一种热管理系统、飞行器及飞行器热管理方法与流程

1.本技术涉及飞行器技术领域，特别涉及一种热管理系统。本技术还涉及一种具有该热管理系统的飞行器及飞行器热管理方法。


背景技术：

2.目前，evtol(electric vertical takeoff and landing的缩写，中文翻译为电动垂直起降)飞行器往往采用风冷和液冷结合的方式实现散热，具体地，前段引入气流在降低流阻的同时，冷却电机转子，同时驱动风扇转动散热。然而，现有技术中的飞行器均没有考虑提高热管理系统安全可靠性的问题，一旦热管理系统失效，将无法保障飞行器的动力系统稳定工作，进而无法保障飞行器飞行安全，与此同时，现有技术也没有公开为适应飞行器紧凑外形及边界尺寸构型下的热管理系统的合理布局的技术方案，一旦热管理系统布局不合理，将会导致系统中部分发热源热管理支路的流量受限，致使整个热管理系统的震动不平衡以及重量不平衡的问题。
3.因此，本领域技术人员有必要适时提供一种能够提升各种工况下运行稳定性和安全性、且能够保证各种工况下震动和重量平衡的热管理系统及具有该热管理系统的飞行器。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种热管理系统，能够提升各种工况下运行稳定性和安全性，并且能够保证各种工况下震动和重量平衡，从而保证飞行器的飞行安全。本技术的另一目的是提供一种包括上述热管理系统的飞行器及飞行器热管理方法。
5.为实现上述目的，本技术提供一种热管理系统，包括：
6.膨胀水箱；
7.第一比例阀，连接于膨胀水箱的输出端；
8.循环动力支路，用于为热管理系统提供循环驱动力，循环动力支路的一端连接第一比例阀，另一端连接第二比例阀；
9.至少两条对称设置的散热支路，至少两条对称设置的散热支路并联连接于第二比例阀的输出端与第一比例阀的输入端之间。
10.在一些实施例中，每条散热支路包括并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路，第一电驱串联支路的一端与第二电驱串联支路的一端通过第三比例阀连接，第一电驱串联支路的另一端与第二电驱串联支路的另一端通过第四比例阀连接。
11.在一些实施例中，第一电驱串联支路设有串联连接的第一电机和第一散热器，热管理系统还包括第一螺旋桨，第一螺旋桨朝向第一散热器设置、以向第一散热器提供外部风量；
12.第二电驱串联支路设有串联连接的第二电机和第二散热器，热管理系统还包括第二螺旋桨，第二螺旋桨朝向第二散热器设置、以向第二散热器提供外部风量；
13.散热支路的数目为2的整数倍，至少一对对称设置的第一螺旋桨为倾转螺旋桨，第二螺旋桨为悬停螺旋桨。
14.在一些实施例中，第一电驱串联支路还设有第一控制器，第一控制器与第一电机串联后的输出端连接至第一散热器；
15.第二电驱串联支路还设有第二控制器，第二控制器与第二电机串联后的输出端连接至第二散热器。
16.在一些实施例中，循环动力支路包括并联的第一水泵串联支路和第二水泵串联支路，第一水泵串联支路的一端与第二水泵串联支路的一端通过第二比例阀连接，第一水泵串联支路的另一端与第二水泵串联支路的另一端通过第七比例阀连接。
17.在一些实施例中，第一水泵串联支路设有第一单向阀、第一水泵和第二水泵，第一单向阀的输入端连接第七比例阀的第一输出端，第一水泵与第二水泵串联后连接至第一单向阀的输出端与第二比例阀的第一输入端之间；第二水泵串联支路设有第二单向阀、第三水泵和第四水泵，第二单向阀的输入端连接第七比例阀的第二输出端，第三水泵与第四水泵串联后连接至第二单向阀的输出端与第二比例阀的第二输入端之间。
18.本技术还提供一种飞行器，包括上述任一项的热管理系统，散热支路关于飞行器的中轴对称分布。
19.本技术还提供一种飞行器热管理方法，包括：
20.在飞行器的垂直起飞、起飞模态转换、巡航、着陆模态转换和垂直降落阶段执行热管理，具体过程为：
21.在飞行器的垂直起飞阶段，循环动力支路为整个热管理系统提供最大流量和压损，驱使冷却液在热管理回路中循环流动，热管理系统通过第一比例阀将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路；各散热支路等比例将冷却液泵入并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路；其中，倾转螺旋桨朝向第一电驱串联支路的第一散热器设置，以向第一散热器提供外部风量；悬停螺旋桨朝向第二电驱串联支路的第二散热器设置，以向第二散热器提供外部风量；
