通过可展开热交换器。可展开热交换器在飞行器内部的收存位置和飞行器外侧的展开位置之间可移动。当可展开热交换器处于展开位置时，可展开热交换器可将冷却系统流体的热传输至飞行器外侧的环境。

根据本发明的一方面，提供飞行器的可展开液体冷却器，其包含热交换器，其流体耦合至飞行器的至少一个热源，并且被配置为自热源接收冷却系统流体，以循环通过热交换器，其中热交换器在飞行器内部的收存位置和飞行器外侧的展开位置之间可移动，并且当热交换器处于展开位置时，热交换器被配置为将冷却系统流体的热传输至飞行器外侧的环境。

有利地，热交换器还可包含风扇，其抽吸冷却介质穿过热交换器。有利地，热源可包含飞行器的冷却系统。优选地，可展开液体冷却器可包含冷却系统，其可包含用于冷却飞行器电力系统的飞行器电力电子冷却系统。优选地，冷却系统包含冲压空气回路，其具有用于在其中循环冷却系统流体的冲压空气热交换器，并且其中热交换器接收循环通过冲压空气热交换器的冷却系统流体。优选地，飞行器可包含压力容器，该压力容器含有至少部分飞行器冷却系统，并且热交换器在压力容器内部的收存位置和压力容器外侧的展开位置之间可移动。优选地，压力容器还可包含飞行器机舱和货舱中的至少一个。有利地，热交换器可移动通过飞行器内的开口，并且开口还可包含货舱门、乘客门、窗、和舱口中的至少一个的开口。有利地，可展开液体冷却器可还包含至少一个旁通阀，其被配置为选择性地阻塞冷却系统流体流通过热交换器。有利地，可展开液体冷却器还可包含至少一个管道，其用于将热交换器流体耦合至飞行器冷却系统，以及至少一个快速断开器，其被安置在管道内，并且被配置为将热交换器从飞行器冷却系统断开。有利地，冷却系统流体还可包含水、液态氦、乙二醇和水、丙二醇和水、氢氟醚、全氟碳化合物、全氟聚醚、氢氟聚醚、和离子交换水和三甲基甘氨酸混合物中的至少一种。

根据本发明的又一方面，提供具有内部的飞行器，该内部可包含可展开热交换器，其流体耦合至飞行器热源和冷却系统中的至少一个，其中可展开热交换器被配置为接收来自热源的冷却系统流体，其循环通过热交换器，热交换器在飞行器内部的收存位置和飞行器外侧的展开位置之间可移动，并且当可展开热交换器处于展开位置时，热交换器被配置为将冷却系统流体的热传输至飞行器外侧的环境。

根据本发明的又一方面，一种冷却飞行器热源的方法，其中该飞行器具有含有冷却系统流体的飞行器冷却系统，该方法包含将可展开热交换器从飞行器内部的收存位置移至飞行器外侧的展开位置、循环冷却系统通过可展开热交换器、将可展开热交换器的热吸至施加至热交换器的冷却介质、以及响应于将热吸收至冷却介质冷却冷却系统流体。有利地，将热从可展开热交换器吸收至冷却介质的步骤可还包含将飞行器外侧的周围（ambient）空气传递穿过可展开热交换器，并且将水、雾状的水和空气以及膨胀的液态氮中的至少一种施加至可展开热交换器。有利地，本方法还可包含在冷却通过可展开热交换器的冷却系统流体后，传递循环冷却系统流体通过飞行器的电力系统，以及响应于在其中传递冷却系统流体而冷却电力系统。优选地，冷却电力系统的步骤还可包含循环冷却系统流体通过流体耦合至电力系统的电力电子冷却系统。优选地，循环冷却系统流体通过电力电子冷却系统的步骤可还包含，循环冷却系统流体通过冲压空气热交换器，并且传递空气穿过冲压空气热交换器。有利地，本方法还可包含邻近货舱门、乘客门、窗、和舱口中的至少一个的开口安装可展开热交换器，通过开口展开可展开热交换器。有利地，本方法还可包含在压力容器内安装可展开热交换器，其中压力容器含有大部分飞行器冷却系统，并且将可展开热交换器移动通过压力容器内的开口至压力容器外侧的展开位置。有利地，本方法还包含以下步骤：当飞行器外侧的周围空气达到预定温度时，将可展开热交换器移至飞行器外侧的展开位置。

