РЕЗЕРВНАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУШНОГО СУДНА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЗЕРВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ВОЗДУШНОГО СУДНА Российский патент 2012 года по МПК B64D13/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к резервной системе охлаждения воздушного судна для взаимно резервирующих компонентов воздушного судна.

Уровень техники

Элементы, относящиеся к безопасности воздушного судна, например электронные устройства, компонуются в избыточном количестве, то есть на воздушное судно они устанавливаются, например, в двойном экземпляре. Поскольку электронные устройства рассеивают энергию, их следует охлаждать. С этой целью электронные устройства распределяют на охлаждаемых платах и устанавливают в так называемом шкафу для электронных устройств. Теплоноситель, который циркулирует при помощи одного или множества насосов, протекает через охлаждаемые платы и охлаждается в теплообменнике или другом поглотителе тепла. Поскольку электронные элементы предоставлены в избыточном количестве, для гарантии благополучного продолжения полета в случае отказа одного охлаждающего устройства необходима резервная система охлаждения. Для этой цели отдельное охлаждающее устройство присоединяют к каждому из резервных электронных устройств. В случае отказа охлаждающего устройства, например, из-за утечки электронное устройство, которое охлаждалось посредством такого устройства, дальше не может работать. Это накладывает ограничение на эксплуатацию воздушного судна, так как, хотя при включении резервного электронного устройства полет может продолжаться, новые взлеты не должны иметь места по соображениям безопасности. В результате доступность воздушных судов для полетов ограничена.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения состоит в обеспечении резервной системы охлаждения воздушного судна для взаимно резервирующих компонентов воздушного судна.

Эта задача решается системой охлаждения воздушного судна с первым потоком теплоносителя, который охлаждает, по меньшей мере, одну первую тепловую нагрузку, и вторым потоком теплоносителя, который охлаждает, по меньшей мере, одну вторую тепловую нагрузку. Система охлаждения воздушного судна выполнена таким образом, что первая тепловая нагрузка и вторая тепловая нагрузка термически соединены вместе. Первая тепловая нагрузка и вторая тепловая нагрузка могут быть образованы двумя взаимно резервирующими компонентами воздушного судна. Первый поток теплоносителя и второй поток теплоносителя генерируются отдельными устройствами кондиционирования воздуха. Таким образом, создаются два резервирующих потока теплоносителя. В случае прекращения протекания одного из потоков теплоносителя охлаждение обеих тепловых нагрузок, тем не менее, продолжается другим потоком теплоносителя, поскольку две тепловые нагрузки термически соединены вместе. Это обеспечивает более надежную эксплуатацию воздушного судна. Термическое соединение между первой тепловой нагрузкой и второй тепловой нагрузкой может быть достигнуто механическим соединением. Первый поток теплоносителя и второй поток теплоносителя могут в каждом случае образовывать контур, в котором теплоноситель всегда находится в жидком состоянии.

Система охлаждения воздушного судна может быть выполнена таким образом, что первый поток теплоносителя и второй поток теплоносителя по очереди охлаждают первую тепловую нагрузку и вторую тепловую нагрузку. В этом крайне простом варианте осуществления изобретения первая тепловая нагрузка и вторая тепловая нагрузка расположены последовательно, а первый поток теплоносителя и второй поток теплоносителя охлаждают первую и вторую тепловую нагрузку по очереди. В случае прекращения протекания одного из двух потоков теплоносителя в данном конструктивном исполнении охлаждаются и первая тепловая нагрузка, и вторая тепловая нагрузка, что дает возможность более безопасной эксплуатации воздушного судна.

Система охлаждения воздушного судна может содержать третий поток теплоносителя, который термически соединяет вместе первую тепловую нагрузку и вторую тепловую нагрузку. В результате достигается особенно эффективное термическое соединение первой тепловой нагрузки со второй тепловой нагрузкой. Третий поток теплоносителя может представлять собой контур теплоносителя. Третий поток теплоносителя может всегда находиться в жидком состоянии. Насос теплоносителя может быть расположен в контуре теплоносителя. Однако течение третьего потока теплоносителя также может быть обеспечено при помощи пассивных мер.