22.在飞行器的起飞模态转换阶段，循环动力支路为整个热管理系统提供最大流量和压损，热管理系统通过第一比例阀将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路；各散热支路按标定比例将冷却液分入并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路；按照爬升巡航阶段，爬升速度与巡航速度对应功率来控制各电驱串联支路中比例阀输出的比例为标定比例；
23.飞行器进入巡航阶段时，循环动力支路减少整个热管理回路的流量与压损，通过比例阀控制冷却液在各第一电驱串联支路循环流动；
24.在飞行器的着陆模态转换阶段，循环动力支路保证整个热管理回路的流量与压损，热管理系统通过第一比例阀将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路；各散热支路按标定比例将冷却液分入并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路；其中，按照着陆下降阶段，下降速度与巡航速度对应功率来控制各电驱串联支路中比例阀输出的比例为标定比例；
25.在飞行器的垂直降落阶段，循环动力支路保证整个热管理回路的最小流量与压损，热管理系统通过第一比例阀将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路；各散热
支路等比例将冷却液泵入并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路。
26.相对于上述背景技术，本技术实施例所提供的热管理系统，包括膨胀水箱、第一比例阀、循环动力支路和至少两条对称设置的散热支路，第一比例阀连接于膨胀水箱的输出端与循环动力支路的输入端之间，循环动力支路用于为热管理系统提供循环驱动力，循环动力支路的一端连接第一比例阀，另一端连接第二比例阀，至少两条对称设置的散热支路并联连接于第二比例阀的输出端与第一比例阀的输入端之间。这样一来，在循环动力支路的驱使动力作用下，膨胀水箱中的低温冷却液经第一比例阀流向第二比例阀，通过第二比例阀将低温冷却液按照预设比例分配进至少两条对称设置的散热支路，使得低温冷却液在相应散热支路中完成热交换，从而吸收掉相应散热支路中产生的部分热量，完成散热后，各散热支路中的冷却液流回第一比例阀中，从而与膨胀水箱中的低温冷却液重新混合后实现连续循环制冷，不仅可以提升各种工况下热管理系统连续运行的稳定性和安全性，而且可以保证各种工况下热管理系统的震动和重量平衡，从而保证飞行器的飞行安全。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
28.图1为本技术实施例中第一种热管理系统的连接示意图；
29.图2为图1所示热管理系统处于垂直起飞阶段的示意图；
30.图3为图1所示热管理系统处于爬升模态转换阶段的示意图；
31.图4为图1所示热管理系统处于巡航阶段的示意图；
32.图5为图1所示热管理系统处于着陆模态转换阶段的示意图；
33.图6为图1所示热管理系统处于垂直降落阶段的示意图；
34.图7为图1所示热管理系统在第一热管理裕度下的示意图；
35.图8为图1所示热管理系统在第二热管理裕度下的示意图；
36.图9为多旋翼耦合模式二和多旋翼耦合模式四的连接示意图；
37.图10为图9所示热管理系统对应的布置结构示意图；
38.图11为多旋翼耦合模式一的连接示意图；
39.图12为多旋翼耦合模式三的连接示意图。
40.其中：
41.1-膨胀水箱；
42.2-第一比例阀；
43.3-循环动力支路、31-第一水泵串联支路、311-第一单向阀、312-第一水泵、313-第二水泵、32-第二水泵串联支路、321-第二单向阀、322-第三水泵、323-第四水泵；
44.4-第二比例阀；
45.5-散热支路；
46.501-第三比例阀、502-第四比例阀、503-第五比例阀、504-第六比例阀；
47.51-第一电驱串联支路、511-第一控制器、512-第一电机、513-第一散热器；
48.52-第二电驱串联支路、521-第二控制器、522-第二电机、523-第二散热器；
49.53-第三电驱串联支路、531-第三控制器、532-第三电机、533-第三散热器；
50.54-第四电驱串联支路、541-第四控制器、542-第四电机、543-第四散热器；
51.55-第五电驱串联支路、551-第五控制器、552-第五电机、553-第五散热器；
52.56-第六电驱串联支路、561-第六控制器、562-第六电机、563-第六散热器；
53.57-第七电驱串联支路、571-第七控制器、572-第七电机、573-第七散热器；
54.58-第八电驱串联支路、581-第八控制器、582-第八电机、583-第八散热器；
55.6-第七比例阀；
56.71-第一螺旋桨、72-第二螺旋桨、73-第三螺旋桨、74-第四螺旋桨、75-第五螺旋桨、76-第六螺旋桨、77-第七螺旋桨、78-第八螺旋桨；
57.8-第五水泵。
具体实施方式
58.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
59.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
60.需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。
61.本技术实施例所提供的热管理系统，包括膨胀水箱1、第一比例阀2、循环动力支路3和至少两条对称设置的散热支路5，膨胀水箱1的输出端连接第一比例阀2的第一输入端，第一比例阀2的输出端连接循环动力支路3的输入端，循环动力支路3的输出端连接第二比例阀4，至少两条对称设置的散热支路5并联连接于第二比例阀4的输出端与第一比例阀2的输入端之间。
62.这样一来，在循环动力支路3的驱使动力作用下，膨胀水箱1中的低温冷却液经第一比例阀2流向第二比例阀4，通过第二比例阀4将低温冷却液按照预设比例分配进至少两条对称设置的散热支路5，使得低温冷却液在相应散热支路5中完成热交换，从而吸收掉相应散热支路5中产生的部分热量，完成散热后，各散热支路5中的冷却液流回第一比例阀2中，从而与膨胀水箱1中的低温冷却液重新混合后实现连续循环制冷，不仅可以提升各种工况下热管理系统连续运行的稳定性和安全性，而且可以保证各种工况下热管理系统的震动和重量平衡，从而保证飞行器的飞行安全。
63.当然，根据实际需要，散热支路5的数量为2的整数倍，也即，散热支路5的数量可以设置2、4、6、8等。作为优选的，本实施例以两条散热支路5为例具体说明。
64.在一些实施例中，每条散热支路5包括并联连接的第一电驱串联支路51和第二电驱串联支路52，第一电驱串联支路51的一端与第二电驱串联支路52的一端通过第三比例阀501连接，第一电驱串联支路51的另一端与第二电驱串联支路52的另一端通过第四比例阀502连接。
65.下面以两条散热支路5为例具体说明。
66.请参阅图1，第一条散热支路5连接于第二比例阀4的第一输出端与第一比例阀2的第二输入端之间，第二条散热支路5连接于第二比例阀4的第二输出端与第一比例阀2的第三输入端之间。
67.在第一条散热支路5中，第一电驱串联支路51设有第一控制器511、第一电机512和第一散热器513，第一控制器511与第一电机512串联后的输出端连接至第一散热器513，从而形成第一电驱串联支路51；第二电驱串联支路52设有第二控制器521、第二电机522和第二散热器523，第二控制器521与第二电机522串联后的输出端连接至第二散热器523，从而形成第二电驱串联支路52。
68.也就是说，第一电驱串联支路51与第二电驱串联支路52并联，形成第一条散热支路5(也称第一电驱并联支路)。具体地，第一电驱串联支路51的输入端连接第三比例阀501的第一输出端，第一电驱串联支路51的输出端连接第四比例阀502的第一输入端；第二电驱串联支路52的输入端连接第三比例阀501的第二输出端，第二电驱串联支路52的输出端连接第四比例阀502的第二输入端。
69.在第二条散热支路5中，第三电驱串联支路53设有第三控制器531、第三电机532和第三散热器533，第三控制器531与第三电机532串联后的输出端连接至第三散热器533，从而形成第三电驱串联支路53；第四电驱串联支路54设有第四控制器541、第四电机542和第四散热器543，第四控制器541与第四电机542串联后的输出端连接至第四散热器543，从而形成第四电驱串联支路54。
70.也就是说，第三电驱串联支路53与第四电驱串联支路54并联，形成第二条散热支路5(也称第二电驱并联支路)。具体地，第三电驱串联支路53的输入端连接第五比例阀503的第一输出端，第三电驱串联支路53的输出端连接第六比例阀504的第一输入端；第四电驱串联支路54的输入端连接第五比例阀503的第二输出端，第四电驱串联支路54的输出端连接第六比例阀504的第二输入端。
71.可以理解的是，由于整个飞行器发热量大，但局限于构架，没有足够空间布置鼓风机来保证散热的外部流量满足散热需求，通过在机臂内安装散热器，利用螺旋桨的冲压空气来弥补鼓风机的欠缺，即满足构型设计又满足散热需求，同时在重量方面有显著优势。
72.循环动力支路3可以采用任何可以保证热管理系统内流体动力和流量、扬程需要的设置有流体驱动装置的管路，例如，循环动力支路3可以包括并联的多条动力支路，这样即可根据实际的应用需要开启一条或者多条动力支路，或者循环动力支路3仅包括单条动力支路，任一动力支路上设置流体驱动装置，如泵、液压马达等，也可以为了满足流量和扬程需求，在单条动力支路上串联两个或多个泵、液压马达。
