一種利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過管道實(shí)現(xiàn)蒙皮換熱器、轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)、蒸發(fā)器和電子膨脹閥的連接。在機(jī)翼防冰腔中增設(shè)了儲液器，改變了雙蒙皮的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明系統(tǒng)在無人機(jī)上采用蒸發(fā)式循環(huán)的防冰方式，利用蒸發(fā)換熱器部件充分吸收機(jī)載電子設(shè)備的熱源熱量，并且通過笛形管沖擊射流的方式將熱量傳遞給蒙皮跟外界過冷濕空氣進(jìn)行換熱，提高蒙皮溫度至防冰最低溫度，以達(dá)到防冰效果。
【專利說明】一種利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛機(jī)防冰系統(tǒng)，更特別地說，是指一種利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代飛機(jī)，特別是無人駕駛飛機(jī)，由于大量使用了各種電子元器件和電子設(shè)備，導(dǎo)致局部發(fā)熱量大，如不進(jìn)行有效散熱，會嚴(yán)重降低電子設(shè)備的工作性能，必須進(jìn)行散熱處理。而飛機(jī)在穿過含過冷水滴的云層時，許多部件都可能出現(xiàn)結(jié)冰，如機(jī)翼、尾翼的前緣、螺旋槳、直升機(jī)旋翼葉片、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口、空速管、擋風(fēng)玻璃等。無人機(jī)大型化是目前的發(fā)展趨勢，大型無人機(jī)飛行高度、速度和飛行航時都得到大幅度提高，從而進(jìn)入結(jié)冰包線中產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決目前機(jī)翼熱氣防冰系統(tǒng)中出現(xiàn)的大量引用發(fā)動機(jī)引氣，造成發(fā)動機(jī)推力不足的缺陷，本發(fā)明提出一種利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)。本發(fā)明系統(tǒng)在無人機(jī)上使用進(jìn)行防冰具有先天的優(yōu)勢，采用蒸發(fā)式循環(huán)的防冰方式，利用蒸發(fā)換熱器部件充分吸收機(jī)載電子設(shè)備的熱源熱量，并且通過笛形管沖擊射流的方式將熱量傳遞給蒙皮跟外界過冷濕空氣進(jìn)行換熱，提高蒙皮溫度至防冰最低溫度，以達(dá)到防冰效果。機(jī)翼防冰過程中，本發(fā)明系統(tǒng)充分利用了機(jī)上應(yīng)當(dāng)散熱的電子設(shè)備、滑油、液壓油的余熱廢熱，不需要另外攜帶冷源、也不需要從發(fā)動機(jī)引氣或電加熱，節(jié)省了大量引氣，提高了發(fā)動機(jī)推力。
[0004]本發(fā)明是一種利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有蒙皮換熱器(I)、轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)(2)、蒸發(fā)器(3)和電子膨脹閥(4);
[0005]蒙皮換熱器(I)與轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)(2 )之間采用第二管道(5B )連通；
[0006]蒙皮換熱器(I)與電子膨脹閥(4 )之間采用第三管道(5C)連通；
[0007]蒸發(fā)器(3 )與轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)(2 )之間采用第一管道(5A)連通；
[0008]蒸發(fā)器(3)與電子膨脹閥(4)之間采用第四管道(5D)連通。
[0009]本發(fā)明是一種利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的第一管道(5A)內(nèi)流動的是干飽和蒸汽；第二管道(5B)內(nèi)流動的是溫度不低于100°C的高溫?zé)嵴羝?；第三管?5C)內(nèi)流動的是溫度不高于20°C的冷卻飽和液體；第四管道(5D)內(nèi)流動的是降溫后的液體。
[0010]本發(fā)明利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011]①采用四個通道與蒙皮換熱器1、轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)2、蒸發(fā)器3和電子膨脹閥4組成本發(fā)明的閉式循環(huán)系統(tǒng)，其運(yùn)用靈活，熱源發(fā)熱量大時，可充分使用熱源熱量用于防冰；熱源熱量較少時，可增加壓縮機(jī)做功，補(bǔ)充防冰所需熱流。
[0012]②本發(fā)明系統(tǒng)所需部件結(jié)構(gòu)簡單，在現(xiàn)有機(jī)翼結(jié)構(gòu)中添加儲液器，改進(jìn)了雙蒙皮結(jié)構(gòu)；在第三管道5C上設(shè)置電子膨脹閥4來進(jìn)行膨脹降溫；利用轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)2提供的壓力使得系統(tǒng)通道具有可循環(huán)性。
[0013]③本發(fā)明系統(tǒng)利用四個通道形成閉式循環(huán)，有效地降低了現(xiàn)有防冰系統(tǒng)的復(fù)雜度。
[0014]④本發(fā)明系統(tǒng)無需從發(fā)動機(jī)引氣，減少發(fā)動機(jī)耗氣，提高發(fā)動機(jī)推力。
[0015]⑤本發(fā)明系統(tǒng)利用機(jī)載設(shè)備和發(fā)熱元器件作為蒸發(fā)端冷源，有效利用機(jī)上余熱廢熱，節(jié)省能量，從而實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)式循環(huán)過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2是本發(fā)明機(jī)翼蒙皮換熱器的防冰結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2A是本發(fā)明機(jī)翼蒙皮換熱器的另一視角防冰結(jié)構(gòu)的圖。
[0019]圖2B是本發(fā)明機(jī)翼蒙皮換熱器的防冰結(jié)構(gòu)的分解圖。
[0020]圖2C是圖2的A-A剖面圖。
[0021]圖2D是圖2C中的局部放大圖。
