CN106741978B - 一种直升机用一体化复合式冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直升机用一体化复合式冷却系统，主要包括散热风扇罩、无刷电机、电机安装架、散热风扇、集成散热器。本发明解决了常规小型航空用四冲程活塞式发动机冷却系统不适用于直升机的问题。本发明可将气缸头风冷、气缸壁水冷和滑油冷却集成到一起，具有重量轻、结构简单、能耗较小、占用空间较小等特点；本发明的风扇系统在有效的对滑油冷却散热器和气缸头液体冷却散热器进行散热的同时，还可以对气缸头进行附带的风冷散热，效果更好；本发明风扇转速可调，可适用于不同的环境温度，在达到良好散热效果的同时降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及航空技术领域，特别是涉及一种直升机用一体化复合式冷却系统。
背景技术
小型航空用四冲程活塞式发动机缸体冷却系统(如图1所示)和滑油冷却系统(如图2所示)多采用水冷与风冷结合的形式。
如图1，小型航空用四冲程活塞式发动机缸体冷却系统分为气缸头冷却和气缸壁冷却，一般气缸头采用液体冷却，而气缸壁采用空气冷却。气缸头的冷却系统是一个带膨胀箱的封闭的循环系统，即通过曲轴驱动的水泵将冷却液从散热器压向气缸头，带走气缸头热量后达到位于发动机顶端的膨胀箱，再利用冷却液的重力势能回流回散热器，如此循环往复以达到冷却气缸头的目的。膨胀箱带有过压阀和回流阀，其作用为冷却液温度升高时过压阀打开，冷却液流到溢流瓶中；温度降低后，冷却液又被吸回循环系统中，通过这种方式来维持循环系统内压力。一般气缸壁采用空气冷却，即采用相对发动机运动的冷空气带走气缸壁上的热量。
如图2，小型航空用四冲程活塞式发动机滑油冷却系统冷却形式类似缸体的气缸头液体冷却，即主油泵将滑油从滑油箱中吸出，通过滑油冷却器到达各润滑点，多余的滑油聚积在油槽中，然后被燃气压力送回滑油箱中。
上述发动机冷却系统多应用于固定翼飞机，其发动机一般位于机体的最前端，对于气缸壁冷却来说，相对气流速度较大且较为持续，经过螺旋桨增压，气流的动能、流量和相对于发动机的位置都比较有利于气缸壁的散热。若将上述发动机冷却系统应用于直升机中，旋翼下洗流无法像固定翼相对气流那样持续、高效的对气缸壁进行散热；气缸头散热器与滑油冷却器分立布置也与直升机紧凑高效的结构体系相悖。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种直升机用一体化复合式冷却系统，以解决常规小型航空用四冲程活塞式发动机冷却系统不适用于直升机的问题。本发明可将气缸头风冷、气缸壁水冷和滑油冷却集成到一起，具有重量轻、结构简单、能耗较小、占用空间较小等特点，同时本发明还可以有效的解决直升机旋翼下洗流对气缸壁风冷能力不足的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种直升机用一体化复合式冷却系统，主要包括散热风扇罩、无刷电机、电机安装架、散热风扇、集成散热器。散热风扇安装于无刷电机转轴上，无刷电机机壳通过电机安装架安装在散热风扇罩顶端，此时散热风扇可内衬于散热风扇罩内；散热风扇罩与集成散热器均安装在发动机顶部，二者位置关系为散热风扇罩置于集成散热器的正上方。无刷电机通电后带动散热风扇以一定转速旋转，将发动机上端的空气加压加速后通过集成散热器为其散热，气流继续向下流动通过气缸壁和气缸壁并散热。集成散热器结构分为两部分，一部分为滑油冷却散热器，另一部分为气缸头液体冷却散热器。
与现有技术相比，本发明解决了常规小型航空用四冲程活塞式发动机冷却系统不适用于直升机的问题。本发明可将气缸头风冷、气缸壁水冷和滑油冷却集成到一起，具有重量轻、结构简单、能耗较小、占用空间较小等特点；本发明的风扇系统在有效的对滑油冷却散热器和气缸头液体冷却散热器进行散热的同时，还可以对气缸头进行附带的风冷散热，效果更好；本发明风扇转速可调，可适用于不同的环境温度，在达到良好散热效果的同时降低能耗。