73.在一些实施例中，循环动力支路3包括第一水泵串联支路31和第二水泵串联支路32，第一水泵串联支路31的一端与第二水泵串联支路32的一端通过第二比例阀4连接，第一水泵串联支路31的另一端与第二水泵串联支路32的另一端通过第七比例阀6连接。
74.也就是说，第一水泵串联支路31与第二水泵串联支路32通过第二比例阀4和第七比例阀6并联，形成循环动力支路3(也称水泵并联支路)。第一水泵串联支路31与第二水泵串联支路32上各设置有单向阀和水泵；系统安全工作期间，第一水泵串联支路31与第二水泵串联支路32可以互为备份，提高热管理系统的可靠性。
75.优选的，第一水泵串联支路31设有第一单向阀311、第一水泵312和第二水泵313，第二水泵串联支路32设有第二单向阀321、第三水泵322和第四水泵323。第一单向阀311的输入端连接第七比例阀6的第一输出端，第一水泵312与第二水泵313串联后连接至第一单向阀311的输出端与第二比例阀4的第一输入端之间；第二单向阀321的输入端连接第七比例阀6的第二输出端，第三水泵322与第四水泵323串联后连接至第二单向阀321的输出端与第二比例阀4的第二输入端之间。
76.需要说明的是，在一个支路上串联两个水泵，可以满足系统在各种工况下的流量与扬程要求。
77.此外，第二比例阀4的第一输出端连接第三比例阀501的输入端，第二比例阀4的第二输出端连接第五比例阀503的输入端；第四比例阀502的输出端连接第一比例阀2的第二输入端，第六比例阀504的输出端连接第一比例阀2的第三输入端，第一比例阀2的第一输入端连接膨胀水箱1的输出端。
78.与此同时，热管理系统还包括第一螺旋桨71、第二螺旋桨72、第三螺旋桨73和第四螺旋桨74，第一螺旋桨71朝向第一散热器513设置，以向第一散热器513提供外部风量，第二螺旋桨72朝向第二散热器523设置，以向第二散热器523提供外部风量，第三螺旋桨73朝向第三散热器533设置，以向第三散热器533提供外部风量，第四螺旋桨74朝向第四散热器543设置，以向第四散热器543提供外部风量。
79.需要说明的是，第一螺旋桨71和第三螺旋桨73均为可倾转的倾转螺旋桨，第二螺旋桨72和第四螺旋桨74均为悬停螺旋桨，在爬升阶段，四个螺旋桨分别为对应的散热器提供外部流量，其组合形式为：第一螺旋桨71与第一散热器513组合为第一热交换模组，第二螺旋桨72与第二散热器523组合为第二热交换模组，第三螺旋桨73与第三散热器533组合为第三热交换模组，第四螺旋桨74与第四散热器543组合为第四热交换模组。
80.其中，爬升阶段包括垂直起飞阶段和爬升巡航阶段，爬升阶段电机和电机控制器的功率处于正常飞行阶段中的最大值，但垂直起飞阶段与爬升巡航阶段，螺旋桨的工作模式不同。
81.请一并参阅图2，垂直起飞阶段，两类螺旋桨提供向上升力，飞行器逐渐离地升高。该阶段的热管理连接方式为第一水泵串联支路31工作，第一水泵312和第二水泵313以相同的高转速运行，保证整个热管理回路的最大流量与压损。第一水泵串联支路31驱使冷却液在密封的整个热管理回路循环流动，第一水泵串联支路31通过第二比例阀4将低温冷却液经管路按1:1比例泵入第一条散热支路5和第二条散热支路5；第三比例阀501将低温冷却液经管路按1:1比例分入第一电驱串联支路51和第二电驱串联支路52，第五比例阀503将低温冷却液经管路按1:1比例分入第三电驱串联支路53和第四电驱串联支路54。这样一来，低温冷却液在电机控制器和电机冷却流道内吸收通过冷板传递出的电驱工作产生的部分热量，冷却液吸热后温度升高，高温冷却液经管路进入散热器中，四个电驱串联支路同时流通，四组热交换模组同时工作，带走流经散热器液体的热量，电驱系统输出的高温液体在散热器内散热，并降温成低温液体输出。只要水泵连续工作，冷却液就能在热管理系统中连续循环，产生制冷效果。
82.请一并参阅图3，模态转换阶段，倾转螺旋桨方向由垂直向上逐渐向前倾转，飞机逐渐获得前飞速度，动力将作为飞行器前飞的动力源，该阶段的第一螺旋桨71和第三螺旋