根据本发明的又一方面，公开的是可包含可展开液体冷却器的飞行器，其中可展开液体冷却器具有热交换器，其流体耦合至飞行器的至少一个热源，并且被配置为接收来自热源的冷却系统流体，以循环通过热交换器。热交换器在飞行器内部的收存位置和飞行器外侧的展开位置之间可移动，并且热交换器可被配置为当热交换器处于展开位置时，将冷却系统流体的热传输至飞行器外侧的环境。有利地，热交换器可还包括风扇，其用于抽吸冷却介质穿过热交换器。有利地，热交换器可移动通过飞行器内的开口，其中开口包含货舱门、乘客门、窗、和舱口中的至少一个的开口。有利地，飞行器可还包含压力容器和热交换器，该热交换器在压力容器内部的收存位置和压力容器外侧的展开位置之间可移动。有利地，可展开液体冷却器可还包含至少一个管道，其用于将热交换器流体耦合至飞行器冷却系统，以及至少一个快速断开器，其被安置在管道内，并且被配置为将热交换器从飞行器冷却系统处断开。有利地，冷却系统流体可还包含水、液态氦、乙二醇和水、丙二醇和水、氢氟醚、全氟碳化合物、全氟聚醚、氢氟聚醚、和离子交换水和三甲基甘氨酸混合物中的至少一种。有利地，冷却系统可还包含飞行器电力电子冷却系统，以冷却飞行器的电力系统。有利地，冷却系统可还包含冲压空气回路，其具有用于在其中循环冷却系统流体的冲压空气热交换器，其中热交换器接收循环通过冲压空气热交换器的冷却系统流体。

还公开一种冷却飞行器热源的方法，其中该飞行器具有含冷却系统流体的飞行器冷却系统。本方法可包括将可展开热交换器从飞行器内部的收存位置移至飞行器外侧的展开位置。本方法可还包括循环冷却系统流体通过可展开热交换器。此外，本方法可还包括将可展开热交换器的热吸至冷却介质。步骤可还包括响应于将热吸至冷却介质，冷却冷却系统流体循环通过可展开热交换器。

已描述的特征、功能和优势能够独立地在本发明的不同实施例中获得，或者在其他实施例中可以结合，通过参考下列描述和附图能够明白其进一步细节。

附图说明

通过参考附图，本发明的这些和其他特征将变得更为清晰，其中贯穿全图，相同的标识号都涉及相同的部件，其中：

图1示出具有至少一个飞行器冷却系统的飞行器的侧视图，并且还示出可展开液体冷却器的实施例，其可耦合至飞行器冷却系统用于冷却飞行器热源；

图2示出沿图2线1截取的飞行器的透视俯视图，并且示出定位于机翼机身结合处的一个或更多电力电子冷却系统（PECS），并且还示出邻近飞行器后端货舱门安装的可展开液体冷却器；

图3示出飞行中的飞行器侧视图，并且示出处于飞行器内部收存位置中的可展开液体冷却器；

图4示出沿图3线4截取的飞行器机身后端的侧视图，并且示出处于收存位置中邻近货舱门安装的可展开液体冷却器的实施例；

图5示出沿图4线5截取的机身的前向视图，并且示出处于收存位置中的可展开液体冷却器；

图6示出地面上的飞行器的侧视图，并且示出飞行器外侧展开位置中的可展开液体冷却器；

图7示出沿图6线7截取的飞行器机身后端的侧视图，并且示出展开位置中的可展开液体冷却器的实施例；

图8示出沿图7线8截取的机身前向视图，并且示出展开位置中的可展开液体冷却器；

图9示出展开位置中的可展开液体冷却器示意图，并且示出一对旁通阀和一对快速断开器，其将可展开液体冷却器流体耦合至管道；

图10示出飞行器底面透视图，并且示出这样的实施例，其中可展开液体冷却器被展开在飞行器的机翼机身整流装置内；

图11示出可展开液体冷却器与飞行器冷却系统的互连示意图；以及

图12示出具有可被包括在冷却飞行器热源的方法中的一个或更多操作的流程图。

具体实施方式

现在参考附图，其中附图为了说明本发明的不同实施例，图1示出飞行器10，其可包括用于冷却飞行器10的一个或更多热源108的可展开液体冷却器150。可展开液体冷却器150可包含可展开热交换器154，其可流体耦合至热源108和/或用于热源108的冷却系统102（例如，飞行器电力系统112、高压直流电（HVDC）架114）。在一个实施例中，可展开液体冷却器150可被安装至飞行器10的内部60，并且可从飞行器10内部60（图5）中的收存位置172（图5）移动至飞行器10外侧62（图8）的展开位置174（图8）。可展开热交换器154可接收来自热源108和/或飞行器冷却系统102的冷却系统流体104。冷却系统流体104可循环通过可展开热交换器154。例如，当可展开热交换器154处于展开位置174，并且暴露至飞行器10外侧62（图8）的周围空气164（图7）时，冷却系统流体104可循环通过可展开热交换器154。