附图说明
图1小型航空用四冲程活塞式发动机气缸体冷却系统示意图；
图2小型航空用四冲程活塞式发动机滑油冷却系统示意图；
图3直升机用一体化复合式冷却系统组成示意图；
图4集成散热器组成示意图；
图5直升机用一体化复合式冷却系统工作示意图；
图中符号说明如下：
1、散热风扇罩；2、无刷电机；3、电机安装架；4、散热风扇；5、集成散热器；6、滑油冷却散热器；7、气缸头液体冷却散热器；8、发动机；9、高温冷却液；10、低温冷却液；11、高温滑油；12、低温滑油；13、冷却气流；14、滑油瓶。
具体实施方式
见图3—图5，下面结合附图对本发明进一步说明。为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种直升机用一体化复合式冷却系统，以解决常规小型航空用四冲程活塞式发动机冷却系统不适用于直升机的问题。
参见图3-图5，与本实施例的直升机用一体化复合式冷却系统相关的系统构成如下：
散热风扇4安装于无刷电机2转轴上，无刷电机2机壳通过电机安装架3安装在散热风扇罩1顶端，此时散热风扇4可内衬于散热风扇罩1内；散热风扇罩1与集成散热器5均安装在发动机顶部，二者位置关系为散热风扇罩1置于集成散热器5的正上方。无刷电机2通电后带动散热风扇3以一定转速旋转，将发动机8上端的空气加压加速后通过集成散热器5为其散热，气流继续向下流动通过气缸壁并散热。集成散热器5结构分为两部分，一部分为滑油冷却散热器6，另一部分为气缸头液体冷却散热器7。
参见图3-图5，本实施例冷却过程如下：
发动机8启动时，启动无刷电机2带动散热风扇4从散热风扇罩1顶端将环境中较冷的空气吸入，采用轴流风扇的形式将冷空气吹向集成散热器5，通过集成散热器5后空气继续向下流动吹向气缸壁与气缸头，气流流向如图5中冷却气流13所示。与此同时，发动机8内滑油泵及水泵也同时工作。气缸头冷却系统内低温冷却液10经过气缸头后变为高温冷却液9，高温冷却液9从气缸头流向集成散热器5的气缸头液体冷却散热器7中，经过冷却气流13的冷却作用，高温冷却液9转化为低温冷却液10，在发动机8中水泵的作用下流回气缸头，如此循环往复以持续的为气缸头进行散热；滑油冷却系统内低温滑油12经过发动机8的各机构后变为高温滑油11，在滑油泵作用下高温滑油11从发动机8底部油盒流回滑油瓶14中，在压力作用下高温滑油11从滑油瓶中流出并流向滑油冷却散热器6，经过冷却气流13的冷却作用，高温滑油11转化为低温滑油12，之后低温滑油12从滑油冷却散热器6流向发动机8，如此循环往复，以保持滑油在较低温度下对发动机8各机构部件的正常润滑。
本实施例中无刷电机2转速可调节，在不同环境温度下，调节无刷电机2转速和功率，可以使本发明既能满足发动机的散热需求，又能达到降低能耗的效果。
本发明提供的直升机用一体化复合式冷却系统，解决了常规小型航空用四冲程活塞式发动机冷却系统不适用于直升机的问题。本发明可将气缸头风冷、气缸壁水冷和滑油冷却集成到一起，具有重量轻、结构简单、能耗较小、占用空间较小等特点；本发明的风扇系统在有效的对滑油冷却散热器和气缸头液体冷却散热器进行散热的同时，还可以对气缸头进行附带的风冷散热，效果更好；本发明风扇转速可调，可适用于不同的环境温度，在达到良好散热效果的同时降低能耗。
Claims (1)
1.一种直升机用一体化复合式冷却系统，其特征在于：它包括散热风扇罩、无刷电机、电机安装架、散热风扇、集成散热器；散热风扇安装于无刷电机转轴上，无刷电机机壳通过电机安装架安装在散热风扇罩顶端，此时散热风扇可内衬于散热风扇罩内；散热风扇罩与集成散热器均安装在发动机顶部，二者位置关系为散热风扇罩置于集成散热器的正上方；无刷电机通电后带动散热风扇以一定转速旋转，将发动机上端的空气加压加速后通过集成散热器为其散热，气流继续向下流动通过气缸壁和气缸头并散热；集成散热器结构分为两部分，一部分为滑油冷却散热器，另一部分为气缸头液体冷却散热器。
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