[發(fā)明專(zhuān)利]一種燃油綜合熱管理系統(tǒng)及其工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110942697.4
• 申請(qǐng)日: 2021-08-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113716055B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段旭文;張瑞華;劉衛(wèi)華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B64D37/34
• 分類(lèi)號(hào): B64D37/34
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 徐曉鷺

本發(fā)明公開(kāi)了一種燃油綜合熱管理系統(tǒng)及其工作方法，包括輸油箱、供油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、板式換熱器和液氮系統(tǒng)，輸油箱通過(guò)管道輸送燃油給供油箱燃油，一部分燃油作為熱沉排出，主動(dòng)冷卻機(jī)載設(shè)備后形成回?zé)崛加停涣硪徊糠秩加妥鳛闊崃υ摧斔椭涟l(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)；板式換熱器包含熱側(cè)通道和冷側(cè)通道，回?zé)崛加瓦M(jìn)入板式換熱器熱側(cè)通道，液氮系統(tǒng)管道連接該冷側(cè)通道以冷卻所述回?zé)崛加停灰旱栈責(zé)崛加蜕l(fā)的熱量變?yōu)榈獨(dú)馀c燃油自動(dòng)分開(kāi)，氮?dú)膺M(jìn)入供油箱起惰化作用，回?zé)崛加屠鋮s后回到供油箱，形成閉環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明能夠有效控制熱燃油回流至供油箱時(shí)的溫度，且能抑制高溫燃油發(fā)生自燃，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛機(jī)機(jī)載機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種燃油綜合熱管理系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)

飛機(jī)熱管理是指通過(guò)控制熱能的產(chǎn)生、排散和回收再利用，以保證飛機(jī)的安全。隨著航空技術(shù)的發(fā)展以及飛機(jī)性能的不斷提高，先進(jìn)飛機(jī)采用大量高集成度的電子設(shè)備，其散熱需求不斷攀升；對(duì)于高馬赫數(shù)下甚至高超聲速下的飛機(jī)更是如此，其復(fù)雜的熱環(huán)境和設(shè)計(jì)需求對(duì)熱管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提出了挑戰(zhàn)。

目前飛機(jī)綜合熱管理技術(shù)作為飛機(jī)能量管理系統(tǒng)的主要功能之一，機(jī)載電子設(shè)備熱載荷增加，可用熱沉有限，需要綜合考慮飛機(jī)各部分制冷量需求，從熱量的產(chǎn)生、傳輸、熱沉等方面考慮，統(tǒng)一配置和管理，提高熱量管理的效率。其中，對(duì)于控制熱能的產(chǎn)生、排散和回收再利用，如何將熱燃油冷卻并回流到供油箱是至關(guān)重要的一環(huán)。在一般的飛機(jī)中，回流燃油的冷卻主要有兩種方式：通過(guò)沖壓空氣冷卻或回流至金屬機(jī)翼油箱和通過(guò)機(jī)翼表面散熱冷卻。但是當(dāng)飛行速度進(jìn)一步提升時(shí)，沖壓空氣與機(jī)翼表面的溫度也會(huì)隨之升高，無(wú)法有效降低燃油溫度甚至?xí)鸬椒醋饔茫簿褪钦f(shuō)，沖壓空氣與飛機(jī)機(jī)翼無(wú)法提供冷卻燃油所需要的冷量。傳統(tǒng)技術(shù)采用沖壓空氣作為輔助冷源，在高馬赫數(shù)(Ma＞2)飛行狀態(tài)下，沖壓空氣溫度驟升，已失去為熱油箱內(nèi)燃油有效降溫的可能，如果繼續(xù)采用其作為輔助冷源，不僅無(wú)法降低回流至熱油箱的燃油溫度，同時(shí)還可能帶來(lái)供油箱自燃風(fēng)險(xiǎn)。

因此，對(duì)于飛機(jī)復(fù)雜的熱環(huán)境，傳統(tǒng)的防熱技術(shù)或者單種技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足熱管理需求，需要基于現(xiàn)有技術(shù)的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)高效的熱管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)熱能排散和回收再利用的一體化管理和高效控制。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種燃油綜合熱管理系統(tǒng)，采用燃油作為主熱沉，液氮作為輔助冷源，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)熱能排散和回收再利用的一體化管理和高效控制。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種燃油綜合熱管理系統(tǒng)，包括輸油箱、供油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、板式換熱器和液氮系統(tǒng)，輸油箱通過(guò)管道輸送燃油給供油箱，一部分燃油作為熱沉排出，主動(dòng)冷卻機(jī)載設(shè)備后形成回?zé)崛加停涣硪徊糠秩加妥鳛闊崃υ摧斔椭涟l(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)；板式換熱器包含熱側(cè)通道和冷側(cè)通道，回?zé)崛加瓦M(jìn)入板式換熱器熱側(cè)通道，液氮系統(tǒng)管道連接該冷側(cè)通道以輸出液氮冷卻回?zé)崛加停灰旱栈責(zé)崛加蜕l(fā)的熱量變?yōu)榈獨(dú)馀c燃油自動(dòng)分開(kāi)，氮?dú)膺M(jìn)入供油箱起惰化作用，回?zé)崛加屠鋮s后回到供油箱，形成閉環(huán)系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，作為熱沉排出的燃油冷卻該機(jī)載設(shè)備后溫度升高，一部分燃油為回?zé)崛加椭苯优c板式換熱器熱側(cè)通道相連等待回流，另一部分燃油通過(guò)第四電動(dòng)控制閥匯入作為熱力源的燃油中，給發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)提供發(fā)動(dòng)機(jī)所需燃油。

作為優(yōu)選，機(jī)載設(shè)備包括依次通過(guò)管道連接的環(huán)控系統(tǒng)、總體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、空氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)和液壓系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，輸油箱與供油箱之間的管道上設(shè)有第三電動(dòng)控制閥；供油箱內(nèi)設(shè)有第一電動(dòng)控制閥、第二電動(dòng)控制閥、冷卻循環(huán)油泵和供油泵，該第一電動(dòng)控制閥與該冷卻循環(huán)油泵管道相連，以輸送作為熱沉的燃油；該第二電動(dòng)控制閥與該供油泵管道相連，以輸送作為熱力源的燃油。