專利名稱：一種飛機(jī)單層空氣-液體蒙皮熱交換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域，是對(duì)空氣-液體熱交換方式的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前國(guó)、內(nèi)外環(huán)境控制系統(tǒng)中與本專利接近的技術(shù)有以下兩種1)空氣-液體熱交換器(簡(jiǎn)稱空-液熱交換器)——采用沖壓進(jìn)氣道、利用沖壓空氣對(duì)來(lái)自電子設(shè)備的熱流體進(jìn)行冷卻降溫，目前國(guó)、內(nèi)外多數(shù)飛機(jī)采用這種形式。優(yōu)點(diǎn)空-液熱交換器和沖壓進(jìn)氣道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，在飛機(jī)上易于協(xié)調(diào)安裝。缺點(diǎn)空-液熱交換器體積較大、高度較高(通常大于100mm)，沖壓進(jìn)氣道和沖壓空氣對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生較大的氣動(dòng)阻力，沖壓進(jìn)氣道內(nèi)的空氣對(duì)飛機(jī)有較大的燃油代償損失。2)空氣_空氣蒙皮熱交換器(簡(jiǎn)稱空氣蒙皮熱交換器)——熱空氣在飛機(jī)外蒙皮和機(jī)身結(jié)構(gòu)之間的夾層中流動(dòng)時(shí)，利用飛機(jī)與環(huán)境空氣的相對(duì)速度對(duì)熱空氣進(jìn)行冷卻降溫，目前已有飛機(jī)采用這種方式，如A320、B767、C-17 ；與該發(fā)明接近的專利有空中客車公司200780009653.4 “排出裝置、飛行器以及用于使存在于飛行器的外蒙皮的內(nèi)襯板之間的流體流出的方法”。優(yōu)點(diǎn)空氣蒙皮熱交換器位于飛機(jī)蒙皮內(nèi)表面，對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)阻力小、燃油代償損失相對(duì)較??；另外，由于空氣蒙皮熱交換器安裝于飛機(jī)內(nèi)部，熱交換器中流動(dòng)的是空氣，因此，空氣蒙皮熱交換器對(duì)自身的氣密性要求不高。缺點(diǎn)空氣-空氣蒙皮熱交換器的換熱能力、制冷效果遠(yuǎn)不如空氣-液體蒙皮熱交換器(簡(jiǎn)稱液體蒙皮熱交換器)，液體蒙皮熱交換器中流動(dòng)的是液體，如65號(hào)冷卻液等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)本發(fā)明技術(shù)方案，減少飛機(jī)氣動(dòng)阻力和燃油代償損失，延長(zhǎng)飛機(jī)續(xù)航時(shí)間，同時(shí)可滿足飛機(jī)隱身性能要求。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種飛機(jī)單層空氣-液體蒙皮熱交換方法，其特征在于，在機(jī)身外表面安裝單層空氣-液體蒙皮熱交換器，該空氣-液體蒙皮熱交換器包括外表面，內(nèi)表面，進(jìn)液口，出液口，密封端頭，以及與機(jī)身連接部分，在外表面與內(nèi)表面之間安裝單層散熱翅片。所述空氣-液體蒙皮熱交換器貼附于機(jī)身蒙皮外表面，機(jī)身蒙皮外表面與空氣-液體蒙皮熱交換器采用螺接或氣密螺接方式連接。所述機(jī)身外表面除去局部蒙皮，嵌入空氣-液體蒙皮熱交換器，機(jī)身外表面與空氣_液體蒙皮熱交換器采用螺接或氣密螺接方式連接。所述空氣_液體蒙皮熱交換器所用材料為鋁合金。本發(fā)明的有益效果是該方法與空氣-空氣蒙皮熱交換器相比，其換熱系數(shù)更高， 換熱量更大，制冷效果更好；空氣_液體蒙皮熱交換器與空_液熱交換器相比，空氣_液體蒙皮熱交換器利用與飛機(jī)蒙皮融為一體的附面層散熱技術(shù)，取消了傳統(tǒng)的沖壓進(jìn)氣道空氣冷卻方式，大大減小了系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)的燃油代償損失，提高了飛機(jī)航時(shí)；同時(shí)可滿足飛機(jī)隱身性能要求。以某型機(jī)為例，電子設(shè)備熱載荷為13kW，飛行時(shí)間為4h，飛機(jī)在巡航高度飛行，如果用空氣_液體蒙皮熱交換器代替具有沖壓進(jìn)氣道的空_液熱交換器，當(dāng)沖壓空氣量為 2160kg/h時(shí)，可減少飛機(jī)燃油代償損失307kg，續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)IOmin (延長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間包括取消沖壓進(jìn)氣道鼓使飛機(jī)氣動(dòng)阻力減少所增加的飛行時(shí)間)。上述空_液熱交換器外形尺寸為長(zhǎng)X寬X高=170mmX550mmX 120mm，翅片共21層，其中熱邊層數(shù)為10層，冷邊層數(shù)為11層


圖1 單層空氣_液體蒙皮熱交換器安裝示意2 單層空氣_液體蒙皮熱交換器結(jié)構(gòu)示意圖1-外表面2-內(nèi)表面3-進(jìn)液導(dǎo)管4-出液導(dǎo)管5-徑向密封端頭6-軸向密封端頭7-單層散熱翅片8-機(jī)身連接法蘭9-飛機(jī)外蒙皮10-進(jìn)液分配總管11-進(jìn)液分配支管12-出液支管13-出液收集管14-單層空氣_液體蒙皮熱交換器
