一种直升机空调制冷系统

摘要

本发明公开了一种直升机空调制冷系统，包括：软启动单元，用于控制压缩机启动时的工作电流和转速，降低所述压缩机启动时工作电流的增速，以及降低所述压缩机启动时转速的增速；互锁单元，用于控制空调与机载大负载部件错开工作；循环单元，用于利用直升机已有的供风装置和通风管道进行风道布置，实现循环制冷。本发明采用压缩机软启动技术能够降低空调启动对机载电源的冲击，采用机载大负载用电部件与空调用电之间互锁方案，解决空调用电与机载大负载部件用电之间的供电不足，根据直升机自身特点，利用原有的通风风道、出风口和供风装置，解决直升机风道布置困难、风量不足、制冷量不足及重量大的问题。

权利要求

1.一种直升机空调制冷系统，其特征在于，包括：

软启动单元，用于控制压缩机启动时的工作电流和转速，降低所述压缩机启动时工作电流的增速，以及降低所述压缩机启动时转速的增速，所述软启动单元包括第一接触器、第二接触器、控制面板和软启动模块，所述第一接触器连接在机载直流电源和所述控制面板之间，所述第二接触器和所述软启动模块依次连接在机载三相交流电源和所述压缩机之间，所述软启动模块与所述控制面板相连；

所述软启动模块用于获取所述压缩机的状态信息，并将所述状态信息发送给所述控制面板，所述控制面板用于根据所述状态信息发出控制信号，所述软启动模块根据所述控制信号驱动所述机载三相交流电源向所述压缩机供电；

所述状态信息包括所述压缩机的工作电流及转速；

互锁单元，用于控制空调与机载大负载部件错开工作；

循环单元，用于利用直升机已有的供风装置和通风管道进行风道布置，实现循环制冷。

2.根据权利要求1所述的直升机空调制冷系统，其特征在于，所述互锁单元包括第一控制开关、第二控制开关、第三接触器和第四接触器，所述第三接触器连接在所述机载直流电源和第一机载大负载部件之间，所述第四接触器连接在所述机载三相交流电源和第二机载大负载部件之间，所述第一控制开关分别与所述第三接触器、所述第一接触器和所述第二接触器相连，所述第二控制开关分别与所述第四接触器、所述第一接触器和所述第二接触器相连；

所述机载直流电源用于为所述第一控制开关和所述第二控制开关供电，当所述第一控制开关控制所述第三接触器导通时，同时控制所述第一接触器和所述第二接触器断开，当所述第二控制开关控制所述第四接触器导通时，同时控制所述第一接触器和所述第二接触器断开。

3.根据权利要求1或2所述的直升机空调制冷系统，其特征在于，所述直升机上设置有第一风机和第二风机，所述第一接触器还与所述第一风机和所述第二风机相连。

4.根据权利要求1所述的直升机空调制冷系统，其特征在于，所述循环单元包括蒸发器组件、压缩机、冷凝器组件、膨胀阀、供风装置和通风管道，所述蒸发器组件、所述压缩机、所述冷凝器组件和所述膨胀阀组成制冷剂循环回路，所述供风装置、所述蒸发器组件和所述直升机的机舱之间通过所述通风管道连接；