有利地，可展开热交换器154可提供用于冷却热源108和/或飞行器冷却系统102的被改善的能力。在实施例中，在飞行过程中，可展开热交换器154可维持在收存位置172内。在地面操作过程中，当周围空气164（图7）温度相对温和时，可展开热交换器154也可维持在收存位置172内。例如在地面操作过程中，当周围空气164温度相对高（例如高于90°F）时，可展开热交换器154也可被移至飞行器10外侧62（图8）的展开位置174（图8），以便外侧62环境64（图8）的周围空气164可穿过可展开热交换器154流动，并且降低冷却系统流体104的温度。然而，当飞行器10在地面上或者当飞行器10外侧62的周围空气164温度相对高时，可展开热交换器154随时可被移至展开位置174，并且不被限制于展开。当可展开热交换器154处于展开位置174时，循环通过可展开热交换器154的冷却系统流体104可被飞行器10外侧62的周围空气164冷却，从而提供用于热源108和/或飞行器冷却系统102的增加的冷却能力。就这点而言，当可展开热交换器154处于收存位置172时，也可循环冷却系统流体104通过可展开热交换器154。

现在更具体地参考图1，飞行器10可包含具有前端12和后端14的机身16。驾驶舱40可位于机身16的前端12。飞行器10可包括位于机身16后端14的尾部20，并且尾部可包括用于飞行器10方向控制的一个或更多尾翼面（未示出）。飞行器10还可包括一对机翼26、一个或更多推进单元32（图2）、以及起落架34（图6）。机身16可包括用于容纳乘客和机组人员的机舱36。机身16还可包括一个或更多货舱52。例如，货舱52可包含前货舱（未示出）、后货舱（未示出）、和/或散货舱（未示出），但货舱52可包含任何布置，不限制于前货舱、后货舱、和/或散货舱52。机身16可含有客舱36和货舱52，并且可包含压力容器24，其在侧面上由机身16壁界定，并且在后端14由压力舱壁22界定。机身16/压力容器24可包括一个或更多开口46，从而允许进入机舱36和货舱52的内部60。例如，机身16可包括用于一个或更多乘客门48的开口46其和/或用于一个或更多货舱门50的开口46。

应明白，虽然在如图1所示的固定翼客用飞行器10的背景下描述了本发明，但是预期到可展开液体冷却器150的实施例可被应用至任何配置的飞行器，而没有限制。例如，公开的实施例可被应用至任何民用、商用和军用飞行器，并且包括固定翼和旋转翼飞行器。此外，实施例可被应用至可替换的飞行器配置，并且不被限制于图1所示的管和翼型（tube-and-wing）的配置。例如，公开的实施例可被应用至机翼机身混合型（hybrid wing-body）飞行器。

参考图1和图2，飞行器10可包括环境控制系统100（ECS），其用于飞行器10不同系统的热管理。例如，如上所述，飞行器10可包括一个或更多空气调节装置116，其位于飞行器10一侧或两侧上的机翼机身结合处28中，或者在飞行器10的其他地方。空气调节装置116可为机舱36和/或货舱52提供温度控制和加压空气。飞行器10还可包括一个或更多飞行器电力系统112。例如，图1和图2示出一个或更多高压直流电（HVDC 114）设备架，其可向飞行器10上的不同电子元件和装置提供电力。HVDC 114可位于飞行器10内，例如机翼机身结合处28，但HVDC 114可被安装在飞行器10内的任何地方。通过飞行器冷却系统102，例如电力电子冷却系统110（PECS），可冷却HVDC114。PECS 110可循环冷却系统流体104通过HVDC 114，以在容许极限内维持HVDC 114的温度。

仍参考图1和图2，通过冲压空气回路128可至少提供部分冷却系统流体104的温度控制，其中该冲压空气回路可位于机翼机身结合处28或者另一个适合的地方。冲压空气回路128可流体耦合至空气调节装置116和PECS 110和/或其他热源108或者飞行器冷却系统102。空气134（图11）可通过一个或更多冲压空气进口128（图10）自飞行器10的外侧62（图8）抽入。抽吸至冲压空气回路128的空气134可穿过一个或更多冲压空气热交换器130（图11），以便吸收由冷却系统流体104承载的热，其中该冷却系统流体104可循环通过空气调节装置116和/或PECS 110。然后热空气134可通过一个或更多冲压空气出口（未示出）被排出。

参考图1至图2，可展开液体冷却器150可被包含在机身16的压力容器24内。优选地，可展开液体冷却器150可被安装在这样的地方，即可展开液体冷却器150可从飞行器10的内部位置60移至飞行器10外侧62的位置。例如，在图1和图2所示的可展开液体冷却器150的一个实施例中，示出可展开液体冷却器150邻近朝向飞行器10后端14的散货门50而被安装。如上所述，可展开液体冷却器150可包括可展开热交换器154，其可流体耦合至一个或更多飞行器10的热源108，例如飞行器电力电子冷却系统110（PECS）。可展开热交换器154可通过管道126流体耦合至飞行器冷却系统102，例如PECS 110。有利地，可展开液体冷却器150和飞行器10热源108和冷却系统102可被包含在压力容器24内，以最小化管道126通道穿过压力容器24的渗透。如可被理解的，通过使穿过压力容器24的渗透最小化，可降低与密封压力容器24相关的复杂度。

