用于电子系统的空气入口的空气加热器技术方案

一种空气加热器（1），其设置在雷达天线的电子系统（10）的空气管（8）中，其中，电子系统（10）安装在飞行器（2）的本体上，电子系统（10）由带有至少一个空气入口（4）的壳体（3）包围，该空气入口（4）适于提供外部空气用于冷却电子系统（10），其中，空气入口（4）和电子系统（10）之间设置有空气管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及机载电子系统，更具体地涉及用于安装在飞行器上的雷达天线的电子系统的冷却系统的空气加热器。
技术介绍
在雷达天线的使用过程中，雷达天线的电子系统中的部件升温，必须被冷却以防过热。在飞行过程中，安装在飞行器本体上的雷达天线的电子系统由来自周围空气的气流冷却。电子系统设置在壳体内，其中气流经由空气入口和空气管引入电子系统的部件中。雷达天线的电子系统由此暴露于变化的温度下，其中最低温度低于_55°C。由于由气流引起的非常低的温度，故而在雷达天线的电子系统中使用专门设计的部件。所述专门设计的部件能够承受比常规工业部件更低的温度；这使得雷达天线的电子 系统对低温较不敏感。对于当今使用的工业部件，临界温度通常在_40°C。专门设计的部件仅有几个供应商供应，比常规部件昂贵许多。电子系统必须不仅仅设计为能够承受低温；由于系统自身的加热应，该系统承受高温。对于带有钎焊部件的电子系统，不允许温度升高到高于临界温度+85°C，因为钎焊焊缝可能开始劣化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种装置，其便利了将敏感的工业部件用在安装至飞行器本体上的雷达天线的电子系统中。本专利技术旨在解决现有技术的上述问题。根据用于机载操作的装置的应用标准，任何系统都必须是成本低、重量轻、体积小以及电力消耗最小化的。根据本专利技术的空气加热器位于雷达天线的电子系统与空气入口之间，所述电子系统安装在飞行器的本体上。电子系统包围在带有至少一个空气入口的壳体内，该空气入口适于提供外部空气用于电子系统的冷却，另外，空气入口和电子系统之间设置有空气管。为了实现由空气入口引入的外部空气的温度升高，仅仅提高飞行器的速度从而提高气动加热看起来是有吸引力的。然而，在本情况下，气动加热事实上并不足够。气动加热不足以将引入的空气的温度提升至高于工业部件的临界温度。由此，用于加热流入空气入口的外部空气的常规加热器看起来是令人感兴趣的。由于飞行器的高速度，加热器必须加热巨大体积量的空气。因此，加热器将具有高能耗。只要加热器是飞行器中仅有的主要的高能耗部分，这就不成为问题。但是当电子系统、即雷达系统或者其零件与加热器同时工作，飞行器的发电机将不能够为加热器和电子系统两者供给所需的电力。因此，仅仅将常规空气加热器布置在空气入口和/或空气管中无法以令人满意的结果解决问题。本专利技术依靠如下发现当空气是暖的、即达到+30°C时，能够限制通过电子系统的气流，而在使用雷达天线时对电子系统部件的所需冷却作用将仍然是充足的。另外，能够以比气流不受限制的情况更小的能耗将温度低于临界温度的外部空气的受限制的空气流加热高于临界温度的温度。因此提出了根据权利要求I的前序所述的空气加热器，其中，独创的空气加热器安装在空气入口和电子系统之间的空气管中，并且包括加热装置和调节装置。当飞行器在空中时，调节装置设置为限制经由空气管产生的气流。调节装置是不可变的，使得其仅能固定地限制空气流，而不能改变。加热装置设置为并且定尺寸为加热受限制的气流，使得受限制的气流在已经通过加热装置后的温度保持为高于第一预定阈值。另外，当温度低于第三预定阈值时，受限制的气流对电子系统的冷却功率保持高于第二预定阈值。 第一预定阈值低于第三预定阈值，第一、第二和第三预定阈值取决于电子系统中的部件的材料特性。受到电子系统中的工业部件的温度极限的限制，第一预定阈值基本为-40°C。用于冷却功率的第二预定阈值基本为20kW、优选地基本为25kW、更优选地基本为35kW。