运载工具热交换器系统的制作方法

[0001]
本主题大体涉及一种利用运载工具表层上的环境气流作为散热器的运载工具热管理系统。


背景技术：

[0002]
至少某些运载工具在操作期间产生相对大量的热量。例如，至少某些飞行器在其推力生成系统的操作期间(例如在一个或多个燃气涡轮发动机，电动机和发电机等的操作期间)，以及通过其他飞行使能辅助系统(例如液压系统，电子系统等)产生相对大量的热量。
[0003]
为了排出期望量的这种热量，某些飞行器包括冲压空气冷却器，外部安装冷却器等。但是，这种冷却器可能在飞行器上产生附加阻力，例如附加量的寄生阻力。因此，包括具有一个或多个排出热量而不增加运载工具的阻力的特征的热管理系统的飞行器或其他运载工具将是有用的。


技术实现要素：

[0004]
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中变得显而易见，或者可以通过实施本发明来学习。
[0005]
在本公开的一个示例性方面，提供了一种包括结构的运载工具，该结构包括限定暴露于环境冷却流的外表面和内表面的表层。该结构包括：第一结构构件和第二结构构件，该第一结构构件从表层的内表面延伸，该第二结构构件从表层的内表面延伸；和热管理系统，该热管理系统包括邻近表层的内表面并与其热连通的热交换器组件，该热交换器组件至少部分地定位在结构的第一结构构件和第二结构构件之间。
[0006]
在本公开的另一示例性实施例中，提供了一种用于运载工具的热管理系统。该运载工具包括具有限定内表面的表层的结构。该热管理系统包括热交换器组件，该热交换器组件包括结构背衬和冷却单元，结构背衬构造成将冷却单元安装在邻近表层的内表面并与其热连通的位置，冷却单元由弹性或半刚性材料形成，以符合表层的内表面的形状。
[0007]
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
[0008]
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
[0009]
图1是根据本公开的示例性实施例的飞行器的俯视图。
[0010]
图2是图1的示例性飞行器的侧视图。
[0011]
图3是图1和图2的示例性飞行器的机身的剖视示意图。
[0012]
图4是根据本公开的示例性实施例的具有热管理系统的图3的机身的示意横截面视图。
[0013]
图5是图4的机身和热管理系统的一部分的特写示意图。
[0014]
图6是图4的机身和热管理系统的一部分的特写平面图。
[0015]
图7是根据本公开的示例性实施例的热管理系统的热交换器组件的冷却管的示意横截面视图。
[0016]
图8是根据本公开的示例性实施例的热管理系统的热交换器组件的示意横截面视图。
[0017]
图9是根据本公开的另一示例性实施例的热管理系统的热交换器组件的示意横截面视图。
[0018]
图10是在横向和纵向方向上观察的根据本公开的又一示例性实施例的热交换器组件的示意横截面视图。
[0019]
图11是沿图10中的线11-11截取的图10的示例性热交换器组件的示意横截面视图。
[0020]
图12是根据本公开的又一示例性实施例的热管理系统的热交换器组件的示意横截面视图。
[0021]
图13是根据本公开的示例性方面的用于将热管理系统的热交换器组件附接到运载工具的表层的内表面的方法的流程图。
[0022]
图14是根据本公开的示例性方面的用于操作可与运载工具的表层的内表面一起操作的热管理系统的热交换器组件的方法的流程图。
具体实施方式
[0023]
现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。在附图和描述中相同或相似的标记已经用于指代本发明的相同或相似部分。
[0024]
如本文中所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0025]
术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，而“下游”是指流体向其流动的方向。
[0026]
除非另有说明，否则术语“联接”，“固定”，“附接”等是指直接联接，固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接，固定或附接。
[0027]
除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个”，“一种”和“该”包括复数指代。
[0028]
如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的，近似语言被用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由诸如“约”，“近似”和“基本上”的术语修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在10％的范围内。
[0029]
现在参考附图，其中在整个附图中，相同的附图标记表示相同的元件，图1提供了可以结合本公开的各种实施例的示例性飞行器10的俯视图。图2提供了如图1所示的飞行器
10的左舷侧24视图。如图1和图2共同所示，飞行器10限定大致沿着飞行器10的纵向中心线12延伸的纵向方向l，竖直方向v，横向方向t，前端14和后端16。
[0030]
此外，飞行器10包括各种结构，例如从飞行器10的前端14朝向飞行器10的后端16纵向延伸的机身20，以及一对机翼22，或者说第一机翼22a和第二机翼22b。第一机翼22a从机身20的左舷侧24大致相对于纵向中心线12沿着横向方向t从机身20向外延伸。此外，第二机翼22b类似地从机身20的右舷侧26大致相对于纵向中心线12沿着横向方向t从机身20向外延伸。所描绘的示例性实施例的每个机翼22a，22b包括一个或多个前缘襟翼28和一个或多个后缘襟翼30。