参考图3-5，在实施例中，如图3所示，当飞行器10在飞行中，可展开流体冷却器150可被包含在飞行器10内部60（图5）内。图4示出机身16的侧视图和在收存状况172中的可展开流体冷却器150，同时货舱门50处于关闭位置58。可展开流体冷却器150可包括可展开热交换器152，其通过管道126，可流体耦合至飞行器冷却系统102，例如PECS 110。冷却系统流体104可从PECS 110沿着流向106朝向可展开热交换器154流动。冷却系统流体104可被循环通过可展开流体冷却器150。然后，冷却系统流体104可流至一个或更多补充的冷却单元122（图4），冷却单元122可位于可展开热交换器154下游（即，沿着流向106）。在经过补充的冷却单元122后，冷却系统流体104可流向飞行器10的前端12。如图1所示，冷却系统流体104可流至一个或更多盥洗室44和/或厨房42（图3），从而通过一个或更多排气通风口118（图1），例如一个或更多盥洗室厨房通风口120，促进其通风。冷却系统流体104可返回至机翼机身结合处28（图2）处的飞行器冷却系统102（图2）和/或PECS110（图2），从而完成环路。

参考图4，可展开热交换器154可被安装在展开机构152上，用于将可展开热交换器154在收存位置172和展开位置174（图8）之间移动。展开机构152可提供这样的装置，即当可展开热交换器154处于收存位置172、展开位置174、或者当可展开热交换器154处于收存和展开位置172、174之间的中间位置时，用于将可展开热交换器154流体耦合至管道126。在实施例中，展开机构152可包含铰接铰链（未示出），从而促进可展开热交换器154从内部位置60移动至飞行器10外侧62位置，同时将可展开热交换器154与管道126流体耦合，其中管道126用于运载来自PECS 110（图1）或者其他飞行器冷却系统102（图1）或者热源108（图1）的冷却系统流体104。可展开热交换器154可包括进口（未示出）和出口（未示出），从而将可展开热交换器154耦合至飞行器冷却系统102，以便冷却系统流体104可循环通过可展开热交换器154。

虽然图4示出可展开热交换器154，其被安装在邻近货舱门50的货舱52内，但是可展开热交换器154可以可选地被安装在飞行器10的机舱36内。例如，可展开热交换器154可被安装在邻近飞行器10机舱36的乘客门48（图3）的地方，并且当乘客门48打开时，可由一位空勤人员展开。然而，可展开热交换器154可被安装在飞行器10内的任何地方，并且不被限制于安装在机舱36和/或货舱52内。

参考图5，示出飞行器10的横截面图，其示出位于货舱52内的可展开热交换器154，其中可由地板38将货舱52与机舱36分隔开。可展开热交换器154可以下列方式将冷却系统流体104循环通过可展开热交换器154，即当可展开热交换器154处于展开位置174（图8）时，有助于冷却系统流体104的热传输至飞行器10外侧62的环境64。例如，可展开热交换器154可提供用于循环冷却系统流体104的弯曲管156和翅片158的布置。然而，在可替换实施例中，可提供用于循环冷却系统流体104的可展开热交换器154。例如，可展开热交换器154可提供板-翅片布置、微型管布置、和/或微型沟道布置或者其他适合的布置，用于将可展开热交换器154的热传输至飞行器10外侧62的环境64。

参考图6-8，示出在展开位置174中的可展开热交换器154。图6示出地面上的飞行器10的侧视图，散货门50通过门把手54（图4）移动至打开位置56。示出可展开热交换器154处于展开位置174。图7示出货舱门50的侧视图，并且示出处于展开位置174中的可展开热交换器154，以及穿过可展开热交换器154的冷却介质162流。在实施例中，飞行器10可包括控制开关（未示出），其用于控制将可展开热交换器154从收存位置172（图4-5）到展开位置172的展开，反之亦然。例如，控制开关可位于机舱36和/或驾驶舱40（图1）中，并且可通过空勤人员操作。可替换地，控制开关可被安装在飞行器10的外表面，例如，邻近安装可展开热交换器154的开口46。例如，控制开关可被安装在由地勤人员致动的货舱门50的外表面。在实施例中，可展开热交换器154可被安装在散货门50的开口46内侧，因为散货门50可以是飞行器10上在起飞前关闭的最后一道门。

参考图7和图8，示出机身16和在展开位置174中且暴露至环境64（图8）的外侧62（图8）的可展开热交换器154。外侧62环境64可含有冷却介质162（图7）。冷却介质162可包含外侧62环境64的周围空气164（图7），其可穿过可展开热交换器154流动，从而有助于移除循环通过可展开热交换器154的冷却系统流体104（图7）的热。可选地，冷却介质162还可包含例如通过地勤人员喷洒至可展开热交换器154的水166（图7），以便促进冷却系统流体104的热的移除。在又一个实施例中，冷却介质162可包含雾状的水（未示出）和周围空气组合，其可喷洒至或者施加至可展开热交换器154。更进一步，冷却介质162可包含膨胀的液态氢（LN2）（未示出），其可喷洒至或者施加至可展开热交换器154。

