一种应用于机载吊舱的中间再热式涡轮冷却器系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108216642A(43)申请公布日2018.06.29(21)申请号201711274382.7(22)申请日2017.12.06(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人董学智曾德堂曹文宇谭春青高庆刘锡阳张超炜闫丽萍(51)Int.Cl.B64D13/06(2006.01)F01K7/22(2006.01)B64D13/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种应用于机载吊舱的中间再热式涡轮冷却器系统(57)摘要本发明公开一种应用于机载吊舱的中间再热式涡轮冷却器系统，通过采用中间再热循环显著提高系统效率。系统包括进气系统、一级涡轮、二级涡轮、一级换热器、二级换热器、压气机、排气系统。该系统利用飞机飞行过程中冲压空气作为动力源，经过两级涡轮膨胀降温后对通过原表面换热器对电子舱内空气进行冷却。该系统采用中间再换热循环，显著提高涡轮冷却器的单位流量换热能力；不需要液体循环换热系统并采用原表面换热器降低换热器重量，显著降低了系统重量；该系统额外耗电量极低，显著降低了冷却系统能耗；该系统采用空气轴承系统，不需要油润滑系统，降低系统自重同时提高了系统维护性。CN108216642ACN108216642A权利要求书1/1页1.一种应用于机载吊舱的中间再热式涡轮冷却器系统，其特征在于，所述系统包括进气系统、一级涡轮、二级涡轮、一级换热器、二级换热器、压气机、排气系统，所述进气系统设置在吊舱上，用以捕捉冲压空气；所述进气系统通过气体管线与一级涡轮的进气口连通，所述一级涡轮的排气口经一级换热器与二级涡轮的进气口连通，所述二级涡轮的排气口经二级换热器与压气机的进气口连通，所述压气机的排气口经排气系统与大气连通，其中，所述二级涡轮的落压比大于所述一级涡轮的落压比。2.根据权利要求1所述的涡轮冷却器系统，其特征在于，所述进气系统与一级涡轮进气口之间的气体管线上设置进气流量调节阀门。3.根据权利要求1所述的涡轮冷却器系统，其特征在于，所述一级涡轮、二级涡轮、压气机三者共轴布置，且采用空气轴承作为支撑。4.根据权利要求1所述的涡轮冷却器系统，其特征在于，所述一级换热器、二级换热器采用原表面换热器。5.根据权利要求4所述的涡轮冷却器系统，其特征在于，所述一级换热器、二级换热器均设置有风扇。6.根据权利要求1所述的涡轮冷却器系统，其特征在于，所述压气机采用离心压气机。7.根据权利要求1所述的涡轮冷却器系统，其特征在于，所述一级涡轮落压比宜选择为1.1～1.2，使膨胀后温度略低于吊舱内温度；所述二级涡轮的落压比宜选择为2.0左右。2CN108216642A说明书1/4页一种应用于机载吊舱的中间再热式涡轮冷却器系统技术领域[0001]本发明涉及一种应用于机载吊舱的中间再热式涡轮冷却器系统，利用飞机飞行过程中冲压空气作为动力源，通过增加中间换热器提高换热能力，并降低涡轮后压力增加冲压空气做功能力；该系统具有不耗电、重量轻等优点。背景技术[0002]机载吊舱环境控制系统(ECS，EnvironmentalControlSystem)是保证各种电子设备能够可靠稳定工作的关键，将电子器件发出的大量废热排出舱外是ECS的主要工作任务，也是电子舱重要的附件装置。[0003]目前，冷却系统主要有两种，其一为有动力源的冷却系统，系统一般采用蒸发循环制冷，存在结构复杂，体积重量大，且需要外部动力源对工质进行压缩制冷等不足。其二为采用冲压空气进行冷却方式，无外部动力源。由于系统未选用合理循环形式和高效部件，存在换热效率不高的问题，浪费更多压缩空气，导致飞机飞行阻力增加。比如现有技术中提出了一些采用双涡轮结构设计，主要特点在于单纯增加一路动力涡轮以增加制冷量，但是由于新增加的动力涡轮旁路对冷却气体利用率低，其综合效率反而较单涡轮结构差。因此急需寻找更高效的利用冲压空气的动能实现机载环境高效制冷的方式。发明内容[0004]为了克服现有机舱冷却技术存在的不足，本发明旨在提供一种应用于机载吊舱的带有中间再热的涡轮冷却器系统，采用中间再热循环方式，显著提高了涡轮冷却器的制冷效率，系统采用空气轴承和原表面换热器，进一步提高了涡轮冷却器的制冷效率并减轻重量。本专利具有重量轻、制冷效率高、不需要额外能源等优点，具有广阔应用前景。[0005]为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案是：[0006]一种应用于机载吊舱的中间再热式涡轮冷却器系统，其特征在于，[0007]所述系统包括进气系统、一级涡轮、二级涡轮、一级换热器、二级换热器、压气机、排气系统，[0008]所述进气系统设置在吊舱上，用以捕捉冲压空气；[0009]所述进气系统通过