CN105416591A - 一种双层飞机蒙皮热交换器 - Google Patents

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何舟东
马兰
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Abstract

本发明公开了一种双层飞机蒙皮热交换器。所述双层飞机蒙皮热交换器，包含外层散热单元和内层散热单元，外层散热单元与内层散热单元之间设置有空气通道。外层散热单元与内层散热单元均包含散热单元外表面、散热单元内表面及多个散热隔板，多个散热隔板设置在散热单元外表面与散热单元内表面之间，形成散热微通道；外层散热微通道与内层散热微通道的同一端设置有与其连通的液体分配腔，另一端设置有与其连通的液体收集腔；所述双层飞机蒙皮热交换器安装在机身蒙皮外表面。本发明的有益效果：利用空气带走液体的热量，减小了系统对飞机的燃油代偿损失，换热效率高，可减少集中热辐射和雷达热反射面积，可以满足飞机隐身性能要求。

Description

一种双层飞机蒙皮热交换器
技术领域
本发明涉及飞机热交换器技术领域，具体涉及一种双层飞机蒙皮热交换器。
背景技术
目前国、内外环境控制系统中与本专利接近的技术有以下两种：
1)空气-液体热交换器(简称：空-液热交换器)——采用冲压进气道、利用冲压空气对来自电子设备的热流体进行冷却降温，目前国、内外多数飞机采用这种形式。
缺点：空-液热交换器体积较大、高度较高(通常大于100㎜)，冲压进气道和冲压空气对飞机产生较大的气动阻力，冲压进气道内的空气对飞机有较大的燃油代偿损失。
2)空气-空气蒙皮热交换器(简称：空气蒙皮热交换器)——热空气在飞机外蒙皮和机身结构之间的夹层中流动时，利用飞机与环境空气的相对速度对热空气进行冷却降温。
缺点：空气-空气蒙皮热交换器的换热能力、制冷效果远不如空气-液体蒙皮热交换器(简称：液体蒙皮热交换器)，液体蒙皮热交换器中流动的是液体，如65号冷却液等。
发明内容
本发明的目的是提供一种双层飞机蒙皮热交换器，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。
本发明的技术方案是：提供一种双层飞机蒙皮热交换器，包含外层散热单元和内层散热单元，所述外层散热单元与内层散热单元之间设置有空气通道，其中，所述外层散热单元包含外层散热单元外表面、外层散热单元内表面及多个外层散热隔板，多个外层散热隔板设置在外层散热单元外表面与外层散热单元内表面之间，形成外层散热微通道；所述内层散热单元包含内层散热单元外表面、内层散热单元内表面及多个内层散热隔板，多个内层散热隔板设置在内层散热单元外表面与内层散热单元内表面之间，形成内层散热微通道；所述外层散热微通道与内层散热微通道的同一端设置有与其连通的液体分配腔，另一端设置有与其连通的液体收集腔；所述双层飞机蒙皮热交换器安装在机身蒙皮外表面。
优选地，所述外层散热单元与内层散热单元为一体成型结构；所述外层散热单元外表面、外层散热单元内表面及多个外层散热隔板为一体成型结构；所述内层散热单元外表面、内层散热单元内表面及多个内层散热隔板为一体成型结构。
优选地，所述外层散热单元与内层散热单元采用3D打印整体成型；所述外层散热单元外表面、外层散热单元内表面及多个外层散热隔板采用3D打印整体成型；所述内层散热单元外表面、内层散热单元内表面及多个内层散热隔板采用3D打印整体成型。
优选地，所述外层散热单元外表面、外层散热单元内表面、内层散热单元外表面、内层散热单元内表面的表面设置有激光拉槽。
优选地，所述外层散热微通道与内层散热微通道的内表面设置有扰流结构。
优选地，所述扰流结构为在外层散热微通道与内层散热微通道的内表面设置的高度不相等的凸起。
优选地，所述双层飞机蒙皮热交换器在机身外蒙皮外表面安装后超出安装表面的高度小于等于25毫米。
优选地，所述空气通道在所述外层散热单元与内层散热单元之间的距离小于等于5mm。
优选地，所述外层散热单元与内层散热单元之间的空气通道的空气入口为喇叭口。
优选地，所述双层飞机蒙皮热交换器采用快卸式气密螺栓与机身固定连接，与飞机的外蒙皮之间设置有密封胶。
本发明的有益效果：本发明的双层飞机蒙皮热交换器安装在机身蒙皮外表面，利用空气带走液体的热量，减小了系统对飞机的燃油代偿损失，所述双层飞机蒙皮热交换器包含外层散热单元和内层散热单元，外层散热单元与内层散热单元之间设置有空气通道，外层散热单元设置有外层散热微通道，内层散热单元设置有内层散热微通道，换热效率高，可减少集中热辐射和雷达热反射面积，可以满足飞机隐身性能要求。
外层散热单元与内层散热单元为一体成型结构；外层散热单元外表面、外层散热单元内表面及多个外层散热隔板为一体成型结构；所述内层散热单元外表面、内层散热单元内表面及多个内层散热隔板为一体成型结构；取消了零件与零件之间的连接焊缝，大大减少了因焊缝引起的结构泄漏，另外，由于散热单元的内、外表面融为一体，取消了传统的散热单元的内表面、外表面的焊点，克服了散热单元的内、外表面之间因接触不良所造成的传热损失，使热交换器的传热效率大大提高。
