【技术实现步骤摘要】
本申请涉及航空系统，尤其涉及一种航空高速发电机散热系统及控制方法。
技术介绍
1、现有电机一般通过自然对流、强迫风冷、水冷、油冷、氢气冷却方式来进行散热，对于高功率密度电机，自然对流难以满足其散热需求，强迫风冷、水冷或者油冷是首选。对于强迫风冷，一般通过在电机端部设置散热风扇，散热风扇与电机转轴同轴或者通过单独驱动，通过风扇排风实现电机内部散热。水冷或油冷则是在电机机壳外侧或者端部配置水、油冷套，通过油、水流经水、油冷套从而带走机壳和端部的热量实现电机散热。氢气冷却则是在电机绕组及机壳配置氢冷管，通过高压流动氢气带走热量。
2、然而，强迫风冷通过空气对流实现散热，散热功率和效率较低，同时由于电机内流道形状不规则，气流阻力大，更恶化了其散热效率；油、水冷却方式需要额外的冷却介质(油、水)，同时需要外循环设备，重量大；氢气冷却需要体积庞大的氢气存储、加压等设备，同时对系统密封性要求较高；对于无人机等小型航空器而言，其载重能力小，空间极其有限，无论是油冷水冷或是氢气冷区，其配套的冷却设备体积和质量都很大，难以搭载到无人机上使用。
技术实现思路
1、本申请提供了一种航空高速发电机散热系统及控制方法，能够减轻散热系统的重量，更便于无人机搭载，在涡轮发动机停机时也能够运行散热功能。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种航空高速发电机散热系统，包括主油管道、副油管道、输送管道、涡轮发动机、高速发电机和承压式热交换器；
3、主油管道上设有燃油泵，副油管道上设有散
4、承压式热交换器分别通过主油管道和副油管道与油箱连接；
5、承压式热交换器还通过输送管道与涡轮发动机连接；
6、承压式交换器包括热管，并通过热管与高速发电机连接；
7、燃油泵用于抽出油箱中的燃油，并通过主油管道传递到承压式热交换器；
8、承压式热交换器用于将主油管道中的燃油与高速发电机进行热量交换，并将热量交换后的第一部分燃油通过输送管道传递到涡轮发动机；以及，将热量交换后的第二部分燃油通过副油管道传递回油箱。
9、进一步的，输送管道上设有第一可控阀；第一可控阀用于控制输送管道中的第一部分燃油的流量；输送管道还在第一可控阀和涡轮发送机之间设有第一油温传感器和第一流量传感器，分别用于获取第一部分燃油的第一燃油油温和第一燃油流量值。
10、进一步的，副油管道在承压式热交换器和散热器之间还设有第二可控阀；
11、第二可控阀用于控制副油管道中的第二部分燃油的流量；
12、副油管道在第二可控阀和散热器之间还设有第二油温传感器和第二流量传感器，分别用于获取第二部分燃油的第二燃油油温和第二燃油流量值。
13、进一步的，主油管道在燃油泵和油箱之间设有第三油温传感器；
14、第三油温传感器用于获取主油管道中的第三燃油油温；
15、主油管道在燃油泵和承压式热交换器之间还设有第三流量传感器和压力传感器，分别用于获取主油管道中的第三燃油流量值和燃油压力值。
16、进一步的，承压式热交换器包括交换器、进油口、第一出油口、第二出油口、集热器和多根热管；进油口与主油管道连接，第一出油口与输送管道连接，第二出油口与副油管道连接；
17、各热管与集热器焊接连接，集热器与交换器之间通过螺丝连接；
18、集热器用于收集各热管的热量，并传递到交换器；
19、交换器用于将集热器收集的热量与从进油口输入的燃油进行热量交换。
20、进一步的，交换器包括互相连接的上盖和底座，底座包括环形散热翅片和油档；
21、进油口、第一出油口和第二出油口均设于上盖之上；
22、油档用于隔离进油口和第一出油口、第二出油口。
23、第二方面，本申请实施例提供了一种航空高速发电机散热控制方法，应用于如上述任一项实施例中的一种航空高速发电机散热系统，包括：
24、响应于供油指令，启动燃油泵；供油指令包括目标燃油压力值；
25、判断燃油压力值和目标燃油压力值的差值是否在预设误差内；
26、若不在，则基于目标燃油压力值对燃油泵进行功率调整。
27、进一步的，该控制方法还包括：
28、获取高速发电机的发电机温度；
29、判断发电机温度或第一燃油油温是否大于第一预设阈值并持续预设时长；
30、若是，则基于发电机温度、第一燃油油温和预设开度计算系数得到第二阀门开度；
31、开启散热器，并基于第二阀门开度启动副油管道上的第二可控阀。
32、进一步的，该控制方法还包括：
33、判断第三燃油油温是否大于第二预设阈值；