[0031]
仍参考图1和2的示例性飞行器10，飞行器10还包括其他结构，例如具有用于偏航控制的方向舵襟翼34的竖直稳定器32和均具有用于俯仰控制的升降舵襟翼38的一对水平稳定器36。另外，飞行器10可以包括诸如整流罩，外部安装的悬臂梁或吊舱，尾锥，发动机机舱等的结构。
[0032]
然而，应当理解，在本公开的其他示例性实施例中，飞行器10可以附加地或替代地包括可以或可以不沿着竖直方向v或水平/横向方向t直接延伸的稳定器或结构的任何其他合适的构造。另外，替代的稳定器或结构可以是任何合适的形状，尺寸，构造或取向，同时仍在本主题的范围内。
[0033]
上面的每个结构，例如机身20，机翼22a，22b和稳定器23、36附加地包括外表层40。外表层40可以由薄金属片，复合材料，导热复合材料，陶瓷材料和/或其他合适的材料形成。
[0034]
图1和2的示例性飞行器10还包括推进系统。所描绘的示例性推进系统包括多个飞行器发动机，多个飞行器发动机中的至少一个安装到一对机翼22a，22b中的每一个。具体地，多个飞行器发动机包括安装到第一机翼22a的第一飞行器发动机42和安装到第二机翼22b的第二飞行器发动机44。在至少某些示例性实施例中，飞行器发动机42、44可以被构造为以机翼下构造悬挂在机翼22a，22b下方的涡扇喷气发动机。
[0035]
然而，替代地，在其他示例性实施例中，可以提供任何其他合适的飞行器发动机。例如，在其他示例性实施例中，第一和/或第二飞行器发动机42、44可以替代地被构造为涡轮喷气发动机，涡轮轴发动机，涡轮螺旋桨发动机等。此外，在其他示例性实施例中，推进系统可以包括一个或多个电动或混合电动飞行器发动机(例如，电动风扇)。在以上任一实施例中，发动机可以以任何合适的方式布置(例如，安装在稳定器上，安装在机身上等)。
[0036]
此外，对于所示实施例，飞行器10附加地包括热管理系统100。如虚线所示，热管理系统100包括热交换器组件102，该热交换器组件102定位成邻近飞行器10的外表层40的内表面并与其热连通(如下面将更详细地说明)。此外，热管理系统100包括热总线104和至少一个热源交换器106。热源交换器106可以位于飞行器发动机(例如，发动机42、44)，辅助动力单元，能量存储单元，环境控制系统，电力调节器，飞行器航空电子单元，有效载荷航空电子单元等内，接近其或以其他方式与其热连通。更具体地，所示的示例性热管理系统100包括多个热源交换器106，多个热源交换器106中的每一个热联接至发动机42、44中的一个的热源(例如，润滑油热源，冷却的冷却空气热源等)。热总线104可将热流体从热源交换器106传输到热交换器组件102，该热交换器组件102定位成邻近外表层40的内表面并与其热连通，以使用热交换器组件102排出来自发动机42的热源的热量。以这种方式，热管理系统100可以利用外表层42的外表面上方的环境气流来排出来自飞行器10的某些热源的热量。
[0037]“热流体”可以是用于传递热能的任何合适的流体。例如，在至少某些示例性实施例中，热流体可以是：空气(其具有丰富且可以对冷却系统进行补给以补偿泄漏的益处)；空气以外的气体；液体，例如水，水-乙二醇混合物(以例如防止结冰)，油(包括润滑油和导热油(例如syltherm，dowtherm等))；燃料(允许例如通过飞行器表层冷却的燃料)；制冷剂(包括co2，超临界co2和/或任何其他制冷剂，例如具有来自美国加热，制冷和空调工程师协会的“r”标记的那些)；以上任何的功能等效物；和/或以上任何的组合。
[0038]
现在参考图3，提供了以上参照图1和图2描述的飞行器10的机身20的一部分的局部示意剖视图。如图所示，机身20包括外表层40，以及具有多个结构构件的框架组件108。机身20限定绕飞行器10的纵向中心线12延伸的周向方向c。此外，外表层40限定暴露于飞行器10上方的环境气流的外表面110和内表面112。框架组件108的多个结构构件从外表层40的内表面112延伸。对于所示的实施例，框架组件108的多个结构构件包括多个框架构件114，该多个框架构件114在周向方向c上绕纵向中心线12延伸并且沿着纵向方向l彼此间隔开。另外，框架组件108的多个结构构件包括大致沿着纵向方向l延伸的多个纵向加强件116。多个纵向加强件116沿着周向方向c彼此间隔开。
[0039]
现在参考图4，提供了大体沿图3的线4-4截取的图3的机身20的示意横截面视图。如上所述，机身20大体包括框架组件108，框架组件108具有大体从外表层40的内表面112延伸的多个结构构件。多个结构构件包括第一结构构件，第二结构构件，第三结构构件和第四结构构件。对于所示实施例，第一结构构件是第一纵向加强件116a，第二结构构件是第二纵向加强件116b，第三结构构件是第三纵向加强件116c，第四结构构件是第四纵向加强件116d。这些纵向加强件116中的每一个大致沿着纵向方向l延伸，并且大致沿着周向方向c彼此间隔开。
[0040]
此外，将理解的是，以上简要介绍的飞行器10的热管理系统100包括热交换器组件102，该热交换器组件102定位成邻近外表层40的内表面112并与其热连通，并进一步定位在第一结构构件和第二结构构件之间，或更具体地，定位在第一纵向加强件116a和第二纵向加强件116b之间。
[0041]
应当理解，如本文所使用的，术语“定位成邻近，并与其热连通”是指一个部件与另一个部件接触，或者仅由少量中间部件和/或气隙分离，基本上不阻碍从一个部件到另一个部件的热传递。例如，如本文中所使用的，术语“定位成邻近，并与其热连通”可以允许例如两个部件(例如，见图9)之间的中间导热带或其他粘合剂，以及其他导热化合物(诸如蜡，油脂等)，和/或由于商业上实际制造方法的局限性而产生的气隙(例如气隙小于约1英寸，例如小于约0.5英寸，例如小于约0.25英寸)。