桨73产生的气流方向为垂直-倾斜-水平方向的转换，第二螺旋桨72和第四螺旋桨74产生的气流方向为垂直方向，该阶段的悬停功率与平飞功率不同，产热量也不同，通过第三比例阀501和第五比例阀503的输出比例不同，适应不同的驱动功率。该阶段的连接方式为第一水泵串联支路31工作，第一水泵312和第二水泵313以相同的高转速运行，保证整个热管理回路的最大流量与压损。第一水泵串联支路31驱使冷却液在密封的整个热管理回路循环流动，第一水泵串联支路31通过第二比例阀4将低温冷却液经管路按1:1比例泵入第一条散热支路5和第二条散热支路5；第三比例阀501将低温冷却液经管路按标定比例分入第一电驱串联支路51和第二电驱串联支路52，第五比例阀503将低温冷却液经管路按标定比例分入第三电驱串联支路53和第四电驱串联支路54，标定比例按照爬升巡航阶段，爬升速度与巡航速度对应功率来控制第三比例阀501和第五比例阀503输出的比例。这样一来，低温冷却液在电机控制器和电机冷却流道内吸收通过冷板传递出的电驱工作产生的部分热量，冷却液吸热后温度升高，高温冷却液经管路进入散热器中，四个电驱串联支路同时流通，第二热交换模组和第四热交换模组的螺旋桨垂直向散热器提供外部流量；第一热交换模组和第三热交换模组的螺旋桨通过导风口向散热器提供外部流量；四组热交换模组同时工作，带走流经散热器液体的热量，电驱系统输出的高温液体在散热器内散热、降温成低温液体输出。只要水泵连续工作，冷却液就能在热管理系统中连续循环，产生制冷效果。
83.请一并参阅图4，巡航阶段，倾转螺旋桨的动力将作为飞行器前飞的动力源，该阶段的第一螺旋桨71和第三螺旋桨73产生的气流方向为水平方向，第二螺旋桨72和第四螺旋桨74不产生气流，该阶段的悬停驱动不工作，无热量产生，通过第三比例阀501和第五比例阀503的输出比例来耦合悬停驱动不工作工况。该连接方式为第一水泵串联支路31以额定转速工作，减少整个热管理回路的流量与压损。具体地，第一水泵串联支路31驱使冷却液在密封的整个热管理回路循环流动，第一水泵串联支路31通过第二比例阀4将低温冷却液经管路按1:1比例泵入第一电驱串联支路51和第三电驱串联支路53；关闭第三比例阀501的第二输出端和第五比例阀503的第二输出端，第三比例阀501的第一输出端将低温冷却液经管路分入第一电驱串联支路51，第五比例阀503的第一输出端将低温冷却液经管路分入第三电驱串联支路53。低温冷却液在电机控制器和电机冷却流道内吸收通过冷板传递出的电驱工作产生的部分热量，冷却液吸热后温度升高，高温冷却液经管路进入散热器中，第一电驱串联支路51和第三电驱串联支路53同时流通；第一热交换模组和第三热交换模组的螺旋桨通过导风口向散热器提供外部流量；两组热交换组同时工作，带走流经散热器液体的热量，电驱系统输出的高温液体在散热器内散热、降温成低温液体输出。只要水泵连续工作，冷却液就能在热管理系统中连续循环，产生制冷效果。
84.请一并参阅图5，着陆模态转换阶段，倾转动力系统逐渐倾转，桨盘方向由向前逐渐变为垂直向上，悬停动力系统启动，逐渐提供向上的升力，该阶段电驱功率小，倾转螺旋桨的动力将作为飞行器平飞的动力源，该阶段的第一螺旋桨71和第三螺旋桨73产生的气流方向为水平-倾斜-垂直方向转换，第二螺旋桨72和第四螺旋桨74产生的气流方向为垂直方向，该阶段的悬停功率与平飞功率不同，产热量也不同，通过第三比例阀501和第五比例阀503的输出比例不同，适应不同的驱动功率。该阶段的连接方式为第一水泵串联支路31以额定转速运行，保证整个热管理回路的流量与压损。具体地，第一水泵串联支路31驱使冷却液在密封的整个热管理回路循环流动，通过第二比例阀4将低温冷却液经管路按1:1比例泵入
第一条散热支路5和第二条散热支路5；第三比例阀501将低温冷却液经管路按标定比例分入第一电驱串联支路51和第二电驱串联支路52，第五比例阀503将低温冷却液经管路按标定比例分入第三电驱串联支路53和第四电驱串联支路54，标定比例按照着陆下降阶段，下降速度与巡航速度对应功率来控制第三比例阀501和第五比例阀503输出的比例。这样一来，低温冷却液在电机控制器和电机冷却流道内吸收通过冷板传递出的电驱工作产生的部分热量，冷却液吸热后温度升高，高温冷却液经管路进入散热器中，四个电驱串联支路同时流通，第二热交换模组和第四热交换模组的螺旋桨垂直向散热器提供外部流量；第一热交换模组和第三热交换模组的螺旋桨通过导风口向散热器提供外部流量；四组热交换组同时工作，带走流经散热器液体的热量，电驱系统输出的高温液体在散热器内散热、降温成低温液体输出。只要水泵连续工作，冷却液就能在热管理系统中连续循环，产生制冷效果。
85.请一并参阅图6，垂直降落阶段，该阶段的连接方式为第一水泵串联支路31工作，第一水泵312和第二水泵313以相同的低转速运行，保证整个热管理回路的最小流量与压损。具体地，第一水泵串联支路31驱使冷却液在密封的整个热管理回路循环流动，第一水泵串联支路31通过第二比例阀4将低温冷却液经管路按1:1比例泵入第一条散热支路5和第二条散热支路5；第三比例阀501将低温冷却液经管路按1:1比例分入第一电驱串联支路51和第二电驱串联支路52，第五比例阀503将低温冷却液经管路按1:1比例分入第三电驱串联支路53和第四电驱串联支路54。这样一来，低温冷却液在电机控制器和电机冷却流道内吸收通过冷板传递出的电驱工作产生的部分热量，冷却液吸热后温度升高，高温冷却液经管路进入散热器中，第二电驱串联支路52和第四电驱串联支路54同时流通；第一热交换模组和第三热交换模组的螺旋桨向散热器提供外部流量；两组热交换模组同时工作，带走流经散热器液体的热量，电驱系统输出的高温液体在散热器内散热、降温成低温液体输出。只要水泵连续工作，冷却液就能在热管理系统中连续循环，产生制冷效果。
