[发明专利]一种应用于高超声飞机的机体预冷系统及方法

说明书

本申请属于高超声速飞机设计技术领域，为一种应用于高超声飞机的机体预冷系统及方法，液态的冷却介质通过冷却介质输送系统输送至密封绝热的机库内，对机库内的飞机进行冷却，通过压力调节系统获取机库内压力，冷却介质进入气液两相状态吸热并过热，过热后的冷却介质继续在机库内持续进行热交换带走机库内的热量，温度调节系统实时监测机库内的温度，在达到饱和压力后，控制排气阀排气，在到达设定温度后，各系统停止工作，完成对飞机的预冷；在不增加飞机本身质量的前提下增加飞机的可用热沉，且该方案与飞机设计过程中复杂的热管理方法相比，实施难度小，有助于改善高超声速飞机运行时的热沉缺口问题，具有良好的工程应用前景。

技术领域

本申请属于高超声速飞机设计技术领域，特别涉及一种应用于高超声飞机的机体预冷系统及方法。

背景技术

飞机的极高飞行速度导致了来流的异常高温，对飞机的冷却能力带来了巨大的挑战，严重威胁着飞机的飞行安全。

目前高超声速飞机所用热沉主要来自于本身携带的低温燃油，通过再生冷却的方式带走飞机内高温壁面或舱室内的巨大热量。再生冷却技术是将飞机携带的低温燃油作为冷却介质，流经高温壁面后达到燃烧室进口进行燃烧，此种冷却方式虽然有较好的冷却效果，但是由于燃油重量的严格限制以及燃油高温结焦裂解等问题在一定程度上严重制约着再生冷却产生的热沉量。而且随着飞行速度的提升，空气来流滞止温度急剧升高，大量的气动热对飞机机体进行加温，使得飞机对热沉的需求变得更为突出和迫切。高超声速飞机面临的热沉缺口的问题严重制约着飞机的安全运行。

因此，如何提高高超声速飞机的热沉是一个需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供了一种应用于高超声飞机的机体预冷系统及方法，以解决现有技术中的对飞机的冷却量难以满足飞机越来越快的速度导致的降温需求，导致飞机机体温度较高、热沉较少的问题。

本申请的技术方案是：一种应用于高超声飞机的机体预冷系统，包括机库、冷却介质输送系统、温度调节系统和压力调节系统；所述机库内设置所需冷却飞机，所述机库在工作时处于封闭隔热状态；所述冷却介质输送系统与机库内部连通，所述冷却介质输送系统内部存储有冷却介质，并能够将冷却介质输送至机库内；所述温度调节系统实时监测冷却介质输送系统和机库内的温度，在机库内的温度达到设定温度时，控制冷却介质输送系统停止工作；所述压力调节系统实时监测冷却介质输送系统和机库内的压力，在冷却介质输送系统和机库内的压力超过设定值时，对冷却介质输送系统和机库进行卸压。

优选地，所述冷却介质输送系统包括贮存罐、流量调节阀、雾化喷嘴阵列和运输管道，所述雾化喷嘴阵列设于机库内，所述运输管道一端与贮存罐相连、另一端与雾化喷嘴阵列相连，所述流量调节阀设于运输管道的中部；所述贮存罐上设有旁路管道，所述旁路管道上设有旁路阀门和增压气化器。

优选地，所述温度调节系统包括上位机、系统控制器、运输管道温度传感器和机库温度传感器；所述运输管道温度传感器设于运输管道上，所述机库温度传感器设于机库上，所述系统控制器与运输管道温度传感器、机库温度传感器和流量调节阀电连接，所述上位机与系统控制器电连接。

优选地，所述压力调节系统包括上位机、系统控制器、运输管道压力传感器、机库压力传感器、排气阀和安全阀；所述运输管道压力传感器设于运输管道上，所述机库压力传感器设于机库上，所述安全阀设于贮存罐上，所述系统控制器与运输管道压力传感器、机库压力传感器、排气阀和安全阀电连接，所述上位机与系统控制器电连接。

优选地，所述运输管道的外部包裹有运输管道保温层。

优选地，所述贮存罐的外部包裹有贮存罐保温层。

优选地，所述冷却介质为液氮。