[0042]
仍特别参考图4所示的示例性实施例，热交换器组件102通常包括冷却单元和结构背衬120。对于所示的实施例，冷却单元是冷却管118。结构背衬120将冷却管118安装在邻近外表层40的内表面112并与其热连通的位置。以此方式，冷却管118可将来自流过其中的热流体(例如，从热总线104接收)的热量穿过外表层40传递到外表层40上的环境气流。
[0043]
然而，将理解的是，在其他实施例中，热交换器组件102的冷却单元可以是例如限定一个或多个内部通道的板，其中该板具有与外表层40的内表面112共形并附连到其的几何形状。
[0044]
更具体地，仍参考图4的实施例，热交换器组件102联接至第一结构构件，第二结构
构件或两者。特别是对于图4的实施例，结构背衬120被安装到第一纵向加强件116a，第二纵向加强件116b或两者。特别地，对于所示的实施例，结构背衬120被安装到第一纵向加强件116a和第二纵向加强件116b两者。
[0045]
此外，对于所示实施例，结构背衬120利用第一纵向加强件116a和第二纵向加强件116b的几何形状来安装热交换器组件102。例如，现在还参考图5，其提供了安装到外表层40的热交换器组件102的特写示意图，将理解的是，机身20的外表面限定大致圆形或卵形形状。这样，图4和图5所示的外表层40的局部区域通常限定弓形形状。纵向加强件116通常以大致垂直的方式从外表层40的内表面112延伸，使得纵向加强件116不彼此平行。
[0046]
更具体地，当第一纵向加强件116a和第二纵向加强件116b从外表层40的内表面112延伸时，它们朝向彼此倾斜。特别地参考图4，第一纵向加强件116a限定远离外表层40的内表面112延伸的第一参考线128，第二纵向加强件116b限定远离外表层40的内表面112延伸的第二参考线130。第一和第二参考线128、130均是直线，彼此不平行，而是朝向彼此会聚，使得它们彼此接触。
[0047]
此外，特别参考图5，第一和第二纵向加强件116a，116b在其远端124之间限定分离距离122(其大于外表层40的内表面112附近的它们各自的基部处的分离距离；未标注)。此外，结构背衬120限定长度126。结构背衬120的长度126大于在第一和第二纵向加强件116a，116b的远端124之间限定的分隔距离122。
[0048]
以这种方式，热交换器组件102的结构背衬120可以至少部分地固定在第一纵向加强件116a和第二纵向加强件116b之间，用于安装热交换器组件102。更具体地说，结构背衬120可以楔入适当位置以安装热交换器组件102。
[0049]
然而，将理解的是，在其他示例性实施例中，结构背衬120替代地以任何其他合适的方式(例如通过合适的螺栓连接，夹紧，粘结或其他合适的附接方式)固定至机身20的框架组件108的纵向加强件116或其他结构特征(例如框架构件114)(或飞行器10的其他结构)。
[0050]
仍然参考图4，将理解的是，对于所示的实施例，热管理系统100还包括多个热交换器组件102。特别地，上述热交换器组件102是第一热交换器组件102a，并且热管理系统100还包括第二热交换器组件102b和第三热交换器组件102c。第二热交换器组件102b定位成在第二纵向加强件116b与第三纵向加强件116c之间的位置处邻近外表层40的内表面112并与其热连通，并且第三热交换器组件102c定位成在第三纵向加强件116c和第四纵向加强件116d之间的位置处邻近外表层40的内表面112并与其热连通。对于所示的示例性实施例，第一热交换器组件通过第一跨接管线132流体联接至第二热交换器组件102b，并且类似地，第三热交换器组件102c通过第二跨接管线134流体联接至第二热交换器组件102b。以这种方式，将理解的是，第一热交换器组件102a，第二热交换器组件102b和第三热交换器组件102c以串行流动顺序布置。
[0051]
然而，在其他示例性实施例中，第一热交换器组件102a，第二热交换器组件102b和第三热交换器组件102c中的一个或多个可以替代地以并行流动顺序，或并行和串行流动顺序的组合布置。此外，在其他示例性实施例中，热管理系统100可以包括任何合适数量的热交换器组件102，例如一个，两个，四个等。
[0052]
此外，简要地参考图6，示出了第一热交换器组件102a的一部分的平面图。具体地，
图6描绘了第一热交换器组件102a的冷却管118。为了清楚起见，移除了第一热交换器组件102a的结构背衬120。如图所示，第一热交换器组件102a的冷却管118以蛇形路径延伸，以便例如最大化与外表层40的内表面112的接触。冷却管118限定入口136和出口138。入口136可以与热总线104(例如，见图1)流体连通，而出口138可以与例如第一跨接管线132流体连通。
[0053]
对于图6所示的实施例，将理解的是，第一热交换器组件102a大致定位在第一纵向加强件116a和第二纵向加强件116b之间，以及定位在沿纵向方向l隔开的第一框架构件114a和第二框架构件114b之间。
[0054]
此外，现在参考图7，示出了沿图6中的线7-7截取的第一热交换器组件102a的燃料冷却管118的一部分的横截面视图。如图所示，所描绘的冷却管118的部分沿着长度方向lw延伸，并且限定靠近外表层40的内表面112的第一侧140和与第一侧140相对的第二侧142。对于所示的实施例，冷却管118限定沿着第一侧140的长度方向lw隔开的多个非线性特征。非线性特征可有助于在流过冷却管118的热流体与飞行器10的外表层40之间产生增加的热传递，并且因此在流过冷却管118的热流体与飞行器10的外表面上的环境气流之间产生增加的热传递。
[0055]
