СИСТЕМА И СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ И/ИЛИ НАГРЕВА УСТРОЙСТВ ВОЗДУШНОГО СУДНА
SYSTEM AND METHOD FOR AIRCRAFT HARDWARE COOLING AND/OR HEATING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системе и способу охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву.
Уровень техники
Современные воздушные суда, в частности, воздушные суда гражданской авиации, содержат множество компонентов и систем, которые необходимо охлаждать и/или нагревать в зависимости от их конструкции, функции и режима эксплуатации, а также в зависимости от условий окружающей среды. Некоторые системы, расположенные на борту воздушного судна, как, например, электронные устройства, во время работы необходимо исключительно охлаждать для того, чтобы обеспечить достаточный отвод теплоты, выделяемой указанными устройствами воздушного судна, и тем самым - их надлежащее функционирование. Другие системы, напротив, требуют нагрева, в особенности, когда воздушное судно выполняет полет и преобладают температуры окружающей среды до -60°C. И, наконец, имеются системы, которые в определенных рабочих состояниях, например, при наземной эксплуатации воздушного судна, требуют охлаждения, а в других рабочих состояниях, например, при выполнении полета воздушным судном, - нагрева.
На применяемых в настоящее время воздушных судах бортовые устройства, требующие охлаждения и/или нагрева, снабжаются энергией охлаждения и/или нагрева при помощи индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, выделенных для соответствующих охлаждаемых или нагреваемых устройств воздушного судна. Конструкция и режимы эксплуатации индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, как правило, специально адаптируются к установленным требованиям охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву. Для того чтобы во всех рабочих состояниях воздушного судна надежно обеспечивать надлежащее функционирование устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева, выделенные для устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, должны иметь такие размеры и конструкции, которые даже во время пиковых нагрузок, т.е., во время максимальной потребности в охлаждении и/или нагреве устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, позволяют в достаточной степени снабжать эти устройства энергией охлаждения и/или нагрева. Поэтому индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева имеют относительно высокий вес, а также требуют относительно большого пространства для монтажа. Кроме того, при работе индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, в особенности во время пиковых нагрузок, потребляется очень большое количество энергии.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является обеспечение системы и способа охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, которые предусматривают индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева, выделенные для устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, с низким весом, размерами и конструкцией, требующими малого пространства для монтажа, а также обеспечивают энергоэффективную работу этих индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева.
Эта задача решена при помощи системы охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также при помощи способа охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, с признаками пункта 8 формулы изобретения.
Система охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению содержит первую индивидуальную систему охлаждения и/или нагрева, выделенную для первого устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву. Кроме того, система согласно изобретению содержит вторую индивидуальную систему охлаждения и/или нагрева, выделенную для второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву. Устройства воздушного судна, подлежащие охлаждению и/или нагреву, могут представлять собой любые компоненты или системы, имеющиеся на борту воздушного судна, например, электрические или электронные устройства, а также детали пассажирского салона или грузового отсека воздушного судна. Индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева служат для того, чтобы по мере необходимости снабжать указанные устройства воздушного судна энергией охлаждения и/или нагрева. При этом индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева могут иметь такую конструкцию, чтобы они могли вырабатывать только энергию охлаждения и/или нагрева. Однако альтернативно этому индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева могут быть выполнены таким образом, чтобы, например, в зависимости от рабочего состояния воздушного судна они могли снабжать соответствующие устройства воздушного судна энергией охлаждения и/или нагрева.
Система охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению содержит также устройство подвода энергии охлаждения и/или нагрева, которое выполнено с возможностью подвода энергии охлаждения и/или нагрева, которую вырабатывает первая и/или вторая индивидуальная система охлаждения и/или нагрева, к первому и/или ко второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву. Иными словами, устройство подвода энергии охлаждения и/или нагрева служит для того, чтобы, распределять энергию охлаждения и/или нагрева, которую вырабатывает первая и/или вторая индивидуальная система охлаждения и/или нагрева, между первым и/или вторым устройствами воздушного судна, подлежащими охлаждению и/или нагреву.
