基于物联网的航空器热管理装置及其监测系统的制作方法

本发明属于航空器热管理技术领域，特别是涉及一种基于物联网的航空器热管理装置及其监测系统。

背景技术：

航空器热管理是随着航天技术发展起来的一门综合多学科的新技术，是任何航天器必不可少的技术保障系统之一。它涉及材料学、热学、计算数学、化学、光学、流体力学、电子学、计算机科学以及试验测量技术等诸多学科领域它的任务是通过合理组织航天器内部和外部的热交换过程，使航天器各部位的温度处于任务所要求的范围内，为航天器的仪器设备正常工作，提供良好的温度环境，航天器热控制一般可分为空间运行段热控制和过渡段热控制。

然而现有的基于物联网的航空器热管理装置的燃油在进入发动机油喷嘴之前要预热到某个温度范围，有利于燃烧，电子设备的散热又要通过制冷系统除去，最终热量要排出飞机体外，传统方法不能将这两者结合起来实现能量互补，现有的基于物联网的航空器热管理装置的监测系统，不能根据登机人员需要手动调试各独立分区的温度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于物联网的航空器热管理装置及其监测系统，通过低温循环单元包括电子舱b、第二输气管、第一蒸发器、第一抽气泵，蒸汽循环单元包括第三输气管、压缩机、冷凝器、节流阀，高温循环单元包括第四输气管、第二抽气泵，燃油循环单元包括第五输气管、燃油分配阀、燃油冷却换热器、油箱、燃油处理组件，便于有效利用飞机内部产生的大量热量、废热，航空器的燃油在进入发动机油喷嘴之前要预热到某个温度范围，有利于燃烧，电子设备的散热又要通过制冷系统除去，最终热量要排出飞机体外，此装置可将两者结合，实现能量互补，避免热量的重复和浪费的现象，通过给此航空器装设基于物联网的监测系统，便于根据预设值控制各独立分区的实时温度，方便查看实时温度，另一方面可根据登机人员需要手动调试各独立分区的温度，解决了上述现有技术中存在的问题。

为达上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于物联网的航空器热管理装置，包括航空器本体，航空器本体包括机身，机身的周侧装设有两个机翼，两个机翼的下端均装设有吊架，吊架的下端装设有发动机，机身的周侧装设有垂直安定面、两个水平安定面；

该装置还包括以下模块：

空气循环模块，空气循环单元包括发动机引气组件、初级换热器、第一输气管、涡轮、压气机、水分离器、座舱、电子舱a；

低温循环模块，低温循环单元包括电子舱b、第二输气管、第一蒸发器、第一抽气泵；

蒸汽循环模块，蒸汽循环单元包括第三输气管、压缩机、冷凝器、节流阀；

高温循环模块，高温循环单元包括第四输气管、第二抽气泵；

燃油循环模块，燃油循环单元包括第五输气管、燃油分配阀、燃油冷却换热器、油箱、燃油处理组件。

可选的，发动机引气组件包括储气箱，储气箱装设在发动机内，两个发动机的内壁均转动配合有扇叶，扇叶的一侧装设有初级换热器，初级换热器的一侧装设有热传输总管。

可选的，燃油处理组件包括冷却机，冷却机装设在第五输气管的两端口之间。

可选的，发动机引气组件、初级换热器均装设在发动机内，第一输气管的一端连接在初级换热器的一侧，涡轮、压气机、水分离器的两侧分别连接在第一输气管的各端口处，座舱、电子舱a的一侧分别连接在第一输气管的端部。

可选的，第二输气管的两个端口处分别连接在电子舱b的两侧，第一蒸发器、第一抽气泵的两侧分别连接在第二输气管的各端口处。

可选的，第三输气管的一端与第一蒸发器的一侧连接，压缩机、冷凝器、节流阀的两侧分别连接在第三输气管的各端口处。

可选的，第四输气管的一端与冷凝器的一侧连接，第二抽气泵的两侧分别连接在第四输气管的两端。

可选的，燃油分配阀、燃油冷却换热器、油箱、燃油处理组件的两端分别连接在第五输气管的各端口处。

本发明的另一方面提供了一种基于物联网的航空器热管理装置的监测系统，包括：

信息单元，用于实时收集客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度；

显示单元，用于将收集的客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度更直观地显示在数据屏上；

判断单元，用于通过数据屏上的实时温度判断客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度是否超过预设值；

正常工作单元，用于当客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度未超过预设值时，发动机正常工作，通过设置空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，使得客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度为预设值；

