CN109413960A - 一种机载设备的通风冷却装置和通风冷却方法 - Google Patents

一种机载设备的通风冷却装置和通风冷却方法 Download PDF

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Abstract

一种机载设备的通风冷却装置和通风冷却方法,该通风冷却装置含有设备柜、风冷系统和控制单元,设备柜内设有多层的置物架,置物架的上设有多个通风孔,所述的风冷系统含有进风风扇、进风管路和出风管路,该进风管路进入设备柜内并分别与设备柜内各置物架连通,在进风管路上设有一个流量切断阀,在设备柜的顶部设有出风口,该出风口通过出风管路连通至飞机的排气活门附近,风冷系统受控制单元的控制,将设备柜的置物架由下至上分为关键设备置物架、重要设备置物架、一般设备置物架;将机载设备根据对飞机的安全等级分别置于相对应的置物架上;启动进风风扇向设备柜内通风,置物架上的通风孔对机载设备进行风冷。

Description

一种机载设备的通风冷却装置和通风冷却方法
技术领域
本发明涉及飞机机载设备安装及冷却技术领域,具体是一种机载设备的通风冷却装置和通风冷却方法。
背景技术
对于大型飞机,通常在飞机座舱地板下设置独立的机载设备舱,在地板上设置进入机载设备舱的通道,维修人员通过地板上的维护通道进入机载设备舱,从而实现对机载设备的检查维护。对于中小型飞机,由于地板下空间较小且有较多管路线缆,通常在机头或后机身下部设置机载设备舱,在机身下部设置维护舱门,维修人员从飞机下部维护舱门处对机载进行检查维护。独立的舱室设计通常需要采用飞机空调系统对机载设备进行通风冷却,对空调系统负载要求较高。另外考虑到机载设备的不同通风冷却方式(主要包括强迫通风和自然冷却两种形式),通常需要将强迫通风的机载设备和自然冷却的机载设备进行分类管理,并设计不同的通风冷却方法对机载设备进行温度控制。
现有技术主要缺点在于:1)设备舱要求维护空间较大,主要适用于大型或中型飞机,对于小型支线飞机,很难设计出满足要求的舱室;2)现有技术直接采用飞机空调系统对机载设备进行通风冷却,对空调系统负载要求较高;3)对于中小型飞机,通常需要在外部设置维护舱门,导致结构重量增加;4)现有技术需要将强迫通风冷却的机载设备和自然冷却的机载设备进行分类,采用不同的通风冷却方法对机载设备进行温度控制,导致系统复杂度较高。5)现有技术需考虑到各种失效模式,系统复杂度较高。
发明内容
本申请的目的在于针对现有技术存在的问题,提供一种机载设备的通风冷却装置和通风冷却方法。
一种机载设备的通风冷却装置,其特征在于,该通风冷却装置含有设备柜、风冷系统和控制单元,所述的设备柜是一个封闭的柜体,设备柜内设有多层的置物架,该置物架是一个含有中空腔的夹层结构,置物架的上表面设有多个与中空腔连通的通风孔,所述的风冷系统含有进风风扇、进风管路和出风管路,该进风管路进入设备柜内并分别与设备柜内各置物架的中空腔相连通,在每个与置物架连通的进风管路上设有一个流量切断阀,在设备柜的顶部设有出风口,该出风口通过出风管路连通至飞机的排气活门附近,在出风口附近的出风管路上还设有一个烟雾探测器;风冷系统受控制单元的控制,控制单元采集进风风扇的工作状态和烟雾探测器的信号,控制单元控制流量切断阀与排气活门的开关。
所述的风冷系统含有两个进风风扇和进风管路,在进风管路上还设有一个单向进气阀。
本申请提供的机载设备的通风冷却方法,是利用上述的机载设备的通风冷却装置,将设备柜的置物架由下至上分为关键设备置物架、重要设备置物架、一般设备置物架;将机载设备根据对飞机的安全等级分别置于相对应的置物架上;启动进风风扇向设备柜内通风,置物架上的通风孔对机载设备进行风冷,设备柜顶部的出风口及出风管路将设备柜内的热空气排出,形成风冷循环;如果烟雾探测器报警,控制单元将连通飞机内外的排气活门打开;如果一个进风风扇工作不正常,控制单元控制一般设备置物架的流量切断阀关闭,如果两个进风风扇工作都不正常,控制单元控制重要设备置物架和一般设备置物架的流量切断阀关闭,同时控制排气活门打开。
本申请的有益效果在于:1)该装置采用与飞机空调系统独立的通风系统,可将飞机地板下的空气循环再利用,从而实现机载设备通风冷却,有效减小飞机空调系统的负荷;2)该装置内部采用集成式置物架,可同时满足强迫通风机载设备和自然冷却机载设备的安装及通风冷却需求,3)置物架上表面的通风孔数量根据机载设备热功率确定,实现不同热功率机载设备的独立温度控制;4)该装置内部按机载设备对飞机的安全等级进行分层设计,可根据不同失效模式,按照“关键设备>重要设备>一般设备”的通风冷却优先顺序,通过控制单元实现不同的通风冷却方案,即保证了飞机飞行安全,又避免了系统冗余设计。5)该装置可将机载设备进行集中布置管理,占用空间较小,维护方便。
以下结合实施例附图对本申请作进一步详细说明。
附图说明
图1是机载设备通风冷却装置结构原理图。
图2是设备柜内置物架的分层示意图。
图3是机载设备通风冷却方法示意图。
图4是置物架上通风孔的布置示意图。
图中编号说明:1控制单元、2进风风扇、3进风管路、4单向进气阀、5出风管路、6烟雾探测器、7设备柜、8置物架、9流量切断阀、10排气活门、11通风孔、12中空腔、13关键设备置物架、14重要设备置物架、15一般设备置物架。
