CN207268587U - 机载涡轮间歇蓄冷式激光武器喷雾冷却系统 - Google Patents
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Abstract
一种机载涡轮间歇蓄冷式激光武器喷雾冷却系统，涉及到航空领域；该系统包括机载涡轮制冷系统、间歇性蓄冷控制系统和激光武器喷雾冷却系统。其特征在于机载涡轮制冷系统由引气口（1）、水分离器（2）、涡轮（3）、相变蓄冷换热器（6）、风扇（9）组成，其利用飞机上的涡轮冷却系统提供冷源，将冷量存储于相变蓄冷换热器（6）内；激光武器喷雾冷却系统由缓冲罐（12），循环泵（13），流量调节阀（14），冷却喷嘴（15），激光武器表面（16），喷雾腔（17）组成，其作用在于利用经过预冷的低温载冷剂通过喷嘴雾化成为微米级的液滴强制喷射到激光武器表面带走大量热量以达到降温的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机载涡轮间歇蓄冷式激光武器喷雾冷却系统，涉及航空领域。
背景技术
随着飞行器机动性能、隐身性能、防御性能要求地不断提高，激光功率增强、元器件高度集成与微型化等技术得以迅速发展，由此带来机载武器设备发热功率不断升高，热流密度可达数百W/cm2甚至数千W/cm2。新一代军用电子设备的热流密度高达107W/cm2，散热问题已成为制约军事电子设备发展的瓶颈。基于喷雾冷却技术具有高热流密度的冷却能力，冷却温度均匀、换热系数高，可以满足激光武器冷却要求。为解决军事战机的高热流密度冷却问题，战机机载喷雾冷却系统的技术研究与工程运用势在必行。而目前机载环境下大功率激光武器的冷却还处于探索研究阶段，相关的专利并未查阅到。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种大功率激光武器的冷却的，适用于机载环境的激光武器喷雾冷却系统。
一种机载涡轮间歇蓄冷式激光武器喷雾冷却系统，其特征在于：由机载涡轮蓄冷系统和激光武器喷雾冷却系统组成；其中机载涡轮蓄冷系统由引气口、水分离器、涡轮、温度传感器、控制阀门、相变蓄冷换热器、风扇组成；其中引气口第一端与飞机发动机相连，引气口第二端与水分离器第一端连接，水分离器第二端与涡轮第一端连接，涡轮第二端与控制阀门第一端连接，控制阀门第二端与温度传感器连接，控制阀门第三端与相变蓄冷换热器第一入口连接；风扇第一端与相变蓄冷换热器第一出口连接，风扇第二端与外界相连；涡轮和风扇通过轴连接；其中激光武器喷雾冷却系统由缓冲罐，循环泵，流量调节阀，冷却喷嘴，激光武器表面，喷雾腔组成；缓冲罐第一端与相变蓄冷换热器第二出口连接；缓冲罐第二端与循环泵第一端连接，循环泵第二端经过流量调节阀与冷却喷嘴连接，冷却喷嘴安装于喷雾腔内，喷雾腔出口与相变蓄冷换热器第二入口连接。
所述的机载涡轮间歇蓄冷式激光武器喷雾冷却系统的冷却方法，其特征在于包括以下过程；喷雾冷却过程具体实施过程如下：载冷剂从相变蓄冷换热器第二出口出来，依次经过缓冲罐、循环泵、流量调节阀，冷却喷嘴破碎成微米级液滴冲击激光武器表面带走热量；喷雾冷却在低温表面温度下带走大量热量，换热后的高温载冷剂通过与相变蓄冷换热装置内的固态相变材料换热，热量存储于相变材料当中；冷却后的低温载冷剂经循环泵再送入冷却喷嘴进行循环；其中缓冲罐是为了防止载冷剂流量的变化对喷雾冷却循环系统造成冲击；相变式蓄冷换热装置内固态相变材料吸收喷雾冷却载冷剂热量由固态向液态转变并且其内部温度不断升高，通过温度传感器采集温度值当温度达到设定值，将此时温度信号转化为电信号传递给控制阀门开启，此时涡轮冷却系统作为冷源对相变式蓄冷换热装置进行冷却，使其相变材料从新具有储热能力，再由温度传感器采集温度信号传递给控制阀门关闭；机载涡轮蓄冷系统具体实施过程如下：从发动机引入的空气通过引气口进入，再通过水分离器将凝结的水滴去除防止在涡轮中发生液击现象，分离后的空气通过涡轮膨胀降温，进入相变蓄冷换热器与液态相变材料换热使其回到相变原点从新具有储热能力，实现了相变式蓄冷换热装置的蓄冷。
本实用新型专利所述的机载涡轮间歇蓄冷式激光武器喷雾冷却系统，考虑到激光武器冷却的特殊应用背景以及在飞机运行过程中的冷源的选择有限，将飞机涡轮膨胀冷却系统与喷雾冷却系统通过相变材料蓄冷器耦合在一起；利用飞机上现有的涡轮冷却系统作为冷源，不需要单独提供冷源，提高了能源利用率；并且使用温度传感器实时监测蓄冷器内温度变化调控控制阀门开闭，实现对相变蓄冷换热器间歇性冷却。
