【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞机环控系统领域，具体涉及一种基于对转压气机的机载电动环控气冷系统。
技术介绍
1、环控气冷系统为飞机电子设备和座舱提供冷却空气，随着飞机座舱和电子设备散热功率增加，以及飞机久航远航指标提升，提高环控气冷系统效能是未来飞机环控系统的重要需求。
2、典型机载系统气冷系统的基本原理是，从发动机高压压气机获取高温高压气源，通过空气或液体散热器进行等压降温，然后进入制冷涡轮后膨胀降温，获得低温常压气体。如果高温高压气源不是从发动机获取，而是利用电动压缩机直接压缩空气获得，则称为多电环控气冷系统。
3、由于发动机高压压气气源温度过高，环控系统一般需要使用多个散热器串联使用才能满足涡轮入口温度要求，导致系统重量大，发动机油耗增加。为解决发动机引气的能源浪费问题，以b787飞机为代表的多电机载系统开始使用电动压缩机替代发动机引气为环控系统提供高压气源以降低发动机油耗和增加航程，但由于电机功重比和电动压缩机本身效能限制，电动气冷环控系统体积重量仍较大，只有在高升阻比、远航程飞机(如民航客机)上才能形成综合燃油消耗收益，在高速飞机上无法应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，利用对转压气机压气效率高的特点，利用电动压缩机压气机和涡轮机负载压气机集成为一对对转压气机，缩减系统体积，并在同样的转速和外界大气条件下提高涡轮入口压力，在同样电功耗下提高制冷功率，或同样制冷功率下降低电功耗。
2、为了实现上述任
3、一种基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，包含机表环控引气口、两台轴流式压气机，对转压气机机匣，电动机，冷却涡轮和空气散热器，其中台正转压气机通过轴承与冷却涡轮相连，冷却涡轮膨胀做功时带动正转压气机旋转对空气进行压缩；另一台反转压气机通过轴承与电动机相连，电动机做功时带动反转压气机旋转对空气进行压缩；套压气机装在压气机机匣中，反转压气机的空气出口与正转压气机的入口相连，当两台压气机旋转方向相反时，形成一套对转压气机。
4、进一步地，机表环控引气口从飞机环境或发动机低压转子引入常温常压空气，通过管路进入压气机机匣，在机匣中气体首先经过电动机所带的反转动压机的空气入口，通过反转动压机旋转做功后升高压力和温度，从反转动压机的空气出口排出后直接进入正转压气机空气入口；经过次压缩后形成的高温高压空气从正转压气机的空气出口流出后，经过机匣出口管路进入空气换热器，利用从机表环控引气口引入的常温常压空气进行冷却，通过等压排热的热力学过程形成常温高压空气，然后通过管路进入冷却涡轮，膨胀降温后形成常压低温空气，最后进入座舱或电子设备舱实现空气制冷。
5、进一步地，所述两台轴流式压气机包括反转动压机以及正转压气机。
6、进一步地，反转压气机的入口压力为50～100kpa，温度为-10～15℃。
7、进一步地，正转压气机入口压力为80～150kpa，温度为9～40℃，正转压气机出口总压力不小于300kpa。
8、进一步地，冷却涡轮出口的流量为≥1000kg/h。
9、进一步地，电动机的功耗为10～15kw，整个系统的制冷量为3～5kw。
10、一种飞机，所述飞机采用基于对转压气机的机载电动环控气冷系统。
11、与现有技术相比，本专利技术具有以下技术特点：
12、1.两台压气机对转运行比传统两台压气机串联架构的压比更高，效率更高。
13、2.两台压气机集成在1个机匣中比传统两台压气机串联架构的体积重量更小。
14、3.两台压气机分别由电机和涡轮驱动，不用共轴安装，降低系统设计、制造和控制难度。
15、4.气流在机匣中先经过电机驱动的压气机压缩，有利于系统起动和控制。
16、5.由于对转压气机的第二级气流入口矢量角度大，负荷更高，使用涡轮进行驱动有利于提高涡轮负载，提高涡轮制冷效率。
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1.一种基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，其特征在于，包含机表环控引气口(1)、两台轴流式压气机，对转压气机机匣(3)，电动机(5)，冷却涡轮(13)和空气散热器(10)，其中(1)台正转压气机(8)通过轴承(12)与冷却涡轮(13)相连，冷却涡轮(13)膨胀做功时带动正转压气机(8)旋转对空气进行压缩；另一台反转压气机(4)通过轴承(6)与电动机(5)相连，电动机(5)做功时带动反转压气机(4)旋转对空气进行压缩；(2)套压气机装在压气机机匣(3)中，反转压气机(4)的空气出口与正转压气机(8)的入口相连，当两台压气机旋转方向相反时，形成一套对转压气机。
2.根据权利要求1所述基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，其特征在于，机表环控引气口(1)从飞机环境或发动机低压转子引入常温常压空气(2)，通过管路进入压气机机匣，在机匣中气体首先经过电动机(5)所带的反转动压机(4)的空气入口，通过反转动压机(4)旋转做功后升高压力和温度，从反转动压机(4)的空气出口排出后直接进入正转压气机(8)空气入口；经过(2)次压缩后形成的高温高压空气(9)从正转压气机(8)的空气出
3.根据权利要求1所述基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，其特征在于，所述两台轴流式压气机包括反转动压机(4)以及正转压气机(8)。
4.根据权利要求1所述基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，其特征在于，反转压气机(4)的入口压力为50～100Kpa，温度为-10～15℃。
5.根据权利要求1所述基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，其特征在于，正转压气机(8)入口压力为80～150Kpa，温度为9～40℃，正转压气机(8)出口总压力不小于300Kpa。
6.根据权利要求1所述基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，其特征在于，冷却涡轮(13)出口的流量为≥1000kg/h。
7.根据权利要求1所述基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，其特征在于，电动机(5)的功耗为10～15kw，整个系统的制冷量为3～5kw。
8.一种飞机，其特征在于，所述飞机采用根据权利要求1-7中任一所述基于对转压气机的机载电动环控气冷系统。
...【技术特征摘要】
1.一种基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，其特征在于，包含机表环控引气口(1)、两台轴流式压气机，对转压气机机匣(3)，电动机(5)，冷却涡轮(13)和空气散热器(10)，其中(1)台正转压气机(8)通过轴承(12)与冷却涡轮(13)相连，冷却涡轮(13)膨胀做功时带动正转压气机(8)旋转对空气进行压缩；另一台反转压气机(4)通过轴承(6)与电动机(5)相连，电动机(5)做功时带动反转压气机(4)旋转对空气进行压缩；(2)套压气机装在压气机机匣(3)中，反转压气机(4)的空气出口与正转压气机(8)的入口相连，当两台压气机旋转方向相反时，形成一套对转压气机。
2.根据权利要求1所述基于对转压气机的机载电动环控气冷系统，其特征在于，机表环控引气口(1)从飞机环境或发动机低压转子引入常温常压空气(2)，通过管路进入压气机机匣，在机匣中气体首先经过电动机(5)所带的反转动压机(4)的空气入口，通过反转动压机(4)旋转做功后升高压力和温度，从反转动压机(4)的空气出口排出后直接进入正转压气机(8)空气入口；经过(2)次压缩后形成的高温高压空气(9)从正转压气机(8)的空气出口流出后，经过机匣出口管路进入空气换热器(10)，利用从机表环控引气口(1)引入的常温常压空气...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈川，王敏行，薛龙献，刘永绩，吴建军，袁碧荷，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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