具体实施方式
参见附图,本申请提出的机载设备的通风冷却装置,该通风冷却装置含有设备柜7、风冷系统和控制单元1;设备柜7是一个封闭的柜体,设备柜7内设有多层的置物架8,置物架8是一个含有中空腔12的夹层结构,置物架8的上表面设有多个与中空腔12连通的通风孔11;风冷系统含有两个进风风扇2、进风管路3和出风管路5,在进风管路3上还设有一个单向进气阀4,该进风管路2进入设备柜7内并分别与设备柜内各置物架的中空腔12通过管路相连通,在每个与置物架8连通的进风管路上设有一个流量切断阀9,在设备柜7的顶部设有出风口,该出风口通过出风管路5连通至飞机的排气活门10附近,在出风口附近的出风管路5上还设有一个烟雾探测器6;风冷系统受控制单元1的控制,控制单元1采集进风风扇2的工作状态和烟雾探测器6的信号,控制单元1控制流量切断阀9与排气活门10的开关。
本申请提供的通风冷却方法,是将上述设备柜的置物架8由下至上分为关键设备置物架13、重要设备置物架14、一般设备置物架15;将机载设备根据对飞机的安全等级分别置于相对应的置物架上;启动进风风扇2向设备柜7内通风,通过置物架上的通风孔11对机载设备进行通风冷却,设备柜7的顶部的出风口及出风管路5将设备柜7内的热空气排出,形成风冷循环。
在正常工作状态下,两个进风风扇2同时工作,单向进气阀4处于关闭状态,流量切断阀9全部处于开启状态,排气活门10根据飞机舱内压力情况处于正常状态;在两个进风风扇2的作用下,冷空气经过进风管路2进入置物架的中空腔12内,然后通过置物架上的通风孔11排出,从设备底部进入设备内部或从设备两侧流出,将机载设备工作产生的热量吸收,所形成的热空气通过设备柜7顶部的出风口和出风管路5,流经烟雾探测器6后,排至排气活门10附近。
当烟雾探测器6探测到烟雾时,反馈至控制单元1,控制单元1控制连通飞机内外的排气活门10,并使其处于完全打开状态,使得烟雾直接排出机外。
当一个进风风扇2工作不正常时,当控制单元1检测到一个进风风扇2工作不正常时,在另外一个进风风扇2的作用下,设备柜内冷空气的进入量有所减少;控制单元1控制与一般设备置物架15连接的流量切断阀9使其处于关闭状态,并控制与关键设备置物架13和重要设备置物架14连接的流量切断阀9使其处于打开状态。此时单向进气阀4处于关闭状态,排气活门10根据飞机舱内压力情况处于相应状态。在一个进风风扇2的作用下,冷空气经过进风管路3并进入关键设备置物架13和重要设备置物架14的中空腔12内,然后从关键设备置物架13和重要设备置物架14上表面的通风孔11排出,从而对关键设备和重要设备进行风冷,从而确保关键设备和重要设备正常工作,最后热空气通过设备柜7顶部的出风口和出风管路5,排至排气活门10附近。
如果两个进风风扇2工作都不正常时,控制单元1控制排气活门10处于完全打开状态,同时控制与一般设备置物架15和重要设备置物架14连接的流量切断阀9使其处于关闭状态,并控制与关键设备置物架15连接的流量切断阀9使其处于打开状态。排气活门10完全打开后,在飞机内外压差的作用使得排气活门附近形成负压区,风冷系统进风口和出风口形成一定的大气压差,在大气压差作用下,单向进气阀4自动打开,冷空气经过单向进气阀4从进风管路3进入设备柜7内关键设备置物架13的中空腔12内,然后从关键设备置物架13上表面的通风孔11排出,从而对关键设备进行风冷,确保关键设备正常工作,最后热空气通过设备柜7顶部的出风口和出风管路5,排至排气活门10附近。
所述的置物架8用于安装机载设备,机载设备采用标准托架形式安装在置物架上,冷空气通过风冷系统进入置物架8的中空腔12内,然后从置物架上表面的通风孔11排出,对于强迫通风冷却的机载设备,通风孔11设在与机载设备底部相对应的区域,冷空气从机载设备底部进入机载设备内部从而实现对强迫通风冷却设备的温度控制;对于自然冷却的机载设备,通风孔11设在与机载设备两侧相对应的区域,冷空气从机载设备侧面流出,将机载设备工作所散发的热量吸收;如图4所示。置物架8上表面的通风孔11数量是由机载设备的热功率确定的,热功率越大,通风孔数量越多;从而实现了不同热功率设备的独立温度控制。
所述置物架8实现了机载设备的集成式安装和通风冷却,同时实现了不同热功率的机载设备的独立温度控制。
所述的风冷系统含有两个进风风扇2、进风管路3和出风管路5;进风风扇2将冷空气通过进风管路3引入设备柜7内,经过置物架8的中空腔12后通过置物架上表面的通风孔11排出至机载设备底部或侧部,冷空气将机载设备工作所产生的热量吸收形成热空气,然后通过设备柜顶部的出风口和出风管路5排至飞机排气活门10附近。进风管路3上还设有一个单向进气阀4,以确保在两个进风风扇2同时不工作的情况下,冷空气可在大气压差的作用下进入设备柜7。
设备柜7的置物架8由下至上分为关键设备置物架13、重要设备置物架14、一般设备置物架15,将机载设备根据对飞机的安全等级分别置于相对应的置物架上;每个与置物架连通的进风管路上设有一个流量切断阀9,流量切断阀9由控制单元1控制,正常情况下所有流量切断阀9均处于打开状态,非正常情况下,控制单元1根据失效模式确定流量切断阀9的状态。控制单元1采集两个进风风扇2的工作状态和烟雾探测器的信号,根据两个进风风扇1的工作情况即设备柜7内烟雾情况,控制着流量切断阀9和飞机排气活门10的开关。

