技術文章
如今,地面交通是城市主要的通勤方式,我們已習慣通過各種軟件打車穿梭于城區,時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。盡管對空中運輸所知有限,但面臨新的機遇,美國優步載人無人機制造商Uber Elevate仍選擇了垂直起降電動飛機(eVTOL)作為新一代運輸工具,希望借此縮短通勤時間,降低傳統燃料的排放和噪音污染。這種新興的航空市場,被稱為城市空中交通市場(UAM市場)。
進入新興UAM市場的熱管理技術
伴隨著UAM的崛起,行業各公司從傳統的核心技術領域抬頭,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,分析新問題,研發新飛機。憑借在技術、行業和實際應用中的廣泛經驗,派克漢尼汾有能力幫助主機廠解決眾多UAM技術難題。宇航集團燃氣輪機燃油系統事業部(派克GTFSD)擁有豐富的熱管理技術經驗,積極參與第一代UAM飛機的研發,著力解決全電飛機無法回避的散熱問題。
派克GTFSD設計供應多種航空熱管理(TM)產品,有航空散熱器(如熱交換器、液冷機架)、帶冷卻板的單相/雙相液冷設備、冷卻泵和液冷機柜。這些技術及產品也適用于UAM全電飛機的熱管理需求。此外,派克長期與美國聯邦航空管理局(FAA)及其他機構合作,累積了豐富的取證經驗,能幫助UAM研發公司節約履行各類合規義務的時間和費用。
相關技術
復雜電子系統的應用顯著增加了各類防務平臺的功率密度,先進熱管理技術多用于飛機、船舶和潛艇上裝載的新式設備包含多個發熱硬件,彼此間隔很近,需要更高效的散熱技術和更復雜的控制邏輯,這一切都增加了熱管理應用的復雜性。
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:單相冷卻模式僅使用流體傳輸熱量;雙相冷卻模式則更進一步,把流體轉化成氣體提高散熱效率。兩種模式都采用閉環系統,使冷卻液或冷卻蒸汽處于密閉狀態。對于兩種方式,派克都具備豐富的經驗。
液冷機柜從源頭管理熱量。元件被封閉在非導電電介質或類似冷卻液中,由冷卻液吸收和消散元件產生的熱量,保障元件安全地工作。機柜外殼可設計為合適的機械結構,用于保護靈敏的電子元件免受沖擊、振動、熱量或其他環境威脅。在空間受限的環境中,可用冷卻液將大量熱量轉移到周邊空氣或次級冷卻液中。液冷技術不僅適用于設備架和其他部件,也適用于一切飛機內部系統。
另一種方法是用冷卻板對發熱源進行局部集中冷卻,適用于電子元件和不同計算機應用。舉個例子,可以把電路板焊接在冷卻板表面,電路板工作時產生的熱量通過冷卻板接觸區被冷卻液吸收、轉移;待冷卻液降溫后再循環回熱源點工作,如此往復,有效散熱。與機柜一樣,冷卻板也可設計為大結構的一部分,如用冷卻板制作航空發動機的外部環形結構。
除了航空技術,派克漢尼汾還有許多工業領域的產品能夠應用于UAM市場。值得一提的有Macro-laminate超層疊(熔接)技術、兩相蒸發冷卻技術和真空釬焊技術。
傳統釬焊需要使用助焊劑,操作后的殘留物容易把為冷卻液預留的微小通道堵塞,在形狀復雜的冷卻液通道面前,傳統釬焊更難發揮作用。派克采用真空釬焊后,中間體輔料不會形成殘余,也不阻塞冷卻液通道,熔接工作在分子水平上進行,使高縱橫比的“超層疊"冷卻液微型通道成為現實。