本發(fā)明涉及航空重油發(fā)動機冷卻，特別涉及一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)及冷卻方法。

背景技術(shù)：

1、隨著通用航空及低空經(jīng)濟的快速發(fā)展，航空重油發(fā)動機憑借其低油耗、高功率密度和長續(xù)航能力，逐漸成為小型航空器及無人機的核心動力裝置。然而，高功率密度和長時間高負荷運行特性導(dǎo)致航空重油發(fā)動機的產(chǎn)熱量急劇增加，其熱管理面臨嚴峻挑戰(zhàn)。尤其在高原、低氣壓及極端溫度環(huán)境下，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的效率與可靠性直接決定了動力性能與安全性。此外，航空發(fā)動機對功重比、體積及重量的嚴苛要求，使得傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)難以兼顧高效散熱與輕量化設(shè)計，亟需一種創(chuàng)新的冷卻技術(shù)以突破現(xiàn)有瓶頸。

2、目前，航空發(fā)動機的冷卻技術(shù)主要包括氣冷與液冷兩種方式。氣冷式系統(tǒng)通過空氣對流散熱，但其散熱能力有限，難以滿足高功率密度發(fā)動機的熱負荷需求。液冷式系統(tǒng)則通過冷卻液循環(huán)實現(xiàn)高效散熱，現(xiàn)有技術(shù)多采用集中式冷卻結(jié)構(gòu)，即通過單一冷卻回路覆蓋發(fā)動機整體。例如，公開號為cn102678253a的專利提出了一種分布式液冷系統(tǒng)，通過多套冷卻裝置分別對氣缸蓋、氣缸體等部位進行冷卻，但其依賴加熱器輔助控溫，未考慮航空發(fā)動機對重量和可靠性的特殊要求。另一公開號為cn109209600a的專利設(shè)計了并聯(lián)強制冷卻與迎風(fēng)冷卻系統(tǒng)，通過控制閥組調(diào)節(jié)冷卻流量以優(yōu)化能耗，但額外增加的閥組結(jié)構(gòu)降低了系統(tǒng)可靠性，且未適配航空發(fā)動機的高原及密閉工況需求。

3、現(xiàn)有技術(shù)存在以下主要問題：

4、（1）集中式冷卻系統(tǒng)的局限性：傳統(tǒng)液冷系統(tǒng)采用單一冷卻回路，面對發(fā)動機高負荷運行時熱分布不均的情況，易導(dǎo)致局部過熱或冷卻能力不足，且系統(tǒng)體積與重量較大，難以滿足航空發(fā)動機輕量化要求。

5、（2）現(xiàn)有分布式系統(tǒng)的適配性不足：雖然部分分布式冷卻技術(shù)通過多支路設(shè)計優(yōu)化散熱效率，但其依賴復(fù)雜的控制閥組或外部加熱裝置，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性與故障率，無法適應(yīng)航空發(fā)動機的高可靠性需求。

6、（3）極端環(huán)境適應(yīng)性差：現(xiàn)有技術(shù)多針對常溫常壓環(huán)境設(shè)計，未充分考慮高原低氣壓、極端溫度等航空工況對散熱性能的影響，導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)在高海拔或密閉環(huán)境下效率顯著下降。

7、綜上所述，現(xiàn)有的航空重油發(fā)動機冷卻技術(shù)在滿足高效、穩(wěn)定、可靠冷卻需求方面存在明顯缺陷，迫切需要一種創(chuàng)新的冷卻系統(tǒng)來突破這些瓶頸，保障航空重油發(fā)動機的高性能運行與安全穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)及冷卻方法，通過分布式冷卻回路與并聯(lián)設(shè)置的微型散熱器優(yōu)化冷卻液分布，降低系統(tǒng)重量與體積；結(jié)合智能流量調(diào)節(jié)裝置實時調(diào)控冷卻液流量，提升散熱效率與可靠性；并利用附加冷卻支路與動態(tài)調(diào)整機制增強對高海拔、極端溫度及高負荷工況的適應(yīng)性，同時通過冷啟動階段的流量控制縮短發(fā)動機預(yù)熱時間，從而解決傳統(tǒng)集中式冷卻系統(tǒng)散熱不均、重量過大、環(huán)境適應(yīng)性差以及現(xiàn)有分布式系統(tǒng)可靠性不足的技術(shù)問題。