响应于冷却介质162的应用，当可展开热交换器154处于展开位置174时，可展开热交换器154可将冷却系统流体104内含有的热传输至飞行器10外侧62的环境64。冷却介质162（例如，周围空气164、喷洒的水166等等）可吸收可展开热交换器154的热，例如当周围空气164穿过可展开热交换器154流动时。

参考图8和图9，在一个实施例中，可展开热交换器154可包括热交换器风扇160，其用于抽吸周围空气164穿过可展开热交换器154。热交换器风扇160可由飞行器电力系统112（图1）供电，但热交换器风扇160可由飞行器10液压系统（未示出）或者由外部电源（未示出），例如便携式地面支持发电机（未示出），提供电力。当地面上的周围空气164（图7）达到预定温度时，可以展开可展开热交换器154。例如，当地面上的周围空气164温度为至少90°F时，可以展开可展开热交换器154。然而，可基于任何数量的因素选择展开可展开热交换器154的条件，且其不仅不被限制于特定温度，还可依赖于空气中的相对湿度、流经PECS110的冷却系统流体104的温度、或者基于其他因素。

仍参考图8，可展开热交换器154可被定尺寸和配置为飞行器冷却系统102（图1）提供额外冷却，例如PECS110（图1），以降低冷却系统流体104的温度。例如，可展开热交换器154可被定尺寸和配置为与补充的冷却单元122（图9）相配合，从而将冷却系统流体104的温度从高于130°F的温度降低至少于105°F的温度。然而，可展开热交换器154可被定尺寸和配置为将冷却系统流体104的温度降低至任何期望的温度。在实施例中，可以相对紧凑的物理尺寸提供可展开热交换器154。例如，可展开热交换器154可被定尺寸为占据少于大约八（8）立方英尺的体积。然而，可按任何尺寸、形状和配置，而无限制，提供可展开热交换器154。

可展开热交换器154可被配置为循环冷却系统流体104，其由丙二醇和水（PGW）组成，但是其他冷却系统流体104组分可循环通过可展开热交换器154。例如，冷却系统流体104可包含乙二醇和水（EGW）、或者包括，但不限制于水或者液态氢的其他流体组分。另外，冷却系统流体104可包含大量氢氟醚（hydrofluoroether）中的任何一个，例如从明尼苏达的圣保罗的3M公司购得的作为3M^TM Novec^TM工程流体的氢氟醚。冷却系统流体104还可包含全氟碳化合物（perfluorocarbon），例如从3M公司购得的作为3M^TM Fluorinert^TM电子液体的全氟碳化合物。冷却系统流体104还可包含全氟聚醚（perfluorinated polyether）或者氢氟聚醚（hydrofluoropolyether），例如从新泽西的West Deptford的Solvay Solexis有限责任公司可购得的Solvay Solexis Galden^TM。此外，冷却系统流体104还可包含离子交换水（ion-exchanged water）和三甲基甘氨酸（trimethylglycine）的有机热传输混合物，例如Thermera^TM系列热传输流体，其可从英国的布罗姆斯格罗夫的Hydro-Flo Environmental股份有限公司购得。

参考图9，在实施例中，可配置可展开热交换器154，以便冷却系统流体104可绕过可展开热交换器154。例如，可配置可展开热交换器154，以便当可展开热交换器154处于收存位置172时，为了避免泄漏的危险，冷却系统流体104可绕过可展开热交换器154。当在可展开热交换器154中检测出泄漏时，冷却系统流体104还可绕过可展开热交换器154。在这点上，通过安置在一个或更多管道169的一个或更多旁通阀168，可展开热交换器154可流体耦合至管道126，其中管道169将可展开热交换器154耦合至飞行器冷却系统102的管道126。例如，图9示出用于将冷却系统流体104运至可展开热交换器154，并且从可展开热交换器154运出冷却系统流体104的一对管道169。在这样的布置中，阀127可被包括在飞行器冷却系统管道126的位于热交换器管道169到飞行器冷却系统102（图1）管道126结合点之间的部分。阀127可关闭，并且旁通阀168可打开，从而迫使冷却系统流体104循环通过可展开热交换器154。可替换地，旁通阀168可关闭，以便阻塞或者防止流入和/流出可展开热交换器154的冷却系统流体104流。