附图说明
图1所示为系统结构示意图；
图1中标号名称：
1、引气口，2、水分离器，3、涡轮，4、温度传感器， 5、控制阀门 6、相变蓄冷换热器，7、相变蓄冷换热器第一入口，8、相变蓄冷换热器第一出口，9、风扇，10、相变蓄冷换热器第二出口，11、相变蓄冷换热器第二入口， 12、缓冲罐，13、循环泵，14、流量调节阀， 15、冷却喷嘴， 16、激光武器表面，17、喷雾腔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型专利做更进一步的解释。
如图1所示的机载涡轮间歇蓄冷式激光武器喷雾冷却系统系统包括1、引气口，2、水分离器，3、涡轮，4、温度传感器， 5、控制阀门， 6、相变蓄冷换热器 7、相变蓄冷换热器第一入口，8、相变蓄冷换热器第一出口，9、风扇，10、相变蓄冷换热器第二出口，11、相变蓄冷换热器第二入口， 12、缓冲罐，13、循环泵，14、流量调节阀， 15、冷却喷嘴， 16、激光武器表面，17、喷雾腔。
本系统的具体运行过程为：
喷雾冷却过程具体实施过程如下：载冷剂从相变蓄冷换热器第二出口10出来，依次经过缓冲罐12、循环泵14、流量调节阀15，冷却喷嘴15破碎成微米级液滴冲击激光武器表面带走热量；喷雾冷却在低温表面温度下带走大量热量，换热后的高温载冷剂通过与相变蓄冷换热装置6内的固态相变材料换热，热量存储于相变材料当中；冷却后的低温载冷剂经循环泵14再送入冷却喷嘴15进行循环；其中缓冲罐12是为了防止载冷剂流量的变化对喷雾冷却循环系统造成冲击。
机载涡轮蓄冷系统具体实施过程如下：从发动机引入的空气通过引气口1进入，再通过水分离器2将凝结的水滴去除防止在涡轮3中发生液击现象，分离后的空气通过涡轮3膨胀降温，进入相变蓄冷换热器4与液态相变材料换热使其回到相变原点从新具有储热能力，实现了相变式蓄冷换热装置4的蓄冷；
间歇性蓄冷实施过程如下；相变式蓄冷换热装置6内固态相变材料吸收喷雾冷却载冷剂热量由固态向液态转变并且其内部温度不断升高，通过温度传感器4采集温度值当温度达到设定值，将此时温度信号转化为电信号传递给控制阀门5开启，此时涡轮冷却系统作为冷源对相变式蓄冷换热装置进行冷却，使其相变材料从新具有储热能力，再由温度传感器4采集温度信号传递给控制阀门5关闭。
以上所述仅是本实用新型专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。
Claims (1)
1.一种机载涡轮间歇蓄冷式激光武器喷雾冷却系统，其特征在于：由机载涡轮蓄冷系统和激光武器喷雾冷却系统组成；
其中机载涡轮蓄冷系统由引气口（1）、水分离器（2）、涡轮（3）、温度传感器（4）、控制阀门（5）、相变蓄冷换热器（6）、风扇（9）组成；其中引气口（1）第一端与飞机发动机相连，引气口（1）第二端与水分离器（2）第一端连接，水分离器（2）第二端与涡轮（3）第一端连接，涡轮（3）第二端与控制阀门（5）第一端连接，控制阀门第二端与温度传感器（4）连接，控制阀门第三端与相变蓄冷换热器第一入口（7）连接；风扇（9）第一端与相变蓄冷换热器第一出口（8）连接，风扇（9）第二端与外界相连；涡轮（3）和风扇（9）通过轴连接；
其中激光武器喷雾冷却系统由缓冲罐（12），循环泵（13），流量调节阀（14），冷却喷嘴（15），激光武器表面（16），喷雾腔（17）组成；缓冲罐（12）第一端与相变蓄冷换热器第二出口（10）连接；缓冲罐（12）第二端与循环泵（13）第一端连接，循环泵（13）第二端经过流量调节阀（14）与冷却喷嘴（15）连接，冷却喷嘴（15）安装于喷雾腔（17）内，喷雾腔（17）出口与相变蓄冷换热器第二入口（11）连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107621200A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-23 | 南京航空航天大学 | 机载涡轮间歇蓄冷式激光武器喷雾冷却系统及方法 |
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