冷却系统、飞机和用于冷却飞机电子设备的方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于冷却飞机电子设备的冷却系统、配备有用于冷却飞机电子设备的冷却系统的飞机和用于冷却飞机电子设备的方法。用于冷却飞机电子设备(12)的冷却系统(10)包括配置为提供用于冷却飞机电子设备(12)的基本冷却能量的主冷却装置(14)和配置为提供用于冷却飞机电子设备(12)的附加冷却能量的附加冷却装置(16)。附加冷却装置(16)包括冷却剂供应系统(26)和冷却剂分配系统(32)。冷却剂供应系统(26)配置为将压缩冷却剂供应到待冷却的飞机电子设备(12)，冷却剂分配系统(32)配置为选择性地将冷却剂供应系统(26)供应的压缩冷却剂引导到飞机电子设备(12)的多个部件(18)中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】
冷却系统、飞机和用于冷却飞机电子设备的方法
本专利技术涉及一种用于冷却飞机电子设备的冷却系统、配备有这种冷却系统的飞机和用于冷却飞机电子设备的方法。
技术介绍
现代飞机由于性能改进而对电力电子功能有着日益增长的需求，并具有由该技术带来的重量减轻的优点。这些电力电子功能，如航空电子设备或机舱管理系统功能，典型地分配给飞机电子设备。结果，现代飞机中布置的电子设备的数量和功率密度在不断增加。这项技术依赖于适当的冷却系统，以确保飞机电子设备的可靠性能。具体而言，这些冷却系统被配置为提供冷却能量，以确保待冷却的飞机电子设备的温度不超过阈值，温度超过该阈值将导致相应功能的减弱或丧失。已知的冷却系统的例子包括主动式冷却系统，或者是强制空气或液体形式，或者是传导式冷却系统，例如通过散热器。然而，由于电子设备的功率密度越来越大，主动式冷却系统的使用变得更加重要，因为这些冷却系统提供高的冷却能力。为了确保飞机的可运行性，这些冷却系统通常被采用为具有比飞机绝大部分运行时间所需的冷却能力大的冷却能力。例如，当飞机在地面上运行时，通常对飞机电子设备的冷却具有高的要求。然而，在飞行中，在温度由于海拔的原因而降低的场合，对冷却系统的冷却需求也相应地降低。换言之，出于安全原因，这些冷却系统通常是超大和冗余的。因为这样的冷却系统显著增加了飞机的重量和复杂性，所以它们抵消了这种技术带来的重量减轻的优势。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种用于冷却飞机电子设备的高效的且相对轻量的冷却系统。此外，本专利技术旨在提供配备这种冷却系统的飞机和用于冷却飞机电子设备的方法。这些目标通过具有下述特征的用于冷却飞机电子设备的冷却系统、具有下述特征的配备有这种冷却系统的飞机和具有下述特征的用于冷却飞机电子设备的方法得以实现。一种用于冷却飞机电子设备的冷却系统，包括主冷却装置和附加冷却装置，该主冷却装置和附加冷却装置分别被配置用以提供用于冷却飞机电子设备的冷却能量。所提出的冷却系统可用于配备有飞机电子设备的任何飞机。飞机电子设备可以是任何用于飞机的电子电路和/或电气或电子部件。该飞机电子设备包括待冷却的多个部件。优选地，飞机电子设备包括多个电源和/或计算机模块，其可安装到机架，即所谓的“模块机架”。飞机电子设备可以包括不同的功能，例如电力电子应用，其可分配给飞机电子设备的多个模块中的至少一个。这些功能包括机舱管理系统功能和/或航空电子功能，如飞行控制，导航，等等。因此，该飞机电子设备可以是机舱管理或航空电子系统。主冷却装置被配置用以提供用于冷却飞机电子设备的基本冷却能量。主冷却装置可以被提供为使用强制空气或液体作为冷却剂的主动式冷却装置，或者被提供为使用一个或多个散热器的传导式冷却装置。特别地，主冷却装置可被配置用以向飞机电子设备的多个部件中的每一个部件提供冷却能量。换句话说，主冷却装置可被配置用以在飞机电子设备层级上，即在电子设备的机架层级上，为飞机电子设备提供冷却能量。如上所述，为确保飞机电子设备的可运行性所需要的用于冷却飞机电子设备的冷却能力，通常会根据飞机的工作状态而有所变化。