[0022]圖3是本發(fā)明機(jī)翼蒙皮換熱器中的雙蒙皮結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖4是本發(fā)明機(jī)翼蒙皮換熱器中的儲液器的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4A是本發(fā)明機(jī)翼蒙皮換熱器中的儲液器的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖4B是圖4的A-A剖面圖。
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括有蒙皮換熱器(I)、轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)(2)、蒸發(fā)器(3)和電子膨脹閥(4)； 蒙皮換熱器(I)與轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)(2)之間采用第二管道(5B)連通； 蒙皮換熱器(I)與電子膨脹閥(4)之間采用第三管道(5C)連通； 蒸發(fā)器(3)與轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)(2)之間采用第一管道(5A)連通； 蒸發(fā)器(3)與電子膨脹閥(4)之間采用第四管道(5D)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)，其特征在于:所述第一管道(5A)內(nèi)流動的是干飽和蒸汽；所述第二管道(5B)內(nèi)流動的是溫度不低于100°C的高溫?zé)嵴羝凰龅谌艿?5C)內(nèi)流動的是溫度不高于20°C的冷卻飽和液體；所述第四管道(5D)內(nèi)流動的是降溫后的液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)，其特征在于:第一管道(5A)、第二管道(5B)、第三管道(5C)和第四管道(5D)為純銅管，直徑為5~15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)，其特征在于:蒙皮換熱器(I)包括有機(jī)翼蒙皮(1A)、笛形管(6B)、雙蒙皮結(jié)構(gòu)體(7)、A支撐板(6A)、B支撐板(6C)、儲液器(8); 機(jī)翼蒙皮(IA)的內(nèi)壁與雙蒙皮結(jié)構(gòu)體(7)、儲液器(8)形成防冰腔(9);從笛形管(6B)的噴孔(6B1)中噴射出的熱蒸氣沖射到機(jī)翼蒙皮(IA)的前緣內(nèi)壁，然后沿箭頭方向進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散在防冰腔(9)中的熱蒸氣經(jīng)冷卻后進(jìn)入儲液器(8)中；· 笛形管(6B)上設(shè)有噴孔(6B1);笛形管(6B)的一端與蒸氣分配管(6B2)的一端連接，蒸氣分配管(6B2)的另一端與第二管道(5B)的一端連接，第二管道(5B)的另一端與轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)(2)的出口端連接； 雙蒙皮結(jié)構(gòu)體(7)的中部為通腔(7D)，雙蒙皮結(jié)構(gòu)體(7)的基體(7A)上設(shè)有弧形限位(7B)、凸起(7E)，該弧形限位(7B)與笛形管(6B)匹配，實(shí)現(xiàn)從笛形管(6B)的噴孔(6BI)中噴射出的熱蒸氣沿弧形壁流動；該凸起(7E)安裝在儲液器(8)的限位槽(8A)中；雙蒙皮結(jié)構(gòu)體(7)的兩端分別設(shè)有C支撐板(7C)、D支撐板(7F)； A支撐板(6A)設(shè)置在蒙皮換熱器(I)的一端，B支撐板(6C)設(shè)置在蒙皮換熱器(I)的另一端; 儲液器(8)為內(nèi)部為T形空腔結(jié)構(gòu)；儲液器(8)的一側(cè)板面上設(shè)有限位槽(8A)，該限位槽(8A)用于放置雙蒙皮結(jié)構(gòu)體(7)的凸起(7E);儲液器(8)的另一側(cè)板面上設(shè)有抽液孔(8B)，抽液孔(SB)與第三管道(5C)的一端連接；儲液器(8)的內(nèi)部設(shè)有T型隔板(SE)，所述的T型隔板(SE)將儲液器(8)內(nèi)部的空腔分成第一腔(SC)和第二腔(8D)，T型隔板(SE)上設(shè)有連通孔(8F)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)，其特征在于:笛形管(6B)上的噴孔(6B1)為陳列分布，可以在笛形管(6B)的圓周上按照順排或者叉排設(shè)置多個陳列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用機(jī)載廢熱的新型機(jī)翼防冰系統(tǒng)，其特征在于廢熱利用原理為: (A)無人機(jī)中電子設(shè)備及元器件作為產(chǎn)生的熱量稱為本發(fā)明系統(tǒng)的熱源，該熱源產(chǎn)生的熱量記為Qs ；(B)所述熱量Qs傳遞給蒸發(fā)器3后，經(jīng)由蒸發(fā)器3內(nèi)的制冷劑吸收所述熱量Qs后發(fā)生相變，使得所述熱量Qs成為干飽和蒸氣Steam3,該干飽和蒸氣Steam3經(jīng)第一管道5A傳輸給轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)2 ； (C)所述干飽和蒸氣Steam3在負(fù)壓下被吸入轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)2中，經(jīng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)2后壓縮成高溫高壓的過熱氣體Steam2,該Steam2經(jīng)第二管道5B傳輸給蒙皮換熱器I ; (D)蒙皮換熱器I充分與外界交換熱量達(dá)到機(jī)翼防冰目的，所述Steam2經(jīng)過蒙皮換熱器I冷卻后，冷凝成飽和液體Surface1,該Surface1經(jīng)第三管道5C傳輸給電子膨脹閥4 ； (E)所述SUrface1經(jīng)電子膨脹閥4后，通過膨脹后降溫降壓成為低干度的濕蒸氣Steam4,該Steam4經(jīng)第四管道傳輸給蒸發(fā)器3,從而完成一個無人機(jī)機(jī)翼的廢熱利用閉式循環(huán)的防冰 系統(tǒng)。
【文檔編號】B64D15/04GK103847968SQ201410077431
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】常士楠, 楊波, 宋妍琳, 冷夢堯, 趙媛媛 申請人:北京航空航天大學(xué)