一種兼容型飛機液冷設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種兼容型飛機液冷設備，適用于對不同種型號飛機的發熱器件制冷，主要配電單元、控制器單元、操作面板、液壓單元、制冷單元組成。控制器單元用于控制流量、壓力、溫度等，使其產生所需的流量、壓力；液壓單元主要由多組適應于不同種飛機型號的液壓回路共用一個集中油箱和一套制冷單元而成；各組液壓回路之間具有冗余設置；制冷單元為集中油箱進行旁路冷卻，主要由熱交換器、制冷壓縮機、蒸發器、貯液器、氣液轉換器、氣液分離器組成。相比于現有技術，本發明能夠通過在一個集中大油箱內設置多組并列的液壓制冷回路，實現對多種機型飛機的適應性供油制冷。
【專利說明】_種兼容型飛機液冷設備
【技術領域】
[0001]本發明屬于航空保障設備，具體而言涉及一種兼容型液冷設備，設備包含機械、液壓、電氣三方面【技術領域】內容，涉及變流量控制、旁路冷卻、壓縮機制冷、大負載控制策略、冗余設計等。
【背景技術】
[0002]隨著我國航空和國防事業發展，飛機所含功能及性能都有不同程度的提高，其內部電子設備發熱逐漸增加。設備自身散熱不能滿足設備的使用環境需求，因此需要冷卻設備對飛機的內部電子設備進行冷卻。飛機在飛行時由外部空氣場和飛機內部的冷卻設備共同進行冷卻，但飛機著陸后的檢查、檢修、調試等情況時，需要外接冷卻設備對其內部電子設備進行冷卻。外接冷卻設備通常以低溫冷卻液的形式進行熱量交換和循環，因此業內稱為液冷設備。
[0003]液冷設備作為航空保障設備，通常伴隨飛機的型號研制(通常不同型號飛機內部電子設備發熱量是不同的)，即一種型號飛機對應一種液冷設備。這種設計背景下，多種型號飛機對應了多種型號的液冷設備。隨著我國飛機型號的增多，地面需要保障的液冷設備的型號也會不斷增加，需要地面配套的保障設備的存放空間就將逐漸龐大，備件數量隨設備數量的增加逐步增加，設備的維修維護成本也不斷增大。這些情況都制約了飛機液冷設備的集約化發展。
[0004]根據多種型號飛機需要配置多種型號冷卻設備這樣的問題，現需設計多種型號飛機兼容型液冷設備，即通過一臺液冷設備即可保障多種型號飛機的液冷保障需求。兼容型液冷設備與以前的多型號液冷設備相比解決占用大量存放空間問題，減少了備件數量，降低了設備的維修維護成本。
[0005]兼容型液冷設備雖有諸多好處，但在實際設計過程中需要解決如下問題:
[0006]第一，傳統針對單一型號飛機的液冷設備隨飛機型號的定型，其所需冷卻設備的流量、壓力等參數也被確定下來，即傳統液冷設備是定流量、壓力的冷卻設備，而兼容型液冷設備需滿足多種型號飛機的使用需求，即滿足多種流量、壓力參數的使用需求。
[0007]第二，在滿足多種流量和壓力參數的使用需求時應選擇變流量控制，現有技術的液壓變量控制一般采用比例閥控或比例泵控兩種，但此兩種方法均對油液清潔度有較高的要求，而飛機內對冷卻介質的清潔度要求并不高，屬于常規閥件的清潔度要求，采用比例閥或比例泵將人為提高冷卻介質的清潔度使用要求，增加了設備的故障風險，因此需要低成本，同時又能實現變流量控制的措施。
[0008]第三，由于傳統液冷設備對應機型的單一性，其管路需求簡單往往只有出液和回液一組管路，冷卻組件布置于液冷設備的出液口附近對管路進行制冷；而兼容型液冷設備存在多種機型對應的多組管路，若延用此方法每組輸出管路配置相應功率的冷卻組件雖然可實現基本功能，但會帶來設備體積龐大、設備成本高、效率底等問題，因此需要集中制冷措施。