所述压缩机用于吸入所述蒸发器组件出口的低温低压气态制冷剂，并压缩成高温高压液态制冷剂排出；

所述冷凝器组件用于将所述高温高压液态制冷剂逐步冷凝成低温高压液态制冷剂，并将散出的热量排到外界环境中；

所述膨胀阀用于对所述低温高压液态制冷剂进行节流降压，并以气液两相状态排出；

所述蒸发器组件用于使气液两相状态的制冷剂完全气化吸收空气中的热量，形成过热状态的低温低压气态制冷剂，进入所述压缩机；

所述供风装置用于将冷却后的空气送入所述直升机的机舱，进行闭式循环。

5.根据权利要求1所述的直升机空调制冷系统，其特征在于，所述机载大负载部件包括吊装大功率负载和照明大功率负载。

说明书

一种直升机空调制冷系统

技术领域

[0001] 本发明涉及飞机环控技术领域，尤其涉及一种直升机空调制冷系统。

背景技术

[0002] 现有的直升机空调制冷系统主要存在以下问题：1.空调启动电流对机载电源冲击过大，影响到机载电源的稳定性，对机载设备用电造成威胁，甚至导致部分设备不能工作；2.在特定环境下机载大负载部件与空调同时工作造成直升机供电不足，影响到主要功能部件的正常工作；3.直升机的结构紧凑特点导致其管道布置和风口布置很难实现，布置完风道后存在风量不足、制冷效果达不到要求等问题，但空调总体重量仍然达到50～60kg，降低了直升机的有效载重能力。

[0003] 通过对国内外专利、产品、文献等调查，没有发现与针对此三类问题提出的解决方案相同或相近的处理技术。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直升机空调制冷系统，以解决空调启动对机载电源的冲击，解决空调用电与机载大负载部件用电之间的供电不足，解决直升机风道布置困难、风量不足、制冷量不足及重量大的问题。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一种直升机空调制冷系统，包括：

[0007] 软启动单元，用于控制压缩机启动时的工作电流和转速，降低所述压缩机启动时工作电流的增速，以及降低所述压缩机启动时转速的增速；

[0008] 互锁单元，用于控制空调与机载大负载部件错开工作；

[0009] 循环单元，用于利用直升机已有的供风装置和通风管道进行风道布置，实现循环制冷。

[0010] 优选地，所述软启动单元包括第一接触器、第二接触器、控制面板和软启动模块，所述第一接触器连接在机载直流电源和所述控制面板之间，所述第二接触器和所述软启动模块依次连接在机载三相交流电源和所述压缩机之间，所述软启动模块与所述控制面板相连；

[0011] 所述软启动模块用于获取所述压缩机的状态信息，并将所述状态信息发送给所述控制面板，所述控制面板用于根据所述状态信息发出控制信号，所述软启动模块根据所述控制信号驱动所述机载三相交流电源向所述压缩机供电；

[0012] 所述状态信息包括所述压缩机的工作电流及转速。

[0013] 优选地，所述互锁单元包括第一控制开关、第二控制开关、第三接触器和第四接触器，所述第三接触器连接在所述机载直流电源和第一机载大负载部件之间，所述第四接触器连接在所述机载三相交流电源和第二机载大负载部件之间，所述第一控制开关分别与所述第三接触器、所述第一接触器和所述第二接触器相连，所述第二控制开关分别与所述第四接触器、所述第一接触器和所述第二接触器相连；

[0014] 所述机载直流电源用于为所述第一控制开关和所述第二控制开关供电，当所述第一控制开关控制所述第三接触器导通时，同时控制所述第一接触器和所述第二接触器断开，当所述第二控制开关控制所述第四接触器导通时，同时控制所述第一接触器和所述第二接触器断开。

[0015] 优选地，所述直升机上设置有第一风机和第二风机，所述第一接触器还与所述第一风机和所述第二风机相连。

[0016] 优选地，所述循环单元包括蒸发器组件、压缩机、冷凝器组件、膨胀阀、供风装置和通风管道，所述蒸发器组件、所述压缩机、所述冷凝器组件和所述膨胀阀组成制冷剂循环回路，所述供风装置、所述蒸发器组件和所述直升机的机舱之间通过所述通风管道连接；

[0017] 所述压缩机用于吸入所述蒸发器组件出口的低温低压气态制冷剂，并压缩成高温高压液态制冷剂排出；

[0018] 所述冷凝器组件用于将所述高温高压液态制冷剂逐步冷凝成低温高压液态制冷剂，并将散出的热量排到外界环境中；

[0019] 所述膨胀阀用于对所述低温高压液态制冷剂进行节流降压，并以气液两相状态排出；

[0020] 所述蒸发器组件用于使气液两相状态的制冷剂完全气化吸收空气中的热量，形成过热状态的低温低压气态制冷剂，进入所述压缩机；

[0021] 所述供风装置用于将冷却后的空气送入所述直升机的机舱，进行闭式循环。

[0022] 优选地，所述机载大负载部件包括吊装大功率负载和照明大功率负载。

[0023] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0024] 1.本发明采用压缩机软启动技术，控制压缩机工作电流缓慢增加和转速的缓慢提升，减少压缩机启动时冲击电流过大，保证直升机用电安全；压缩机正常工作电流20A，无软启动方案压缩机启动冲击电流80A～100A，增加软启动技术后启动电流不大于50A。

