航空电子设备舱

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航空电子设备舱
申请号	CN201580066086.0	申请日	2015-11-04	公开(公告)号	CN107278387B	公开(公告)日	2019-05-17
申请人	赛峰电气与电源公司; 空中客车运营公司;			发明人	菲利浦·皮埃尔·亚威农; 让·马克·布里内奥; 亚历山大·弗勒里; 弗朗索瓦·高格; 菲利浦·麦莱特;
摘要	本发明涉及一种用于安装至少一个电气模块(M)的航空电子设备舱(1)，该航空电子设备舱包括流体冷却系统和壳体(2)，该壳体与电气模块(M)互补并且包括背面(20)和敞开的前面(21)，模块(M)可以通过敞开的前面(21)可拆卸地安装到所述壳体(2)内，背面(20)上设置有适于连接至电气模块(M)的电连接器，其特征在于，流体冷却系统包括设置在壳体(2)的背面(20)上的冷板(3)，该冷板适于在电气模块(M)被安装到壳体(2)内时使所述电气模块(M)冷却。
权利要求	1.一种用于安装至少一个电气模块(M)的航空电子设备舱(1)，所述航空电子设备舱包括流体冷却系统和壳体(2)，所述壳体与所述电气模块(M)互补并且包括背面(20)和敞开的前面(21)，所述电气模块(M)能够通过所述敞开的前面能拆卸地安装到所述壳体(2)内，所述背面上设置有适于连接至所述电气模块(M)的电连接器(60，70，71)，其特征在于，所述流体冷却系统包括设置在所述壳体(2)的所述背面(20)上的冷板(3)，所述冷板适于在所述电气模块(M)安装到所述壳体(2)内时对所述电气模块(M)进行冷却。 2.根据权利要求1所述的航空电子设备舱(1)，其特征在于，所述航空电子设备舱包括至少一个导销(10)，所述至少一个导销被设置在所述壳体(2)的所述背面(20)上，以引导所述电气模块(M)在所述壳体(2)内的位移。 3.根据权利要求2所述的航空电子设备舱(1)，其特征在于，所述航空电子设备舱包括两个导销(10)。 4.根据前述权利要求中任一项所述的航空电子设备舱(1)，其特征在于，所述航空电子设备舱包括缓冲挡板(11)，所述缓冲挡板被设置在所述壳体(2)的所述背面(20)上，使得在将所述电气模块(M)安装到所述壳体(2)内的过程中，当所述电气模块(M)到达所述壳体(2)的所述背面(20)时，使所述电气模块(M)的运动减弱。 5.根据权利要求1-3中任一项所述的航空电子设备舱(1)，其特征在于，所述航空电子设备舱包括门(P)，所述门被设置在所述壳体(2)的所述前面(21)处，以在所述电气模块(M)被安装到所述壳体(2)内时对所述电气模块进行保护。 6.根据权利要求5所述的航空电子设备舱(1)，其特征在于，所述门(P)包括压力装置(9)，所述压力装置用于确保当所述电气模块(M)被安装到所述壳体(2)内并且所述门(P)被关闭时，以足够的接触压力将所述电气模块(M)压抵在所述冷板(3)上。 7.根据权利要求1-3中任一项所述的航空电子设备舱(1)，其特征在于，所述航空电子设备舱包括插入材料，所述插入材料被设置成在所述电气模块(M)被安装到所述壳体(2)内时，所述插入材料位于所述冷板(3)与所述电气模块(M)之间，以便增强所述电气模块(M)与所述冷板(3)之间的热交换。 8.一种电气模块(M)，所述电气模块安装在根据权利要求1至7中任一项所述的航空电子设备舱(1)中。 9.一种包括电气模块(M)的组件，所述电气模块安装在根据权利要求1至7中任一项所述的航空电子设备舱(1)中。 10.一种飞行器，包括根据权利要求1至7中任一项所述的航空电子设备舱(1)。