Третий поток теплоносителя может охлаждаться поглотителем тепла. Поглотитель тепла может быть выполнен в виде теплообменника. Третий поток теплоносителя может также быть охлажден холодильной установкой. При этом третий поток теплоносителя может протекать через компрессор, конденсатор и испаритель в контуре теплоносителя. В этом случае теплоноситель испаряется, по меньшей мере, у одной из тепловых нагрузок, а конденсатор образует поглотитель тепла. Для третьего потока теплоносителя также возможно термическое присоединение к испарителю процесса охлаждения для того, чтобы охладиться в поглотителе тепла. Поглотитель тепла может, например, представлять собой систему кондиционирования воздуха воздушного судна. Поглотителем тепла также может быть внешняя обшивка воздушного судна.

Система охлаждения воздушного судна может быть выполнена таким образом, что после прохождения через поглотитель тепла третий поток теплоносителя параллельно охлаждает первую и вторую тепловую нагрузку.

В результате достигается высокоэффективное и безопасное резервное охлаждение первой и второй тепловой нагрузки. Если, например, прекратится первый поток теплоносителя, первая тепловая нагрузка охлаждается третьим потоком теплоносителя, а вторая тепловая нагрузка - вторым потоком теплоносителя. Если, с другой стороны, прекратится второй поток теплоносителя, первая тепловая нагрузка надежно охлаждается первым потоком теплоносителя, а вторая тепловая нагрузка - третьим потоком теплоносителя. Эта система охлаждения воздушного судна дает возможность воздушному судну взлететь даже в том случае, если прекратилась подача одного из потоков теплоносителя.

Система охлаждения воздушного судна может быть выполнена таким образом, что способ охлаждения третьего потока теплоносителя отличается от способа охлаждения первого потока теплоносителя или второго потока теплоносителя. Также подразумевается, что каждый из потоков теплоносителя может быть охлажден различными способами охлаждения. Сохранение работоспособности при отказе отдельных элементов системы охлаждения воздушного судна еще больше увеличивается при использовании множества различных способов охлаждения для получения первого, второго и/или третьего потока теплоносителей. Первый и второй потоки теплоносителя могут, например, в каждом случае быть охлаждены в теплообменнике, который расположен в канале набегающего потока воздуха. Третий поток теплоносителя может быть охлажден в теплообменнике, который расположен в трюме воздушного судна. Трюм воздушного судна - самая нижняя часть фюзеляжа воздушного судна. Эта часть не изолируется и не кондиционируется. Таким образом, пользуясь самыми простыми средствами, можно предусмотреть поглотитель тепла в трюме.

Даже если оба канала набегающего потока воздуха окажутся засоренными из-за загрязнения, все еще возможно, например, охладить первую тепловую нагрузку и вторую тепловую нагрузку третьим потоком теплоносителя, причем третий поток теплоносителя охлаждается теплообменником, который расположен в трюме воздушного судна.

Первая тепловая нагрузка и вторая тепловая нагрузка могут быть электронными устройствами. Электронное устройство, которое образует первую тепловую нагрузку, может быть взаимно резервирующим с электронным устройством, которое образует вторую тепловую нагрузку.

Изобретение также относится к способу охлаждения компонентов воздушного судна, который состоит из следующих этапов: охлаждение первой тепловой нагрузки первым потоком теплоносителя, охлаждение второй тепловой нагрузки вторым потоком теплоносителя и термическое соединение первой тепловой нагрузки со второй тепловой нагрузкой. Первая тепловая нагрузка и вторая тепловая нагрузка могут быть взаимно резервирующими компонентами воздушного судна. Первая тепловая нагрузка и вторая тепловая нагрузка могут быть термически соединены третьим потоком теплоносителя. Третий поток теплоносителя может быть охлажден поглотителем тепла.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение описано более подробно со ссылкой на один схематический чертеж, на котором показана система охлаждения воздушного судна согласно изобретению.

Осуществление изобретения

Система охлаждения воздушного судна согласно изобретению охлаждает первую тепловую нагрузку 2a, которая представляет собой первое электронное устройство, и вторую тепловую нагрузку 2b, которая представляет собой второе электронное устройство. Первый поток 4а теплоносителя охлаждает первую тепловую нагрузку 2a, а второй поток 4b теплоносителя охлаждает вторую тепловую нагрузку 2b. Первый поток 4a теплоносителя и второй поток 4b теплоносителя в каждом случае образуют контур, в котором теплоноситель всегда находится в жидком состоянии.

Электронное устройство, которое должно быть охлаждено, может быть расположено на так называемой охлаждаемой плате, через которую протекает поток теплоносителя. Поэтому охлаждаемая плата действует как теплообменник. Множество электронных устройств может быть размещено в так называемом шкафу для электронных устройств.

Первый теплообменник 6a расположен в первом канале 8a набегающего потока воздуха. Первый насос 10a заставляет первый поток 4a теплоносителя протекать через первый теплообменник 6a, где он охлаждается, и далее к первой тепловой нагрузке 2a для охлаждения первой тепловой нагрузки 2a. Второй теплообменник 6b расположен во втором канале 8b набегающего потока воздуха. Поэтому первый теплообменник 6a и второй теплообменник 6b действуют как поглотители тепла. Второй насос 10b заставляет второй поток 4b теплоносителя протекать через второй теплообменник 6b для охлаждения второго потока теплоносителя 4b. Далее второй поток 4b теплоносителя протекает ко второй тепловой нагрузке 2b для ее охлаждения.

Первое электронное устройство, которое представляет собой первую тепловую нагрузку 2a, взаимно резервирует второе электронное устройство, которое образует вторую тепловую нагрузку 2b. Если первый поток 4a теплоносителя не подается вследствие, например, неисправности первого насоса 10a или вследствие того, что забит первый канал 8a набегающего потока воздуха, эксплуатация первого электронного устройства, составляющего первую тепловую нагрузку 2a, становится невозможной. Поскольку второе электронное устройство, составляющее вторую тепловую нагрузку 2b, является взаимно резервирующим с первым электронным устройством, воздушное судно может продолжить начатый полет. Если подача первого потока 4a теплоносителя прекратилась до взлета, воздушное судно не может взлететь, так как первым электронным устройством, которое является взаимно резервирующим со вторым электронным устройством, нельзя пользоваться должным образом. Поскольку электронные устройства часто выполняют функции, относящиеся к безопасности, до взлета необходимо гарантировать, что для каждого электронного устройства имеется действующее электронное устройство, которое является взаимно резервирующим. Работоспособность электронного устройства также включает работоспособность системы его охлаждения.

В изобретении предложено термическое присоединение первой тепловой нагрузки 2a ко второй тепловой нагрузке 2b. В варианте осуществления изобретения, который представлен на фиг.1, первая тепловая нагрузка 2a присоединена ко второй тепловой нагрузке 2b посредством третьего потока 12 теплоносителя. В случае прекращения подачи первого потока 4a теплоносителя или второго потока 4b теплоносителя третий поток 12 теплоносителя обеспечивает охлаждение обеих тепловых нагрузок 2a и 2b посредством потока 4а или 4b теплоносителя, подача которого не была прекращена.

Третий поток 12 теплоносителя может быть охлажден в третьем теплообменнике 16. Третий поток 12 теплоносителя может всегда находиться в жидком состоянии. Третий теплообменник 16 может быть расположен, например, в трюме воздушного судна. Термин трюм обозначает самую нижнюю область фюзеляжа воздушного судна, который не изолируется и не кондиционируется. Третий теплообменник 16 может, например, охлаждать третий поток 12 теплоносителя через наружную обшивку воздушного судна. Поскольку для охлаждения третьего потока 12 теплоносителя используется способ охлаждения, который полностью отличен от способа охлаждения первого потока 4a теплоносителя и второго потока 4b теплоносителя, созданная резервная система 1 охлаждения воздушного судна чрезвычайно надежна. Третий насос 14 прокачивает третий поток теплоносителя через третий теплообменник 16. Затем третий поток 12 теплоносителя разделяется и охлаждает первую тепловую нагрузку 2a и вторую тепловую нагрузку 2b. Третий теплообменник 16 может также охладить третий поток 12 теплоносителя посредством использованного кабинного воздуха.

В случае прекращения подачи первого потока 4a теплоносителя первая тепловая нагрузка охлаждается третьим потоком 12 теплоносителя. Вторая тепловая нагрузка 2b охлаждается и третьим потоком 12 теплоносителя, и вторым потоком 4b теплоносителя. Подразумевается, что воздушное судно может продолжить полет, который уже начат, при прекращении подачи первого потока 4a теплоносителя, поскольку второй поток 4b теплоносителя и третий поток 12 теплоносителя могут продолжить охлаждение первого электронного устройства и второго электронного устройства. Поскольку в этом варианте осуществления изобретения тепловая нагрузка 2a, которая создается первым электронным устройством, и тепловая нагрузка 2b, которая создается вторым электронным устройством, охлаждаются двумя взаимно независимыми потоками теплоносителя, даже в случае прекращения подачи одного из потоков теплоносителя воздушное судно может взлететь.

