[发明专利]用于在飞行器中冷却至少一个发热设备的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年9月2日提交的美国临时专利申请No.61/239,244和2009年9月2日提交的德国专利申请No.10 2009 039 814.7的优先权，上述申请的公开以引入的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及用于在飞行器中冷却至少一个发热设备的系统、用于冷却至少一个发热设备的方法、用于冷却至少一个发热设备的系统在飞行器中的应用以及包括至少一个发热设备和至少一个用于冷却该发热设备的系统的飞行器。

背景技术

在现代设计的较大的飞行器中，日益增加地结合有在飞行器的常规操作期间产生大量的热的许多设备，这些热必需被安全且可靠地从飞行器中移除并且例如散至周围环境。例如，现代商业飞行器包括许多不同的运算单元或其它(动力)电子单元，其通常被称为“航空电子设备”并且容纳在航空电子设备舱中。在现有技术中，通过各种系统冷却飞行器中的航空电子设备舱。已知如下系统，即：在该系统中，冷却剂通过冷却剂回路从航空电子设备舱吸热并且通过蒙皮区段热交换器将所述热散至周围环境。然而，在这种设置中，当飞行器在炎热天气下位于地面上时的情况是危险的，因为蒙皮区段热交换器与周围环境之间的温度差不足以执行足够的散热。

此外，已知至少在飞行中通过吹入来自飞行器机舱的空气来冷却航空电子设备舱中的部件，其中，来自机舱地板下面且靠近机身壁的所谓的“三角形区域”的空气能够被移除并且在从航空电子设备吸热之后以加热的状态离开航空电子设备舱。然而，这要求飞行器的空气调节系统已经操作并且特别是在炎热天气下停在地面的期间机舱已经被冷却至预定的温度水平。相应地，可能要求在炎热天气下的飞行器的操作期间，在打开航空电子设备之前首先操作空气调节系统。

此外，已知使用外部空气以便将来自飞行器内部的热散至其周围环境。为此，通过所谓的冲压空气管道，在飞行中流经飞行器的空气被引导至飞行器的内部中、通过热交换器——其与待冷却的冷却剂热连通——供给、并且通过出口开口排放至飞行器的周围环境。在该过程中，流经冲压空气管道的空气吸收待消散的热。例如，该原理已在飞行器空气调节系统中使用，以便冷却随后流入飞行器机舱中的热的压缩空气。另外，例如在DE 4340317中所描述，该原理应用在冷却系统中。然而，流经冲压空气管道的空气会在飞行中显著地增加飞行器的空气动力学阻力。在地面上，能够通过风扇经冲压空气管道输送冲压空气。

发明内容

因此，可以认为本发明的目的是提出用于在飞行器中冷却发热设备的冷却系统，不取决于环境温度并且不取决于空气调节系统的该冷却系统使得可以可靠地冷却发热设备。

同样，可以认为本发明的目的是提出尽可能不复杂的、具有尽可能小的能量需求、尽可能轻的重量的冷却系统，该冷却系统特别是不产生任何附加的空气动力学阻力。

通过用于在飞行器中冷却至少一个发热设备的系统实现该目的，该系统包括冷却剂流经的至少一个冷却剂回路，以便从发热设备吸热，其中，冷却剂回路包括设置在发热设备的上游的供给管线，和设置在发热设备的下游的回流管线。根据本发明的系统的特征在于，提供用于从冷却剂回路散热的散热设备，该散热设备与冷却剂回路的回流管线连通，温度扩展设备降低了冷却剂回路的供给管线中的冷却剂的温度并且相对于冷却剂回路的回流管线中的冷却剂的温度增加了散热设备的散热温度。

该类型的散热设备并不限制本发明。而是，只要能够通过该散热设备将热散至周围环境，许多类型的散热设备就可以被认为是适当的。从热传递设备的应用本身可以想到，热传递设备可以实施直接、间接(蓄热)和/或半直接的热传递。

冷却剂能够是液态或气态。能够使用任何类型的常用冷却剂或特殊的冷却剂。本发明不限于冷却剂的类型。

因此，通过温度扩展设备使冷却剂冷却至适当的温度，从而使得产生与发热设备上的相应的热传递装置(冷却元件、热交换器等)的明显的且充分的温度差，以便以有效的方式从发热设备吸热。同时，通过温度扩展设备，相对于回流管线中的冷却剂温度显著地增加散热设备的散热温度，这意味着，即使当飞行器在炎热的天气下在地面上位于阳光中时，也能够确保散热设备与飞行器的周围环境之间的充分的温度差。