[0009]第四，在考慮改變制冷組件位置和方法，希望使用一組制冷組件滿足多路管路輸出的時候，會衍生對這組制冷組件的控制穩定性和溫度控制精度的問題。
[0010]第五，一臺兼容型液冷設備代替多臺傳統液冷設備，對此兼容型液冷設備的可靠性必然提出更高的要求，需要考慮冗余設計保證設備長時間正常使用。
【發明內容】
[0011]本發明集中考慮上述諸多問題，提供一種兼容型飛機液冷設備。該設備通過改變制冷結構滿足了多管路輸出的需求；同時，該設備配置多功能型控制系統，通過改變流量控制策略實現了對多配套機型的個性化冷卻流量控制，實現了兼容型液冷設備的多方面控制。
[0012]本發明采取的技術方案是:
[0013]一種兼容型液冷設備，適用于對不同種型號飛機的發熱器件制冷，其特征在于:主要配電單元、控制器單元、操作面板、液壓單元、制冷單元組成；其中，
[0014]所述控制器單元用于接收操作面板信號，采集管路流量、壓力、溫度等各種傳感信號，對液壓部分和制冷部分進行模擬量和數字量信號輸入，經過邏輯運算后控制液壓部分的電機轉速和電控閥件，使其產生所需的流量、壓力；根據管路流量和溫度，控制壓縮機的制冷量，使其滿足管路油液出口溫度的要求；
[0015]所述液壓單元主要由多組適應于不同種飛機型號的液壓回路，共用一個集中油箱和一套制冷單元而成；各組液壓回路之間具有冗余設置；每一組液壓回路包括電機、液壓泵、控制閥組及管路，所述控制器單元根據采集的流量、溫度和壓力控制電機的轉速；
[0016]所述制冷單元為所述集中油箱進行旁路冷卻，主要由熱交換器、制冷壓縮機、蒸發器、貯液器、氣液轉換器、氣液分離器組成，所述控制器單元根據采集的流量、溫度和壓力控制制冷壓縮機的制冷量。
[0017]進一步講，所述液壓單元中的單組液壓回路的結構是，包括一電機，所述電機驅動連接液壓泵，液壓泵的出口連接到去油管路，輸出一定壓力的制冷液，所述去油管路上順序設置有過濾器、單向閥和換向閥，去油管路通過換向閥去油通路連接到飛機的進油口 ；飛機的出油口連接回油管路，回油管路通過換向閥的回油通路回到油箱；在去油管路上還設置有溢流閥；在去油管路接近飛機進油口處設置有流量計、溫度傳感器、壓力傳感器，在回油管路接近飛機出油口處設置有溫度傳感器，所述控制器單元連接流量計、溫度傳感器、壓力傳感器，采集流量、壓力和溫度信號，同時所述控制器單元根據設定的流量值目標值經過程序計算，得出電機的輸出轉速，通過驅動電源控制電機的轉速，以此調整回路流量。
[0018]進一步講，所述控制器單元計算調整液壓回路流量的方法是，通過操作面板選擇飛機型號對應的輸出流量目標值，或手動輸入“輸出流量”的目標值，輸出流量目標值實時輸入控制器單元，控制器單元通過進油口流量計實時采集當前流量，然后與目標流量進行比對，形成控制電機轉速的電控信號；電機轉速電控信號輸入到驅動電源，驅動電源改變電機驅動參數，驅動電機改變其轉速，電機通過聯軸器帶動泵改變轉速，從而改變泵的輸出流量；輸出流量通過方向控制閥到達流量計，流量計再把流量信息改變為電信號反饋給控制器；控制器根據新的流量值再與目標值比較計算生成新的電機轉速控制信號，周而復始，進行流量調整，直至當前流量值與目標流量值相同為止。
[0019]進一步講，所述控制器單元還根據飛機出油口溫度調整輸出流量。
