[发明专利]热管理系统、复合机翼及复合翼梁

说明书

一种用于传递来自热负荷的热的热管理系统及包括该系统的复合飞机机翼，该系统包括：至少一个复合结构构件，其支撑热负荷源；以及传热构件，与至少一个复合结构构件热接触并与散热器热接触。该系统还包括至少一个导热第一紧固件，其与传热构件热接触并将热负荷源耦接至至少一个复合结构构件。至少一个第一紧固件将热从热负荷源传导到传热构件中。传热构件将热从导热第一紧固件传导至散热器。

技术领域

本公开总体上涉及用于薄翼或复合机翼飞机的热管理系统。更具体地，本公开涉及用于将用于高级控制面致动器的热管理在结构上结合到薄翼和/或复合机翼飞机中的系统。

背景技术

飞机制造业的最新趋势是使用更多的复合材料(即，碳纤维增强聚合物(CFRP))和更少的金属材料来减轻飞机的重量。然而，复合材料在导热方面不如金属好。更具体地，复合材料中的纤维具有相对高的热导率(例如，碳)。然而，纤维周围的树脂是不导热的(例如，聚合物)，这降低了复合材料的整体热导率。

飞机制造业的另一个趋势是推动实现具有更多的电动子系统、电子致动系统(“EAS”)以及更少的气动和液压系统的多电飞机(“MEA”)。EAS(例如机翼中的控制面致动器)在它们操作时产生热。相比之下，对于液压致动器，产生的热被传递至液压流体，液压流体被引导至换热器以管理机翼中产生的热。EAS没有这种液压的或以其他方式的流体来将热从致动器上传递走。因此，相比于有效地传递热的金属翼，在复合机翼内，热会累积，并且复合材料不能将热有效地传递到较冷位置(即，环境大气和/或机翼燃料箱)。热的累积可能损坏EAS、周围结构等。

一些EAS具有主动冷却系统，该主动冷却系统包括冷却剂管道和换热器。然而，这种主动冷却系统使用电力并增加了飞机的重量。

发明内容

所公开的实施例包括一种用于传递来自热负荷的热的热管理系统，该热载荷包括支撑热负荷源的复合结构构件以及与复合结构构件热接触并与散热器热接触的传热构件。该系统还包括至少一个导热第一紧固件，该导热第一紧固件与传热构件热接触并将热负荷源耦接至复合结构构件，并将热从热负荷源传导到传热构件中，并且传热构件将热从导热第一紧固件传导至散热器。

散热器可以是环境大气，并且该系统还包括导热第二紧固件，该导热第二紧固件与传热构件热接触，并将复合机翼蒙皮耦接到复合结构构件，并且机翼蒙皮具有暴露于环境大气的至少一个侧面，并且导热第二紧固件的至少一部分延伸至暴露于环境大气的至少一个侧面。

传热构件可以是碳泡沫材料。此外，复合结构构件具有第一导热系数，传热构件具有高于第一导热系数的第二导热系数，并且至少一个导热第一紧固件具有高于第二导热系数的第三导热系数。

热负荷源可以是EAS。复合机翼蒙皮可以是树脂中的纤维，并且纤维比树脂更具导热性。

所公开的实施例还包括一种用于复合飞机机翼的在结构上结合的热管理系统，该系统包括：第一复合机翼蒙皮，在内侧上与传热构件热接触，并在外侧上暴露于环境大气；复合翼梁，具有包含传热构件的一部分的内腔；第二复合机翼蒙皮，在内侧上与传热构件热接触，并在外侧上暴露于环境大气；EAS，通过导热安装件和至少一个导热第一紧固件耦接到复合翼梁，该导热第一紧固件延伸到内腔中并与传热构件热接触；一个或多个导热第二紧固件，该导热第二紧固件将第一复合机翼蒙皮和第二复合机翼蒙皮耦接至复合翼梁并与传热构件热接触，并且一个或多个导热第二紧固件的一部分延伸穿过至第一复合机翼蒙皮或第二复合机翼蒙皮的外侧。

该系统还可包括与复合翼梁以及第一复合机翼蒙皮或第二复合机翼蒙皮的内侧接触的加强构件。加强构件被配置为限定一个或多个通道。一个或多个通道包含传热构件的一部分。至少一个导热第一紧固件或至少一个导热第二紧固件可以由不锈钢形成。

第一复合机翼蒙皮或第二复合机翼蒙皮可以是树脂中的纤维。在一些实施例中，纤维可以是玻璃或碳。