外层散热单元与内层散热单元采用3D打印整体成型；外层散热单元外表面、外层散热单元内表面及多个外层散热隔板采用3D打印整体成型；内层散热单元外表面、内层散热单元内表面及多个内层散热隔板采用3D打印整体成型；提高了整体强度。
外层散热单元外表面、外层散热单元内表面、内层散热单元外表面、内层散热单元内表面的表面设置有激光拉槽，有利于提高散热效率。
外层散热微通道与内层散热微通道的内表面设置有扰流结构，有利于提高散热效率。
双层飞机蒙皮热交换器在机身外蒙皮外表面安装后超出安装表面的高度小于等于25毫米，减少了飞机气动阻力。
附图说明
图1是本发明的双层飞机蒙皮热交换器的安装剖面示意图；
图2是图1所示的I处的放大示意图；
图3是图1所示的II处的放大示意图；
图4是图1所示的B-B的剖面示意图；
图5是图4所示的III处的放大示意图；
图6是图4所示的IV处的放大示意图。
其中，1-外层散热单元外表面，2-外层散热单元内表面，3-进液管，4-出液口，5-液体分配腔，6-液体收集腔，7-内层散热微通道，8-外层散热微通道，11-空气通道，15-内层散热单元内表面，16-内层散热单元外表面，17-外层散热隔板，18-内层散热隔板。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1至图6所示，一种双层飞机蒙皮热交换器，包含外层散热单元和内层散热单元，外层散热单元与内层散热单元之间设置有空气通道11，其中，外层散热单元包含外层散热单元外表面1、外层散热单元内表面2及多个外层散热隔板17，多个外层散热隔板17设置在外层散热单元外表面1与外层散热单元内表面2之间，形成外层散热微通道8；内层散热单元包含内层散热单元外表面16、内层散热单元内表面15及多个内层散热隔板18，多个内层散热隔板18设置在内层散热单元外表面16与内层散热单元内表面15之间，形成内层散热微通道7；外层散热微通道8与内层散热微通道7的同一端设置有与其连通的液体分配腔5，另一端设置有与其连通的液体收集腔6；双层飞机蒙皮热交换器安装在机身蒙皮外表面。
本发明的双层飞机蒙皮热交换器安装在机身蒙皮外表面，利用空气带走液体的热量，减小了系统对飞机的燃油代偿损失，所述双层飞机蒙皮热交换器包含外层散热单元和内层散热单元，外层散热单元与内层散热单元之间设置有空气通道，外层散热单元设置有外层散热微通道，内层散热单元设置有内层散热微通道，换热效率高，可减少集中热辐射和雷达热反射面积，可以满足飞机隐身性能要求。
在本实施例中，外层散热单元与内层散热单元为一体成型结构；外层散热单元外表面1、外层散热单元内表面2及多个外层散热隔板17为一体成型结构；内层散热单元外表面16、内层散热单元内表面15及多个内层散热隔板18为一体成型结构。其优点在于，取消了零件与零件之间的连接焊缝，大大减少了因焊缝引起的结构泄漏，另外，由于散热单元的内、外表面融为一体，取消了传统的散热单元的内表面、外表面的焊点，克服了散热单元的内、外表面之间因接触不良所造成的传热损失，使热交换器的传热效率大大提高。
在本实施例中，外层散热单元与内层散热单元采用3D打印整体成型；外层散热单元外表面1、外层散热单元内表面2及多个外层散热隔板17采用3D打印整体成型；内层散热单元外表面16、内层散热单元内表面15及多个内层散热隔板18采用3D打印整体成型。提高了零部件的整体强度。
可以理解的是，外层散热单元与内层散热单元的连接，外层散热单元外表面1、外层散热单元内表面2及多个外层散热隔板17之间的连接，内层散热单元外表面16、内层散热单元内表面15及多个内层散热隔板18之间的连接形式还可以根据实际情况设定，例如，在一个备选实施例中，外层散热单元与内层散热单元采用铸造整体成型；外层散热单元外表面1、外层散热单元内表面2及多个外层散热隔板17采用铸造整体成型；内层散热单元外表面16、内层散热单元内表面15及多个内层散热隔板18采用铸造整体成型。在另一个备选实施例中，外层散热单元与内层散热单元采用粘接整体成型，并通过紧固件固定；外层散热单元外表面1、外层散热单元内表面2及多个外层散热隔板17采用粘接整体成型，并通过紧固件固定；内层散热单元外表面16、内层散热单元内表面15及多个内层散热隔板18采用粘接整体成型，并通过紧固件固定。
在本实施例中，外层散热单元外表面1、外层散热单元内表面2、内层散热单元外表面16、内层散热单元内表面15的表面设置有激光拉槽，有利于提高散热效率。在本实施例中，所述表面激光拉槽为十字形激光拉槽。
可以理解的是，所述表面激光拉槽还可以设置为其它形式，例如，在一个备选实施例中，表面激光拉槽设置为“S”型。
可以理解的是，外层散热微通道8与内层散热微通道7的内表面可以设置有扰流结构。有利于扰乱液体的流动，提高换热效率。
可以理解的是，扰流结构为在外层散热微通道8与内层散热微通道7的内表面设置的高度不相等的凸起。
可以理解的是，所述扰流结构还可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，外层散热微通道8与内层散热微通道7均设置为截面变化的通道，所述截面为在液体流动方向的截面。