Claims (3)

1.一种机载设备的通风冷却装置,其特征在于,该通风冷却装置含有设备柜、风冷系统和控制单元,所述的设备柜是一个封闭的柜体,设备柜内设有多层的置物架,该置物架是一个含有中空腔的夹层结构,置物架的上表面设有多个与中空腔连通的通风孔,所述的风冷系统含有进风风扇、进风管路和出风管路,该进风管路进入设备柜内并分别与设备柜内各置物架的中空腔相连通,在每个与置物架连通的进风管路上设有一个流量切断阀,在设备柜的顶部设有出风口,该出风口通过出风管路连通至飞机的排气活门附近,在出风口附近的出风管路上还设有一个烟雾探测器;风冷系统受控制单元的控制,控制单元采集进风风扇的工作状态和烟雾探测器的信号,控制单元控制流量切断阀与排气活门的开关。
2.如权利要求1所述的机载设备的通风冷却装置,其特征在于,所述的风冷系统含有两个进风风扇和进风管路,在进风管路上还设有一个单向进气阀。
3.一种机载设备的通风冷却方法,其特征在于包含以下内容:1)有一个通风冷却装置,该通风冷却装置含有设备柜、风冷系统和控制单元,所述的设备柜是一个封闭的柜体,设备柜内设有多层的置物架,该置物架是一个含有中空腔的夹层结构,置物架的上表面设有多个与中空腔连通的通风孔,所述的风冷系统含有两个并列的进风风扇和与进风风扇连通进风管路,在进风管路上还设有一个单向进气阀,该进风管路进入设备柜内并分别与设备柜内各置物架的中空腔相连通,在每个与置物架连通的进风管路上设有一个流量切断阀,在设备柜的顶部设有出风口,该出风口通过出风管路连通至飞机的排气活门附近,在出风口附近的出风管路上还设有一个烟雾探测器;风冷系统受控制单元的控制,控制单元采集进风风扇的工作状态和烟雾探测器的信号,控制单元控制流量切断阀与排气活门的开关;2)将设备柜的置物架由下至上分为关键设备置物架、重要设备置物架、一般设备置物架;3)将机载设备根据对飞机的安全等级分别置于相对应的置物架上;启动进风风扇向设备柜内通风,置物架上的通风孔对机载设备进行风冷,设备柜顶部的出风口及出风管路将设备柜内的热空气排出,形成风冷循环;3)如果烟雾探测器报警,控制单元将连通飞机内外的排气活门打开;4)如果一个进风风扇工作不正常,控制单元控制一般设备置物架的流量切断阀关闭,如果两个进风风扇工作都不正常,控制单元控制重要设备置物架和一般设备置物架的流量切断阀关闭,同时控制排气活门打开。
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