Для этой цели устройство подвода энергии охлаждения и/или нагрева может содержать, например, соответствующую систему трубопроводов, которая выполнена с возможностью подвода энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой первой индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, только к первому или только ко второму, а в случае необходимости - также к первому и ко второму устройствам воздушного судна, подлежащим охлаждению и/или нагреву. Аналогично этому система трубопроводов устройства подвода энергии охлаждения и/или нагрева может обеспечивать подвод энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, только к первому или только ко второму, а также к первому и ко второму устройствам воздушного судна, подлежащим охлаждению и/или нагреву. Управление потоками энергии охлаждения и/или нагрева, проходящими по системе трубопроводов устройства подвода энергии охлаждения и/или нагрева, можно осуществлять, например, при помощи соответствующих клапанов, установленных в трубопроводах системы трубопроводов.
И, наконец, система согласно изобретению содержит управляющее устройство, выполненное с возможностью приема и обработки сигналов, которые характеризуют потребность в охлаждении и/или нагреве первого устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, потребность в охлаждении и/или нагреве второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, а также степень загруженности первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева. Сигналы, поступающие в управляющее устройство, могут подаваться соответствующими датчиками, которые связаны с первым и вторым устройствами воздушного судна или с первой и второй индивидуальными системами охлаждения и/или нагрева. Датчики, связанные с первым и вторым устройством воздушного судна, могут представлять собой датчики температуры или датчики, которые измеряют параметры, характеризующие режим эксплуатации первого и второго устройства воздушного судна. Аналогично этому датчики, связанные с первой и второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева могут представлять собой датчики, которые измеряют параметры, характеризующие режим эксплуатации первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева. Важным является только то, чтобы управляющее устройство на основании принимаемых им сигналов могло определять фактическую потребность в охлаждении и/или нагреве первого и второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, а также степень загруженности первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева.
На основании принимаемых им сигналов управляющее устройство обеспечивает управление работой первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева и/или подвод энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, к первому и/или ко второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву. Таким образом, энергия охлаждения, вырабатываемая первой индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, больше не подводится исключительно к первому устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, но по мере необходимости при помощи устройства подвода энергии охлаждения и/или нагрева под управлением управляющего устройства может также подводиться ко второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву. Такой режим работы системы согласно изобретению является целесообразным, например, в том случае, когда индивидуальная система охлаждения и/или нагрева, выделенная для второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, имеет большую степень загрузки, в то время как индивидуальная система охлаждения и/или нагрева, выделенная для первого устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, напротив, имеет резерв энергии охлаждения и/или нагрева. И, наоборот, при высокой степени загрузки первой индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева, выделенной для первого устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, может быть целесообразным использовать энергию охлаждения и/или нагрева, вырабатываемую второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, выделенной для второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, для обеспечения первого устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву.
Таким образом, система охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению устраняет жесткую связь между индивидуальными системами охлаждения и/или нагрева с отдельными устройствами воздушного судна, подлежащими охлаждению и/или нагреву. Вместо этого вся система обеспечивает оптимизированное распределение потоков энергии охлаждения и/или нагрева, которую вырабатывают индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева, между потребителями энергии охлаждения и/или нагрева, т.е., между устройствами воздушного судна, подлежащими охлаждению и/или нагреву. Благодаря этому, больше не требуется обеспечивать такие размеры и конструкции индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, выделенных для отдельных устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, чтобы они даже во время пиковых нагрузок могли покрывать максимальную потребность в охлаждении и/или нагреве устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву. Скорее, система должна обеспечивать только энергию охлаждения и/или нагрева, которая требуется в процессе работы для устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву. При этом индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева могут быть выполнены не только с меньшим весом, но и с меньшими размерами и, следовательно, могут занимать меньший объем при монтаже, чем это может быть в случае систем с жестким закреплением индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева за устройствами воздушного судна, подлежащими охлаждению и/или нагреву. Кроме того, система согласно изобретению позволяет реализовать синергизм индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, что позволяет дополнительно уменьшить вес и объем всей системы.
Система охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению может содержать только две индивидуальных системы охлаждения и/или нагрева. Однако альтернативно этому система согласно изобретению может быть оснащена любым количеством индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева. При этом устройство подвода энергии охлаждения и/или нагрева предпочтительно обеспечивает соединение по меньшей мере одного, предпочтительно - всех устройств воздушного судна, которые система согласно изобретению снабжает энергией охлаждения и/или нагрева, с индивидуальными системами охлаждения и/или нагрева, таким образом, чтобы указанные устройства воздушного судна могли получать энергию охлаждения и/или нагрева по меньшей мере от двух, предпочтительно - от всех индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева.