对于图7的实施例，非线性特征包括具有大体半圆形形状的多个凹坑144。然而，在其他示例性实施例中，可以提供任何其他合适的非线性特征以增强热传递。例如，在其他示例性实施例中，冷却管118可包括湍流器，凹坑，凹槽(例如螺旋凹槽)等的任何适当组合。
[0056]
值得注意的是，对于图7的实施例，多个非线性特征中的每一个都定位在靠近内表面112的冷却管118的第一侧140。然而，将理解的是，在其他实施例中，冷却管118可具有以任何合适的方式布置并定位在任何其他合适的位置的任何其他合适的非线性特征。例如，在其他实施例中，冷却管118还可在冷却管118的第二侧142或其他位置上包括非线性特征。
[0057]
应当理解，如本文所使用的，关于冷却管118的术语“非线性特征”是指不沿着冷却管118的长度方向lw基本线性地延伸的冷却管118的任何区段或部分。
[0058]
为了形成具有这种非线性特征的冷却管118，冷却管可以被增材制造，也被称为3-d打印。然而，在其他实施例中，冷却管118可以不被增材制造，而是可以以任何合适的方式(诸如通过金属板冲压和扩散粘结)形成。
[0059]
现在参考图8，提供了根据本公开的实施例的热交换器组件102的特写横截面视图。在与以上参考图4描述的热交换器组件102相同的观察平面中示出了图8的热交换器组件102。
[0060]
在某些实施例中，图8的热交换器组件102可以以与以上参考图4描述的示例性热交换器组件102基本相同的方式构造。例如，如图所示，热交换器组件102通常包括结构背衬120和冷却单元。对于所示实施例，冷却单元是冷却管118。冷却管118通过结构背衬120安装成邻近运载工具的外表层40的内表面112并与其热连通。此外，冷却管118构造成使热流体流过其中，以将来自热流体的热量通过运载工具的外表层40传递到运载工具的外表层40上的环境气流。
[0061]
如从图8的视图将理解的，运载工具的外表层40的内表面112限定非平面几何形状，例如弓形几何形状。为了最大化从通过冷却管118的热流体到运载工具的外表层40的热传递，冷却管118被构造成形成外表层40的内表面112的几何形状。这样，冷却管118由柔性或半刚性材料形成。
[0062]
例如，在所示的实施例中，冷却管118由具有用于增加热导率的添加剂(additive)的复合材料形成。例如，冷却管118可以由填充的聚合物材料形成。术语“填充的聚合物”是指天然或合成的聚合物材料，其中具有导热颗粒以允许期望量的热量穿过材料传递。例如，冷却管118可以由具有铝颗粒，铁颗粒，氧化镁颗粒，氮化铝颗粒，氮化硼颗粒，金刚石粉尘，碳粉尘，碳纳米管，碳纤维长丝或其组合的聚合物(例如橡胶)形成。此外，将理解的是，如本文所使用的，如用于描述冷却管118的术语“柔性或半刚性”是指由当安装了热交换器组件102时，能够至少部分地弹性变形以符合外表层40的内表面112的几何形状的材料形成。
[0063]
这样，冷却管118可以由能够符合表层40的内表面112的几何形状的材料形成，同时仍然能够将期望量的热量从流过其中的热流体传递至表层40。
[0064]
进一步，仍然参考图8，为了在冷却管118和外表层40的内表面112之间提供期望的接触，热交换器组件102还包括可与冷却管118一起操作的可膨胀构件150，以将冷却管118压向外表层40的内表面112。具体地，对于所示的实施例，可膨胀构件150是至少部分地定位在冷却管118内的可膨胀囊。可膨胀囊可在冷却管118内(例如，沿冷却管118的长度方向lw，如图7所示)延续长度。
[0065]
在至少某些示例性实施例中，一旦安装了热交换器组件102以将冷却管118压向外表层40的内表面112，则可膨胀囊可以接收压缩气体流。以这种方式，将理解的是，在至少某些示例性方面，当安装了热交换器组件102时，可膨胀囊可以至少部分地紧缩(如图8中的虚线150'所示)，从而允许增加安装的容易性。此外，在至少某些示例性方面，可膨胀构件150可以在某些操作状况，非操作状况和/或维护活动期间紧缩。这样可以保护外表层40，并且可以进一步允许增加这种维护活动的容易性。
[0066]
提供给可膨胀囊的加压气体流可以来自例如发动机引气，车载气体容器，从蒸气压缩循环制冷单元放出的制冷引气，地面源等。可以通过诸如热交换器，节流处理或其他预冷却方式的一些方式来降低加压气体流的温度，以进一步辅助通过热交换器组件102的热流体的冷却。在至少某些示例性实施例中，可膨胀囊可基本上沿着冷却管118的整个长度(例如，基本上沿着冷却管118的入口136和出口138之间的整个长度；见例如图6)延伸。
[0067]
值得注意的是，一旦安装了热交换器组件102，使可膨胀囊膨胀可以进一步有助于热交换器组件102的安装，并进一步将结构背衬120楔入相邻的纵向加强件116之间。
[0068]
仍参考图8，将理解的是，热管理系统100可以另外包括某些附加特征，用于进一步从流过冷却管118的热传递流体中去除热量。具体地，对于所示的实施例，热管理系统100，或者更确切地说，热交换器组件102，进一步限定冷却空气流动路径152，该冷却空气流动路径152邻近冷却管118并与其热连通。对于所示的实施例，冷却空气流动路径152由结构背衬120，冷却管118，外表层40的内表面112或其组合限定。具体地，对于所示的实施例，冷却空气流动路径152由结构背衬120，冷却管118和外表层40的内表面112中的每一个限定。此外，热管理系统100包括冷却气流输送系统154和冷却气流排出系统156。在至少某些示例性实施例中，冷却气流输送系统154包括冷却气流源158和冷却气流输送管道160。冷却气流源158可以是例如机舱空气源或其他合适的相对冷的气流源。此外，冷却气流排出系统156通常包括冷却气流排出管道162和冷却气流散热器164。冷却气流散热器164可以是例如朝向周围位置的排出部。
[0069]
替代地，在其他实施例中，冷却气流排出部164可以通过例如气流热交换器与冷却