Настоящее изобретение, таким образом, повышает надежность и работоспособность воздушного судна.

Группа изобретений относится к технике охлаждения воздушного судна с резервированием. В соответствии с изобретением система (1) охлаждения воздушного судна содержит первый поток (4a) теплоносителя, который охлаждает, по меньшей мере, одну первую тепловую нагрузку (2a), и второй поток (4b) теплоносителя, который охлаждает, по меньшей мере, одну вторую тепловую нагрузку (2b). Система (1) выполнена таким образом, что первая тепловая нагрузка (2a) и вторая тепловая нагрузка (2b) термически соединены друг с другом. Первая тепловая нагрузка (2a) и вторая тепловая нагрузка (2b) могут быть образованы двумя взаимно резервирующими компонентами воздушного судна. Третий поток (12) теплоносителя может термически соединять вместе первую тепловую нагрузку (2a) и вторую тепловую нагрузку (2b). Третий поток (12) теплоносителя может быть охлажден поглотителем тепла (16). Группа изобретений расширяет доступность воздушных судов для полетов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система (1) охлаждения воздушного судна, содержащая первый поток (4a) теплоносителя для охлаждения, по меньшей мере, одной первой тепловой нагрузки (2a) и второй поток (4b) теплоносителя для охлаждения, по меньшей мере, одной второй тепловой нагрузки (2b), причем первая тепловая нагрузка (2a) и вторая тепловая нагрузка (2b) образованы двумя взаимно резервирующими компонентами воздушного судна, при этом первая тепловая нагрузка (2a) и вторая тепловая нагрузка (2b) двунаправленно термически соединены друг с другом, отличающаяся тем, что предусмотрен третий поток (12) теплоносителя, причем первая тепловая нагрузка (2a) и вторая тепловая нагрузка (2b) термически соединены посредством указанного третьего потока, и система (1) охлаждения воздушного судна выполнена с возможностью параллельного охлаждения третьим потоком теплоносителя первой тепловой нагрузки (2a) и второй тепловой нагрузки (2b) после прохождения третьего потока теплоносителя через поглотитель тепла (16).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью охлаждения первой тепловой нагрузки (2a) и второй тепловой нагрузки (2b) первым потоком (4a) теплоносителя и вторым потоком (4b) теплоносителя по очереди.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что третий поток (12) теплоносителя образует контур теплоносителя.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрен поглотитель тепла (16) для охлаждения третьего потока (12) теплоносителя.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с обеспечением охлаждения третьего потока (12) теплоносителя способом, отличным от способа охлаждения первого потока (4a) теплоносителя или второго потока (4b) теплоносителя.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что в канале (8a, 8b) набегающего потока воздуха предусмотрен теплообменник (6a, 6b) для охлаждения первого потока (4a) теплоносителя и второго потока (4b) теплоносителя, а в трюме воздушного судна предусмотрен поглотитель тепла (16) для охлаждения третьего потока (12) теплоносителя.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрен теплообменник (16) наружной обшивки воздушного судна для охлаждения третьего потока (12) теплоносителя.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что первая тепловая нагрузка (2a) и вторая тепловая нагрузка (2b) являются электронными устройствами.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый поток (2a) теплоносителя, второй поток (2b) теплоносителя и третий поток (12) теплоносителя всегда находятся в жидком состоянии.

10. Способ охлаждения, по меньшей мере, двух резервирующих компонентов воздушного судна, содержащий этапы: охлаждения первым потоком (4a) теплоносителя первой тепловой нагрузки (2a), образованной первым компонентом воздушного судна; охлаждения вторым потоком (4b) теплоносителя второй тепловой нагрузки (2b), образованной вторым компонентом воздушного судна, который является резервным для первого компонента воздушного судна; и двунаправленного термического соединения первой тепловой нагрузки (2a) со второй тепловой нагрузкой (2b), отличающийся тем, что первую тепловую нагрузку (2a) и вторую тепловую нагрузку (2b) термически соединяют посредством третьего потока (12) теплоносителя, при этом параллельно охлаждают третьим потоком теплоноситель первой тепловой нагрузки (2a) и второй тепловой нагрузки (2b) после прохождения третьего потока теплоносителя через поглотитель тепла (16).

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что третий поток (12) теплоносителя охлаждают при помощи поглотителя тепла (16).