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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种燃油综合热管理系统及其工作方法，将机身控制单发飞机热管理系统及单发飞机单侧热管理系统有机结合，形成飞机综合热管理系统，实现液压系统、环控系统、发动机系统等机电系统热量的统一管理。本发明采用燃油作为热沉，液氮作为辅助冷源，适用于高马赫数飞机(Ma＞2)，可以有效控制热燃油回流至供油箱时温度；同时，本发明可依据不同飞行状态热负荷大小，通过调节燃油冷却流量，以将发动机燃烧室入口燃油温度控制在积碳温度以内。

如图1所示，一种燃油综合热管理系统及其工作方法，包括输油箱1、供油箱2、交联阀8，交联阀8连接飞机系统两侧的对称结构，左侧和右侧系统依靠其进行连通，互为备份。输油箱1包括三个油箱，分别存在于飞机结构中的不同位置上，由管道相互连接。供油箱2内包括第一电动控制阀3、冷却循环油泵4、供油泵5、第二电动控制阀6。第一电动控制阀3与冷却循环油泵4管道连接，之后连接供油箱2外的第一燃油过滤器10；第二电动控制阀6与供油泵5管道连接，供油泵5与油箱外的发动机增压泵16经旁路液压阀9连通。输油箱1通过管道输送燃油给供油箱2燃油，一部分燃油作为热沉排出，主动冷却机载设备后形成回热燃油；另一部分燃油作为热力源输送至发动机系统。

板式换热器38包含热侧通道和冷侧通道。板式换热器38热侧通道入口经液压系统14出口与供油箱2管道连接，用以接收回热燃油。板式换热器38冷侧通道与第七电动控制阀36、液氮过滤器35、第六电动控制阀33与液氮罐25出口连接，用以通入液氮以冷却回热燃油；冷侧通道还通过第十电动控制阀42与供油箱2管道连接，液氮吸收回热燃油散发的热量变为氮气与燃油自动分开，氮气进入供油箱2起惰化作用，回热燃油冷却后通过第十电动控制阀42控制回到供油箱2，形成闭环系统。板式换热器38与供油箱2之间还设有第四压力传感器39、温度传感器40和第九电动控制阀41。液氮罐25底部经第一手动控制阀26、第五电动控制阀27、汽化器32与液氮罐25顶部管道连接，液氮罐25还设有检测内部液位的液位计31、检测压力的第一压力传感器28，液氮罐25顶部还管道连接第六电动控制阀33和备用的第二手动控制阀34。液氮罐25与板式换热器38之间还设有第二压力传感器29、第八电动控制阀37、第三压力传感器30和第七电动控制阀36。

发动机系统与供油箱2管道连接，该管道上设有旁路液压阀9；发动机系统包括发动机增压泵16、加力燃油室23、液压系统22和主燃油室24。发动机增压泵16并联控制其运行的发动机电调17。作为热力源的燃油经过旁路液压阀9小部分回流至回热燃油，大部分输送至发动机系统，经过发动机增压泵16增压后分为两支路，第一支路通过加力燃油泵18与第二燃油过滤器19进入加力燃油室23；第二支路通过主泵20、第三燃油过滤器21和液压系统22后进入主燃油室24。

作为热沉的燃油管道经冷却循环油泵4加压和第一燃油过滤器10过滤依次冷却环控系统11、总体驱动发电机12、空气驱动发电机13和液压系统14，然后分两支路，一支路通过管路经过第四电动控制阀15到达发动机增压泵16，另一支路与板式换热器38热侧通道管道连接。

本系统还设有控制各个传感器和电动控制阀的控制器43。控制器43分别和温度传感器40、第一压力传感器28、第二压力传感器29、第三压力传感器30、第四压力传感器39、旁路液压阀9、发动机电子调速器17、第一电动控制阀3、第二电动控制阀6、第三电动控制阀7、第四电动控制阀15、第五电动控制阀27、第六电动控制阀33、第七电动控制阀36、第八电动控制阀37、第九电动控制阀41、第十电动控制阀42电气相连。

本发明还公开了一种燃油综合热管理系统的工作方法，包括输油箱输油过程、供油箱供油过程、燃油为热沉冷却机载系统过程、燃油供给燃烧室供发动机使用过程、液氮系统提供液氮过程、热燃油回流冷却过程和整个系统的数据采集及控制。

输油箱输油过程：

最初燃油储存在油箱1、油箱2、油箱3三个油箱之中，分别存在于飞机结构中的不同位置上，利用重力的作用，通过第三电动控制阀7即供油交联阀将输油箱1内的燃油送入供油箱2之中，给予供油箱足够量的燃油。

供油箱供油过程：

供油箱2又称消耗油箱，一部分燃油通过第一电动控制阀3与冷却循环油泵4后，排出的燃油作为热沉通过第一燃油过滤器10后，冷却飞机上的各个系统，主动降低飞机热载荷；其余燃油准备进入燃烧室给发动机提供热力源，通过供油泵5排出的燃油要经过第二电动控制阀6调节输出速度与输出量，就可以与旁路液压阀9连通。旁路液压阀起到安全阀的作用，在运动状态瞬时变化时，具有调节功能，提高飞机燃油系统的运行稳定性，并且在执行这些功能的同时在低噪音，震动小，阀芯耐摸损的情况下实现其目标压力和温度，向发动机增压泵16输送燃油。