气流源158气流连通。在这样的实施例中，冷却气流通道152可以被构造为闭环气流冷却系统。
[0070]
然而，将理解的是，在其他示例性实施例中，热交换器组件102可具有其他合适的构造。例如，现在参考图9，提供了根据本公开的另一示例性实施例的热交换器组件102。在图9的实施例中，热交换器组件102可以以与以上参考图8描述的热交换器组件102基本相同的方式构造。
[0071]
例如，图9中描绘的示例性热交换器组件102通常包括结构背衬120和冷却单元。对于所示实施例，冷却单元是冷却管118。冷却管118定位成邻近外表层40的内表面112并与其热连通，以将来自流过冷却管118的热流体的热量穿过外表层40传递到外表层40上的环境气流。此外，图9中描绘的热交换器组件102包括可膨胀构件150，该可膨胀构件150可与冷却管118一起操作以将冷却管118压向外表层40的内表面112。
[0072]
然而，对于图9的示例性实施例，可膨胀构件150不位于冷却管118内，而是定位在冷却管118和结构背衬120之间。更具体地，对于所示的实施例，热交换器组件102还包括定位在可膨胀构件150和冷却管118之间的负载施加器166，以及第一支座构件168和第二支座构件170。对于所示的实施例，第一和第二支座构件168、170是弹性构件或弹簧，并且从负载施加器166朝向外表层40的内表面112延伸。对于所示的实施例，第一和第二支座构件168、170定位在第一冷却管118的相对侧(例如，沿周向方向c)。第一和第二支座构件168、170可以确保冷却管118与外表层40的内表面112的期望对准。
[0073]
然而，将理解的是，在其他示例性实施例中，第一和第二支座构件168、170可以以任何合适的方式构造。例如，在其他示例性实施例中，第一和/或第二支座构件168、170可以被构造为弹簧，例如标准螺旋弹簧。通过这些构造中的一个或多个，第一和第二支座构件168、170可以起到使热交换器组件102与外表层40的内表面112对准的作用。
[0074]
进一步对于所示实施例，负载施加器166限定了通道172，其中可膨胀构件150至少部分地定位在通道172内。如同上面讨论的可膨胀囊一样，可膨胀构件150构造成当向其提供加压气流时增加体积。这样，可膨胀构件150可以在热交换器组件102的安装期间紧缩(如图9中的虚线150
′
所示)，并且随后在安装热交换器组件102之后膨胀。增加可膨胀构件150的体积可以起到将冷却管118压靠在外表层40的内表面112上的作用，以辅助将冷却管118模制成外表层40的内表面112的几何形状，并进一步辅助安装热交换器组件102。特别地，可膨胀构件150可在安装期间紧缩以允许热交换器组件102相对容易地移动到相邻的结构构件(例如，相邻的纵向加强件116a，116b；见图4)之间的位置，并且随后膨胀以将结构背衬120楔入相邻的结构构件(例如，相邻的纵向加强件116a，116b；见图4)之间。
[0075]
如图9进一步所示，热交换器组件102在外表层40的内表面112与第一支座构件168，第二支座构件170或冷却管118中的至少一个之间附加地包括粘合剂174。具体地，对于所示的实施例，热交换器组件102在外表层40的内表面112与第一支座构件168，第二支座构件170以及冷却管118中的每一个之间包括粘合剂174。这样可以通过允许热交换器组件102使用粘合剂174临时安装在适当的位置，并且在例如可膨胀构件150膨胀并且将结构背衬120附接到机身20的结构构件(例如，楔入相邻的第一和第二纵向加强件116a，116b之间)时保持在适当的位置，来辅助热交换器组件102的安装。
[0076]
在某些示例性实施例中，粘合剂174可以是导热粘合剂。例如，粘合剂174可以是双
面胶带，胶水等。粘合剂174可具有大于约1.0瓦/米开尔文(例如大于约1.5瓦/米开尔文)的导热率。
[0077]
将进一步理解的是，图9的构造可进一步有助于在飞行器10的操作期间适应相对的热增长和收缩。特别地，粘合剂可以在飞行器10的操作期间有助于适应相对的热增长和收缩。
[0078]
现在参考图10和11，提供了根据本公开的又一个实施例的热交换器组件102的特写横截面视图。
[0079]
特别地，将理解的是，对于所示实施例，热交换器组件102包括在两个结构构件之间，特别是在第一框架构件114a和第二框架构件114b(图10)之间沿纵向方向l延伸的结构背衬120。另外，结构背衬120横跨基本上垂直于第一框架构件114a和第二框架构件114b布置的多个结构构件延伸，并且更具体地，横跨多个纵向加强件116(即，图11中所示实施例的加强件116a，116b，116c)延伸。
[0080]
特别地参考图10，结构背衬120联接到第一框架构件114a，第二框架构件114b或两者。具体地，对于所示的实施例，结构背衬120联接到第一框架构件114a。对于所示实施例，结构背衬120通过机械紧固件175联接到第一框架构件114a。然而，在其他实施例中，结构背衬120可以以任何其他合适的方式联接到第一框架构件114a。
[0081]
进一步，特别地参考图11，将理解的是，对于所示的示例性热交换器组件102，结构背衬120的形状被设计成容纳其中安装有热交换器组件102的结构的各种结构构件。更具体地，对于所示的实施例，结构背衬120限定波纹形状。更具体地，结构背衬120包括：多个近段176，其限定与外表层40的内表面112的第一分离距离178；多个远段180，其限定与外表层40的内表面112的第二分离距离182。第一分离距离178小于第二分离距离182，例如小至少约10％，例如小至少约20％，例如小多达约90％。
[0082]