双层飞机蒙皮热交换器在机身外蒙皮外表面安装后超出安装表面的高度小于等于25毫米。其优点在于，减少了飞机气动阻力。
可以理解的是，双层飞机蒙皮热交换器在机身外蒙皮外表面安装后超出安装表面的高度可以根据实际情况设定，例如，在一个备选实施例中，双层飞机蒙皮热交换器在机身外蒙皮外表面安装后超出安装表面的高度为20毫米。
可以理解的是，空气通道11在所述外层散热单元与内层散热单元之间的距离小于等于5mm。
在本实施例中，外层散热单元与内层散热单元之间的空气通道11的空气入口为喇叭口(如图6所示)。
在本实施例中，双层飞机蒙皮热交换器采用快卸式气密螺栓与机身固定连接，与飞机的外蒙皮之间设置有密封胶。
本实施例的双层飞机蒙皮热交换器的具体工作过程为：从待降温设备出来的热流体经进液管3进入液体分配腔5，再由液体分配腔5进入相互独立的外层散热单元和内层散热单元，外层散热单元中的外层散热微通道8中的热流体分别与外界流动的环境空气和空气通道11中流动的环境空气进行热交换并冷却降温，同时内层散热微通道7中的热流体与空气通道11中流动的环境空气进行热交换并冷却降温，然后外层散热微通道8和内层散热微通道7中的流体汇合后进入液体收集腔6，最后经出液口4流出并进入待冷却设备，对待冷却设备进行再次冷却，以保证电子设备工作在合适的温度范围内。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：包含外层散热单元和内层散热单元，所述外层散热单元与内层散热单元之间设置有空气通道(11)，其中，
所述外层散热单元包含外层散热单元外表面(1)、外层散热单元内表面(2)及多个外层散热隔板(17)，多个外层散热隔板(17)设置在外层散热单元外表面(1)与外层散热单元内表面(2)之间，形成外层散热微通道(8)；
所述内层散热单元包含内层散热单元外表面(16)、内层散热单元内表面(15)及多个内层散热隔板(18)，多个内层散热隔板(18)设置在内层散热单元外表面(16)与内层散热单元内表面(15)之间，形成内层散热微通道(7)；
所述外层散热微通道(8)与内层散热微通道(7)的同一端设置有与其连通的液体分配腔(5)，另一端设置有与其连通的液体收集腔(6)；
所述双层飞机蒙皮热交换器安装在机身蒙皮外表面。
2.如权利要求1所述的双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：所述外层散热单元与内层散热单元为一体成型结构；所述外层散热单元外表面(1)、外层散热单元内表面(2)及多个外层散热隔板(17)为一体成型结构；所述内层散热单元外表面(16)、内层散热单元内表面(15)及多个内层散热隔板(18)为一体成型结构。
3.如权利要求2所述的双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：所述外层散热单元与内层散热单元采用3D打印整体成型；所述外层散热单元外表面(1)、外层散热单元内表面(2)及多个外层散热隔板(17)采用3D打印整体成型；所述内层散热单元外表面(16)、内层散热单元内表面(15)及多个内层散热隔板(18)采用3D打印整体成型。
4.如权利要求1所述的双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：所述外层散热单元外表面(1)、外层散热单元内表面(2)、内层散热单元外表面(16)、内层散热单元内表面(15)的表面设置有激光拉槽。
5.如权利要求1所述的双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：所述外层散热微通道(8)与内层散热微通道(7)的内表面设置有扰流结构。
6.如权利要求5所述的双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：所述扰流结构为在外层散热微通道(8)与内层散热微通道(7)的内表面设置的高度不相等的凸起。
7.如权利要求1所述的双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：所述双层飞机蒙皮热交换器在机身外蒙皮外表面安装后超出安装表面的高度小于等于25毫米。
8.如权利要求1所述的双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：所述空气通道(11)在所述外层散热单元与内层散热单元之间的距离小于等于5mm。
9.如权利要求1所述的双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：所述外层散热单元与内层散热单元之间的空气通道(11)的空气入口为喇叭口。
10.如权利要求1所述的双层飞机蒙皮热交换器，其特征在于：所述双层飞机蒙皮热交换器采用快卸式气密螺栓与机身固定连接，与飞机的外蒙皮之间设置有密封胶。
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