受控工作单元，用于当客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度超过预设值时，控制组件发出高温信号并发出控制信号，控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，调节控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的工作状态。

可选的，受控工作单元，包括：

自动驱动组件，用于通过控制组件发出的控制信号，自动控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的工作状态；

手动驱动组件，用于通过控制组件发出的控制信号，手动控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的工作状态。

本发明的实施例具有以下有益效果：

1、本发明的一个实施例通过空气循环单元包括发动机引气组件、初级换热器、第一输气管、涡轮、压气机、水分离器、座舱、电子舱a，便于向座舱和电子舱a提供足够的制冷量，以达到空气调节的目的，通过低温循环单元包括电子舱b、第二输气管、第一蒸发器、第一抽气泵，蒸汽循环单元包括第三输气管、压缩机、冷凝器、节流阀，高温循环单元包括第四输气管、第二抽气泵，燃油循环单元包括第五输气管、燃油分配阀、燃油冷却换热器、油箱、燃油处理组件，便于有效利用飞机内部产生的大量热量、废热，航空器的燃油在进入发动机油喷嘴之前要预热到某个温度范围，有利于燃烧，电子设备的散热又要通过制冷系统除去，最终热量要排出飞机体外，此装置可将两者结合，实现能量互补，避免热量的重复和浪费的现象。

2、本发明的一个实施例通过给此航空器装设基于物联网的监测系统，便于根据预设值控制各独立分区的实时温度，方便查看实时温度，另一方面可根据登机人员需要手动调试各独立分区的温度。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例的吊架的下端装设有发动机的立体结构示意图；

图2为本发明一实施例的扇叶的一侧装设有初级换热器的剖视图；

图3为本发明一实施例的压缩机、冷凝器、节流阀的两侧分别连接在第三输气管的各端口处的立体结构示意图；

图4为本发明一实施例的基于物联网的航空器热管理装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例的基于物联网的航空器热管理装置的分解示意图；

图6为本发明一实施例的基于物联网的航空器热管理装置监测系统的单元实现原理示意图；

图7为本发明一实施例的基于物联网的航空器热管理装置监测系统的分解示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

航空器本体1，机身2，机翼3，吊架4，发动机5，垂直安定面6，水平安定面7，初级换热器8，第一输气管9，涡轮10，压气机11，水分离器12，座舱13，第二输气管14，第一蒸发器15，第一抽气泵18，第三输气管19，压缩机20，储气箱21，扇叶16，热传输总管17。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

请参阅图1-7所示，在本实施例中提供了一种基于物联网的航空器热管理装置，包括：航空器本体1，航空器本体1包括机身2，机身2的周侧装设有两个机翼3，两个机翼3的下端均装设有吊架4，吊架4的下端装设有发动机5，机身2的周侧装设有垂直安定面6、两个水平安定面7；

一种基于物联网的航空器热管理装置还包括以下模块：

空气循环模块，空气循环单元包括发动机引气组件、初级换热器8、第一输气管9、涡轮10、压气机11、水分离器12、座舱13、电子舱a；

低温循环模块，低温循环单元包括电子舱b、第二输气管14、第一蒸发器15、第一抽气泵18；

蒸汽循环模块，蒸汽循环单元包括第三输气管19、压缩机20、冷凝器、节流阀；

高温循环模块，高温循环单元包括第四输气管、第二抽气泵；

燃油循环模块，燃油循环单元包括第五输气管、燃油分配阀、燃油冷却换热器、油箱、燃油处理组件。

本实施例一个方面的应用为：

一种基于物联网的航空器热管理装置，在使用时，空气循环模块主要是向座舱13和电子舱a提供足够的制冷量，以达到空气调节的目的，低温循环模块的载冷剂直接与电子舱b进行热交换，通过蒸发器将电子舱b的热负荷传递给蒸汽循环模块，蒸汽循环模块采用蒸汽压缩式制冷循环，把从低温循环模块吸收的热量传递给高温循环模块，高温循环模块将从空气循环和蒸汽循环模块吸收热量，通过燃油换热器传递给燃油，燃油从油箱流出，依次经过燃油换热器、滑油/燃油换热器、液压油/燃油换热器、发动机5冷却换热器，吸收座舱13、电子舱a和b的热负荷，并起到冷却滑油和液压油的作用，从而作为热沉，实现全机综合热管理，吸收热量后的燃油经燃油冷却换热器冷却后，如果燃油流量大于发动机5的所需流量，则多余的燃油经燃油冷却换热器冷却后再返回油箱，以燃油作为热沉，燃油的载热能力受其自身的热稳定性限制，取燃油的最高温限为160℃，燃油箱的温度控制在27至47℃范围之内，输油箱的温度控制在40℃左右，滑油换热器的滑油入口温度在110至120℃之间，出口温度低于80℃，座舱13的排气温度低于30℃，载冷剂采用，蒸发循环的制冷工质采用氟利昂制冷剂，蒸发温度为13℃，蒸发器出口过热度为2℃，冷凝温度为70℃；