说明书全文	航空电子设备舱技术领域 [0001] 本发明涉及一种容纳用于飞行器的电气模块的航空电子设备舱，或者更一般地，容纳用于空中运输工具、太空运输工具、海上运输工具或陆地运输工具的电气模块的航空电子设备舱。 [0002] 更确切地说，本发明涉及一种集成到航空电子设备舱中用于冷却电气模块的冷却系统，所述电气模块例如可以是功率电子模块。背景技术 [0003] 现代飞行器包括越来越多的电气系统，因此必须配备有诸如功率电子模块之类的电气模块，以确保不同电气系统的工作(例如，由交流发电机/起动机进行电气起动、借助于电气压缩机抑制发动机空气摄入量来对飞行器进行空气调节和增压、对机翼和尾翼进行电气除冰来代替空气除冰、电气制动代替液压制动、起落架的电气回缩/伸展、通过轮子中所安置的电动机来使飞行器在地面上移动)。 [0004] 这些电气模块以可拆卸的方式安装在飞行器内的航空电子设备舱中。更确切地说，电气模块被插入到与所述电气模块互补的壳体中，航空电子设备舱包括多个壳体。 [0005] 这些电气模块被称为外场可更换单元(或LRU)。事实上，设计这些LRU模块以使得可以在维护操作期间，通过拆除有缺陷的模块并且在其位置处安装新的功能性LRU模块来对这些LRU模块分别进行更换。 [0006] 这些LRU模块具有很强的热耗散并且不能满足于传统的通过通风和抽气进行冷却的冷却装置。因此，已经知道将这些LRU模块与流体冷却装置连接以有效地使所述LRU模块冷却。通常，这些流体冷却装置包括：集成到每个LRU模块中的表面热交换器(称为“冷板”)、传热流体贮存器以及用于冷却所述流体的装置。因此，当所述LRU模块被安装在航空电子设备舱中时，冷板通过具有快速连接/断开能力的液压连接器连接到传热流体贮存器，使得：当LRU模块被安装到航空电子设备舱中时，LRU模块可以通过传热流体在冷板中的循环而被冷却。 [0007] 但是这样的解决方案有几个难点。首先，具有快速连接/断开能力的液压连接器的使用寿命是有限的，并且在具有快速连接/断开能力的液压连接器处还存在泄漏的风险，于是这涉及具有快速连接/断开能力的液压连接器的监控和维护操作。 [0008] 另外，这样的解决方案在LRU模块在航空电子设备舱的壳体中安装和拆卸的过程中引起问题。事实上，LRU模块会具有相当大的重量(超过25公斤)，这使得难以对它们进行搬运。因此，与冷却装置的连接位于LRU模块的侧面，这意味着LRU模块的安装和拆卸要非常精确，以免损坏LRU模块上和舱上的冷却装置。发明内容 [0009] 本发明的总体目的是提出一种利于对电气模块进行维护操作并且令人满意地确保所述电气模块的冷却的航空电子设备舱。 [0010] 更具体地，根据本发明的一个方面包括用于安装至少一个电气模块的航空电子设备舱，该航空电子设备舱包括流体冷却系统和壳体，所述壳体与电气模块互补并且包括背面和敞开的前面，模块可以通过该敞开的前面可拆卸地安装在所述壳体内，在背面上设置有适于连接至电气模块的电连接器，其特征在于，流体冷却系统包括设置在壳体的背面上的冷板，所述冷板适于在所述电气模块被安装到所述壳体内时使电气模块冷却。 [0011] 根据一个特定特征，航空电子设备舱包括至少一个导销，所述至少一个导销被设置在壳体的背面上，以引导电气模块在所述壳体内的位移。 [0012] 根据一个附加特征，航空电子设备舱包括两个导销。 [0013] 根据一个附加特征，航空电子设备舱包括缓冲挡板，该缓冲挡板被设置在壳体的背面上，使得在将电气模块安装到所述壳体内的过程中，当所述电气模块到达壳体的背面时，使所述电气模块的运动减弱。 [0014] 根据另一特征，航空电子设备舱包括门，该门被设置在壳体的前面处，以在电气模块被安装到所述壳体内时对电气模块进行保护。 [0015] 根据一个特定特征，门包括压力装置，该压力装置用于确保当所述电气模块被安装到壳体内并且门被关闭时，以足够的接触压力将所述电气模块压抵在冷板上。 [0016] 根据一个附加特征，航空电子设备包括插入材料，该插入材料被设置成在电气模块被安装到壳体内时，所述插入材料位于所述冷板与所述电气模块之间，以便增强电气模块与冷板之间的热交换。 [0017] 根据另一方面，本发明涉及一种电气模块，其特征在于，该电气模块适于在根据前面引用的特征之一的航空电子设备舱中进行安装及冷却。 [0018] 根据另一方面，本发明涉及一种包括电气模块的组件，该电气模块安装在根据前面引用的特征之一的航空电子设备舱中。 [0019] 根据另一方面，本发明涉及一种飞行器，该飞行器包括根据前面引用的特征之一的航空电子设备舱。附图说明 [0020] 本发明的其他特征、目的和优点将根据以下的详细描述以及参考通过非限制性示例的方式给出的附图而得以体现，并且在附图中： [0021] 图1示出了根据第一实施例的航空电子设备舱的俯视图； [0022] 图2示出了根据第一实施例的舱的壳体的前视图； [0023] 图3示出了根据第一实施例的壳体的侧视图，该壳体中安装有电气模块； [0024] 图4示出了根据第一实施例的舱的壳体的后视图； [0025] 图5是图1至图4的图例； [0026] 图6a、图6b和图6c示出了航空电子设备舱的壳体的背面的变体。具体实施方式 [0027] 如图1至图4所示，航空电子设备舱1包括多个壳体2，每个壳体界定了一个腔室，使得可以在每个壳体2内安装电气模块M。 [0028] 每个壳体2与该壳体要容纳的电气模块M在形状上互补。通常，电气模块M是长方体。按这种方式，壳体2也是长方体，并且包括： [0029] -矩形背面20； [0030] -矩形前面21，该矩形前面21是敞开的，使得模块M可以经由该前面21被安装到壳体2中； [0031] -两个矩形侧面22； [0032] -矩形上面23； [0033] -矩形下面24。 [0034] 为了确保安装在壳体2中的电气模块M的电连接(电源和数据信号)，电连接器被设置在壳体2的背面20上，使得当电气模块M被安装到壳体2中时，电连接器与在电气模块M上所设置的互补连接器连接。这些电连接器连接至设置在背面20后面的电路，所述电路由母线8和电线7组成，母线8向电气模块M传送电力，电线7向电气模块M发送数据信号。 [0035] 更确切地说，背面20上设置的电连接器是： [0036] -位于背面20的边缘部分上、与母线8连接的三个交流电触点60； [0037] -位于背面20的边缘部分上、与母线8连接的两个直流电触点61； [0038] -用于控制信号的连接器70，该连接器70位于背面20的中心部分并且与电线7连接。 [0039] 随着现代飞行器需要越来越大的电力，电气模块M(该电气模块M是向飞行器的各种电气设备供电的功率电子模块)会耗散大量的热量。因此为了将电气模块M冷却，在每个壳体2的背面20的中心部分上设置了冷板3。当电气模块M被安装到壳体2中时，电气模块M与冷板3接触并且被冷却。 [0040] 如图1和图3所示，设置在背面20上的冷板3通过液压连接器4连接至传热流体贮存器以及连接至所述传热流体的冷却系统(未示出)。 [0041] 冷板3是表面热交换器，在其内部循环有传热流体。传热流体在冷板3中得到冷却，传热流体通过吸收由电气模块M耗散的热量而被再次加热，然后传热流体通过设置在航空电子设备舱1后面的冷却系统被冷却。例如，冷却系统可以是两相环路系统。 [0042] 这种实施例的优点在于，液压连接器4是确保与冷板3进行固定连接的连接器，不存在快速连接/断开的缺点，这既确保了液压连接器4与冷板3之间的更好的密封，又减少了流体冷却系统的维护，因为液压连接器4具有更长的使用寿命。 [0043] 此外，将冷板3集成到了舱中，使得他们不用以结构上的方式工作。 [0044] 冷板3被设置在壳体2的背面20上，以： [0045] -使得冷板3/模块M与电触点的接触压力在同一轴线上； [0046] -避免在电气模块M的安装或拆卸过程中与模块M的侧壁22的摩擦。因此，电气模块M的安装和拆卸不需要在电气模块M滑入壳体2中时进行精确的移动。这个优点特别重要，因为对电气模块M的搬运可能因电气模块M具有相当大的重量而变得复杂。 [0047] 在第一实施例中，在每个壳体2的背面20上，冷板3被设置成围绕用于控制信号的连接器70，以便包围所述用于控制信号的连接器70。 [0048] 为了在电气模块M被安装到壳体2中时改进电气模块M的冷却，耗散最多热量的电气部件优选地被设置在电气模块M的后面，以便于尽可能地靠近冷板3。同时，冷板3根据模块M的热制图而设计。 [0049] 作为优势并且如图2至图4所示，航空电子设备舱1包括两个导销10，这两个导销10设置在每个壳体2的背面20上。这些导销10包括杆，该杆伸出到由每个壳体2所限定的腔室内。这些导销10旨在穿入到位于电气模块M后面的互补孔中，以引导电气模块M在壳体2内的位移。这样的引导确保位于壳体2的背面20上的不同电连接器与设置在电气模块M上的互补连接器适当地对准，并且通过这种方式确保电气模块M与飞行器的电路的电气连接。 [0050] 导销10优选地包括下述端部，该端部指向壳体2的前面21并且被切成斜边，使得即使在安装电气模块M的过程中位于电气模块M上的孔与导销10没有完全对准，导销10仍然可以缩回到所述孔中。 [0051] 设置在背面20上的导销10的数量优选为两个，然而航空电子设备舱1也可以仅包括一个导销10，或者多于两个的导销10(例如，三个)。 [0052] 背面20包括两个导销10的事实具有如下作用：阻挡电气模块M的任何旋转、允许沿着导销10的方向滑动、限制在背面由导销10占据的表面以及允许导销10与电气模块上的孔的定位中的容差。 [0053] 在图2至图4所示的实施例中，导销10位于背面20的边缘部分上、所述背面20的对角线上冷板3的两侧上。 [0054] 如图2至图4所示，航空电子设备舱1包括缓冲挡板11，该缓冲挡板11被设置在壳体2的背面20上，以便在将所述电气模块M安装在壳体2内的过程中，当电气模块M接近背面20时，使电气模块M的移动减弱。 [0055] 这样的缓冲挡板防止电气模块M的安装操作会损坏电连接器和冷板3。 [0056] 缓冲挡板11可以包括弹簧或者诸如橡胶或等效物之类的弹性材料。 [0057] 在图2至图4所示的实施例中，舱1包括两个缓冲挡板11，这两个缓冲挡板11各由螺纹连接到导销10上的弹性材料制成的环形物构成。 [0058] 航空电子设备舱1还包括如图1所示的门P，该门P被设置在航空电子设备舱1的前面、在所述航空电子设备舱1所包括的壳体2的前面21处。该门P包括铰链C，以让操作员在任何维护操作过程中打开门P，并且在不再需要打开门P时关闭门P，以便保护安装在壳体2中的电气模块M。 [0059] 门P优选地包括压力装置9，该压力装置9确保当所述电气模块M被安装到所述壳体2内并且门P被关闭时，以足够的接触压力将所述电气模块M压抵在所述冷板3上。 [0060] 压力装置9包括弹簧或者弹性材料，该弹簧或者弹性材料被设置在门P的朝向舱1的内部的面上，并且在电气模块M被设置到壳体2中时，朝向电气模块M。通过这种方式，当门P关闭时，压力装置9倚靠在设置在壳体2中的电气模块M上，并且将电气模块M压抵在冷板3上，以确保电气模块2的适当冷却。压力装置的弹性被调整成使得电气模块M压抵冷板3的接触压力不会过大，从而不会使所述冷板3磨损。 [0061] 根据一个优选实施例，根据压力轴线而具有非常高的热导率的插入材料被设置成在电气模块M被安装到壳体2内部时，该插入材料位于所述冷板3与所述电气模块M之间，以便增强所述电气模块M与所述冷板3之间的热交换。 [0062] 当无法保证冷板3与电气模块M之间的接触压力时，优选地使用该插入材料。 [0063] 如图6a至图6c所示，壳体2的背面20可能有几种变型。 [0064] 事实上，如图6a、图6b和图6c所示，背面20可以包括多个用于控制信号的连接器70，这些连接器位于背面20的边缘部分中、在位于所述背面20的中心部分的冷板3的两侧上。 [0065] 还可以根据几种可能的变型来定位交流电触点60和直流电触点61，图6a至图6c是各种可能的变型的一些示例。