[0020]進一步講，當所述控制器單元檢測到進油口溫度和出油口溫度差值大于預設值時，或當出油口溫度高于出口溫度目標值時，通過驅動電源改變電機轉速，調整輸出流量。
[0021]進一步講，各組液壓回路之間通過帶有截至閥的管路相互連接，實現冗余。
[0022]進一步講，所述制冷單元包括一電機泵組，泵組的進液端接進所述集中油箱，所述電機泵組的輸出端與過濾器相連，過濾器輸出端與熱交換器外循環進口相連，所述熱交換器外循環出口接進所述集中油箱；所述熱交換器的冷卻模塊的輸出端連接到氣液分離器，氣液分離器連接到制冷壓縮機進口端，所述制冷壓縮機出口端連接到蒸發器，蒸發器的出口端連接到貯液器，貯液器的出口連接到氣液轉換器，氣液轉換器再接到熱交換器的冷卻模塊的輸入端。
[0023]進一步講，所述制冷單元的溫度控制方法是:控制器內設定確定機型的飛機出口冷卻液溫度目標值，通過出口溫度傳感器檢測當前出口溫度值，通過進、出口溫度傳感器計算飛機進出油口的液體溫差，然后控制器根據出口目標溫度與實際出口溫度的差值，以及進、出口溫度差值，模擬一系列制冷量控制規律曲線，控制器根據出口目標溫度與實際出口溫度的差值，以及進、出口溫度差值選取適用的控制曲線，控制制冷量。
[0024]進一步講，所述配電單元主要由整流模塊、配電模塊和開關器件組成，配電單元將外部電源接入，通過整流模塊和配電模塊，將外部電源的三相380V/50HZ電能轉化為設備各部分需要的電；控制器單元接收操作面板的控制指令，通過控制開關器件的分合實現對各部分的供電；所述配電模塊向液壓單元的電機調速器及液壓泵供電，配電模塊還向制冷單元的壓縮機供電；整流模塊向控制器、操作面板等提供直流電源。
[0025]進一步講，所述操作面板主要為人機交互界面，主要由按鈕、旋鈕、操作鍵盤、指示燈、液晶屏、控制板、外部框架組成。
[0026]相比于現有飛機電子設備冷卻技術，本發明的主要有益效果是:
[0027]1、本發明能夠通過在一個集中大油箱內設置多組并列的液壓制冷回路，實現對多種機型飛機的適應性供油制冷。
[0028]2、在每一組液壓制冷回路上都設置流量計溫度計等，通過控制器的信號采集和運算，可以對各組回路分別實現變流量控制，解決了傳統液冷設備不能配套多型飛機的問。
[0029]3、在單組液壓制冷回路的流量控制措施上，采用改變電機轉速的方式控制流量輸出值，相比于現有技術采用的比例泵或比例閥調整流量的方式，無需對電機、泵、閥等作出特殊要求，降低了工作等級，使設備的成本降低，工作環境的適應性增強。
[0030]4、本發明只需要在集中油箱內設置一套制冷系統即可只需要對油箱油液制冷，即可實現對所有機型的制冷，而現有技術是在各個單機組管路上設置制冷元件，相比于現有技術，本發明更具有節能和通用的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是本發明液冷設備的系統框圖；
[0032]圖2是液壓單元的控制原理圖；
[0033]圖3是液壓單元中關于流量控制的原理圖；
[0034]圖4是制冷單元的控制原理圖；
[0035]圖5是制冷單元中關于溫度控制的原理圖；
[0036]圖6是控制器單元根據管路進出口溫度及預設的出口溫度，模擬出的控制規律曲線圖；
[0037]圖7是整套設備的配電原理圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的說明。
[0039]本發明的兼容型液冷設備的系統框圖見圖1所示，主要由:配電單元1、控制器單元2、操作面板3、液壓單元4、制冷單元5及配備一些必要的油、氣、電管路組成。
[0040]配電單元I的作用是將外部電源進行變壓、整流，并分配給控制器單元、液壓單元、制冷單元和裝載車，以驅動各部分運行。其主要由整流模塊、交流接觸器、斷路器、繼電器、驅動器等電氣元件組成。
[0041]控制器單元2用于接收操作面板信號、采集管路流量、壓力、溫度等各種傳感信號，對液壓部分和制冷部分進行模擬量和數字量信號輸入，經過邏輯運算后控制液壓部分的電機轉速和電控閥件，使其產生所需的流量、壓力和溫度；根據管路流量和溫度，控制壓縮機的制冷量，使其滿足管路油液出口溫度的要求；控制電機啟動時的緩沖啟動；控制操作面板的狀態顯示。其主要由各PLC模塊組成。
[0042]操作面板3主要為人機交互界面。其主要由按鈕、旋鈕、操作鍵盤、指示燈、液晶屏、控制板、外部框架等組成。
[0043]液壓單元4貯存有制冷液并可向飛機提供規定流量和壓力的制冷液。其主要由電機泵組、控制閥組、油箱及其附件組成。
[0044]制冷單元5可根據控制器單元提供的制冷量信號值進行制冷液制冷。其主要由制冷壓縮機、冷凝器、貯存器、膨脹閥、氣液分離器、熱交換器等組成。
[0045]膠管卷盤組可容納多組液壓軟管，軟管在人工輔助下可自動收回，軟管也可停留在被拉出的任意位置。其主要由卷盤架、卷簧、旋轉接頭、管路等組成。
[0046]裝載車可提供車輛行走和駐留時的各種接口，在被牽引時可實現車輛行走。其主要由車架安裝底座、萬向節、車輪、牽引環、系留環等組成。
[0047]下面著重對本發明的主體液壓單元4和制冷單元5進行詳細介紹。
[0048]液壓單元4
[0049]圖2給出的液壓系統結構圖中，只展現了其中的兩組液壓回路，實際中可能會有多組，供應更多型號的機組。液壓單元主要通過各組液壓回路實現對多個機組的冷卻液供給。
[0050]以左側單路液壓回路為例進行液壓原理簡述。電機2-1驅動液壓泵1-1工作，液壓泵1-1將集中油箱17內的制冷液加壓到一定壓力并輸出到過濾器3-1。溢流閥4-1可調節系統壓力，若外部負載過大，系統壓力升高到指定壓力后壓力不再上升，多于的流量將通過溢流閥4-1返回油箱。高壓制冷液經過過濾器3-1過濾后到換向閥5-1。換向閥5-1可改變制冷液的流動方向，當不需要向飛機供液時制冷液可通過換向閥5-1返回油箱，當需要向飛機供液時換向閥5-1電磁鐵得電可將制冷液通過流量計6-1、溫度傳感器7-1、壓力傳感器8-1、軟管卷盤9-1至飛機，飛機冷卻箱的入、出口上分別設置有快速接頭10-1、10-2。從飛機返回的制冷液通過溫度傳感器7-2、換向閥5-1返回油箱。這僅僅是一條單路液壓回路。
[0051]右側為另一單路液壓回路，結構原理與左側的一樣，這一路可為其它機型飛機供液。然而這兩路液壓回路甚至更多條回路也可以協同工作，實現兩路或多路液壓回路的相互冗余，為更大需求量的飛機機型同步提供供給，或當其中某一路液壓回路出現故障時，由另一支回路頂替其工作，這種措施可通過在各單路液壓回路的供油主干道之間連接帶有截止閥16的管路實現，當需要補給時打開截止閥16，否則關閉。