2、技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)，包括：分布式冷卻回路、智能流量調(diào)節(jié)裝置、微型散熱器、附加冷卻支路、冷卻水泵，所述分布式冷卻回路包括多個并聯(lián)設(shè)置的冷卻支路，所述冷卻支路分別連接至發(fā)動機氣缸，用于對發(fā)動機不同部位進行獨立冷卻；所述微型散熱器設(shè)置在冷卻支路中，用于在緊湊空間內(nèi)實現(xiàn)高效熱交換，微型散熱器適用于緊湊空間，可在航空發(fā)動機有限的空間內(nèi)進行靈活布置，不占用過多的空間資源，有助于優(yōu)化發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高空間利用率；所述智能流量調(diào)節(jié)裝置包括溫度傳感器、電動流量調(diào)節(jié)閥及智能冷卻控制單元，所述溫度傳感器實時監(jiān)測冷卻液溫度，并將信號傳遞至智能冷卻控制單元，所述智能冷卻控制單元根據(jù)所述信號控制電動流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)冷卻液流量，避免了冷卻液的過度循環(huán)，減少了不必要的能量消耗，在一定程度上降低了發(fā)動機的能耗，提高了燃油經(jīng)濟性；所述附加冷卻支路并聯(lián)于高溫回水總管，并配置微型散熱器和電子風(fēng)扇，用于在高負荷、高海拔或密閉環(huán)境下增強散熱能力；所述冷卻水泵與發(fā)動機曲軸連接，為冷卻液循環(huán)提供動力，保證冷卻液在整個冷卻系統(tǒng)中持續(xù)流動，實現(xiàn)有效的熱量傳遞。

3、進一步的，本技術(shù)中所述一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)，所述微型散熱器的數(shù)量可基于發(fā)動機工作環(huán)境動態(tài)調(diào)整，在高海拔或低溫環(huán)境下通過串聯(lián)或并聯(lián)附加微型散熱器以適配散熱需求。通過串聯(lián)或并聯(lián)附加微型散熱器，系統(tǒng)可以更精確地匹配發(fā)動機在不同環(huán)境下的散熱需求。在高海拔環(huán)境中，空氣密度降低，散熱效率下降，串聯(lián)附加散熱器可增加冷卻液的散熱行程和時間；而在低溫環(huán)境下，并聯(lián)附加散熱器可擴大散熱面積，確保發(fā)動機始終處于最佳工作溫度。

4、進一步的，本技術(shù)中所述一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)，所述智能冷卻控制單元還配置有異常報警模塊，當監(jiān)測到冷卻液流量、溫度或壓力超出閾值時，觸發(fā)報警并自動調(diào)節(jié)流量或啟動電子風(fēng)扇。系統(tǒng)的自動監(jiān)測、報警和調(diào)節(jié)功能相互配合，增強了冷卻系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

5、進一步的，本技術(shù)中所述一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)，所述冷卻支路的并聯(lián)設(shè)計包括低溫進水支路和高溫回水支路，分別連接至發(fā)動機冷卻水進口和高溫出水口，確保各氣缸冷卻溫度一致性。冷卻支路采用并聯(lián)設(shè)計，使得每個氣缸都能擁有相對獨立的冷卻循環(huán)路徑。低溫進水支路將低溫冷卻液輸送到發(fā)動機冷卻水進口，為各氣缸提供冷卻所需的低溫介質(zhì)；高溫回水支路則從發(fā)動機高溫出水口收集高溫冷卻液，形成一個完整的循環(huán)過程，通過這種并聯(lián)的低溫進水支路和高溫回水支路設(shè)計，能保證冷卻液以相對均勻的流量和溫度分配到各個氣缸。每個氣缸接收的冷卻液條件相近，從而確保各氣缸的冷卻溫度保持一致，避免因個別氣缸冷卻不足或過度冷卻而影響發(fā)動機的整體性能。

6、進一步的，本技術(shù)中所述一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)，所述微型散熱器采用翅片板式結(jié)構(gòu)，包括散熱器進口、散熱器總管、散熱器支管、散熱器翅片及散熱器出口，所述翅片板式微型散熱器的散熱器翅片采用高導(dǎo)熱復(fù)合材料，且散熱器支管的分布密度基于發(fā)動機熱負荷分布優(yōu)化設(shè)計。微型散熱器運用翅片板式結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)能夠顯著增加冷卻液與空氣的接觸面積。冷卻液從散熱器進口流入，經(jīng)散熱器總管分配到各個散熱器支管，在流經(jīng)支管過程中，熱量借助散熱器翅片快速傳遞到周圍空氣中，最后從散熱器出口流出，實現(xiàn)高效的熱交換，散熱器支管的分布密度依據(jù)發(fā)動機熱負荷分布進行優(yōu)化設(shè)計。在發(fā)動機熱負荷較高的區(qū)域，增加支管的分布密度，使更多的冷卻液能夠流經(jīng)該區(qū)域，增強散熱效果；而在熱負荷較低的區(qū)域，適當減少支管密度，從而合理分配冷卻液流量，提高整個冷卻系統(tǒng)的散熱效率。

7、進一步的，本技術(shù)中所述一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)，還包括散熱器聯(lián)通管路，用于將發(fā)動機自帶散熱器與附加微型散熱器連接，形成多級散熱網(wǎng)絡(luò)。散熱器聯(lián)通管路將發(fā)動機自帶散熱器與附加微型散熱器連接起來，形成一個多級散熱的結(jié)構(gòu)。冷卻液可以依次流經(jīng)不同的散熱器，經(jīng)過多次散熱處理，能更有效地降低冷卻液的溫度，增強整個冷卻系統(tǒng)的散熱能力，聯(lián)通管路為冷卻液提供了從發(fā)動機自帶散熱器流向附加微型散熱器，或者反向流動的通道，確保冷卻液在多級散熱網(wǎng)絡(luò)中能夠順暢循環(huán)，使各個散熱器都能充分發(fā)揮作用。