34、若是，则控制第二可控阀的第二阀门开度为100％；否则基于发电机温度、第一燃油油温和预设开度计算系数计算第二可控阀的第二阀门开度。
35、进一步的，该控制方法还包括：
36、若检测到发电机温度大于第一预设阈值，则判断第一燃油流量值是否为0；
37、若是，则控制第二可控阀的第二阀门开度为100％，并开启散热器。
38、进一步的，供油指令还包括目标供油流量或目标可控阀开度；该控制方法还包括：
39、基于目标供油流量或目标可控阀开度和对第一可控阀进行调节。
40、综上，与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
41、本申请实施例提供的一种航空高速发电机散热系统，首先，本申请以无人机机载的燃油为冷却介质，无需额外装载其他的冷却介质，减轻了散热系统的整体重量；其次，本申请将为涡轮发动机供油的主油管道同时作为散热系统的供油管道，实现了部分的油路共用，集成度高，进一步减轻了散热系统的重量，更便于无人机搭载。同时，经过热量交换后的燃油可以视为完成了预加热，在使用时燃烧效率更高；且本申请的散热系统结构即便在涡轮发动机停机，即输送管道无流量的情况下，依旧可以通过主副油管道实现对高速发电机的散热功能。
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1.一种航空高速发电机散热系统，其特征在于，包括主油管道、副油管道、输送管道、涡轮发动机、高速发电机和承压式热交换器；
2.根据权利要求1所述的航空高速发电机散热系统，其特征在于，所述输送管道上设有第一可控阀；所述第一可控阀用于控制所述输送管道中的所述第一部分燃油的流量；
3.根据权利要求1所述的航空高速发电机散热系统，其特征在于，所述副油管道在所述承压式热交换器和所述散热器之间还设有第二可控阀；
4.根据权利要求1所述的航空高速发电机散热系统，其特征在于，所述主油管道在所述燃油泵和所述油箱之间设有第三油温传感器；
5.根据权利要求1所述的航空高速发电机散热系统，其特征在于，所述承压式热交换器包括交换器、进油口、第一出油口、第二出油口、集热器和多根热管；所述进油口与所述主油管道连接，所述第一出油口与所述输送管道连接，所述第二出油口与所述副油管道连接；
6.根据权利要求5所述的航空高速发电机散热系统，其特征在于，所述交换器包括互相连接的上盖和底座，所述底座包括环形散热翅片和油档；
7.一种航空高速发电机散热控制
8.根据权利要求7所述的航空高速发电机散热控制方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求8所述的航空高速发电机散热控制方法，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求8所述的航空高速发电机散热控制方法，其特征在于，还包括：
11.根据权利要求7所述的航空高速发电机散热控制方法，其特征在于，所述供油指令还包括目标供油流量或目标可控阀开度；所述方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种航空高速发电机散热系统，其特征在于，包括主油管道、副油管道、输送管道、涡轮发动机、高速发电机和承压式热交换器；
2.根据权利要求1所述的航空高速发电机散热系统，其特征在于，所述输送管道上设有第一可控阀；所述第一可控阀用于控制所述输送管道中的所述第一部分燃油的流量；
3.根据权利要求1所述的航空高速发电机散热系统，其特征在于，所述副油管道在所述承压式热交换器和所述散热器之间还设有第二可控阀；
4.根据权利要求1所述的航空高速发电机散热系统，其特征在于，所述主油管道在所述燃油泵和所述油箱之间设有第三油温传感器；
5.根据权利要求1所述的航空高速发电机散热系统，其特征在于，所述承压式热交换器包括交换器、进油口、第一出油口、第二出油口、集热器和多根热管；所述进油口与所述主油管道连接，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦啸成，严亮，靳子建，周俞辰，权晓，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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