[0052]由此可見，這些單路回路可以共用一個油箱，而各組回路可以只獨立為自己的機型供液，也可在這共同的環境下協調作戰，這種結構模式可以大大簡化系統的構成，為設備節約空間，同時也減少成本，提高了設備的通用性。
[0053]圖中最右側的回路是為冷卻循環所用，電機12帶動液壓泵13工作，液壓泵13將油箱內的已經溫升的制冷液加壓到一定壓力并通過過濾器14到制冷單元。制冷液經制冷單元制冷(降溫)后返回油箱。溢流閥15可控制制冷循環壓力。為避免油箱在特殊環境下的極度冷卻，優選的，還在油箱中設置了補充加熱裝置。
[0054]在本發明所提供的液壓單元中，因為要控制不同飛機機型的供給量，所以在一個集中的大油箱下，分別獨立的控制各個單路回路的流量將成為關鍵。
[0055]流量控制技術
[0056]傳統型液冷設備針對特定型號飛機設計，流量控制常使用的比例泵或比例閥必須為清潔度要求高的產品，這無疑為設備增加了成本。如果元件選擇為通用電機配置定量泵和常規液壓閥件組合，雖然定量泵和常規液壓閥件對制冷液污染物等級要求較低，符合飛機對制冷液污染物等級低的要求，但定量泵按飛機最大發熱量進行設計并始終對飛機以恒定流量輸出制冷液，飛機內部管路和換熱器受沖擊較大，影響其使用壽命；同時定量泵僅能實現定量供給，輸出的壓力和流量為定值，也不符合便流量供應的需求。
[0057]本發明兼容型液冷設備需滿足多型號飛機使用需求，因此需考慮變流量輸出，同時在變流量輸出時還不能對飛機管路和換熱器產生沖擊，還必須在變流量輸出時不增加對制冷液污染物等級的要求。
[0058]鑒于上述設計要求，本發明提供獨特的液壓流量控制方法，見圖3所示。電機和液壓泵、控制閥組都可以使用常規的產品，對液壓泵、控制閥組無特殊要求。
[0059]仍以左側一路液壓回路為例介紹，流量控制分兩個主要環節:
[0060](I)第一個環節為改變當前輸出流量至目標流量值
[0061]通過操作面板選擇飛機型號即對應輸出流量值目標值，或手動輸入“輸出流量”的目標值；輸出流量目標值實時輸入控制器單元2，同時控制器實時采集流量計6-1的輸出流量信號；控制器內對目標值和當前流量值進行比較計算，并形成控制電機2-1轉速的電控信號；電機轉速電控信號輸入驅動電源18，驅動電源改變電機驅動參數(頻率或電壓)，驅動電機2-1改變其轉速；電機2-1通過聯軸器帶動泵1-1改變轉速，從而改變泵的輸出流量，即改變液壓系統流量。系統流量通過方向控制閥5-1到達流量計6-1，流量計6-1把流量信息改變為電信號再反饋給控制器；控制器根據新的流量值再與目標值比較計算生成新的電機轉速控制信號；以上為一個循環，周而復始，進行流量調整，直至當前流量值與目標流量值相同為止。
[0062](2)第二個環節為根據制冷需求增加輸出流量
[0063]因為是提供制冷液，所以僅僅控制流量達到目標值還不夠，在制冷過程中，制冷液會隨飛機發熱量增加而增加，控制器初期根據所選擇飛機型號控制液冷裝置以某恒定流量輸出，然而當額定流量不足以滿足制冷需求時，必須加大制冷量，加大制冷流量是措施之一。當控制器實時檢測到去路和回路的溫度傳感器7-1、7-2的溫差超過預定值時，控制器將增加輸出流量目標值，使液冷設備輸出流量增加以平衡飛機產生的發熱量直至溫度傳感器7-1、7-2的溫差恢復到預定值。根據溫度調整的流量值依然采用控制電機轉速的方式實現，只有當流量滿足目標值且也滿足溫度預設值的情況下，才算是完成了流量的最佳控制。為了以防流量過大而使飛機冷卻箱容量不夠，將流量的初始目標值設定為低于冷卻箱容量值。
[0064]當然，現有流量控制常使用的比例泵或比例閥控制方法也能實現流量控制，但是成本較高。
[0065]另外，上面提到加大制冷液流量是加速制冷的措施之一；而降低制冷液溫度，也是加大制冷的措施之一，此時可以不用改變制冷流量，而僅改變制冷液溫度，這在后面的溫度控制技術可以看到介紹。
[0066]制冷單元5
[0067]制冷技術是指為集中油箱17的油液提供的旁路冷卻。由于傳統液冷設備針對特定型號飛機設計，因此一般只有一組管路輸出即出油和進油。根據此特點傳統液冷設備將制冷單元布置于液壓管路循環的輸出管路處，它將管路內的制冷液進行制冷，再與飛機內部熱交換器進行熱交換。此方法適用于單機組管路輸出，若兼容型液冷設備(多組管路輸出)采用此方法，在每組輸出管路配置相應功率的冷卻組件雖然可實現基本功能但會帶來設備體積龐大、設備成本高、效率底等問題。因此在使用多管路輸出的兼容型液冷設備上，應考慮采用共用的一組制冷單元對制冷液進行制冷且滿足多管路輸出需求。
[0068]圖4所示是本發明提供的旁路冷卻制冷單元5原理圖。左側為制冷液管路與飛機的液壓回路，不詳述；右側回路為旁路冷卻回路，其目的是降低油箱內制冷液的溫度。電機泵組19抽動油箱內的制冷液至過濾器20，經過濾器過濾的制冷液經過熱交換器21回到油箱；溢流閥22設定管路內制冷液的最高壓力，當壓力超過時溢流回油箱。以上為制冷的最基本單元，然而熱交換器21作為制冷源則成為制冷技術的關鍵。熱交換器21自身的冷卻模塊連接到一壓縮機制冷裝置，該裝置包括制冷壓縮機23、蒸發器24、貯液器25、氣液轉換器26、氣液分離器27。制冷壓縮機23將氣態制冷劑壓縮成液態制冷劑，氣液轉換間使液體溫度上升，經蒸發器24帶走液態制冷劑的熱量，相對冷的制冷劑經過貯液器25至氣液轉換器26，在制冷劑從液態轉換成氣態過程中，氣態制冷劑溫度大幅降低，進入熱交換器21與油箱內的油液進行熱交換以降低油箱油液的溫度，然后氣態制冷劑經氣液分離器27回到制冷壓縮機完成一個制冷循環。
[0069]旁路冷卻的方法為:按圖4所示，控制器內設定飛機出口的冷卻液溫度的目標值；通過溫度傳感器檢測當前環境溫度值、計算飛機管路出入口液體溫差；通過目標溫度與出口溫度的差值，以及參考當前環境溫度值和管路出入口溫差值進行控制器算法編譯形成特定制冷控制信號。制冷控制信號控制壓縮機執行功率，即控制制冷量；若環境溫度高、出入口溫差大則制冷量增大；若環境溫度底、出入口溫差小則制冷量減小。制冷壓縮機形成的制冷介質通過熱交換器與油箱內制冷液進行熱交換，即對油箱內的飛機制冷液進行冷卻；循環檢測溫度信號和調整制冷量，至目標溫度值與出口溫度值溫差小于規定范圍。
[0070]溫度控制技術
[0071]與冷卻相關聯的技術指標當然是溫度，制冷技術的關建是溫度的穩定和精確。在應對多管路輸入輸出時，本發明兼容型液冷設備采用的是冷卻油箱內的制冷液，來代替傳統冷卻管路中的制冷液的方式。雖然對油箱內制冷液冷卻可以解決體積龐大、設備成本高、效率底等問題，但此方法相當于大負載對象的溫控系統，與原控制系統相比新控制系統降低了控制穩定性和溫度控制精度，因此需要提出新的控制策略提高控制系統的控制穩定性和溫度控制精度。
[0072](I)兼容型液冷設備的冷卻液溫度控制原理
[0073]使用飛機制冷管路入口及出口溫度傳感器7-1、7_2，控制器將傳感器測量信號與出口預設溫度相比對，同時計算飛機制冷管路出、入口溫度差，根據控制邏輯給出控制信號，控制原理見圖5。
[0074](2)控制算法
[0075]控制器反饋控制算法的輸入包括:a)制冷管路進、出口溫差、b)制冷管路出口溫度當前值與目標值的偏差。
[0076]控制器根據采集的管路出口溫度與預設溫度值的差值Λ Τ，以及制冷管路出入口的溫差決定控制律，此時的控制規律曲線見圖6，此曲線為一個曲線族。控制器根據輸入的兩個溫度差決定選取適用的控制曲線。
[0077]從圖中可以看出，決定制冷量的因素有兩個值，即輸入的管路出口溫度與預設溫度值的差值Λ T和制冷管路出入口的溫差。管路出口溫度與預設溫度值的差值Λ T表達了實際輸出值與目標值的差距，數值越大制冷量也應當越大。制冷管路出入口的溫差表達了飛機內部電子器件的發熱量，數值越大制冷量也應當越大。
[0078]整套設備的配電原理見圖7所示。配電單元I將外部電源(艦電)接入，通過整流模塊和配電模塊，將外部電源的三相380V/50HZ電能轉化為液冷裝置各部分需要的多種規格交直流電。控制器接收操作面板的控制指令，控制器通過控制配電部分開關器件的分合實現對各部分的供電。配電部分配電模塊向液壓部分的調速器及液壓泵供電，同時控制器輸出模擬量信號對調速器進行控制，調節液壓泵的轉速，根據不同機型提供規定流量和壓力的冷卻液；配電部分配電模塊還向制冷部分的壓縮機供電，同時控制器輸出模擬量信號對壓縮機運行工況進行調節，控制壓縮機制冷量，實現輸出制冷液的溫度控制；整流模塊向控制器、操作面板等提供直流電源。
[0079]本領域技術人員應該理解，以上所述僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種兼容型飛機液冷設備，適用于對不同種型號飛機的發熱器件制冷，其特征在于:主要配電單元、控制器單元、操作面板、液壓單元、制冷單元組成；其中， 所述控制器單元用于接收操作面板信號，采集管路流量、壓力、溫度等各種傳感信號，對液壓部分和制冷部分進行模擬量和數字量信號輸入，經過邏輯運算后控制液壓部分的電機轉速和電控閥件，使其產生所需的流量、壓力；根據管路流量和溫度，控制壓縮機的制冷量，使其滿足管路油液出口溫度的要求； 所述液壓單元主要由多組適應于不同種飛機型號的液壓回路，共用一個集中油箱和一套制冷單元而成；各組液壓回路之間具有冗余設置；每一組液壓回路包括電機、液壓泵、控制閥組及管路，所述控制器單元根據采集的流量、溫度和壓力控制電機的轉速； 所述制冷單元為所述集中油箱進行旁路冷卻，主要由熱交換器、制冷壓縮機、蒸發器、貯液器、氣液轉換器、氣液分離器組成，所述控制器單元根據采集的流量、溫度和壓力控制制冷壓縮機的制冷量。
2.根據權利要求1所述的兼容型飛機液冷設備，其特征在于:所述液壓單元中的單組液壓回路的結構是，包括一電機，所述電機驅動連接液壓泵，液壓泵的出口連接到去油管路，輸出一定壓力的制冷液，所述去油管路上順序設置有過濾器、單向閥和換向閥，去油管路通過換向閥去油通路連接到飛機的進油口 ；飛機的出油口連接回油管路，回油管路通過換向閥的回油通路回到油箱； 在去油管路上還設置有溢流閥；在去油管路接近飛機進油口處設置有流量計、溫度傳感器、壓力傳感器，在回油管路接近飛機出油口處設置有溫度傳感器，所述控制器單元連接流量計、溫度傳感器、壓力傳感器，采集流量、壓力和溫度信號，同時所述控制器單元根據設定的流量值目標值經過程序計算，得出電機的輸出轉速，通過驅動電源控制電機的轉速，以此調整回路流量。