86.请一并参阅图7，当第一水泵串联支路31中的第一水泵312或第二水泵313故障时，关闭第七比例阀6的第一输出端，开启第七比例阀6的第二输出端，用第二水泵串联支路32来满足热管理的裕度，保证飞行器的安全。
87.请一并参阅图8，当两个水泵串联支路的电子水泵均有一个出现故障，或两个水泵串联支路中共有三个水泵同时故障时，耦合电子三通阀的输出与无故障水泵形成一个支路，提高单水泵的转速到最高转速，热管理完全失效前，保证飞行器有足够时间来暗转着陆。
88.需要说明的是，正常工况下，单条支路中的双泵以适配转速运行；单泵故障时，则切换另一个支路的双泵以适配转速运行；在极端两个回路中都存在单泵故障后，可提高其中一个支路中无故障泵的转速，充分保证飞行器的动力系统的有效性，从而保障有足够的飞行时间紧急迫降。
89.需要注意的是，上述第一比例阀2、第二比例阀4为比例四通阀，第三比例阀501、第四比例阀502、第五比例阀503、第六比例阀504、第七比例阀6均为比例三通阀。
90.上述多热源热管理系统，应用于evtol飞行器，将多条电驱串联支路与多条水泵串联支路进行有机耦合形成热管理系统，将气态散热与液态散热结合的方式进行散热。根据环境温度的不同、飞行器不同飞行剖面发热量的不同，通过电子水泵转速调控与阀门比列控制的合理耦合，可以满足：垂直起飞、起飞模态转换、爬升巡航、巡航飞行、着陆下降、着陆
模态转换、垂直降落共七种模式对热管理的需求，实现能源利用最大化，对安全性与续航双保障。并在热管理的电子水泵故障时，进行裕度设计，满足安全性，在极端条件下，保证飞行器安全着陆的可行性。
91.请一并参阅图9和图10，在一些实施例中，将悬停驱动散热(具有悬停螺旋桨的支路)与倾转驱动散热(具有倾转螺旋桨的支路)并联为一个散热支路5，以飞行器的中轴为对称轴，飞行器上设置有沿中轴对称的2个散热支路5、或4个、或6个，乃至2n个散热支路5。
92.两条散热支路5通过两个电子三通阀并联后连接于第二比例阀4的输出端与第一比例阀2的输入端之间，也即将多个散热支路5再并联形成一个总散热回路，这样可以维持热管理系统震动和重量的平衡。
93.以四条散热支路5为例，第一条散热支路5与第二条散热支路5通过两个电子三通阀并联后连接于第二比例阀4的一个输出端与第一比例阀2的第二输入端之间，第三条散热支路5与第四条散热支路5通过两个电子三通阀并联后连接于第二比例阀4的另一个输出端与第一比例阀2的第三输入端之间。
94.具体地，在第一条散热支路5中，第一电驱串联支路51设有第一控制器511、第一电机512和第一散热器513，第一控制器511与第一电机512串联后的输出端连接至第一散热器513，从而形成第一电驱串联支路51，第二电驱串联支路52设有第二控制器521、第二电机522和第二散热器523，第二控制器521与第二电机522串联后的输出端连接至第二散热器523，从而形成第二电驱串联支路52；在第二条散热支路5中，第三电驱串联支路53设有第三控制器531、第三电机532和第三散热器533，第三控制器531与第三电机532串联后的输出端连接至第三散热器533，从而形成第三电驱串联支路53，第四电驱串联支路54设有第四控制器541、第四电机542和第四散热器543，第四控制器541与第四电机542串联后的输出端连接至第四散热器543，从而形成第四电驱串联支路54；在第三条散热支路5中，第五电驱串联支路55设有第五控制器551、第五电机552和第五散热器553，第五控制器551与第五电机552串联后的输出端连接至第五散热器553，从而形成第五电驱串联支路55，第六电驱串联支路56设有第六控制器561、第六电机562和第六散热器563，第六控制器561与第六电机562串联后的输出端连接至第六散热器563，从而形成第六电驱串联支路56；在第四条散热支路5中，第七电驱串联支路57设有第七控制器571、第七电机572和第七散热器573，第七控制器571与第七电机572串联后的输出端连接至第七散热器573，从而形成第七电驱串联支路57，第八电驱串联支路58设有第八控制器581、第八电机582和第八散热器583，第八控制器581与第八电机582串联后的输出端连接至第八散热器583，从而形成第八电驱串联支路58。