在又一个实施例中，管道169可包括一个或更多断开器机构，例如一个或更多快速断开器170，其被安置在管道169内。例如，每一管道169可包括快速断开器170，从而促进管道169分离，其中管道169将可展开热交换器154连接至飞行器冷却系统102（图1）的管道126。在这点上，快速断开器170断开可促进可展开热交换器154从飞行器10中移除。例如，在主要在寒冷的天气环境中操作飞行器10的时期中，可以期望的是自飞行器10中移除可展开热交换器154，从而降低飞行器10的重量或者增加货舱52的可用体积。当在周围空气温度相对高的环境中操作飞行器10时，或者在其他可导致冷却系统流体104相对高温度的状况下，可重新安置可展开热交换器154。此外，通过提供快速断开器170以便使可展开热交换器154与运载围绕飞行器10的冷却系统流体104的管道126流体断开，从飞行器10移除可展开热交换器154可有利地促进可展开热交换器154的修理和/或维护。

参考图10，其示出飞行器10底面的透视图，并且示出这样的实施例，其中在飞行器10机翼机身结合28处，从机翼机身整流装置30中的开口46可手动地或者自动地展开可展开热交换器154。一个或更多可展开热交换器154可被安装至机翼机身整流装置30，例如机身16两侧。有利地，在机翼机身整流装置30处安装可展开热交换器154使得相对靠近飞行器10的热源108和/或冷却系统102放置可展开热交换器154。在这点上，可展开热交换器154可被安装在压力容器24外侧，例如在机翼机身整流装置30内，或者在压力容器24外侧的其他地方。压力容器24可含有机舱36和/或货舱52。可自动地或者手动地展开可展开热交换器154，例如，如上所述，由空勤人员和/或地勤人员致动控制开关（未示出）。

参考图11，示出飞行器10的环境控制系统100（ECS）原理图，其中飞行器10可包括可展开液体冷却器150。在一个示出的实施例中，可展开液体冷却器150可流体耦合至飞行器冷却系统102例如PECS 110的下游侧。PECS 110可被暴露至飞行器10的冲压空气回路128。冲压空气回路128可抽吸周围空气通过冲压空气进口（未示出）。空气134可穿过冲压空气回路128的冲压空气热交换器130流动。冲压空气回路128可促进冷却系统流体104散热，其中该冷却系统流体104可流动通过PECS 110。热空气134可通过冲压空气出口（未示出）从飞行器10被排出。

在图11中，可展开液体冷却器150可流体插入飞行器冷却系统102和一个或更多补充的冷却单元122之间。加热的冷却系统流体104可从飞行器冷却系统102流至可展开液体冷却器150，在此冷却系统流体104可循环通过可展开液体冷却器150。如上所述，可展开液体冷却器150可被配置为可展开热交换器154，其通过一个或更多管道169可流体耦合至飞行器冷却系统102。每一个管道169内包括旁通阀168，其中管道169将可展开热交换器154流体耦合至飞行器冷却系统102的管道126。如上所述，飞行器冷却系统102管道126内还包括阀127。旁通阀168和阀127可被操控以控制冷却系统流体104的路线。例如，通过打开旁通阀169和关闭阀127，飞行器冷却系统流体104被迫使循环通过可展开热交换器154。可替换地，通过关闭旁通阀168和打开阀127，冷却系统流体104绕过可展开热交换器，并且直接朝向补充的冷却单元122（SCU）流去。

仍然参考图11，补充的冷却单元122可被包括在飞行器冷却系统102内，从而冷却再循环通过机舱36（图1）的空气。厨房（未示出）可包括厨房推车（未示出），其也需要冷化（chill），以维持贮存在厨房推车中的易腐品的温度。通过将再循环空气吹过再循环空气热交换器（未示出），可维持再循环空气温度。为了冷却厨房推车和再循环空气，冷却系统流体104可循环通过补充的冷却单元122热交换器（未示出）。货舱52中的空气可被泵至补充的冷却单元122热交换器，其可用于排除冷却系统流体104中的热。然后，被冷却的冷却系统流体104可从补充的冷却单元122流至厨房和再循环空气热交换器（未示出）。

另外，冷却系统流体104可流至一个或更多排气通风口118，例如，如图1所示，沿飞行器10机舱36定位的一个或更多盥洗室-厨房通风口120（LGV）。通过泵124，冷却系统流体104可从排气通风口118（例如，LGV 120）回流向飞行器冷却系统102（例如，PECS）。泵124还可从飞行器10的一个或更多热源108抽吸冷却系统流体104。例如，泵124可抽吸冷却系统流体104通过飞行器10的电力系统112，例如HVDC114,如上所述，其可将电力提供至一个或更多飞行器10的电子装置或者系统。

参考图12，示出一个或更多操作的流程图，该操作可被包括在用于冷却热源108（图1）和/或飞行器冷却系统102（图1）的方法中。例如，飞行器冷却系统102可包含上述用于冷却HVDC 114（图1）的PECS 110（图1）。