3.根據權利要求2所述的兼容型飛機液冷設備，其特征在于:所述控制器單元計算調整液壓回路流量的方法是，通過操作面板選擇飛機型號對應的輸出流量目標值，或手動輸入“輸出流量”的目標值，輸出流量目標值實時輸入控制器單元，控制器單元通過進油口流量計實時采集當前流量，然后與目標流量進行比對，形成控制電機轉速的電控信號；電機轉速電控信號輸入到驅動電源，驅動電源改變電機驅動參數，驅動電機改變其轉速，電機通過聯軸器帶動泵改變轉速，從而改變泵的輸出流量；輸出流量通過方向控制閥到達流量計，流量計再把流量信息改變為電信號反饋給控制器；控制器根據新的流量值再與目標值比較計算生成新的電機轉速控制信號，周而復始，進行流量調整，直至當前流量值與目標流量值相同為止。
4.根據權利要求2或3所述的兼容型飛機液冷設備，其特征在于:所述控制器單元還根據飛機出油口溫度調整輸出流量。
5.根據權利要求4所述的兼容型飛機液冷設備，其特征在于:當所述控制器單元檢測到進油口溫度和出油口溫度差值大于預設值時，或當出油口溫度高于出口溫度目標值時，通過驅動電源改變電機轉速，調整輸出流量。
6.根據權利要求2所述的兼容型飛機液冷設備，其特征在于:各組液壓回路之間通過帶有截至閥的管路相互連接，實現冗余。
7.根據權利要求1所述的兼容型飛機液冷設備，其特征在于:所述制冷單元包括一電機泵組，泵組的進液端接進所述集中油箱，所述電機泵組的輸出端與過濾器相連，過濾器輸出端與熱交換器外循環進口相連，所述熱交換器外循環出口接進所述集中油箱； 所述熱交換器的冷卻模塊的輸出端連接到氣液分離器，氣液分離器連接到制冷壓縮機進口端，所述制冷壓縮機出口端連接到蒸發器，蒸發器的出口端連接到貯液器，貯液器的出口連接到氣液轉換器，氣液轉換器再接到熱交換器的冷卻模塊的輸入端。
8.根據權利要求7所述的兼容型飛機液冷設備，其特征在于:所述制冷單元的溫度控制方法是:控制器內設定確定機型的飛機出口冷卻液溫度目標值，通過出口溫度傳感器檢測當前出口溫度值，通過進、出口溫度傳感器計算飛機進出油口的液體溫差，然后控制器根據出口目標溫度與實際出口溫度的差值，以及進、出口溫度差值，模擬一系列制冷量控制規律曲線，控制器根據出口目標溫度與實際出口溫度的差值，以及進、出口溫度差值選取適用的控制曲線，控制制冷量。
9.根據權利要求1所述的兼容型飛機液冷設備，其特征在于:所述配電單元主要由整流模塊、配電模塊和開關器件組成，配電單元將外部電源接入，通過整流模塊和配電模塊，將外部電源的三相380V/50HZ電能轉化為設備各部分需要的電；控制器單元接收操作面板的控制指令，通過控制開關器件的分合實現對各部分的供電； 所述配電模塊向液壓單元的電機調速器及液壓泵供電，配電模塊還向制冷單元的壓縮機供電； 整流模塊向控制器、操作面板等提供直流電源。
10.根據權利要求1所述的兼容型飛機液冷設備，其特征在于:所述操作面板主要為人機交互界面，主要由按鈕、旋鈕、操作鍵盤、指示燈、液晶屏、控制板、外部框架組成。
【文檔編號】H05K7/20GK104470333SQ201410743757
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】張宏軍, 張澤幫, 張二巖, 宋磊 申請人:中國船舶工業系統工程研究院