95.需要说明的是，第一螺旋桨71与第一散热器513组合为第一热交换模组，第二螺旋桨72与第二散热器523组合为第二热交换模组，第三螺旋桨73与第三散热器533组合为第三热交换模组，第四螺旋桨74与第四散热器543组合为第四热交换模组，第五螺旋桨75与第五散热器553组合为第五热交换模组，第六螺旋桨76与第六散热器563组合为第六热交换模组，第七螺旋桨77与第七散热器573组合为第七热交换模组，第八螺旋桨78与第八散热器583组合为第八热交换模组。
96.在图9所示的热管理系统中，循环动力支路3至少设有第五水泵8，第五水泵8的输入端连接第一比例阀2的输出端，第五水泵8的输出端连接第二比例阀4的输入端。循环动力支路3可以采用任何可以保证热管理系统内流体动力和流量、扬程需要的设置有流体驱动
装置的管路，例如，循环动力支路3可以包括并联的多条动力支路，这样即可根据实际的应用需要开启一条或者多条动力支路，或者循环动力支路3仅包括单条动力支路，任一动力支路上设置流体驱动装置，如泵、液压马达等，也可以为了满足流量和扬程需求，在单条动力支路上串联两个或多个泵、液压马达。
97.可以理解的是，为了保证各个飞行剖面的散热支路5都有进风量，且维持热管理系统震动和重量平衡，在飞行器的整个飞行剖面中，悬停旋翼(也称悬停螺旋桨)与倾转旋翼(也称倾转螺旋桨)会进行不同的耦合，对应的热管理也要进行耦合。
98.多旋翼耦合模式一(垂直起飞阶段与垂直降落阶段)：8个旋翼提供向上的升力，如图11所示；
99.多旋翼耦合模式二(起飞模态转换)：前方的倾转动力系统桨盘方向由垂直向上逐渐向前倾转，飞机逐渐获得前飞速度，机翼逐渐提供升力，悬停动力系统逐渐卸载，如图9所示；
100.多旋翼耦合模式三(爬升巡航、平飞巡航、着陆下降)：悬停动力系统关闭，倾转动力系统持续提供整个固定翼飞行过程的动力，如图12所示。
101.多旋翼耦合模式四(着陆模态转换阶段)：倾转动力系统逐渐倾转，桨盘方向由向前逐渐变为垂直向上，悬停动力系统气动，逐渐提供向上的升力，机翼逐渐卸载，如图9所示。
102.考虑到四种旋翼的耦合模式，热管理性能、重量、震动等因素，将一组悬停旋翼与倾转旋翼并联为一个散热支路5，多个散热支路5再并联形成一个总散热回路。
103.在图10所示的热管理系统中，将第一控制器511/第一电机512与第二控制器521/第二电机522并联为第一多旋翼并联散热支路，将第三控制器531/第三电机532与第四控制器541/第四电机542并联为第二多旋翼并联散热支路，将第五控制器551/第五电机552与第六控制器561/第六电机562并联为第三多旋翼并联散热支路，将第七控制器571/第七电机572与第八控制器581/第八电机582并联为第四多旋翼并联散热支路。
104.可以理解的是，上述飞行器的各个飞行剖面各个散热支路都有进风量，且可以维持热管理系统震动和重量的平衡。
105.这样一来，本技术实施例提供的热管理系统一共有三大类工作模式，要保证每一种工作模式热管理系统震动和重量平衡：
106.在多旋翼耦合模式一中：8个旋翼提供向上的升力，4个多旋翼散热支路5相同流量工作；
107.在多旋翼耦合模式二与多旋翼耦合模式四中，倾转旋翼在调整姿态，悬停旋翼工作，根据倾转旋翼的不同姿态，4个多旋翼散热支路5并联相同状态工作，但并联内部的倾转旋翼与悬停旋翼热管理工作状态不一样；
108.在多旋翼耦合模式三中，4个多旋翼散热支路5并联相同状态工作，但并联内部的倾转旋翼热管理不工作，悬停旋翼热管理工作。
109.本技术所提供的一种飞行器，包括上述具体实施例所描述的热管理系统；其中，散热支路5关于飞行器的中轴对称分布，飞行器的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
110.本技术还提供一种飞行器热管理方法，用于在飞行器的垂直起飞、起飞模态转换、
巡航、着陆模态转换和垂直降落阶段执行热管理，具体包括：
111.在飞行器的垂直起飞阶段，循环动力支路3为整个热管理系统提供最大流量和压损，驱使冷却液在热管理回路中循环流动，热管理系统通过第一比例阀2将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路5；各散热支路5等比例将冷却液泵入并联连接的第一电驱串联支路51和第二电驱串联支路52；其中，倾转螺旋桨朝向第一电驱串联支路51的第一散热器513设置，以向所述第一散热器513提供外部风量；悬停螺旋桨朝向第二电驱串联支路52的第二散热器523设置，以向所述第二散热器523提供外部风量；
