[发明专利]一种基于发动机尾气热量回收的热管理系统及控制方法

说明书

本发明属于直升机热管理系统设计技术领域，具体涉及一种基于发动机尾气热量回收的热管理系统。所述热管理系统包括环形散热器(1)、空气压缩机(4)、压力传感器(6)、温度传感器(7)、座舱换热器(3)和控制器(5)。本发明用于回收发动机尾气中的热量为座舱内加温，同时降低发动机尾气红外特征。

技术领域

本发明属于直升机热管理系统设计技术领域，具体涉及一种基于发动机尾气热量回收的热管理系统。

背景技术

直升机采用涡轴发动机，发动机尾气平均温度约400℃，是高品质热源，但平时是直接耗散在环境空气中，并未得到有效利用，同时也使直升机具有强烈的红外特征，不利于武装直升机的安全。

当前直升机尾喷管安装红外抑制器，可以通过引射环境空气掺混降低排气温度，降低红外特征，但并未对发动机尾气中的热量进行回收利用。

发明内容

发明目的：提供一种基于发动机尾气热量回收的热管理系统，用于回收发动机尾气中的热量为座舱内加温，同时降低发动机尾气红外特征。

发明技术方案：一方面，提供一种基于发动机尾气热量回收的热管理系统，所述热管理系统包括环形散热器1、空气压缩机4、压力传感器6、温度传感器7、座舱换热器3和控制器5；

所述空气压缩机4、环形散热器1和座舱换热器3相互连通构成空气循环回路；环形散热器1环形缠绕尾喷管的外部；座舱换热器3用于将回收的尾气热量传递至座舱中，进行座舱加温；

环形散热器1和座舱换热器3之间的连接管道上安装有压力传感器6、温度传感器7，分别用于采集经过尾喷管之后的压缩空气的压力和温度，并反馈给控制器5；控制器5根据接收的压力和温度信号，控制空气压缩机4的转速，以调整空气循环回路的空气质量流量。

可选地，所述热管理系统还包括膨胀罐2，膨胀罐2与环形缠绕尾喷管之后的管道连通，并与座舱换热器3连通；膨胀罐2用于实现整个空气循环回路的压力稳定，并对空气循环回路进行压缩空气的补充、排放冷凝水。

可选地，所述膨胀罐2包括罐体20、弹簧21和隔板22；弹簧21的一端固定于罐体20，另一端连接隔板22；隔板22用于将罐体20分割为膨胀腔和储能腔；膨胀腔的通气口与空气循环回路的管道连接；当空气循环回路的压力上升时，挤压隔板22，将空气压力能转化为弹簧机械能；当空气循环回路的压力下降时，弹簧恢复，将弹簧机械能转化为空气压力能。

可选地，所述环形散热器1和尾喷管集成一体化设计，避免产生尾喷管的排气阻力，同时回收尾期中的热量。

可选地，座舱换热器3的进气口设置有风源阀门，用于实现座舱内部气体和外部气体的切换。

可选地，空气压缩机4位于座舱外，空气压缩机4的进气来源于座舱换热器3的出气，以实现降温后循环空气进行压缩，提高空气压缩机4单位耗能下压缩空气质量流量。

可选地，环形散热器1包括多组并连散热管道；每组散热管道均环形缠绕尾喷管，并与空气压缩机4、膨胀罐2连通。

另一方面，提供一种基于发动机尾气热量回收的热管理方法，采用如上所述的热管理系统，所述方法包括：

通过地面试验，获取不同温度和压力组合下空气压缩机不同转速下所排出的压缩空气质量流量，建立温度、压力和压缩机转速对照表；

热管理系统循环工作时，控制器5接收压力传感器6、温度传感器7反馈的压力信号和温度信号，查询所述对照表得到空气压缩机的理论转速，并对空气压缩机4进行控制，使其接近理论转速

发明的技术效果：可以替代传统的引气加温系统，实现座舱加温功能。传统的引气加温需要消耗发动机引气，降低发动机轴功率。而本发明回收利用的是发动机尾气中的热量，还降低了发动机排气温度，一举两得。由于提取热量是通过尾喷管外部环形散热器实现，无论系统是否使用，均不影响发动机正常排气。