例如，由于在较高海拔温度降低，在飞机地面运行期间飞机电子设备的冷却需求显著高于飞行运行期间。换句话说，在飞机地面运行期间，冷却系统提供的所需的冷却能力要高于飞行运行期间。此外，出于安全原因，冷却系统必须提供备用冷却能力。然而，冷却系统的该备用冷却能力可能仅在冷却系统或者待冷却的飞机电子设备出故障的情况下使用。因此，在正常运行期间，备用冷却能力通常不由冷却系统提供。主冷却装置被配置用以提供用于冷却飞机电子设备的基本冷却能量。术语“基本冷却能”是指飞机的绝大部分运行时间或运行状态下所需的用于冷却飞机电子设备的基本量的冷却能量。换句话说，主冷却装置可被配置用以提供基本的冷却能力，该基本冷却能力满足飞机电子设备的基本的冷却能量需求。飞机电子设备的基本的冷却能量需求在飞机的绝大部分运行时间或运行状态下可保持不变。例如，主冷却装置的基本冷却能力可为冷却系统所能提供的最大冷却能力的80％。可替代地，主冷却装置的基本冷却能力可以高于或低于冷却系统所能提供的最大冷却能力的80％。相应地，附加冷却装置被配置用以提供用于冷却飞机电子设备的附加冷却能量。术语“附加冷却能”指的是一定数量的冷却能量，其对主冷却装置提供的基本冷却能量提供补充。例如，附加冷却装置的冷却能力可相当于冷却系统的备用冷却能力。结果，通过提供附加冷却装置，所提出的冷却系统允许使用冷却能力降低的主冷却装置，从而降低其重量和成本。具体而言，附加冷却装置可被配置用以在峰值冷却需求的情况下提供附加冷却能力，峰值冷却需求即为待冷却的飞机电子设备的超过基本冷却需求的冷却需求。例如，待冷却的飞机电子设备的这种峰值冷却需求在飞机地面运行期间可能会出现。可替代地或附加地，附加冷却装置可被配置用以在冷却系统和/或飞机电子设备处于故障状态的情况下提供用于冷却飞机电子设备的附加冷却能量。特别地，如果主冷却装置不能正常工作而使得由主冷却装置提供的用于冷却飞机电子设备的冷却能量的供应不再能够被保障，冷却系统的这种故障状态可能会出现。另一方面，如果飞机电子设备的多个部件中的一个部件的热积聚相对于其正常运行而言过度增加，待冷却的飞机电子设备的故障状态可能会产生。因此，附加冷却装置可被配置用以在冷却系统和/或飞机电子设备处于故障状态的情况下至少在有限的时间内替代和/或支持该主冷却装置。以这种方式，所提出的冷却系统可以提供应急冷却功能，在主冷却装置和/或待冷却的飞机电子设备出故障的情况下，该应急冷却功能确保至少暂时地维持待冷却的飞机电子设备的可运行性。附加冷却装置包括冷却剂供应系统和冷却剂分配系统。冷却剂供应系统被配置用以向待冷却的飞机电子设备供应压缩冷却剂。附加冷却装置的冷却剂分配系统被配置用以选择性地将冷却剂供应系统供应的压缩冷却剂引导到飞机电子设备的多个部件中的至少一个部件。通过这种方式，所提供的冷却系统允许在飞机电子设备的部件层级上选择性地引导附加冷却能量。换句话说，在飞机电子设备多个部件中仅有一个部件有附加冷却需求的情况下，冷却剂分配系统避免将压缩冷却剂以及因此附加冷却能量供应到飞机电子设备的多个部件中的所有部件。因此，通过选择性地将压缩冷却剂引导到飞机电子设备的多个部件中的至少一个部件，冷却系统确保高效和有效地提供冷却能量。优选地，冷却剂供应系统供应的压缩冷却剂包括惰性气体，特别是二氧化碳和/或氮气。通过使用惰性气体作为冷却剂供应系统供应的冷却剂，附加冷却装置可以进一步提供灭火或抑火功能。因此，附加冷却装置可被配置用以将压缩冷却剂供应到飞机电子设备中，以扑灭或抑制飞机电子设备中的火情。因此，附加冷却装置也可充当灭火或抑火系统。冷却剂供应系统可包括用于提供待供应到飞机电子设备的冷却剂冷的却剂源。冷却剂源可包括适于存储压缩冷却剂的容器。冷却剂供应控制装置可连接到冷却剂源，并配置用以控制压缩冷却剂从冷却剂源到冷却剂分配系统的供应。冷却剂供应控制装置可包括压缩机，该压缩机被配置用来压缩冷却剂源提供的冷却剂。冷却剂源可以包括用于存储压缩冷却剂的加压存储罐。可替代地或附加地，冷却剂供应控制装置可包括冷却剂供应控制阀。