这些是在雷达天线及其电子系统的操作期间将电子系统的电子部件的温度保持为低于临界温度+85°C所需的冷却功率。由此，由于该冷却功率，气流将热从电子系统去除。冷却功率越高，则电子系统的冷却效率越好并且距临界温度的裕量保持为越大。受雷达天线和电子系统中的部件的工作温度所限，第三预定阈值基本上为+30°C。明显地，通过电子部件领域的进展，这些阈值将随时间推移而改变。在不必加热空气的情况下、即当由空气入口引入的空气的温度为-40°C或者更高时，能够关闭加热装置。调节装置定尺寸为，使得当空气具有基本为+30°C的温度、即第三预定值时，受限制的气流仍保持至少20kW、优选25kW、更优选35kW的冷却功率，即高于第二预定阈值。在电子系统的使用过程中，此冷却功率足以将电子系统中的部件的温度保持为低于+85°C。由于调节装置，受限制的气流变为更低的流速，由此与气流不受调节装置限制的情况相比，能够通过加热装置以更小的功率提升空气的温度。流速对于计算加热空气所需的功率以确定气流的冷却功率而言是重要的。流速由气压、空气粘度和飞行器的速度确定。为了计算，流速是用于计算冷却功率的等效空气速度(EAS)。EAS是与飞行器相对于周围气团的速度一即真实空气速度(TAS)—提供相同动压的海平面处的速度。应考虑两种最坏情况的情景。第一种，冷的情况；当在对应于海平面以上7100米的高度处空气的温度为_55°C、EAS为90m/s时。第二种，暖的情况；当在对应于海平面以上2120米的高度处空气的温度为+30°C、EAS为80m/s时。带有其调节装置和加热装置的独创的空气加热器实现了较低的加热器能耗，因为将低于第一预定阈值的空气加热达到至少_40°C的所需空气温度——即第一预定阈值——所必须加热的空气较少。当通过电子系统的气流的流速减小时，气流的冷却功率也降低。故而对于本专利技术很重要的是，调节装置适于使得在空气温度为+30°C、即第三预定阈值时通过调节装置的气流的流速足以冷却电子器件。由此，气流必须保持对电子系统的冷却功率为至少第二预定阈值，基本20kW、优选地基本为25kW、更优选地基本为35kW。这对于暖的情况一即在对应于海平面以上7100米处的高度处空气温度为+30°C、飞行器的EAS为90m/s——特别重要。相对于不限制气流的情况，通过限制气流，能够使用功率较低的加热装置来确保将电子系统中的部件的温度保持成高于_40°C、即高于第一预定阈值。然而，在约第三预定阈值、即+30°C的空气温度下，受限制的 气流的冷却功率保持为在这些条件下使用期间足以冷却电子系统。优选的加热装置是电子加热器。出于安全原因，提出电子加热器在加热装置的温度超过预定值的情况下自动地关断。在根据本专利技术的空气加热器中，优选地使加热装置和调节装置限制气流，使得当气流的温度低于第一预定阈值、即-40°C时，特别是当温度基本为_55°C时，将受限制的气流加热到至少第一预定阈值、即_40°C所需的最大加热功率小于20kW、优选为小于15kW。在功率低于20kW的情况下，在启动加热装置的同时启动电子系统、即雷达系统不(want)成为问题。在功率低于15kW的情况下，获得更大的裕量。飞行器的发动机能够做到向两个耗能部分供给所需能量。另外，调节装置限制气流，使得当气流的温度低于第三预定阈值时，在对应于海平面以上基本2120米的高度处，受限制的气流的冷却功率至少基本为20kW、优选地至少基本为25kW、更优选地至少基本为35kW。为了获得此冷却功率、并且还减小空气管中的气流的流速，存在多种设计和构造调节装置的方式。与其构造无关地，在下文列出的所有条件下，调节装置将气流的流速限制为40%至50%、特别为基本46% -当空气温度为-55°C、飞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔比约恩·尼尔松，博·约瑟夫松，约翰·比尔马克，
申请(专利权)人：萨博公司，
类型：
国别省市：