进一步对于所示实施例，结构背衬120的波纹形状允许结构背衬120将热交换器组件102的冷却单元保持在邻近表层40的内表面112并与其热连通的位置。特别地，对于图11所示的实施例，热交换器组件102的冷却单元是冷却囊184，该冷却囊184在多个结构构件上延伸，并且特别是对于图11中所示的实施例，横跨纵向加强件116a，116b，116c延伸。对于该实施例，结构背衬120的近段176将冷却囊184压向表层40的内表面112，而远段180允许冷却囊184的部分在结构构件上延伸。
[0083]
仍然对于所示实施例，所示实施例的冷却单元或冷却囊184还包括多个可膨胀构件150，用于将冷却囊184压靠在表层40的内表面112上，以增加它们之间的热通量。
[0084]
然而，在其他实施例中，热交换器组件102可以具有其他构造。例如，现在参考图12，提供了根据本公开的又一个实施例的热交换器组件102的特写横截面视图。图12所示的热交换器组件102可以以与图11的热交换器组件102类似的方式构造。然而，对于所示的实施例，热交换器组件102包括多个冷却单元，或更确切地说，多个冷却囊184，每个冷却囊184定位在相邻的结构构件之间，例如相邻的纵向加强件116a，116b，116c之间。
[0085]
应当理解，尽管参考飞行器10的机身20描述了上述示例性热管理系统100，但是在其他示例性实施例中，热管理系统100的热交换器组件可以附加地或替代地定位成邻近飞行器10的任何合适结构的表层的内表面并与其热连通。例如，在其他示例性实施例中，热管理系统100可以包括结合到飞行器10的机翼，飞行器10的稳定器或附加结构(诸如整流罩，
外部安装的旋流器或吊舱，尾锥，发动机机舱等)的一个或多个热交换器。例如，关于机翼构造，结构构件可以是机翼翼梁，前肋，后肋等。另外，利用这种构造，纵向和周向方向可以是相对于机翼结构。
[0086]
此外，在其他示例性实施例中，热管理系统100可以与其他运载工具(例如海上运载工具(例如，船，潜艇等)，陆地运载工具，太空飞行器等)一起操作。
[0087]
在这些实施例中的一个或多个中，热交换器组件可以被安装在彼此相对平行的结构构件之间，使得它们不彼此会聚。在这种情况下，热交换器组件的结构背衬可通过任何其他合适的方式(例如通过螺栓连接或其他机械紧固，互补几何形状的布置(例如，钩，环，壁架等)，粘合剂等)连接至结构构件中的一个或两个。
[0088]
将进一步理解的是，尽管对于上述实施例，热交换器组件被描述为是散热器热交换器，以将来自热流体的热量通过外表层传递到环境流，但是在其他实施例中，热通量可能会反转。例如，在某些构造的情况下，热管理系统的热交换器组件可以构造成从运载工具的结构的外表层吸收热量，以降低运载工具的结构的外表层的温度。例如，可以将其结合到超音速或高超音速飞行器中以冷却这种飞行器的结构的外表层。
[0089]
现在参考图13，提供了一种将热管理系统的热交换器组件附接到运载工具的表层的内表面的方法300。热交换器组件和热管理系统可以以任何合适的方式构造。例如，在某些示例性实施例中，可以根据以上参考图1至图12描述的一个或多个示例性实施例来构造热管理系统中的热交换器组件。然而，在其他实施例中，热交换器组件和热管理系统可以替代地以或按照任何其他合适的方式构造。
[0090]
热交换器组件和热管理系统可以附接到运载工具的结构的表层的内表面。
[0091]
示例性方法300包括在(302)处将热交换器组件定位成在结构的第一结构构件和第二结构构件之间的位置处邻近运载工具的表层的内表面并与其热连通。
[0092]
示例性方法300进一步包括在(304)处向可与热交换器组件的冷却管一起操作的可膨胀囊提供气体流，以将冷却管压向表层的内表面。
[0093]
现在参考图14，提供了一种操作可与运载工具的表层的内表面一起操作的热管理系统的热交换器组件的方法400。热交换器组件和热管理系统可以以任何合适的方式构造。例如，在某些示例性实施例中，可以根据以上参考图1至图12描述的一个或多个示例性实施例来构造热管理系统中的热交换器组件。然而，在其他实施例中，热交换器组件和热管理系统可以替代地以或按照任何其他合适的方式构造。
[0094]
热交换器组件和热管理系统可以附接到运载工具的结构的表层的内表面。特别地，热交换器组件可以定位成邻近运载工具的表层的内表面并与其热连通。
[0095]
示例性方法400包括在(402)处向可与热交换器组件的冷却单元一起操作的可膨胀构件提供气体流，以将冷却单元压向表层的内表面。另外，方法400包括：在(404)处确定运载工具，热管理系统或两者的状况；在(406)处响应于所确定的运载工具，热管理系统或两者的状况来改变可膨胀构件内的压力。
[0096]
对于所描绘的示例性方面，在(404)处确定的状况可以是运载工具，热管理系统或两者的操作状况。例如，该状况可以指示飞行器的飞行阶段(例如，起飞，爬升，巡航，下降，滑行等)，一个或多个发动机是否在操作以及它们操作于什么功率水平，热管理系统是否正在操作，飞行器正在操作的速度(例如，亚音速，超音速，高音速)等。
[0097]
同样对于所描绘的示例性方面，在(406)处改变可膨胀构件内的压力可以包括在(408)处至少部分地紧缩可膨胀构件，或在(410)处至少部分地膨胀可膨胀构件。以这种方式，方法400可以至少部分地基于运载工具，热管理系统或两者的一个或多个状况，来控制可膨胀构件施加到热交换器组件的加热单元的压力，以便在需要时提供期望量的热传递，而不会损坏运载工具的表层。
[0098]
本发明的进一步方面由以下条款的主题提供：
[0099]
1.一种运载工具，包括：结构，该结构包括限定暴露于环境冷却流的外表面和内表面的表层，该结构包括从表层的内表面延伸的第一结构构件和从表层的内表面延伸的第二结构构件；热管理系统，该热管理系统包括热交换器组件，该热交换器组件定位成邻近表层的内表面并与其热连通，该热交换器组件至少部分地定位在结构的第一结构构件和第二结构构件之间。
[0100]