[0025] 2.本发明采用机载大负载用电部件与空调用电之间互锁方案，直升机供电能力有限，该方案保证空调用电与机载大负载部件用电错开工作，杜绝了机载电源供电不足风险，保证直升机用电安全。

[0026] 3.本发明根据直升机自身特点，利用原有的通风风道、出风口和供风装置，完全解决风道布置、出风口布置及风阻计算困难问题，利用原有风机，解决风量匹配和前后舱风量分配难题，大大减少空调整体重量，提高有效载重量；按此方案空调整体重量由50～60kg降低到40kg，避免由于布置不规则风道导致空调的风量不足问题。

附图说明

[0027] 图1是本发明所述直升机空调制冷系统的结构框图；

[0028] 图2是本发明所述软启动单元的结构示意图；

[0029] 图3是本发明所述互锁单元的结构示意图；

[0030] 图4是本发明所述循环单元的结构示意图；

[0031] 图5是本发明实施例中直升机循环管路布置示意图。

[0032] 图中：1-软启动单元，101-第一接触器，102-第二接触器，103-控制面板，104-软启动模块，2-互锁单元，201-第一控制开关，202-第二控制开关，203-第三接触器，204-第四接触器，3-循环单元，4-机载直流电源，5-机载三相交流电源，6-压缩机，7-第一机载大负载部件，8-第二机载大负载部件，9-第一风机，10-第二风机，11-蒸发器组件，12-冷凝器组件，13-膨胀阀，14-供风装置，15-通风管道，16-机舱，17-前出风口，18-后出风口，19-制冷剂管道。

具体实施方式

[0033] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

[0034] 本发明提供了一种直升机空调制冷系统，如图1所示，所述直升机空调制冷系统包括：软启动单元1，用于控制压缩机启动时的工作电流和转速，降低压缩机启动时工作电流的增速，以及降低压缩机启动时转速的增速；互锁单元2，用于控制空调与机载大负载部件错开工作；循环单元3，用于利用直升机已有的供风装置和通风管道进行风道布置，实现循环制冷。

[0035] 其中，软启动单元1控制压缩机工作电流缓慢增加和转速的缓慢提升，减少压缩机启动时冲击电流过大，保证直升机用电安全；互锁单元2保证空调用电与机载大负载部件用电错开工作，杜绝了机载电源供电不足风险；循环单元3根据直升机自身特点，利用原有的通风风道、出风口和供风装置，解决风道布置的问题，大大减少空调整体重量，提高有效载重量。

[0036] 进一步地，如图2所示，软启动单元1包括第一接触器101、第二接触器102、控制面板103和软启动模块104，第一接触器101连接在机载直流电源4和控制面板103之间，第二接触器102和软启动模块104依次连接在机载三相交流电源5和压缩机6之间，软启动模块104与控制面板103相连；

[0037] 软启动模块104用于获取压缩机6的状态信息，并将状态信息发送给控制面板103，控制面板103用于根据状态信息发出控制信号，软启动模块104根据控制信号驱动机载三相交流电源5向压缩机6供电；

[0038] 其中，状态信息包括压缩机6的工作电流及转速，软启动模块104通过控制压缩机6电机的工作电流和转速缓慢增加，避免了大电流对机载电源的冲击。在本实施例中，压缩机6采用机载三项交流电源5驱动，压缩机6常规启动电流为110A，对压缩机6采用软启动技术后，启动电流可减小到30A。

