[发明专利]用于航空航天交通工具的结构集成的热管理系统

说明书

技术领域

本公开总体上涉及用于去除由电动子系统和部件(诸如机电致动器、机载航空航天交通工具)生成的热的系统。更具体地，本公开涉及一种用于航空航天交通工具的结构集成的热管理系统。

背景技术

航空电子设备、电动子系统、电致动系统(“EAS”)等、机载商用和军用航空航天交通工具的日益增长的使用导致了改进由这些电气部件产生的热负荷的热管理的需求。例如，变得更加常见的是具有EAS的航空航天交通工具，而不是液压致动的控制系统。然而，具有EAS的航空航天交通工具常常包括用于副翼、襟翼及其它部件的更多致动器，其产生比类似的液压致动器更多的热。而且，液压致动系统自然地通过液压流体传递来自其关联的致动器的热，而EAS通常不包括这样的热传递系统。

针对航空航天交通工具的热管理的一些当前方法以更高的成本、可能减少的整体部件性能、降低的效率和/或增加的重量来实现。航空航天交通工具的热负荷的有效管理还受到使用导热碳纤维复合材料和其它导热非金属材料用于飞行器结构构件和飞行器蒙皮以便减少重量的趋势影响。许多常见的复合材料具有比金属(诸如铝)更低的热导率，由此，虽然更轻，但是复合材料不会有效地传导热。对于某些军用航空航天交通工具，还期望维持具有最小穿透量的光滑外表面，以便增加隐形或其它检测避免特性。这能进一步减少管理热负荷的设计选项。

另外，例如，由于有限的散热能力，电子部件(诸如EAS)的有效热管理对于更多电动飞行器(MEA)而言是最大挑战之一。同样，对于使用更薄的机翼横截面的未来MEA飞行器，重量、尺寸和散热要求将变得甚至更具挑战性。因此，期望结构集成的致动系统和热管理方法，其包括负荷承载致动器、新冷却技术和与新包装概念相结合的高性能材料。

在大多数现有系统中，EAS和其它电动马达已被液体冷却或设计有足够的金属以增强其为在操作期间生成的过多热量提供散热器的能力。当前MEA应用在结构上不是集成的，并且或者使用将热转移为流体/空气的单独的冷却回路，或者过度设计电动马达及其它各种部件以增强其散热能力。使用集中式冷却剂回路来处理由分布式部件生成的热负荷致使系统复杂性、可维护性增加以及伴随着重量和容积损失。

因此，需要一种用于控制由机载航空航天交通工具的电气部件生成的热负荷的改进式冷却系统。现有系统可能还存在其它缺点。

发明内容

因此，公开的示例解决了上述需要和缺点。公开的示例包括结构集成的热管理系统，其使用航空航天交通工具的结构作为散热系统的一部分。在该系统中，航空航天交通工具的结构元件充当热转移通路(thermal bus)，并且与发热电气部件热连接，使得来自这些部件的热由交通工具本身的结构引导而远离部件，被引导到交通工具的较低温度表面中。在各种示例中，所述发热电气部件由热凸起直接机械地附接至所述结构元件，提供导热元件以将热从所述电气部件传送到所述结构元件中。在其它示例中，所述航空航天交通工具的所述结构元件包括导热部分或导热层，所述导热部分或导热层被特别地构造成传导热能通过所述结构元件而远离所述发热电气部件。

公开的示例包括航空航天交通工具，该航空航天交通工具包括热转移通路，所述热转移通路进一步包括所述航空航天交通工具的结构元件。该航空航天交通工具还包括热有源元件，所述热有源元件与所述热转移通路热连通以热从所述热有源元件的热散发到所述热转移通路中。

其它公开的示例可如下，所述结构元件是用于飞行器机翼的飞行器机翼翼梁或肋，并且所述热有源元件是与所述飞行器机翼协作的电气装置。在其它示例中，所述电气装置包括EAS和相关的控制电子器件。在一些示例中，所述电气装置由热凸起支撑并与热凸起热连通，所述热凸起安装到所述结构元件。在一些示例中，所述电气装置包括导热元件，用以将来自所述电气装置的内部的热传导到外部壳体。

公开的示例还包括热凸起，所述热凸起布置在所述结构元件与所述热有源元件之间以促进热传递。在一些示例中，散热元件可与所述热转移通路热连通。在其它示例中，所述散热元件可包括：导热元件；以及附接至所述导热元件的散热器。在其它示例中，所述导热元件可以是排出物冷却器(perspiration cooler)、导热水凝胶材料、一个或多个热带、复合材料、热解石墨材料和石墨泡沫。