1.本发明属于航空技术领域，涉及一种综合液冷与防冰的热能管理系统。
背景技术：2.随着机载电子设备的发展以及功能和复杂性的日益增长，热载荷急剧增加，从而导致热流密度增大，采用空气冷却的方式已经很难解决问题，从而飞机上开始使用液冷系统来解决电子设备的散热。液体冷却系统利用液冷剂带走电子设备的热量。液冷剂相比气体(如空气)，换热系数更高。根据文献资料，气体强制对流换热系数的大致范围为20～100w/(m2·
k)，水强制对流的换热系数是气体强制对流换热系数的百倍以上，达到了15000w/(m2·
k)，因此液冷系统冷却能力更强。
3.飞机在结冰气象条件下飞行时，飞机的机翼和尾翼前缘会形成的结冰，这不仅增加了飞机的重量，而且破坏了飞机的气动外形，飞机的操纵性、稳定性下降。有关实验和飞行实践表明：飞机机翼和尾翼前缘所形成的结冰，使得机翼和尾翼气动外形发生变化，造成飞机升阻比减小，失速速度增大，平飞速度范围减小等一系列问题，导致飞行性能下降，甚至会造成飞机坠毁的事故，严重威胁着飞行安全。目前飞机上常使用热气防冰，利用热传导加热飞机外蒙皮，来达到防冰的效果。
4.液冷系统中的液冷剂在流过机载电子设备后带走热量，液冷剂温度升高，为使液冷剂可循环使用，飞机上往往会设有空-液散热器，利用冲压空气冷却液冷剂。这不仅造成飞机的代偿损失，而且将液冷剂的热量没有很好的利用。飞机机翼或尾翼的防冰系统需要热量加热外蒙皮，使外表面无冰，我们可以将液冷剂中的热量用于飞机机翼或尾翼的防冰。
技术实现要素：5.本发明的目的：为了合理利用液冷剂流过机载电子设备后带走的能量，减少发动机的引气，提出一种综合液冷与防冰的热能管理系统。本发明包含储液箱、增压泵、单向活门、压力传感器、温度传感器、过滤器、电子设备冷板、控制装置、旁通活门、双蒙皮防冰结构、气液分离装置。
6.储液箱中的液冷剂被增压泵增压后,经循环管路、单向活门进入电加热器，电加热器保证进入机载电子设备冷板的冷却液温度不至于过低。液冷剂从电加热器出来后由过滤器将其中的杂质过滤掉，再进入电子设备冷板将机载电子设备产生的热量带走，液冷剂的温度升高。
7.温度较高的液冷剂通过管道，流入双蒙皮防冰结构。双蒙皮防冰结构实际上是一个空-液热交换器，与一般空-液热交换器不同的是外表面不仅有对流换热，还有蒸发散热、水滴撞击引起的换热及气动力加热。温度较高的液冷剂加热外蒙皮，使外蒙皮表面的温度超过0℃，从而达到防冰的目的。同时液冷剂的温度得以下降，在上游压力的作用下流出双蒙皮防冰结构。
8.液冷剂流出双蒙皮防冰结构后，经过气液分离装置，流回储液箱，在增压泵的作用
下进行下一个循环。在液体增压泵之前设置有气液分离装置防止系统中存在气体导致液体增压泵发生气蚀，在泵的出口还设置有单向活门防止泵出口压力过高。系统中设置有温度传感器来测量管路内的液冷剂温度，并通过控制与显示装置控制系统参数。
9.在系统管路上设有温度传感器、压力传感器用于控制装置的监测与控制，保证系统的正常运行。
10.本发明的优点是既冷却了液冷系统中的液冷剂，又解决了飞机机翼或尾翼的防冰问题，且减少因使用空-液热交换器冷却液冷剂带来的代偿损失。
附图说明
11.图1是本发明提供的一种综合液冷与防冰的综合热管理系统的原理示意图。
12.图1中，1-储液箱、2-增压泵、3-单向活门、4-电加温器、5-过滤器、6-电子设备冷板、7-双蒙皮防冰结构、8-旁通活门、9-气液分离装置、10-控制装置、11-压力传感器、12-温度传感器。
13.图2是双蒙皮防冰结构图。
14.图2中，7-1:外蒙皮、7-2：内蒙皮。
15.图3是双蒙皮防冰结构截面示意图。
16.图3中，7-1:外蒙皮、7-2：内蒙皮。
具体实施方式
17.为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
18.储液箱中的液冷剂被增压泵增压后,经循环管路、单向活门、压力传感器、温度传感器进入电加热器。
19.储液箱中设有液位传感器，液位传感器将储液箱内液冷剂的量传递给控制装置。当液冷剂不足时，控制装置可提示维修人员及时补充液冷剂。
20.在增压泵下游设置单向活门可以防止增压泵不工作时，下游的液冷剂回流。
21.压力传感器用于监测增压泵出口的管路压力，压力传感器将压力值传给控制装置，控制装置根据出口压力来调节增压泵的功率，保证系统的压力在合适的范围内。
22.温度传感器用于监测从增压泵流出的液冷剂的温度，防止因液冷剂的温度过低，使得流动性变差。当测量到液冷剂的温度过低时，控制装置通过开启电加温器，增加液冷剂的温度，保证进入机载电子设备冷板的液冷剂温度不至于过低。
23.因冷板中液冷剂的通道尺寸较小，需要在电子设备冷板前设置过滤器。液冷剂从电加热器出来后由过滤器将其中的杂质过滤掉，再进入电子设备冷板将机载电子设备产生的热量带走，液冷剂的温度升高。
24.同样道理，在双蒙皮防冰结构前也设置过滤器。温度较高的液冷剂通过管道、过滤器，流入双蒙皮防冰结构，沿着内蒙皮上铣出的凹腔流动。外蒙皮与内蒙皮的连接采用铆接。