Управляющее устройство системы охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению предпочтительно обеспечивает такое управление работой первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева и/или подводом энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, к первому и/или ко второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, чтобы минимизировать общую потребность первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева в энергии, которая необходима для генерирования энергии охлаждения и/или нагрева первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева. Иными словами, управляющее устройство обеспечивает управление работой индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, а также распределением энергии охлаждения и/или нагрева, которую вырабатывают индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева, таким образом, чтобы оптимизировать потребление энергии всей системой. Так, например, управляющее устройство может обеспечивать управление работой индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, а также работой устройства подвода энергии охлаждения и/или нагрева таким образом, чтобы индивидуальная система охлаждения и/или нагрева, работающая с высокой степенью загрузки и, следовательно, с высоким потреблением энергии, при увеличении потребности в энергии охлаждения и/или нагрева устройства воздушного судна, которое обслуживает данная индивидуальная система охлаждения и/или нагрева, не работала в еще более энергоемком режиме с еще более высокой степенью загрузки, но вместо этого дополнительная потребность устройства воздушного судна в энергии охлаждения и/или нагрева покрывалась за счет индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева, которая является менее загруженной и, следовательно, работает в более энергоэффективном режиме.
Управляющее устройство может обеспечивать управление работой первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева и/или подводом энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, к первому и/или ко второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, с учетом данных о потребности в энергии в зависимости от степени загрузки первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева. Если управляющее устройство имеет постоянный доступ к данным о потребности в энергии в зависимости от степени загрузки первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева, управляющее устройство может особенно простым и удобным способом обеспечивать минимизацию общего потребления энергии системой охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению.
Так, например, управляющее устройство может иметь доступ к данным о потребности в энергии в зависимости от степени загрузки первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева, которые сохраняются в базе данных. Данные о потребности в энергии первой и второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева могут быть сохранены в базе данных, например, в виде поисковой таблицы. Дополнительно или альтернативно этому управляющее устройство может обеспечивать расчет данных о потребности в энергии в зависимости от степени загрузки первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева при помощи соответствующих уравнений. В этом случае данные о потребности в энергии в зависимости от загрузки первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева сохраняются не в виде фиксированных данных, а в параметрической форме.
В соответствии с конструкцией, т.е., с компоновкой и размерами индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, устанавливается максимальная общая мощность генерирования энергии охлаждения и/или нагрева системы охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению. Кроме того, управляющее устройство системы охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению при управлении работой первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева и/или подводом энергии охлаждения и/или нагрева, которая вырабатывается первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, к первому и/или ко второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, может устанавливать более высокий приоритет для снабжения первого или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, энергией охлаждения и/или нагрева по отношению к снабжению второго или первого устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, энергией охлаждения и/или нагрева, если общая потребность в охлаждении или нагреве первого и второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, превышает максимальную общую мощность генерирования энергии охлаждения и/или нагрева первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева. Иными словами, если общая потребность в охлаждении или нагреве всех устройств воздушного судна, снабжаемых энергией охлаждения и/или нагрева, превышает общую мощность генерирования энергии охлаждения и/или нагрева индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева всей системы, управляющее устройство устанавливает приоритет одного или нескольких устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, для обеспечения их энергией охлаждения и/или нагрева.
Управляющее устройство при установлении приоритета для снабжения энергией охлаждения и/или нагрева первого или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, по отношению ко второму или первому устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, предпочтительно учитывает данные, которые характеризуют важность первого и/или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, для работы воздушного судна. Поэтому управляющее устройство может, например, установить более высокий приоритет для снабжения энергией охлаждения и/или нагрева для устройства, связанного с безопасностью воздушного судна, чем для системы, которая служит только для обеспечения комфорта или развлечения пассажиров, находящихся на борту воздушного судна. Однако при этом следует понимать, что вся система должна иметь такую конструкцию и размеры, которые могут постоянно, т.е., во всех рабочих состояниях воздушного судна, обеспечивать выполнение необходимых задач охлаждения и/или нагрева для надлежащей и надежной работы воздушного судна.