一种基于物联网的航空器热管理装置的监测系统，在使用时，首先实时收集客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度，将收集的客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度更直观地显示在数据屏上，通过数据屏上的实时温度判断客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度是否超过预设值，当客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度未超过预设值时，发动机5正常工作，通过设置空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，使得客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度为预设值，当客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度超过预设值时，控制组件发出高温信号并发出控制信号，控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，调节控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的工作状态。需要注意的是，本申请中所涉及的发动机5、初级换热器8、压气机11、水分离器12、第一蒸发器15、压缩机20均可通过蓄电池供电或外接电源。

通过空气循环单元包括发动机引气组件、初级换热器8、第一输气管9、涡轮10、压气机11、水分离器12、座舱13、电子舱a，便于向座舱13和电子舱a提供足够的制冷量，以达到空气调节的目的，通过低温循环单元包括电子舱b、第二输气管14、第一蒸发器15、第一抽气泵18，蒸汽循环单元包括第三输气管19、压缩机20、冷凝器、节流阀，高温循环单元包括第四输气管、第二抽气泵，燃油循环单元包括第五输气管、燃油分配阀、燃油冷却换热器、油箱、燃油处理组件，便于有效利用飞机内部产生的大量热量、废热，航空器的燃油在进入发动机油喷嘴之前要预热到某个温度范围，有利于燃烧，电子设备的散热又要通过制冷系统除去，最终热量要排出飞机体外，此装置可将两者结合，实现能量互补，避免热量的重复和浪费的现象，通过给此航空器装设基于物联网的监测系统，便于根据预设值控制各独立分区的实时温度，方便查看实时温度，另一方面可根据登机人员需要手动调试各独立分区的温度。

本实施例的发动机引气组件包括储气箱21，储气箱21装设在发动机5内，两个发动机5的内壁均转动配合有扇叶16，扇叶16的一侧装设有初级换热器8，初级换热器8的一侧装设有热传输总管17。

本实施例的燃油处理组件包括冷却机，冷却机装设在第五输气管的两端口之间。

本实施例的发动机引气组件、初级换热器8均装设在发动机5内，第一输气管9的一端连接在初级换热器8的一侧，涡轮10、压气机11、水分离器12的两侧分别连接在第一输气管9的各端口处，座舱13、电子舱a的一侧分别连接在第一输气管9的端部。

本实施例的第二输气管14的两个端口处分别连接在电子舱b的两侧，第一蒸发器15、第一抽气泵18的两侧分别连接在第二输气管14的各端口处。

本实施例的第三输气管19的一端与第一蒸发器15的一侧连接，压缩机20、冷凝器、节流阀的两侧分别连接在第三输气管19的各端口处。

本实施例的第四输气管的一端与冷凝器的一侧连接，第二抽气泵的两侧分别连接在第四输气管的两端。

本实施例的燃油分配阀、燃油冷却换热器、油箱、燃油处理组件的两端分别连接在第五输气管的各端口处。

本实施例的另一方面提供了一种基于物联网的航空器热管理装置的监测系统，包括：

信息单元，用于实时收集客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度；

显示单元，用于将收集的客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度更直观地显示在数据屏上；

判断单元，用于通过数据屏上的实时温度判断客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度是否超过预设值；

正常工作单元，用于当客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度未超过预设值时，发动机5正常工作，通过设置空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，使得客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度为预设值；

受控工作单元，用于当客舱、货舱、驾驶舱、电子设备舱、轮舱内的实时温度超过预设值时，控制组件发出高温信号并发出控制信号，控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，调节控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的工作状态。

本实施例的受控工作单元，包括：

自动驱动组件，用于通过控制组件发出的控制信号，自动控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的工作状态；

手动驱动组件，用于通过控制组件发出的控制信号，手动控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的吸气量、燃油量，控制空气循环模块、低温循环模块、蒸汽循环模块、高温循环模块、燃油循环模块的工作状态。

上述实施例可以相互结合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。