[发明专利]基于闭式空气压缩循环的富余发电能力利用系统

说明书

本专利涉及一种基于闭式空气压缩循环的富余发电能力利用系统，该发明主要包括：飞机机载富余发电能力利用子系统，其利用子系统利用富余发电能力带动电动机，将电能转换成为旋转的机械能；闭式空气压缩循环子系统，用于将电能转换成了冷能；局部电网供电存储子系统，利用涡轮输出的轴功带动发电机，将机械能转换为电能，通过局部电网将电能存储在机载蓄电池组中，用于驱动泵电动机；和油浸式冷能存储供给子系统，包括油浸式换热器、蓄冷油箱以及需求冷能的大功率热负载设备，实现了大功率热负载设备直接由闭式空气压缩循环子系统供给冷能、富余冷能存储在蓄冷油箱以及大功率热负载设备散热能力不足时从蓄冷油箱中补给冷能的三种工作模式。

技术领域

本发明涉及基于闭式空气压缩循环的富余发电能力利用系统。

背景技术

随着航空航天领域的不断发展进步，机载能源的合理利用与转换变得越来越重要。由于飞机正在向多电化/全电化发展，在机载电网设计过程中，电能的供给往往是根据飞机机载电设备需求的最高峰值而设计的，因此，在不同飞行阶段，飞机电网都会有不同程度的富余发电能力的存在，富余的发电能力没有得到充分的利用导致飞机系统性能的代偿损失增加，飞机燃油以及飞机的飞行性能也大大降低了，如何合理高效的利用和转换这一部分富余发电能力成为了当今多电/全电飞机机载能源领域越来越关注的问题。

正是因为多电/全电飞机的大趋势，飞机机载电子设备数量在不断的增多，同时对机载电子设备的大功率化和小体积化越来越高的需求，机载电子设备的功率密度不断增大，因此对机载环控系统散热能力的需求也越来越大，单一的空气循环制冷已经远远不能满足多电/全电飞机的总体设计要求，如果冷能不足，不能及时将热量耗散，会导致负载的温度急剧的上升，最终会极大的影响机载设备可靠、安全、高效的工作。

随着现代飞机的不断发展，对飞机机动性能以及隐身性能的要求不断提高，冲压空气作为飞机环控系统的热沉也已经受到了严重的制约，因此燃油成为主要热沉，蓄冷油箱的高效利用成为主要趋势。然而，飞机在不同的飞行阶段，对冷能的需求量也大大不同，因此，如何合理的产生冷能、利用冷能，以及冷能的合理存储，也成为现今航空领域的研究重点和发展的重要瓶颈。因此，这一发展趋势使得飞机环控系统越来越复杂，制冷形式越来越多，从而有必要进行全机范围内的统一热能管理，也就是综合环境控制/热管理系统的应用。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种基于闭式空气压缩循环的富余发电能力利用系统，其特征在于包括：

电动机，用于将飞机电网的电能转换为机械能，

压缩机，其在电动机的带动下进行工作，

气气高温换热器，用于将压缩机压缩后的高温高压空气和冲压空气进行气气换热，

膨胀涡轮，来自气气高温换热器的气体通过膨胀涡轮再次降温，

气液低温换热器，来自膨胀涡轮的气体通过连接管道到达气液低温换热器的气相管路，从而将冷能传递到气液低温换热器的液相管路中的油液，

发电机，其在膨胀涡轮的带动下进行工作，

蓄电池组，用于存储发电机产生的电能，

泵电动机，其在来自蓄电池组的电力的驱动下进行工作，

泵，其在泵电动机的驱动下工作，驱动油液，

蓄冷油箱，用于盛放作为热沉的液体，

第一油浸式换热器，用于使来自泵的油液与蓄冷油箱中的热沉进行热交换，

第一油液管路，其从泵经热负载连到液相管路，

第二油液管路，其从泵经第一油浸式换热器连到液相管路，

第二单向阀，其被设置在第二油液管路上，