2.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，运载工具是飞行器，并且其中，结构是飞行器的机身。
[0101]
3.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，飞行器限定纵向方向，其中，第一结构构件是基本沿着纵向方向延伸的第一纵向加强件，并且其中，第二结构构件是基本沿着纵向方向延伸的第二纵向加强件。
[0102]
4.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，第一纵向加强件限定远离表层的内表面延伸的第一参考线，其中，第二纵向加强件限定远离表层的内表面延伸的第二参考线，其中，第一参考线和第二参考线彼此会聚，并且其中，热交换器组件包括至少部分地固定在第一纵向加强件和第二纵向加强件之间的结构背衬，以用于安装热交换器组件。
[0103]
5.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，热交换器组件联接至结构的第一结构构件和第二结构构件。
[0104]
6.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，热交换器组件包括结构背衬和冷却管，其中，结构背衬将冷却管安装在邻近表层的内表面并与其热连通的位置。
[0105]
7.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，结构背衬被安装至第一结构构件，第二结构构件或两者。
[0106]
8.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，冷却管由柔性或半刚性材料形成。
[0107]
9.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，冷却管由具有用于增加热导率的添加剂的复合材料形成。
[0108]
10.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，冷却管由填充的聚合物材料形成。
[0109]
11.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，热交换器组件进一步包括可膨胀构件，该可膨胀构件能够与冷却管一起操作以将冷却管压向表层的内表面。
[0110]
12.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，可膨胀构件是至少部分地定位在冷却管内的可膨胀囊。
[0111]
13.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，可膨胀构件定位在冷却管与结构背衬之间的冷却管外部。
[0112]
14.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，热交换器组件进一步包括定位在可膨胀构件与冷却管之间的负载施加器，第一支座构件以及第二支座构件，并且其中，第一支座构件和第二支座构件定位在冷却管的相对侧，并且从负载施加器朝向表层的内表面延
伸。
[0113]
15.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，热交换器组件在第一支座构件，冷却管和表层的内表面之间限定冷却空气通道。
[0114]
16.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，热交换器组件包括表层的内表面与第一支座构件，第二支座构件或冷却管中的至少一个之间的导热物质。
[0115]
17.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，热交换器组件包括表层的内表面与第一支座构件，第二支座构件或冷却管中的至少一个之间的导热粘合剂。
[0116]
18.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，冷却管以蛇形图案布置成邻近表层的内表面。
[0117]
19.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，结构进一步包括从表层的内表面延伸的第三结构构件，其中，热交换器组件是第一热交换器组件，其中，热管理系统进一步包括第二热交换器组件，其中，第二热交换器组件定位成在结构的第二结构构件和第三结构构件之间的位置处邻近表层的内表面并与其热连通，并且其中，第一热交换器组件流体地联接到第二热交换器组件。
[0118]
20.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，热交换器组件包括冷却管，并且其中，热交换器组件限定冷却空气流动路径，该冷却空气流动路径邻近冷却管并与其热连通。
[0119]
21.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，热交换器组件包括冷却管，其中，冷却管沿着长度方向延伸，并且限定靠近表层的内表面的第一侧和与第一侧相对的第二侧，并且其中，冷却管在第一侧限定沿着长度方向间隔开的多个非线性特征。
[0120]
22.根据任一前述条项所述的运载工具，进一步包括：
[0121]
发动机，其中，运载工具的热管理系统热联接到发动机的热源，以使用热交换器组件排出来自热源的热量。
[0122]
23.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，第一结构构件是第一框架构件，其中，第二结构构件是第二框架构件，其中，热管理系统包括结构背衬和冷却单元，其中，冷却单元由弹性或半刚性材料形成，以符合表层的内表面的形状。
