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，系统结构简单；利用单相液体回路系统有效带走电子设备、第二动力系统和液压系统的集中热载荷；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系统中，但是制冷性能系数低，地面停机时系统工作可靠性差，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系统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，其对系统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、防热系统、热控系统乃至推进系统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，第二动力系统11，液压系统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、第二动力系统11和液压系统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、第二动力系统11和液压系统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系统和电子设备冷却分系统组成。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，系统结构简单；利用单相液体回路系统有效带走电子设备、第二动力系统和液压系统的集中热载荷；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，第二动力系统11，液压系统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、第二动力系统11和液压系统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、第二动力系统11和液压系统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)，第二动力系统(11)，液压系统(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)、第二动力系统(11)和液压系统(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)、第二动力系统(11)和液压系统(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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