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明采用與飛機(jī)蒙皮融為一體的附面層散熱技術(shù)，設(shè)計(jì)一種貼附于飛機(jī)蒙皮外表面的單層空氣_液體蒙皮熱交換器，蒙皮熱交換器內(nèi)部為熱流體(65號(hào)冷卻液)，外部利用飛機(jī)與環(huán)境空氣的相對(duì)速度對(duì)熱流體進(jìn)行冷卻降溫，取消傳統(tǒng)的沖壓進(jìn)氣道空氣冷卻方式，由于空氣-液體蒙皮熱交換器(內(nèi)部流動(dòng)的是熱液體)比空氣-空氣蒙皮熱交換器(內(nèi)部流動(dòng)的是熱空氣)有較高的換熱能力和制冷效果，因此該發(fā)明可使飛機(jī)的燃油代償損失降至最小。工作流程從電子設(shè)備出來(lái)的熱流體(65號(hào)冷卻液)經(jīng)“進(jìn)液導(dǎo)管3”進(jìn)入“進(jìn)液分配總管10”，再由“進(jìn)液分配支管11”進(jìn)入相互獨(dú)立的“單層液體蒙皮熱交換器14”，液體蒙皮熱交換器中的熱流體與外界的沖壓空氣進(jìn)行熱交換并冷卻降溫，然后經(jīng)“出液支管12” 進(jìn)入“出液收集管13”，最后經(jīng)“出液導(dǎo)管4”流出進(jìn)入電子設(shè)備，并對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行再次冷卻，以保證電子設(shè)備工作在合適的溫度范圍內(nèi)。以某型機(jī)為例，電子設(shè)備熱載荷為13kW，飛行時(shí)間為4h，飛機(jī)在巡航高度飛行，如果用空氣_液體蒙皮熱交換器代替具有沖壓進(jìn)氣道的空_液熱交換器，當(dāng)沖壓空氣量為 2160kg/h時(shí)，可減少飛機(jī)燃油代償損失307kg，續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)IOmin (延長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間包括取消沖壓進(jìn)氣道鼓使飛機(jī)氣動(dòng)阻力減少所增加的飛行時(shí)間)。上述空_液熱交換器外形尺寸為長(zhǎng)X寬X高=170mmX550mmX 120mm，其中熱邊層數(shù)為10層，冷邊層數(shù)為11層。如果采用本方案技術(shù)發(fā)明“單層空氣-液體蒙皮熱交換器”，在相同的輸入條件下，系統(tǒng)所需蒙皮換熱面積為2. 72m2，假設(shè)飛機(jī)直徑為2m，此時(shí)所需蒙皮面積相當(dāng)于1個(gè) 433mm的環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種飛機(jī)單層空氣-液體蒙皮熱交換方法，其特征在于，在機(jī)身外表面安裝單層空氣-液體蒙皮熱交換器，該空氣-液體蒙皮熱交換器包括外表面(1)，內(nèi)表面0)，進(jìn)液導(dǎo)管(3)，出液導(dǎo)管0)，密封端頭(5)、(6)，以及與機(jī)身連接部分(8)，在外表面(1)與內(nèi)表面 (2)之間安裝單層散熱翅片(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)單層空氣-液體蒙皮熱交換方法，其特征在于，所述空氣-液體蒙皮熱交換器貼附于機(jī)身蒙皮外表面，機(jī)身蒙皮外表面與空氣-液體蒙皮熱交換器采用螺接或氣密螺接方式連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)單層空氣-液體蒙皮熱交換方法，其特征在于，所述機(jī)身外表面除去局部蒙皮，嵌入空氣-液體蒙皮熱交換器，機(jī)身外表面與空氣-液體蒙皮熱交換器采用螺接或氣密螺接方式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)單層空氣-液體蒙皮熱交換方法，其特征在于，所述空氣-液體蒙皮熱交換器所用材料為鋁合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)單層空氣-液體蒙皮熱交換方法，其特征在于，所述外表面(2)通過(guò)特殊工藝加工形成淺表肋紋。
全文摘要
一種飛機(jī)單層空氣-液體蒙皮熱交換方法，屬于環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域，是減少飛機(jī)沖壓空氣量、提高空氣-液體熱交換效率的新技術(shù)，是對(duì)空氣-液體熱交換方式的改進(jìn)。在機(jī)身外表面安裝單層空氣-液體蒙皮熱交換器，該空氣-液體蒙皮熱交換器包括外表面(1)，內(nèi)表面(2)，進(jìn)液口(3)，出液口(4)，密封端頭(5)、(6)，以及與機(jī)身連接部分(8)，在外表面(1)與內(nèi)表面(2)之間安裝單層散熱翅片(7)。該方法與空氣-空氣蒙皮熱交換器相比，其換熱系數(shù)更高，換熱量更大，制冷效果更好；與空-液熱交換器相比，空氣-液體蒙皮熱交換器利用與飛機(jī)蒙皮融為一體的附面層散熱技術(shù)，取消了傳統(tǒng)的沖壓進(jìn)氣道空氣冷卻方式，大大減小了系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)的燃油代償損失，提高了飛機(jī)航時(shí)；同時(shí)可滿足飛機(jī)隱身性能要求。
文檔編號(hào)B64C1/12GK102295072SQ20111011399
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者何舟東, 黨曉民, 齊社紅 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所