[发明专利]用于冷却飞行器中的电力电缆的方法及飞行器

说明书

一种飞行器，包括：机翼，该机翼具有前缘；电动马达，该电动马达安装在机翼上；以及电力电缆，该电力电缆位于机翼中以用于向电动马达提供电力。其中，电力电缆延伸穿过机翼中的涵道；该涵道包括空气入口和空气出口；并且电力电缆被穿过空气入口与空气出口之间的涵道的空气冷却。

技术领域

本发明涉及飞行器中的高压电缆的冷却。

背景技术

电力推进和电力混合动力推进是飞行器中的重要发展领域并且提供了许多好处。然而，用替代性的电力推进替代方案取代更传统的推进形式、比如燃气涡轮喷射发动机和燃料喷射涡轮螺旋桨发动机，会带来许多必须克服的挑战和困难。

电力推进器、例如由电动马达驱动的涵道风扇需要由电源提供的高电压。将飞行器周围的高压电力分配到电力推进系统本身就带来了许多挑战。由于重量和自由空间的限制，电源电缆的直径必须相对较小。然而，由于高能量经过较细直径的电缆，具有较小直径的电缆又会产生高温。

如US 9,000,295 B1中所述，一种解决方案是使用超导高压电缆，该电缆具有穿过它们的冷冻剂流、比如液氢或低温气态氦的流。虽然此类电缆提供了高性能的解决方案，但是它们明显更加昂贵并且需要复杂的热管理系统和冷冻剂再循环系统。

因此需要对电缆热管理进行改进，以便能够实现飞行器中电力推进和电力混合动力推进的全部好处。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种飞行器，包括：具有前缘的机翼；安装在机翼上的电动马达；以及机翼中的电力电缆，该电力电缆用于为电动马达提供动力。其中，电力电缆延伸穿过机翼中的涵道；涵道包括空气入口和空气出口；并且电力电缆由穿过空气入口与空气出口之间的涵道的空气冷却。

因此，电力电缆被穿过机翼中的涵道的空气有效地冷却。冷却可以使用外部空气被动地进行，并且这最大程度地减少了对额外的主动冷却系统的需求，该额外的主动冷却系统会增加成本、重量和复杂性。有效的冷却还可以使电缆的直径保持最小，这可能有助于减小电力电缆的尺寸、重量和成本。

涵道可以位于机翼的前缘中。因此，涵道定位成靠近环境空气源，并且当飞行器在飞行中时，前缘处存在明显的气压差，从而促使充足的冷却气流通过涵道。

空气出口可以位于涵道的靠近飞行器的机身的端部处。如此，这允许沿着电缆的从电动马达到飞行器的机身的大致整个跨度进行冷却。

空气出口可以定位在飞行器的机身到机翼的整流罩中。

电动马达可以通过挂架安装至机翼，挂架包括挂架前缘并且涵道可以至少部分地延伸穿过挂架。如此，电缆的穿过挂架的部分也将受益于穿过涵道的空气的冷却。

电动马达可以为风扇提供动力，并且空气入口可以设置在电动马达中、处于风扇下游的气流内。因此，当飞行器在飞行中以及在地面上时，风扇都可以产生穿过涵道的冷却气流。

空气入口可以位于挂架前缘中。如此，当飞行器在飞行中时，环境空气被迫进入空气入口。

涵道可以联接至机舱空气供应装置以便为机舱提供加热。这可以提供机舱的有效加热并减少能量浪费。

涵道可以联接至飞行器中的附属系统，以用于向附属系统提供加热。这可以提供附属系统的有效加热并减少能量浪费。

空气出口可以包括位于机翼上、在机翼根部处的排气口，以用于从通道排出空气。因此，冷却空气穿过涵道的整个长度，并且电缆受益于跨其整个长度直至飞行器的机身的有效冷却。

本发明的第二方面提供一种用于冷却飞行器中的电力电缆的方法，该飞行器包括机翼，该方法包括提供穿过机翼中的涵道的电力电缆，该涵道包括空气入口和空气出口；以及使冷却空气穿过空气入口与空气出口之间的涵道。