图12的方法步骤202可包括将可展开热交换器154（图1）安装至飞行器10（图1），例如飞行器10机身16（图1）的压力容器24（图1）内，其可包括机舱36（图1）和/或货舱52（图1）。在实施例中，可邻近机身16内的开口46（图1）安装可展开热交换器154。开口46可包含用于货舱门50（图1）、乘客门48（图1）、窗、舱口、或者任何一种或多种孔、槽缝、空腔、封闭体的开口、或者机身16内的其他开口46。在有利的实施例中，可展开热交换器154可被安装在压力容器24内，其可含有大部分飞行器冷却系统102组件，其包括，但不限制于，PECS110、空气调节装置116（图1）、冲压空气回路128、和组成飞行器10的ECS 100的其他系统。

图12的方法步骤204可包括，将可展开热交换器154从飞行器/压力容器24内部60中的收存位置172（图5）移动至飞行器/压力容器10、24（图8）外侧62的展开位置174（图8）。在这点上，如图8所示，凭借移动可展开热交换器154通过飞行器/压力容器24的开口46（图8），可以展开可展开热交换器154。在实施例中，当飞行器10外侧62的周围空气达到预定温度时，可展开热交换器154可被移至飞行器10外侧62（图8）的展开位置174。

图12的方法步骤206可包括，循环冷却系统流体104（图7）通过可展开热交换器154（图7）。例如，如图7所示，当可展开热交换器154移动至展开位置174时，通过打开阀，例如一个或更多旁通阀168（图9），冷却系统流体104可循环通过可展开热交换器154，其中旁通阀168将可展开热交换器154流体耦合至管道126，该管道126将冷却系统流体104运载通过飞行器10。当旁通阀168打开引起冷却系统流体104流经可展开热交换器154时，阀127（图9）可被关闭。

图12的方法步骤208可包括，将冷却系统流体104（图7）的热吸收至冷却介质162（图7），该冷却介质162可被传递穿过可展开热交换器154。例如，图7示出环境64（图8）外侧62（图8）的周围空气164流动穿过可展开热交换器154，并且吸收冷却系统流体104内所含的热，其中该冷却系统流体104循环通过可展开热交换器154。在实施例中，冷却介质162可额外地包括水166（图7），其喷洒至或者被提供至可展开热交换器154。水166可被喷洒在处于展开位置174中的可展开热交换器154上，并且可从冷却系统流体104吸收热，其中该冷却系统流体104循环通过可展开热交换器154。

图12的方法步骤210可包括，响应于穿过可展开热交换器154流动的周围空气164，或者响应于喷洒至或施加至可展开热交换器154的水166（图7）或者其他冷却介质162（图7），冷却循环通过可展开热交换器154（图7）的冷却系统流体104（图7）。在这点上，可展开热交换器154可促进冷却系统流体104与周围空气164和/或水166中热的交换。

图12的方法步骤212可包括，在冷却系统流体104循环通过可展开热交换器154（图11）之后，传递冷却系统流体104（图11）通过飞行器10（图11）的电力系统112（图11）。在实施例中，电力系统112可包含一个或更多HVDC 114（图11）设备架。然而，冷却系统流体104可循环通过一个或更多飞行器10的冷却系统102（图11），其中该冷却系统102包括，但不限制于，PECS 110（图11）和/或一个或更多空气调节装置116（图1）或者飞行器10的其他冷却系统102。

图12的方法步骤214可包括，冷却电力系统112（例如，HVDC 114）（图11）以响应于冷却系统流体104（图11）循环通过PECS 110（图11）。在实施例中，如图11所示，凭借冷却系统流体104循环通过冲压空气热交换器130，可冷却电力系统112。空气134（图11）可从飞行器10（图7）外侧62被抽吸，并且被传递穿过冲压空气热交换器130，以便从循环通过冲压空气热交换器130的冷却系统流体104吸收热。在实施例中，冲压空气风扇132（图11）可被致动以便抽吸空气穿过冲压空气热交换器130。

有利地，如在此公开的可展开热交换器154（图1）将有助于一个或更多飞行器10（图1）系统的热管理。例如，可展开热交换器154可补充由冲压空气热交换器130（图11）提供的冷却，其中在相对热的天气下，在地面操作过程中，冲压空气热交换器130冷却飞行器冷却系统102（图1）的能力将被限制。有利地，通过包括可展开热交换器154，而不是增加物理尺寸或者冲压空气回路128（图1）的容量，使得对现有环境控制系统100配置的影响最小化。此外，可展开热交换器154将对飞行器10的飞行性能增加最小的或者可忽略的影响。

通过包括远距离定位的可被展开在飞行器10（图8）外侧62（图8）的环境64（图8）内的可展开热交换器154（图8），可提供比通过增加冲压空气回路128（图2）尺寸所得的冷却程度要大的冷却效率。例如，增加冲压空气回路128的尺寸则需要增加冲压空气进口开口，由于增加气动阻力，这将不利地影响飞行器10的气动性能。由可展开热交换器154提供的又一个优势是，当延长给定的飞行器配置以容纳更多数量的乘客需要增加飞行器10长度或者尺寸时，通过添加可展开热交换器154可满足飞行器10的冷却系统需求，并且不会影响现有的环境控制系统100（图2）的设计。