[0039] 进一步地，如图3所示，互锁单元2包括第一控制开关201、第二控制开关202、第三接触器203和第四接触器204，第三接触器203连接在机载直流电源4和第一机载大负载部件7之间，第四接触器204连接在机载三相交流电源5和第二机载大负载部件8之间，第一控制开关201分别与第三接触器203、第一接触器101和第二接触器102相连，第二控制开关202分别与第四接触器204、第一接触器101和第二接触器102相连；

[0040] 机载直流电源4用于为第一控制开关201和第二控制开关202供电，当第一控制开关201控制第三接触器203导通时，同时控制第一接触器101和第二接触器102断开，当第二控制开关202控制第四接触器204导通时，同时控制第一接触器101和第二接触器102断开。

[0041] 这里的机载大负载部件包括吊装大功率负载和照明大功率负载等，例如，第一机载大负载部件7和第二机载大负载部件8可以是吊装大功率负载或照明大功率负载，本发明采用空调用电与吊装、照明用电互锁的方式，保证直升机吊装和照明正常工作，同时保证整机的用电安全。

[0042] 进一步地，直升机上设置有第一风机9和第二风机10，第一接触器101还与第一风机9和第二风机10相连。第一风机9和第二风机10属于直升机供风装置，配合直升机已有通风管道可用于空调制冷系统中。

[0043] 当检测到第一机载大负载部件7或第二机载大负载部件8接入电源处于用电状态时，第一接触器101和第二接触器102分别与机载直流电源4和机载三相交流电源5自动断开，避免空调相关设备与机载大负载部件同时工作，保证机载大负载部件供电充足。

[0044] 进一步地，如图4所示，循环单元3包括蒸发器组件11、压缩机6、冷凝器组件12、膨胀阀13、供风装置14和通风管道15，蒸发器组件11、压缩机6、冷凝器组件12和膨胀阀13组成制冷剂循环回路，供风装置14、蒸发器组件11和直升机的机舱16之间通过通风管道15连接；

[0045] 其中，压缩机6用于吸入蒸发器组件11出口的低温低压气态制冷剂，并压缩成高温高压液态制冷剂排出；冷凝器组件12用于将高温高压液态制冷剂逐步冷凝成高温高压液态制冷剂，并将散出的热量排到外界环境中；膨胀阀13用于对低温高压液态制冷剂进行节流降压，并以气液两相状态排出；蒸发器组件11用于使气液两相状态的制冷剂完全气化吸收空气中的热量，形成过热状态的低温低压气态制冷剂，进入压缩机6；供风装置14用于将冷却后的空气送入直升机的机舱16，进行闭式循环。

[0046] 具体地，直升机采用蒸发循环制冷原理，分四个过程：

[0047] a)压缩过程：压缩机6吸入蒸发器组件11出口过来的低温低压气态制冷剂，把它压缩成高温高压的液态制冷剂排出压缩机6。

[0048] b)放热过程：高温高压的液态制冷剂进入冷凝器组件12，逐步冷凝成低温高压的液态制冷剂，放出大量的热，通过冷凝风机将制冷剂散出的热量排到外界环境中。

[0049] c)节流过程：高温高压的液态制冷剂通过膨胀阀13节流降压，压力和温度急剧下降，制冷剂以气液两相状态排出膨胀阀13。

[0050] d)吸热过程：两相状态的制冷剂进入蒸发器组件11，制冷剂在蒸发器内完全气化，通过蒸发器组件11吸收货舱室内空气中的热量，制冷剂在出口处成为过热状态的低温低压的气态制冷剂，之后进入压缩机6。

[0051] 图5是直升机循环管路布置示意图。压缩机6压缩制冷剂液化，经冷凝器组件12冷却降温，沿制冷剂管道19到蒸发器组件11，制冷剂在蒸发器组件11内气化吸热，最后再回到压缩机6，机舱内的空气在风机作用下经过蒸发器11降温后，借用直升机通风管道15把冷气输送到机舱，通过前出风口17和后出风口18进入舱内，避免重新布置管路，空调整体重量降低约15kg。

[0052] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。