25.双蒙皮防冰结构相当于一个空-液热交换器，与一般空-液热交换器不同的是双蒙皮防冰结构冷边不仅有对流换热，还有蒸发散热、水滴撞击引起的换热及气动力加热。温度较高的液冷剂加热外蒙皮，使外蒙皮表面的温度超过0℃，从而达到防冰的目的。同时液冷剂的温度得以下降，在上游压力的作用下流出双蒙皮防冰结构。
26.为提高双蒙皮防冰结构的传热效率，内蒙皮上凹腔的长宽应比较大，使腔内液体的流动呈紊流状态。每个通道间的间距在满足强度载荷的要求下应尽量小，且通道入口可不用倒圆角。
27.随着化学铣、数控机床等先进加工工艺的发展，可以选择在蒙皮上铣槽，一方面可以大大提高液冷剂中热能的利用率，而且还可以减轻双蒙皮防冰结构的重量。
28.液冷剂流出双蒙皮防冰结构后，经过气液分离装置，流回储液箱，在增压泵的作用下进行下一个循环。在液体增压泵之前设置有气液分离装置防止系统中存在气体导致液体增压泵发生气蚀，在泵的出口还设置有单向活门防止泵出口压力过高。系统中设置有温度传感器来测量管路内的液冷剂温度，并通过控制与显示装置控制系统参数。
29.应熟悉飞机结冰特性，全面了解飞机结冰严酷位置。从保证飞机飞行安全出发，判断合理的结冰防护范围，在对应的位置布置双蒙皮结构。
30.为提高防冰腔的传热效率，一般防冰腔的长宽比较大，使腔内液体的流动呈紊流状态。每个通道间的间距在满足强度载荷的要求下应尽量小，且通道入口可不用倒圆角。
31.双蒙皮防冰结构应有尽可能大的向外传热的传热面积。随着化学铣、数控机床、3d打印等先进加工工艺的发展，可以选择在蒙皮上铣槽，一方面可以大大提高液冷剂中热能的利用率，而且还可以减轻防冰腔的重量。
32.为防止液冷剂从双蒙皮防冰结构流出时温度过低，在双蒙皮防冰结构的上游开有一个旁路，旁路上设有旁通活门，控制装置可根据监测到的双蒙皮防冰结构上下游的温度值，调整旁通活门的开度。
33.液冷剂从双蒙皮防冰结构流出后，经过单向活门、气液分离装置，流向增压泵，进行下一次的循环。
34.设置单向活门，是防止液冷剂的倒流，设置气液分离装置是防止系统中存在气体导致增压泵发生气蚀。
35.最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：1.一种综合液冷与防冰的热能管理系统，其特征在于，包括：增压泵(2)，增压泵(2)具有沿液体流动方向的进口与出口，所述出口通过管道依次连接有电加温器(4)，电子设备冷板(6)，双蒙皮防冰结构(7)与所述进口；储液箱(1)，储液箱(1)连接所述进口。2.如权利要求1所述的综合液冷与防冰的热能管理系统，其特征在于，双蒙皮防冰结构(7)的进口与出口之间通过管道连接有旁通活门(8)，电子设备冷板(6)的出口具有温度传感器(121)，温度传感器(121)与旁通活门(8)分别连接有控制装置(10)，控制装置(10)基于温度传感器(121)控制旁通活门(8)。3.如权利要求1所述的综合液冷与防冰的热能管理系统，其特征在于，增压泵(2)的所述出口安装有压力传感器(11)，压力传感器(11)与储液箱(1)连接有控制装置(10)，控制装置(10)基于压力传感器(11)控制储液箱(1)。4.如权利要求1所述的综合液冷与防冰的热能管理系统，其特征在于，电加温器(4)的出口安装有温度传感器(122)，温度传感器(122)、与电加温器(4)分别连接有所述控制装置(10)，控制装置(10)基于温度传感器(122)控制电加温器(4)。5.如权利要求1所述的综合液冷与防冰的热能管理系统，其特征在于，储液箱(1)通过气液分离装置(9)连接所述进口。6.如权利要求1所述的综合液冷与防冰的热能管理系统，其特征在于，增压泵(2)的所述出口与所述进口均安装有单向活门(3)。7.如权利要求1所述的综合液冷与防冰的热能管理系统，其特征在于，电子设备冷板(6)的进口与双蒙皮防冰结构(7)的进口均安装有过滤器(5)。8.如权利要求2所述的综合液冷与防冰的热能管理系统，其特征在于，双蒙皮防冰结构(7)的出口具有温度传感器(123)，温度传感器(123)连接控制装置(10)。9.如权利要求4所述的综合液冷与防冰的热能管理系统，其特征在于，电加温器(4)的进口安装有温度传感器(124)，温度传感器(124)连接控制装置(10)。
技术总结本申请属于本申请属于航空技术领域，特别涉及一种综合液冷与防冰的热能管理系统，本申请包括增压泵，增压泵具有沿液体流动方向的进口与出口，所述出口通过管道依次连接有电加温器，电子设备冷板，双蒙皮防冰结构与所述进口；储液箱，储液箱连接所述进口；本申请既冷却了液冷系统中的液冷剂，又解决了飞机机翼或尾翼的防冰问题，且减少因使用空-液热交换器冷却液冷剂带来的代偿损失。液冷剂带来的代偿损失。液冷剂带来的代偿损失。
技术研发人员：陈若冰 党晓民 白茹 何舟东
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/7/5