本公开所属技术领域人员将想到本公开的许多修改和其他实施例，其具有前面的描述和相关绘图26中呈现的教导的益处。在此描述的实施例旨在说明，并不是要限制或者穷举。虽然在此使用了专用术语，但其仅用于一般和描述性意义，而不是为了限制的目的。

Claims

1.一种飞行器10，其包含：

具有热交换器154的可展开液体冷却器150，所述热交换器154流体耦合至所述飞行器10的至少一个热源108，并且被配置为从所述热源108接收冷却系统流体104，以便循环通过所述热交换器154；

所述热交换器154能够在所述飞行器内部的收存位置172和所述飞行器外侧的展开位置174之间运动；以及

当所述热交换器处于所述展开位置174时，所述热交换器154被配置为将所述冷却系统流体104的热传输至所述飞行器外侧的环境64。

2.根据权利要求1所述的可展开液体冷却器，其中：

所述热交换器154包括风扇160，该风扇160抽吸冷却介质162穿过所述热交换器。

3.根据权利要求1或者权利要求2所述的可展开液体冷却器，其中：

所述热源108包含所述飞行器的冷却系统102。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的可展开液体冷却器150，其中：

所述热交换器154能够运动通过所述飞行器10中的开口46；并且

所述开口46包含用于货舱门、乘客门、窗和舱口中的至少一个的开口。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的飞行器，还包括：

压力容器24；并且

所述热交换器154能够在所述压力容器24内部的所述收存位置172和所述压力容器24外侧的所述展开位置174之间运动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的可展开液体冷却器，还包括：

至少一个管道126，其将所述热交换器154流体耦合至飞行器冷却系统102；以及

至少一个快速断开器170，其被安置在所述管道126内，并且被配置为使所述热交换器154与所述飞行器冷却系统102断开。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的可展开液体冷却器150，其中所述冷却系统流体104包含下列中的至少一个：

水；

液态氦；

乙二醇和水；

丙二醇和水；

氢氟醚；

全氟碳化合物；

全氟聚醚；

氢氟聚醚；以及

离子交换水和三甲基甘氨酸的混合物。

8.根据权利要求3所述的可展开液体冷却器150，其中：

所述冷却系统包含飞行器电力电子冷却系统110，其用于冷却所述飞行器10的电力系统112。

9.根据权利要求3或者8所述的可展开液体冷却器，其中：

所述冷却系统包含具有冲压空气热交换器130的冲压空气回路128，以便使所述冷却系统流体104在其中循环通过；以及

所述热交换器154接收循环通过所述冲压空气热交换器128的所述冷却系统流体104。

10.一种冷却飞行器10的热源108的方法，所述飞行器10具有含冷却系统流体104的飞行器冷却系统102，所述方法包含以下步骤：

使可展开热交换器154从所述飞行器内部的收存位置172运动至所述飞行器10外侧的展开位置174；

使所述冷却系统流体104循环通过所述可展开热交换器154；

将热从所述可展开热交换器154吸收至被施加至所述热交换器154的冷却介质162；以及

响应于将热吸收至所述冷却介质162，冷却所述冷却系统流体104。

11.根据权利要求10所述的方法，其中将热从所述可展开热交换器吸收至所述冷却介质的步骤包含下列中至少一者：

将所述飞行器外侧62的周围空气164传递穿过所述可展开热交换器；

以及

将下列中的至少一种施加至所述可展开热交换器：

水；

雾状的水和空气；以及

膨胀的液态氮。

12.根据权利要求10或11所述的方法，还包含以下步骤：

在冷却循环通过所述可展开热交换器的所述冷却系统流体后，使所述冷却系统流体传递通过所述飞行器的电力系统；以及

响应于将所述冷却系统流体传递通过其中而冷却所述电力系统，

使所述冷却系统流体循环通过流体耦合至所述电力系统的电力电子冷却系统，以及

使所述冷却系统流体循环通过冲压空气热交换器；以及

使空气传递穿过所述冲压空气热交换器。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，还包含以下步骤：

邻近货舱门、乘客门、窗和舱口中至少一者的开口，安装所述可展开热交换器；以及

展开所述可展开热交换器通过所述开口。

14.根据权利要求10至38中任一项所述的方法，还包含以下步骤：

将所述可展开热交换器安装在压力容器内，所述压力容器含有所述飞行器冷却系统的大部分；

使所述可展开热交换器运动通过所述压力容器内的开口到达所述压力容器外侧的所述展开位置；以及

当所述飞行器外侧的周围空气达到预定温度时，使所述可展开热交换器运动至所述飞行器外侧的所述展开位置。