[发明专利]一种飞机自适应动力与热管理系统有效

专利信息
申请号: 202011553131.4 申请日: 2020-12-24
公开(公告)号: CN112623233B 公开(公告)日: 2022-09-06
发明(设计)人: 徐泽鹏;陈天祥;刘成峰;朱亚兵 申请(专利权)人: 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心
主分类号: B64D27/02 分类号: B64D27/02;B64D27/10;B64D33/08;B64D41/00
代理公司: 中国航空专利中心 11008 代理人: 杜永保
地址: 211106 江苏省南京*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 飞机 自适应 动力 管理 系统
【权利要求书】:

1.一种飞机自适应动力与热管理系统,其特征在于,主要包括涡轮冷却器(1)、起动/发电机(2)、压气机(3)、动力涡轮(4)、空气换热器(5)、热沉换热器(6)、回热器(7)、载荷换热器(8)、风扇换热器(9)和燃烧器(10);其中,涡轮冷却器(1)、起动/发电机(2)、压气机(3)和动力涡轮(4)安装在同一旋转轴上,组成涡轮机组;主发动机的压气机引低压气体至动力涡轮(4),压气机(3)可将压缩空气通过燃烧器(10)引入动力涡轮(4),压气机(3)还可将压缩空气引入空气换热器(5),空气换热器(5)还连外部冲压空气和主发动机风扇空气进行换热;空气换热器(5)还连接热沉换热器(6);热沉换热器(6)对燃油进行换热,将空气引入回热器(7)和涡轮冷却器(1),涡轮冷却器(1)将冷却后的空气部分供给给飞机,部分引入载荷换热器(8)给设备散热,载荷换热器(8)将热空气通过回热器(7)引入压气机(3)进口;起动/发电机(2)通过电缆连接载荷管理中心;

涡轮机组包括四种工作模式,分别是自起动模式、主发动机起动模式、冷却模式和应急动力模式;

在自起动模式中,系统先使用飞机电池的电能通过起动/发电机(2)为涡轮机组加速,此时起动/发电机(2)为起动机,压气机(3)以开环结构形式工作,从外界吸入空气送入燃烧器(10),与注入到燃烧器(10)中的燃油混合燃烧,燃烧过的气体送往动力涡轮(4)膨胀做功带动涡轮机组运转,当涡轮机组加速到一定速度,起动/发电机(2)转入自持工作状态,然后系统可只通过燃油燃烧产生功率,气体在动力涡轮(4)中膨胀所产生的功率用于驱动涡轮机组,此时起动/发电机(2)作为发电机输出功率;

主发动机起动模式中,系统通过燃油燃烧产生电力,经由起动/发电机(2)输出电功率给载荷管理中心,载荷管理中心控制主发动机的起动/发电机启动主发动机;

主发动机起动后,系统转为冷却模式;该模式中,燃烧器(10)停止工作,涡轮机组由主发动机的压气机低压级引气驱动,主发动机引气驱动动力涡轮(4)带动涡轮机组运转,压气机(3)进口与周围空气隔绝,以半闭环结构形式工作,压缩空气通过空气换热器(5)冷却,冷却后的空气通过热沉换热器(6)带走液冷热负载,而后经过回热器(7)和涡轮冷却器(1)膨胀得到进一步冷却,涡轮冷却器(1)出口的冷却空气一部分输送到座舱用以增压和空气调节,其余冷却空气通过载荷换热器(8)带走飞机设备热量,然后通过回热器(7)再回收一些热沉换热器(6)带来的热能变为热空气,热空气重新循环送入压气机(3)的进口;另一部分压气机(3)进口的空气来自经过设在主发动机风扇涵道处的风扇换热器(9)冷却过的主发动机压气机低压级引气;

如果主发动机压气机低压级引气发生故障,动力涡轮(4)利用主发动机燃烧室引气向涡轮机组轴提供动力;

一旦主发动机在空中发生故障,系统将转为应急动力模式;该模式下,压气机(3)转为开环模式,压气机(3)吸入周围空气,将空气压缩,然后送入燃烧器(10)与燃油混合燃烧,燃烧废气送入动力涡轮(4)进行膨胀,产生动力以驱动涡轮机组并产生电功率,此时起动/发电机(2)为发电机;

涡轮机组根据不同情况进行引气驱动与电力驱动的切换;

在低速和低空条件下,使用引气驱动涡轮机组;

在高空条件下,使用电力驱动涡轮机组。

2.根据权利要求1所述的一种飞机自适应动力与热管理系统,其特征在于,在非峰值功率时,起动/发电机(2)作为起动机将再生电功率转化为机械功率驱动涡轮机组的转轴;在峰值功率时,起动/发电机(2)作为发电机向载荷管理中心供应储备能。

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