[0123]
24.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，冷却单元是构造成使热流体流过其中的冷却囊。
[0124]
25.根据任一前述条项所述的运载工具，其中，结构进一步包括纵向加强件，该纵向加强件在第一框架构件和第二框架构件之间延伸，并且其中，冷却单元横跨纵向加强件延伸。
[0125]
26.一种用于运载工具的热管理系统，运载工具包括结构，该结构具有限定内表面的表层，从表层的内表面延伸的第一结构构件以及从表层的内表面延伸的第二结构构件，该热管理系统包括：热交换器组件，该热交换器组件包括结构背衬和冷却管，该结构背衬构造成安装至第一结构构件，第二结构构件或两者，结构背衬进一步构造成将冷却管安装至在第一结构构件和第二结构构件之间的位置处邻近表层的内表面并与其热连通的位置。
[0126]
27.一种用于运载工具的热管理系统，该运载工具包括具有限定内表面的表层的结构，该热管理系统包括：热交换器组件，该热交换器组件包括结构背衬和冷却单元，该结构背衬构造成将冷却单元安装至邻近表层的内表面并与其热连通的位置，冷却单元由弹性或半刚性材料形成，以符合表层的内表面的形状。
[0127]
28.根据任一前述条项所述的热管理系统，其中，冷却单元是冷却管。
[0128]
29.根据任一前述条项所述的热管理系统，其中，冷却管由具有用于增加热导率的添加剂的复合材料形成。
[0129]
30.根据任一前述条项所述的热管理系统，其中，热交换器组件进一步包括可膨胀构件，该可膨胀构件能够与冷却管一起操作以将冷却管压向表层的内表面。
[0130]
31.根据任一前述条项所述的热管理系统，可膨胀构件是至少部分地定位在冷却管内的可膨胀囊。
[0131]
32.根据任一前述条项所述的热管理系统，可膨胀构件定位在冷却管外部并且在冷却管与结构背衬之间。
[0132]
33.根据任一前述条项所述的热管理系统，热交换器组件进一步包括定位在可膨胀构件与冷却管之间的负载施加器，第一支座构件以及第二支座构件，并且其中，第一支座构件和第二支座构件定位在冷却管的相对侧，并从负载施加器朝向表层的内表面延伸。
[0133]
34.根据任一前述条项所述的热管理系统，热交换器组件在第一支座构件，冷却管和表层的内表面之间限定冷却空气通道。
[0134]
35.根据任一前述条项所述的热管理系统，热交换器组件包括表层的内表面与第一支座构件，第二支座构件或冷却管中的至少一个之间的导热粘合剂。
[0135]
36.根据任一前述条项所述的热管理系统，冷却单元是冷却囊。
[0136]
37.根据任一前述条项所述的热管理系统，运载工具的结构包括结构构件，并且其中，冷却囊构造成横跨结构构件延伸。
[0137]
38.根据任一前述条项所述的热管理系统，结构构件是纵向加强件，其中，运载工具的结构进一步包括第一框架构件和第二框架构件，其中，纵向加强件在第一框架构件和第二框架构件之间延伸，其中，结构背衬联接到第一框架构件和第二框架构件。
[0138]
39.根据任一前述条项所述的热管理系统，热交换器组件进一步包括可膨胀构件，该可膨胀构件能够与冷却囊一起操作以将冷却囊压向表层的内表面。
[0139]
40.根据任一前述条项所述的热管理系统，热交换器组件进一步包括多个可膨胀构件，该多个可膨胀构件能够与冷却囊一起操作以将冷却囊压向表层的内表面。
[0140]
41.根据任一前述条项所述的热管理系统，多个可膨胀构件中的每一个均定位在冷却囊内。
[0141]
42.根据任一前述条项所述的热管理系统，结构背衬限定波纹形状，该波纹形状相对于外表层具有多个近段和远段。
[0142]
43.一种运载工具，包括：结构，该结构包括限定暴露于环境冷却流的外表面和内表面的表层；和热管理系统，该热管理系统包括热交换器组件，该热交换器组件包括结构背衬和冷却管，结构背衬将冷却管安装在邻近表层的内表面并与其热连通的位置，冷却管由弹性或半刚性材料形成，符合表层的内表面的形状。
[0143]
44.一种操作能够与运载工具的表层的内表面一起操作的热管理系统的热交换器组件的方法，该方法包括：向可膨胀构件提供气体流，该可膨胀构件能够与热交换器组件的冷却单元一起操作以将冷却单元压向表层的内表面。
[0144]
45.根据任一前述条项所述的方法，进一步包括：在将气体流提供给可膨胀构件之前，将热交换器组件定位成在结构的第一结构部件和第二结构部件之间的位置处邻近运载
工具的表层的内表面并与其热连通。
[0145]
46.根据任一前述条项所述的方法，进一步包括：确定运载工具，热管理系统或两者的状况；响应于所确定的运载工具，热管理系统或两者的状况来改变可膨胀构件内的压力。
[0146]
47.根据任一前述条项所述的方法，其中，状况是运载工具，热管理系统或两者的操作状况。
[0147]
48.根据任一前述条项所述的方法，其中，改变可膨胀构件内的压力包括至少部分地紧缩可膨胀构件。
[0148]
49.根据任一前述条项所述的方法，其中，改变可膨胀构件内的压力包括向能够与热交换器组件的冷却单元一起操作的可膨胀构件提供气体流，以将冷却单元压向表层的内表面。
[0149]
50.根据任一前述条项所述的热管理系统，其中，热流体是：空气，空气以外的气体；液体，例如水，水-乙二醇混合物，油(诸如润滑油和/或导热油(例如syltherm，dowtherm等))；燃料；制冷剂(包括co2，超临界co2和/或任何其他制冷剂，例如具有来自美国加热，制冷和空调工程师协会的“r”标记的那些)；以上任何的功能等效物；和/或以上任何的组合。
[0150]
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

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