燃油为热沉冷却机载系统过程：

燃油通过第一燃油过滤器10之后，将作为冷源冷却机载设备包括所述环控系统11、总体驱动发电机12、空气驱动发电机13、液压系统14，之后燃油温度升高，其中一部分直接与板式换热器38热边相连等待回流，另一部分则走另一支路通过第四电动控制阀15，准备给燃烧室提供发动机所需燃油，起热沉作用的同时还可以提供能量，达到了资源的合理利用。

燃油供给燃烧室供发动机使用过程：

从供油箱2来的燃油在经过发动机增压泵16加压的同时，受到发动机电子调速器17的控制，发动机电调利用电磁装置使发动机稳定在设置工况内运行，加压后的燃油走两个支路，少部分通过加力燃油泵23与第二燃油过滤器19后进入加力燃油室23，在加力发动机上向燃气或风扇后气流喷油、点火、燃烧，以提高气流温度用以短期内增大发动机推力，应用于需要短时间内加速的工况条件；大部分通过主泵20、第三燃油过滤器21、液压系统22，液压系统改变压强增大作用力将燃油推入主燃烧室24，燃烧生成高温燃气，应用于正常工况条件，整个系统性能可靠，功能齐全，安装维护方便，可以为发动机提供足够动力。

液氮系统提供液氮过程：

液氮在地面通过第二手动控制阀34被装入液氮罐35，需要提供液氮的时候先开启汽化器32与第一手动控制阀26并且控制第五电动控制阀27的开度，气体挤压液氮，观测液位计31，控制第六电动控制阀33的开度，调整液氮的输出量，经过液氮过滤器35后接着被第二压力传感器29检测后，准备作为板式换热器38的冷边冷却回热燃油，通过管路的液氮受第三压力传感器30检测，由第七电动控制阀36即系统管路控制阀的开度控制进入板式换热器的液氮量，若存在压力过大的情况，需要调整液氮的排出量时，则打开第八电动控制阀39，即安全阀，排出多余液氮并进行回收，系统设计紧密，提升液氮的稳定性并且可靠稳定。

热燃油回流冷却过程：

液氮进入板式换热器38冷边，回热燃油进入板式换热器热边，为燃油降温后液氮吸收热量后变为氮气与燃油自动分开，氮气经第十电动控制阀42后进入供油箱起惰化作用；燃油经过第四压力传感器39与温度传感器40的检测后，控制第九电动控制阀41即回流阀的开度，使回热燃油冷却过后再次回到供油箱2之中，使燃油热管理系统形成了完整的闭环系统，符合飞机综合热管理所需的燃油既要作为发动机燃料提供能量的同时冷却机载各系统的条件，并且不浪费回热燃油。

数据采集及控制过程：

第一压力传感器28、第二压力传感器29、第三压力传感器30、第四压力传感器39探测工况压力并将信号传输到控制器43进行分析判断系统工作状况；温度传感器40探测回热燃油的温度并将信号传输到所述控制器；当温度大于给定值时，控制器输出控制信号给所述第九电动控制阀41，将其关闭。控制器通过控制第一电动控制阀3与第二电动控制阀6的开度，调节进入冷却循环油泵4与供油泵5的燃油量，保证充足的燃油量与系统的安全性。控制器43通过控制所述第三电动控制阀7的开度，调节输油箱1进入供油箱2的燃油量，保证供油箱的燃油量。控制器通过控制所述旁路液压阀9的开度，在运动状态瞬时变化时，起到安全阀的作用，提高飞机燃油系统的运行稳定性，并且在执行这些功能的同时在低噪音，震动小，阀芯耐摸损的情况下实现其目标压力和温度。控制器43通过控制第四电动控制阀15的开度，调节已经起了冷却作用的燃油进入发动机燃油泵的燃油量，起到合理利用燃油的作用。控制器43通过控制所述第五电动控制阀27的开度，调节气体通过汽化器32的压力大小，保证液氮从液氮罐25中顺利流出。控制器通过控制第六电动控制阀33的开度，调节液氮的流出量，确保要进入管路所需要的液氮量。控制器43通过控制第七电动控制阀36的开度，调节进入板式换热器的液氮量，确保需要冷却燃油所需要的液氮量。控制器通过控制第八电动控制阀37的开度，当液氮量超标时，开启控制阀使液氮安全流出管路，起到安全和保护的作用。控制器43通过控制第九电动控制阀41的开度，调节回热燃油回流到供油箱的燃油量，当温度高于供油箱极限时及时关闭阀门，起到对系统的保护作用。控制器通过控制第十电动控制阀42的开度，调节进入供油箱的氮气量，氮气起惰化作用，保护供油箱。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。