Данные, характеризующие важность первого и/или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, для работы воздушного судна предпочтительно представляют собой данные, зависимые от режима эксплуатации воздушного судна. Это означает, что такие данные учитывают, например, находится ли воздушное судно в режиме наземной эксплуатации или выполняет полет.Кроме того, управляющее устройство предпочтительно обеспечивает прием и обработку сигналов, характеризующих режим эксплуатации воздушного судна, и устанавливает приоритет для первого или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, по отношению ко второму или первому устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, для снабжения энергией охлаждения и/или нагрева в зависимости от сигналов, характеризующих режим эксплуатации воздушного судна.
Управляющее устройство системы охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению может служить только для управления работой индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева всей системы, а также для управления распределением энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой индивидуальными системами охлаждения и/или нагрева, между устройствами воздушного судна, подлежащими охлаждению и/или нагреву. Однако дополнительно к этому управляющее устройство может также оказывать влияние на работу устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву. Так, например, управляющее устройство в таких рабочих состояниях всей системы, когда количество энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой всей системой, является недостаточным для того, чтобы обеспечивать все устройства воздушного судна, подлежащие охлаждению и/или нагреву, нужной энергией охлаждения и/или нагрева, может уменьшать мощность и тем самым потребность в энергии охлаждения и/или нагрева отдельных устройств воздушного судна, предпочтительно - менее важных в данном рабочем состоянии. Управляющее устройство может непосредственно воздействовать на работу устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву. Однако альтернативно этому управляющее устройство может направлять соответствующие сигналы в другие управляющие устройства для управления работой устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву.
Управляющее устройство системы охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению может обеспечивать цифровое управление работой индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева всей системы и/или работой устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, т.е., по мере необходимости включать или выключать индивидуальные системы охлаждения и/или нагрева и/или устройства воздушного судна, подлежащие охлаждению и/или нагреву. Однако альтернативно или дополнительно к этому управляющее устройство может обеспечивать управление работой индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева всей системы и/или работой устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, таким образом, чтобы осуществлять ступенчатую или бесступенчатую регулировку мощности индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева и/или устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву.
В способе охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению обеспечивают первую индивидуальную систему охлаждения и/или нагрева, выделенную для первого устройство воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву. Кроме того, обеспечивают вторую индивидуальную систему охлаждения и/или нагрева, выделенную для второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву. И, наконец, обеспечивают устройство подвода энергии охлаждения и/или нагрева, выполненное с возможностью подвода энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, к первому и/или второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву. В управляющее устройство поступают сигналы, которые характеризуют потребность в охлаждении и/или нагреве первого и/или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, а также степень загруженности первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева. На основании этих сигналов при помощи управляющего устройства осуществляют управление работой первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева и/или подводом энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, к первому и/или ко второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву.
Управление работой первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева и/или подводом энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, к первому и/или второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, предпочтительно осуществляют таким образом, чтобы минимизировать общую потребность в энергии первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева для генерирования энергии охлаждения и/или нагрева первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева.
Управление работой первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева и/или подводом энергии охлаждения и/или нагрева, которая вырабатывается первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, к первому и/или второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, может осуществляться с учетом данных о потребности в энергии в зависимости от степени загрузки первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева.
Управляющее устройство может иметь доступ к данным о потребности в энергии в зависимости от степени загрузки первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева, которые сохраняются в базе данных. Дополнительно или альтернативно этому управляющее устройство может обеспечивать расчет данных о потребности в энергии в зависимости от степени загрузки первой и второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева при помощи соответствующих уравнений.
При управлении работой первой и/или второй индивидуальной системы охлаждения и/или нагрева и/или подводом энергии охлаждения и/или нагрева, которая вырабатывается первой и/или второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева, к первому и/или второму устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, для снабжения первого или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, энергией охлаждения и/или нагрева может быть установлен более высокий приоритет, чем для снабжения второго или первого устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, энергией охлаждения и/или нагрева, если общая потребность в охлаждении или нагреве первого и второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, превышает максимальную общую мощность генерирования энергии охлаждения и/или нагрева первой и второй индивидуальной системой охлаждения и/или нагрева.
При определении приоритета первого или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, по отношению ко второму или первому устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, для снабжения энергией охлаждения и/или нагрева управляющее устройство может учитывать данные, которые характеризуют важность первого и/или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, для работы воздушного судна. Данные, характеризующие важность первого и/или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, для работы воздушного судна, могут представлять собой данные, зависимые от режима эксплуатации воздушного судна. Управляющее устройство может принимать и обрабатывать сигналы, характеризующие режим эксплуатации воздушного судна, и устанавливать приоритет для первого или второго устройства воздушного судна, подлежащего охлаждению и/или нагреву, по отношению ко второму или первому устройству воздушного судна, подлежащему охлаждению и/или нагреву, для снабжения энергией охлаждения и/или нагрева в зависимости от сигналов, характеризующих режим эксплуатации воздушного судна.
Краткое описание чертежа
Ниже приведено более подробное описание предпочтительного примера осуществления изобретения со ссылками на прилагаемый схематический чертеж (фиг.1), на котором показана конструкция системы охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, согласно изобретению.
Осуществление изобретения
Система, в целом обозначенная на фиг.1 ссылочным номером 10, служит для того, чтобы по мере необходимости снабжать энергией охлаждения и/или нагрева ряд устройств 12, 14, 16, 18, установленных на борту воздушного судна. В показанном примере осуществления устройства 12, 14 воздушного судна выполнены таким образом, что к ним во всех рабочих состояниях необходимо подводить энергию охлаждения, чтобы обеспечить надлежащую работу устройств 12, 14 воздушного судна. Устройство 16 воздушного судна, напротив, представляет собой такое устройство воздушного судна, к которому в процессе работы необходимо подводить энергию нагрева. В отличие от этого устройство 18 воздушного судна в зависимости от его режима эксплуатации и от режима эксплуатации воздушного судна требует избирательного охлаждения или нагрева.
В примере осуществления, показанном на фиг.1, система 10 служит для того, чтобы снабжать четыре устройства 12, 14, 16, 18 воздушного судна энергией охлаждения и/или нагрева. Однако при этом следует понимать, что система 10 может быть также использована для того, чтобы снабжать энергией охлаждения и/или нагрева менее чем четыре, или более чем четыре устройства воздушного судна. Кроме того, конструкция устройств воздушного судна может варьировать, и для их нормального функционирования может требоваться снабжение только энергией охлаждения, только энергией нагрева или - в зависимости от режима эксплуатации - энергией охлаждения и энергией нагрева.
Для отдельных устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна выделены соответствующие индивидуальные системы 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева. Индивидуальные системы 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева имеют такие размеры и конструкцию, при которых они в первую очередь служат для снабжения энергией охлаждения и/или нагрева устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна, для которых они выделены. Однако соответствующая система трубопроводов, содержащая устройство 28 подвода энергии охлаждения и/или нагрева обеспечивает подвод энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой индивидуальными системами 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева, ко всем устройствам 12, 14, 16, 18 воздушного судна. Иными словами, при помощи устройства 28 подвода энергии охлаждения и/или нагрева любое устройство 12, 14, 16, 18 воздушного судна может получать энергию охлаждения и/или нагрева от любой индивидуальной системы 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева. Управление потоками энергии охлаждения и/или нагрева, проходящими по системе трубопроводов устройства 28 подвода энергии охлаждения и/или нагрева, может осуществляться, например, при помощи соответствующих клапанов, установленных в системе трубопроводов.
Кроме того, система 10 содержит управляющее устройства 30. Управляющее устройство 30 выполнено в виде электронного управляющего устройства и обеспечивает прием и обработку сигналов, которые характеризуют потребность в охлаждении и/или нагреве устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна. Иными словами, управляющее устройство 30 принимает сигналы от соответствующих датчиков, которые связаны с отдельными устройствами 12, 14, 16, 18 воздушного судна, и которые могут быть выполнены, например, в виде датчиков температуры или датчиков, измеряющих фактический уровень мощности устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна. На основании этих сигналов управляющее устройство 30 может определять фактическую потребность в охлаждении и/или нагреве устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна. Кроме того, управляющее устройство 30 принимает сигналы, которые содержат информацию для управляющего устройства 30 о степени загруженности индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева. Эти сигналы поступают от датчиков, связанных с индивидуальными системами 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева.
На основании сигналов, которые поступают от датчиков, связанных с индивидуальными системами 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева, и которые характеризуют степень загруженности индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева, управляющее устройство 30 определяет данные, зависимые от степени загрузки, о потребности в энергии индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева. Зависимые от степени загрузки данные о потребности в энергии могут быть либо сохранены в базе данных, либо рассчитаны управляющим устройством 30 при помощи соответствующих уравнений. В результате управляющее устройство 30 при управлении работой индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева и/или подводом энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой индивидуальными системами 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева, к устройствам 12, 14, 16, 18 воздушного судна, может учитывать данные о потребности в энергии индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева в зависимости от степени загрузки.
Благодаря этому, управляющее устройство 30 может обеспечивать управление подводом энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой индивидуальными системами 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева, и/или работой индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева таким образом, чтобы минимизировать общую потребность в энергии индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева, необходимой для генерирования энергии охлаждения и/или нагрева индивидуальными системами 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева. Так, например, в том случае, если для устройства 14 воздушного судна требуется дополнительная энергия охлаждения, а индивидуальная система 22 охлаждения, выделенная для устройства 14 воздушного судна, уже работает с высокой степенью загрузки, управляющее устройство 30 может обеспечивать покрытие потребности в охлаждении устройства 14 воздушного судна за счет индивидуальной системы 20 охлаждения, выделенной, собственно, для устройства 12 воздушного судна, но имеющей меньшую степень загрузки, если, таким образом, можно минимизировать общее потребление энергии индивидуальными системами 20, 22 охлаждения.
В принципе, при работе системы 10 может также встретиться случай, когда общая потребность в охлаждении или нагреве устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна будет превышать максимальную общую мощность генерирования энергии охлаждения и/или нагрева индивидуальными системами 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева. В этом случае управляющее устройство 30 принимает от соответствующих датчиков 32 сигналы, которые характеризуют режим эксплуатации воздушного судна. При этом управляющее устройство 30 на основании полученных им сигналов от датчиков 32 может установить, например, находится ли воздушное судно на земле или выполняет полет.
В зависимости от режима эксплуатации воздушного судна управляющее устройство 30 устанавливает приоритет устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна с точки зрения их важности для работы воздушного судна. Так, например, устройства, связанные с безопасностью воздушного судна, получают наивысший приоритет, в то время как для устройств, которые служат только для комфорта пассажиров, находящихся на борту воздушного судна, управляющее устройство 30 устанавливает лишь относительно низкий приоритет.При этом управляющее устройство 30 обеспечивает управление работой индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева, а также распределением энергии охлаждения и/или нагрева, вырабатываемой индивидуальными системами 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева, между устройствами 12, 14, 16, 18 воздушного судна таким образом, чтобы энергией охлаждения и/или нагрева прежде всего обеспечивались устройства воздушного судна, для которого управляющее устройство 30 в определенном режиме эксплуатации воздушного судна установило наивысший приоритет.В такой ситуации индивидуальные системы 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева предпочтительно эксплуатируются с максимальной степенью загрузки.
В случае необходимости управляющее устройство 30 может также оказывать влияние на работу устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна. Если на основании имеющихся у него данных управляющее устройство 30 устанавливает, что максимальной общей мощности генерирования энергии охлаждения и/или нагрева индивидуальными системами 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева не достаточно для того, чтобы обеспечивать все устройства 12, 14, 16, 18 воздушного судна необходимым количеством энергии охлаждения и/или нагрева, управляющее устройство 30 может уменьшать степень загруженности и тем самым потребление энергии охлаждения и/или нагрева отдельными, устройствами воздушного судна, предпочтительно классифицированными как менее важные. Для этой цели управляющее устройство 30 может непосредственно оказывать управляющее воздействие на работу устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна. Альтернативно этому управляющее устройство 30 может также направлять соответствующие сигналы управления управляющим устройствам, выделенным для отдельных устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна.
Управляющее устройство 30 может обеспечивать цифровое управление работой индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева и/или работой устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, т.е., по мере необходимости включать или выключать индивидуальные системы 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева и/или устройства 12, 14, 16, 18 воздушного судна, подлежащие охлаждению и/или нагреву. Однако альтернативно или дополнительно к этому управляющее устройство 30 может обеспечивать управление работой индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева и/или работой устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву, таким образом, чтобы осуществлять ступенчатую или бесступенчатую регулировку мощности индивидуальных систем 20, 22, 24, 26 охлаждения и/или нагрева и/или устройств 12, 14, 16, 18 воздушного судна, подлежащих охлаждению и/или нагреву.