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派克汉尼汾热管理技术:保护城市空中交通的心脉

如今,地面交通是城市主要的通勤方式,我们已习惯通过各种软件打车穿梭于城区,时常忍受日益拥堵的城市道路。放眼未来,城市空中交通有望避免地面拥堵问题,成为新的通勤方式。尽管对空中运输所知有限,但面临新的机遇,美国优步载人无人机制造商Uber Elevate仍选择了垂直起降电动飞机(eVTOL)作为新一代运输工具,希望借此缩短通勤时间,降低传统燃料的排放和噪音污染。这种新兴的航空市场,被称为城市空中交通市场(UAM市场)。

派克汉尼汾热管理技术:保护城市空中交通的心脉

进入新兴UAM市场的热管理技术

伴随着UAM的崛起,行业各公司从传统的核心技术领域抬头,开始审视新兴的、充满未知的交通方式,鞭策工程师们打破思维定势,分析新问题,研发新飞机。凭借在技术、行业和实际应用中的广泛经验,派克汉尼汾有能力帮助主机厂解决众多UAM技术难题。宇航集团燃气轮机燃油系统事业部(派克GTFSD)拥有丰富的热管理技术经验,积极参与第一代UAM飞机的研发,着力解决全电飞机无法回避的散热问题。

派克GTFSD设计供应多种航空热管理(TM)产品,有航空散热器(如热交换器、液冷机架)、带冷却板的单相/双相液冷设备、冷却泵和液冷机柜。这些技术及产品也适用于UAM全电飞机的热管理需求。此外,派克长期与美国联邦航空管理局(FAA)及其他机构合作,累积了丰富的取证经验,能帮助UAM研发公司节约履行各类合规义务的时间和费用。

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相关技术

复杂电子系统的应用显著增加了各类防务平台的功率密度,先进热管理技术多用于一次性导弹系统中。飞机、船舶和潜艇上装载的新式设备包含多个发热硬件,彼此间隔很近,需要更高效的散热技术和更复杂的控制逻辑,这一切都增加了热管理应用的复杂性。

派克宇航采用新思路攻克热管理难题,推出一系列单相/双相流体散热方案:单相冷却模式仅使用流体传输热量;双相冷却模式则更进一步,把流体转化成气体提高散热效率。两种模式都采用闭环系统,使冷却液或冷却蒸汽处于密闭状态。对于两种方式,派克都具备丰富的经验。

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1 液冷机柜从源头管理热量。元件被完全封闭在非导电电介质或类似冷却液中,由冷却液吸收和消散元件产生的热量,保障元件安全地工作。机柜外壳可设计为合适的机械结构,用于保护灵敏的电子元件免受冲击、振动、热量或其他环境威胁。在空间受限的环境中,可用冷却液将大量热量转移到周边空气或次级冷却液中。液冷技术不仅适用于设备架和其他部件,也适用于一切飞机内部系统。

2 另一种方法是用冷却板对发热源进行局部集中冷却,适用于电子元件和不同计算机应用。举个例子,可以把电路板焊接在冷却板表面,电路板工作时产生的热量通过冷却板接触区被冷却液吸收、转移;待冷却液降温后再循环回热源点工作,如此往复,有效散热。与机柜一样,冷却板也可设计为大结构的一部分,如用冷却板制作航空发动机的外部环形结构。

除了航空技术,派克汉尼汾还有许多工业领域的产品能够应用于UAM市场。值得一提的有Macro-laminate超层叠(熔接)技术、两相蒸发冷却技术和真空钎焊技术。

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传统钎焊需要使用助焊剂,操作后的残留物容易把为冷却液预留的微小通道堵塞,在形状复杂的冷却液通道面前,传统钎焊更难发挥作用。派克采用真空钎焊后,中间体辅料不会形成残余,也不阻塞冷却液通道,熔接工作在分子水平上进行,使高纵横比的“超层叠”冷却液微型通道成为现实。

SprayCoolTM是一种将液滴直接喷洒在发热部件上实现散温的技术。液滴遇热后蒸发,带走多余热量,液汽混合物被转移到热交换器,经过冷却,冷凝,通过封闭系统回收到热源再次喷洒降温,实现循环工作。

派克汉尼汾热管理技术:保护城市空中交通的心脉

新一代冷却板产品还在开发阶段;在不远的将来,新一代冷却板有望进入城市航空运输市场,用于全电飞机。随着环保呼声日益增高,冷却板技术也会更受商用飞机市场的欢迎。


派克各系统分部与各行业客户密切合作,累积技术经验,融会贯通,为客户开发具有独特价值的技术方案。

"有时,我们需采用客户不了解的技术方案解决问题。凭借扎实的工程技术经验和专业知识,派克不仅能帮助客户解决技术难题,还能降低风险,减少碳足迹,提高性能,实现更多运营目标。"派克宇航燃气轮机燃油系统事业部,商务发展总监Roy McEvoy说到。

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