8、進一步的，本技術(shù)中所述一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)，所述電動流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)邏輯包括：當冷卻液溫度低于第一預(yù)設(shè)閾值時，減少流量以縮短發(fā)動機預(yù)熱時間，讓發(fā)動機更快地達到適宜的工作溫度，使發(fā)動機盡快進入高效運行狀態(tài)；當冷卻液溫度高于第二預(yù)設(shè)閾值時，增大流量讓更多低溫冷卻液進入發(fā)動機，加快熱量散發(fā)或啟動附加微型散熱器及電子風(fēng)扇強化散熱。

9、本發(fā)明還提供一種航空重油發(fā)動機的冷卻方法，基于上述一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)，包括以下步驟：

10、s1：通過溫度傳感器實時采集冷卻液溫度信號；

11、s2：智能冷卻控制單元將所述溫度信號與第一預(yù)設(shè)閾值、第二預(yù)設(shè)閾值進行對比；

12、s3：根據(jù)對比結(jié)果動態(tài)調(diào)節(jié)電動流量調(diào)節(jié)閥的開度，具體包括：

13、若溫度低于第一閾值，減少冷卻液流量以加速發(fā)動機預(yù)熱；

14、若溫度高于第二閾值，增大流量或啟動附加微型散熱器及電子風(fēng)扇進行強制散熱；

15、s4：通過并聯(lián)冷卻支路對各氣缸進行獨立冷卻，確保溫度均衡；

16、進一步的，本技術(shù)中所述一種航空重油發(fā)動機的冷卻方法，還包括：在發(fā)動機冷啟動階段，通過減少冷卻液流量縮短預(yù)熱時間；在極端環(huán)境或超負荷工況下，觸發(fā)報警并切換至冗余冷卻支路以維持散熱能力。

17、上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有如下有益效果：

18、本發(fā)明所述的一種航空重油發(fā)動機分布式智能冷卻系統(tǒng)通過分布式冷卻回路中多個并聯(lián)設(shè)置的冷卻支路對發(fā)動機不同部位進行獨立冷卻，解決了傳統(tǒng)集中式冷卻系統(tǒng)熱分布不均、易導(dǎo)致局部過熱或冷卻不足的問題，同時降低了系統(tǒng)的體積與重量；通過設(shè)置在冷卻支路中的微型散熱器，利用翅片板式結(jié)構(gòu)及高導(dǎo)熱復(fù)合材料的翅片，在緊湊空間內(nèi)實現(xiàn)高效熱交換，并基于發(fā)動機熱負荷分布優(yōu)化支管密度，合理分配冷卻液流量，提升了散熱效率；通過智能流量調(diào)節(jié)裝置實時監(jiān)測冷卻液溫度并調(diào)節(jié)電動流量調(diào)節(jié)閥開度，實現(xiàn)冷啟動時加速預(yù)熱、高溫時強化散熱，提高了燃油經(jīng)濟性與發(fā)動機壽命；通過附加冷卻支路在高負荷、高海拔或密閉環(huán)境下增強散熱能力；通過散熱器聯(lián)通管路連接發(fā)動機自帶散熱器與附加微型散熱器形成多級散熱網(wǎng)絡(luò)，更有效地降低冷卻液溫度；通過智能冷卻控制單元的異常報警模塊實時監(jiān)測冷卻液參數(shù)，超出閾值時觸發(fā)報警并自動調(diào)節(jié)，增強了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；通過可基于發(fā)動機工作環(huán)境動態(tài)調(diào)整微型散熱器數(shù)量，精確匹配不同環(huán)境下的散熱需求，提升了系統(tǒng)在極端環(huán)境下的適應(yīng)性。

19、本發(fā)明所述的一種航空重油發(fā)動機的冷卻方法通過溫度傳感器實時采集冷卻液溫度信號，為后續(xù)的智能調(diào)節(jié)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；通過智能冷卻控制單元將溫度信號與預(yù)設(shè)閾值對比，依據(jù)對比結(jié)果動態(tài)調(diào)節(jié)電動流量調(diào)節(jié)閥的開度，實現(xiàn)冷啟動時減少流量加速預(yù)熱、高溫時增大流量或啟動附加散熱設(shè)備強制散熱，確保發(fā)動機能快速進入并保持高效運行狀態(tài)；通過并聯(lián)冷卻支路對各氣缸進行獨立冷卻，保證各氣缸冷卻溫度一致，提高發(fā)動機整體性能；通過在發(fā)動機冷啟動階段減少冷卻液流量縮短預(yù)熱時間，以及在極端環(huán)境或超負荷工況下觸發(fā)報警并切換至冗余冷卻支路，增強了發(fā)動機在特殊工況下的穩(wěn)定性和可靠性，保障了航空重油發(fā)動機在復(fù)雜環(huán)境下的高性能運行與安全穩(wěn)定。