具体地，冷却剂分配系统可包括多个冷却剂分配管路，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷却飞机电子设备(12)的冷却系统(10)，包括：主冷却装置(14)，被配置用以提供用于冷却所述飞机电子设备(12)的基本冷却能量；以及附加冷却装置(16)，被配置用以提供用于冷却所述飞机电子设备(12)的附加冷却能量，其中所述附加冷却装置(16)包括：冷却剂供应系统(26)，被配置用以向待冷却的所述飞机电子设备(12)提供压缩冷却剂；和冷却剂分配系统(32)，被配置用以选择性地将所述冷却剂供应系统(26)供应的压缩冷却剂引导到所述飞机电子设备(12)的多个部件(18)中的至少一个部件。

【技术特征摘要】
2016.07.04 EP 16177716.41.一种用于冷却飞机电子设备(12)的冷却系统(10)，包括：主冷却装置(14)，被配置用以提供用于冷却所述飞机电子设备(12)的基本冷却能量；以及附加冷却装置(16)，被配置用以提供用于冷却所述飞机电子设备(12)的附加冷却能量，其中所述附加冷却装置(16)包括：冷却剂供应系统(26)，被配置用以向待冷却的所述飞机电子设备(12)提供压缩冷却剂；和冷却剂分配系统(32)，被配置用以选择性地将所述冷却剂供应系统(26)供应的压缩冷却剂引导到所述飞机电子设备(12)的多个部件(18)中的至少一个部件。2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述冷却剂供应系统(26)供应的压缩冷却剂包括惰性气体，特别是二氧化碳和/或氮气。3.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述冷却剂供应系统(10)包括：用于提供待供应到所述飞机电子设备(12)的冷却剂的冷却剂源(28)；及冷却剂供应控制装置(30)，被连接到所述冷却剂源(28)并被配置用以控制压缩冷却剂从所述冷却剂源(28)到所述冷却剂分配系统(32)的供应。4.根据权利要求3所述的冷却系统，其中所述冷却剂供应控制装置(30)包括配置用以压缩由所述冷却剂源(28)提供的冷却剂的压缩机。5.根据权利要求3所述的冷却系统，其中所述冷却剂源(28)包括用于存储压缩冷却剂的加压存储罐。6.根据权利要求3所述的冷却系统，其中所述供应控制装置(28)包括冷却剂供应控制阀。7.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述冷却剂分配系统(32)包括多个冷却剂分配管路(34)，该多个冷却剂分配管路(34)被连接到所述冷却剂供应系统(26)，特别是所述冷却剂供应控制装置(30)，并被配置用以选择性地将所述冷却剂供应系统(26)供应的冷却剂引导到所述飞机电子设备(12)的所述多个部件(18)。8.根据权利要求7所述的冷却系统，其中所述冷却剂分配系统(32)包括多个冷却剂分配控制阀(52)，每个冷却剂分配控制阀(52)被设置在所述多个冷却剂分配管路(34)中的一个冷却剂分配管路中，并被配置用以控制通过所述冷却剂分配管路(34)的压缩冷却剂的流动。9.根据权利要求7所述的冷却系统，其中所述飞机电子设备(12)的所述多个部件(18)中的至少一个部件包括局部热点区域(50)，并且其中所述多个冷却剂分配管路(34)中的至少一个冷却剂分配管路被配置用以选择性地将所述冷却剂供应系统(26)供应的冷却剂引导到所述飞机电子设备(12)的所述多个部件(18)中的所述至少一个部件的局部热点区域(50)。10.根据权利要求7所述的冷却系统，其中至少一个所述冷却剂分配管路(34)包括喷嘴(44)，该喷嘴(44)被布置在所述冷却剂分配管路(34)的下游端(42)，并被配置用以选择性地将从所述冷却剂分配管路(34)排出的压缩冷却剂引导到所述飞机电子设备(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰斯·舒尔特，J·斯蒂芬·M·怀特，
申请(专利权)人：空中客车作业有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE