[发明专利]带有辅助热油箱回路的飞机热管理系统和方法

说明书

本发明为带有辅助热油箱回路的飞机热管理系统和方法，针对新一代高性能超声速飞机面临的热沉严重不足的热管理问题，在传统热管理系统的基础上设计了一种热油箱辅助回路，包括回流转向控制阀、热油箱、发动机风道散热器、蒙皮散热器、以及三通分流控制阀。回流转向控制阀控制回流燃油的去向，利用热油箱暂时保存温度较高的回流燃油，避免回流热油加热储油造成不可逆的热沉损失；将发动机风道散热器、蒙皮散热器集成在热管理系统中为热油箱燃油冷却，并通过流量阀控制冷却燃油的流量，最大化的利用发动机风道空气和蒙皮的冷却能力；利用三通分流控制阀，控制被冷却后的低温燃油混入传统热管理系统的燃油冷却回路中，稳定冷却燃油的温度，避免燃油温度提升给热管理系统带来的压力。

技术领域

本发明涉及带有辅助热油箱回路的飞机热管理系统和方法。

背景技术

传统热管理系统中，热载荷冷却基于燃油冷却回路，燃油同时作为热沉和冷却工质为回路中的各种热载荷部件冷却，如环控系统散热器、电气系统散热器、液压系统散热器等；发动机从冷却管路中抽取完成冷却任务的高温燃油，多余的热油经回流管路回归油箱中；在燃油回流管路中设置有冲压空气换热器，为回流热油冷却。

新一代高性能飞机集成越来越多的大功率功能性设备，加之超声速飞行带来的气动加热，大大增加了整机热载荷水平；与此同时传统热沉如冲压空气在超声速飞行状态下总温随速度提升快速升高，使其冷却能力迅速下降直至失去。

整机热载荷急剧上升时会导致发动机所消耗的燃油不足以带走全部热量，从而产生大量的回流热油；冲压空气等传统热沉冷却能力的下降又不足以冷却全部回流燃油，使大量高温燃油回流入油箱中；随着飞行任务推进，回流热油会不断提升油箱燃油的温度，给燃油热沉能力带来很大的损失。

传统热管理系统中，冲压空气换热器被安置在回流管路上，导致其冷却能力极其依赖回流燃油的流量，减少回流燃油流量会导致冲压空气冷却能力的浪费，增加回流燃油流量则会降低发动机前燃油温度导致燃油热沉的浪费。

传统热管理系统只集成了燃油和冲压空气两种热沉，而且冲压空气的冷却能力又常常受到限制，导致热管理系统的工作及其依赖燃油的热沉能力，在飞行后期燃油逐渐消耗并且温度不断升高的情况下，热管理系统会越来越难以控制整机热载荷温度。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种飞机热管理系统，其特征在于包括：

传统热管理系统，和

辅助热油箱回路，

传统热管理系统包括：储油箱、热载荷部件，

所述辅助热油箱回路包括：回流转向控制阀、热油箱、热油驱动泵、单向阀、发动机风道散热器、用于发动机风道散热器的第一流量控制阀、蒙皮散热器、用于蒙皮散热器的第二流量控制阀、三通分流控制阀、压差涡轮，

其中：

所述的回流转向控制阀被设置在传统热管理系统的回流管路上，回流转向控制阀的两个出口端分别通过管路与储油箱和热油箱连通，回流转向控制阀根据回流燃油的温度调整转向；

所述的热油箱的出口、增压驱动泵、单向阀、以及并联的发动机风道散热器、蒙皮散热器经管路顺次连接；

第一流量控制阀被设置在所述的发动机风道散热器的上游，用于控制流经风道散热器的被冷却燃油的流量；

第二流量控制阀被设置在所述的蒙皮散热器的上游，用于控制流经蒙皮散热器的被冷却燃油流量；

由热油箱流出的燃油总流量由第一流量控制阀和第二流量控制阀的开度决定；