派克漢尼汾熱管理技術(shù)：保護(hù)城市空中交通的心脈
2022-11-14 09:56:30
如今，地面交通是城市主要的通勤方式，我們已習(xí)慣通過各種軟件打車穿梭于城區(qū)，時(shí)常忍受日益擁堵的城市道路。放眼未來，城市空中交通有望避免地面擁堵問題，成為新的通勤方式。盡管對(duì)空中運(yùn)輸所知有限，但面臨新的機(jī)遇，美國優(yōu)步載人無人機(jī)制造商Uber Elevate仍選擇了垂直起降電動(dòng)飛機(jī)（eVTOL）作為新一代運(yùn)輸工具，希望借此縮短通勤時(shí)間，降低傳統(tǒng)燃料的排放和噪音污染。這種新興的航空市場(chǎng)，被稱為城市空中交通市場(chǎng)（UAM市場(chǎng)）。
進(jìn)入新興UAM市場(chǎng)的熱管理技術(shù)
伴隨著UAM的崛起，行業(yè)各公司從傳統(tǒng)的核心技術(shù)領(lǐng)域抬頭，開始審視新興的、充滿未知的交通方式，鞭策工程師們打破思維定勢(shì)，分析新問題，研發(fā)新飛機(jī)。憑借在技術(shù)、行業(yè)和實(shí)際應(yīng)用中的廣泛經(jīng)驗(yàn)，派克漢尼汾有能力幫助主機(jī)廠解決眾多UAM技術(shù)難題。宇航集團(tuán)燃?xì)廨啓C(jī)燃油系統(tǒng)事業(yè)部(派克GTFSD)擁有豐富的熱管理技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，積極參與第一代UAM飛機(jī)的研發(fā)，著力解決全電飛機(jī)無法回避的散熱問題。
派克GTFSD設(shè)計(jì)供應(yīng)多種航空熱管理(TM)產(chǎn)品，有航空散熱器（如熱交換器、液冷機(jī)架）、帶冷卻板的單相/雙相液冷設(shè)備、冷卻泵和液冷機(jī)柜。這些技術(shù)及產(chǎn)品也適用于UAM全電飛機(jī)的熱管理需求。此外，派克長期與美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)及其他機(jī)構(gòu)合作，累積了豐富的取證經(jīng)驗(yàn)，能幫助UAM研發(fā)公司節(jié)約履行各類合規(guī)義務(wù)的時(shí)間和費(fèi)用。
相關(guān)技術(shù)
復(fù)雜電子系統(tǒng)的應(yīng)用顯著增加了各類防務(wù)平臺(tái)的功率密度，先進(jìn)熱管理技術(shù)多用于一次性導(dǎo)彈系統(tǒng)中。飛機(jī)、船舶和潛艇上裝載的新式設(shè)備包含多個(gè)發(fā)熱硬件，彼此間隔很近，需要更高效的散熱技術(shù)和更復(fù)雜的控制邏輯，這一切都增加了熱管理應(yīng)用的復(fù)雜性。
派克宇航采用新思路攻克熱管理難題，推出一系列單相/雙相流體散熱方案：?jiǎn)蜗嗬鋮s模式僅使用流體傳輸熱量；雙相冷卻模式則更進(jìn)一步，把流體轉(zhuǎn)化成氣體提高散熱效率。兩種模式都采用閉環(huán)系統(tǒng)，使冷卻液或冷卻蒸汽處于密閉狀態(tài)。對(duì)于兩種方式，派克都具備豐富的經(jīng)驗(yàn)。
1 液冷機(jī)柜從源頭管理熱量。元件被完全封閉在非導(dǎo)電電介質(zhì)或類似冷卻液中，由冷卻液吸收和消散元件產(chǎn)生的熱量，保障元件安全地工作。機(jī)柜外殼可設(shè)計(jì)為合適的機(jī)械結(jié)構(gòu)，用于保護(hù)靈敏的電子元件免受沖擊、振動(dòng)、熱量或其他環(huán)境威脅。在空間受限的環(huán)境中，可用冷卻液將大量熱量轉(zhuǎn)移到周邊空氣或次級(jí)冷卻液中。液冷技術(shù)不僅適用于設(shè)備架和其他部件，也適用于一切飛機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)。
2 另一種方法是用冷卻板對(duì)發(fā)熱源進(jìn)行局部集中冷卻，適用于電子元件和不同計(jì)算機(jī)應(yīng)用。舉個(gè)例子，可以把電路板焊接在冷卻板表面，電路板工作時(shí)產(chǎn)生的熱量通過冷卻板接觸區(qū)被冷卻液吸收、轉(zhuǎn)移；待冷卻液降溫后再循環(huán)回?zé)嵩袋c(diǎn)工作，如此往復(fù)，有效散熱。與機(jī)柜一樣，冷卻板也可設(shè)計(jì)為大結(jié)構(gòu)的一部分，如用冷卻板制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)的外部環(huán)形結(jié)構(gòu)。
除了航空技術(shù)，派克漢尼汾還有許多工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品能夠應(yīng)用于UAM市場(chǎng)。值得一提的有Macro-laminate超層疊(熔接)技術(shù)、兩相蒸發(fā)冷卻技術(shù)和真空釬焊技術(shù)。
傳統(tǒng)釬焊需要使用助焊劑，操作后的殘留物容易把為冷卻液預(yù)留的微小通道堵塞，在形狀復(fù)雜的冷卻液通道面前，傳統(tǒng)釬焊更難發(fā)揮作用。派克采用真空釬焊后，中間體輔料不會(huì)形成殘余，也不阻塞冷卻液通道，熔接工作在分子水平上進(jìn)行，使高縱橫比的“超層疊”冷卻液微型通道成為現(xiàn)實(shí)。
SprayCoolTM是一種將液滴直接噴灑在發(fā)熱部件上實(shí)現(xiàn)散溫的技術(shù)。液滴遇熱后蒸發(fā)，帶走多余熱量，液汽混合物被轉(zhuǎn)移到熱交換器，經(jīng)過冷卻，冷凝，通過封閉系統(tǒng)回收到熱源再次噴灑降溫，實(shí)現(xiàn)循環(huán)工作。
新一代冷卻板產(chǎn)品還在開發(fā)階段；在不遠(yuǎn)的將來，新一代冷卻板有望進(jìn)入城市航空運(yùn)輸市場(chǎng)，用于全電飛機(jī)。隨著環(huán)保呼聲日益增高，冷卻板技術(shù)也會(huì)更受商用飛機(jī)市場(chǎng)的歡迎。
派克各系統(tǒng)分部與各行業(yè)客戶密切合作，累積技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，融會(huì)貫通，為客戶開發(fā)具有獨(dú)特價(jià)值的技術(shù)方案。
"有時(shí)，我們需采用客戶不了解的技術(shù)方案解決問題。憑借扎實(shí)的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，派克不僅能幫助客戶解決技術(shù)難題，還能降低風(fēng)險(xiǎn)，減少碳足跡，提高性能，實(shí)現(xiàn)更多運(yùn)營目標(biāo)。"派克宇航燃?xì)廨啓C(jī)燃油系統(tǒng)事業(yè)部，商務(wù)發(fā)展總監(jiān)Roy McEvoy說到。