112.在飞行器的起飞模态转换阶段，循环动力支路3为整个热管理系统提供最大流量和压损，热管理系统通过第一比例阀2将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路5；各散热支路5按标定比例将冷却液分入并联连接的第一电驱串联支路51和第二电驱串联支路52；按照爬升巡航阶段，爬升速度与巡航速度对应功率来控制各电驱串联支路中比例阀输出的比例为标定比例；
113.飞行器进入巡航阶段时，循环动力支路3减少整个热管理回路的流量与压损，通过比例阀控制冷却液在各第一电驱串联支路51循环流动；
114.在飞行器的着陆模态转换阶段，循环动力支路3保证整个热管理回路的流量与压损，热管理系统通过第一比例阀2将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路5；各散热支路5按标定比例将冷却液分入并联连接的第一电驱串联支路51和第二电驱串联支路52；其中，按照着陆下降阶段，下降速度与巡航速度对应功率来控制各电驱串联支路中比例阀输出的比例为标定比例；
115.在飞行器的垂直降落阶段，循环动力支路3保证整个热管理回路的最小流量与压损，热管理系统通过第一比例阀2将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路5；各散热支路5等比例将冷却液泵入并联连接的第一电驱串联支路51和第二电驱串联支路52。
116.更加具体地说，请一并参阅图2，在飞行器的垂直起飞阶段，控制至少两条散热支路5中的两类螺旋桨(倾转螺旋桨和悬停螺旋桨)向上提供升力，在控制循环动力支路3的一条水泵串联支路开启后，膨胀水箱1中的冷却液经第一比例阀2流向第二比例阀4并经第二比例阀4分配后流入至少两条散热支路5，在任一散热支路5中，冷却液被进一步分配后流入两类螺旋桨所在的电驱串联支路，并在完成热交换后流回第一比例阀2。
117.请一并参阅图3，在飞行器的起飞模态转换阶段，控制至少两条散热支路5中的第一类螺旋桨(即为倾转螺旋桨)由向上提供升力逐渐向前倾转、第二类螺旋桨(即为悬停螺旋桨)持续向上提供升力，在控制循环动力支路3的一条水泵串联支路开启后，膨胀水箱1中的冷却液经第一比例阀2流向第二比例阀4并经第二比例阀4分配后流入至少两条散热支路5，在任一散热支路5中，冷却液被进一步分配后流入两类螺旋桨所在的电驱串联支路，并在完成热交换后流回第一比例阀2。
118.请一并参阅图4，飞行器进入巡航阶段时，控制至少两条散热支路5中的第一类螺旋桨(即为倾转螺旋桨)产生向前飞行的动力、第二类螺旋桨(即为悬停螺旋桨)停止工作，在控制循环动力支路3的一条水泵串联支路开启后，膨胀水箱1中的冷却液经第一比例阀2流向第二比例阀4并经第二比例阀4分配后流入至少两条散热支路5中第一类螺旋桨所在的电驱串联支路，并在完成热交换后流回第一比例阀2。
119.请一并参阅图5，在飞行器的着陆模态转换阶段，控制至少两条散热支路5中的第
一类螺旋桨(即为倾转螺旋桨)由向前提供动力逐渐变为向上提供升力、第二类螺旋桨(即为悬停螺旋桨)启动并向上提供升力，在控制循环动力支路3的一条水泵串联支路开启后，膨胀水箱1中的冷却液经第一比例阀2流向第二比例阀4并经第二比例阀4分配后流入至少两条散热支路5，在任一散热支路5中，冷却液被进一步分配后流入两类螺旋桨所在的电驱串联支路，并在完成热交换后流回第一比例阀2。
120.请一并参阅图6，在飞行器的垂直降落阶段，控制至少两条散热支路5中的两类螺旋桨(倾转螺旋桨和悬停螺旋桨)向上提供升力，在控制循环动力支路3的一条水泵串联支路开启后，膨胀水箱1中的冷却液经第一比例阀2流向第二比例阀4并经第二比例阀4分配后流入至少两条散热支路5，在任一散热支路5中，冷却液被进一步分配后流入两类螺旋桨所在的电驱串联支路，并在完成热交换后流回第一比例阀2。
121.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
122.以上对本技术所提供的热管理系统、飞行器及飞行器热管理方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种热管理系统，其特征在于，包括：膨胀水箱；第一比例阀，连接于所述膨胀水箱的输出端；循环动力支路，用于为热管理系统提供循环驱动力，所述循环动力支路的一端连接所述第一比例阀，另一端连接第二比例阀；至少两条对称设置的散热支路，所述至少两条对称设置的散热支路并联连接于所述第二比例阀的输出端与所述第一比例阀的输入端之间。2.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，每条所述散热支路包括并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路，所述第一电驱串联支路的一端与所述第二电驱串联支路的一端通过第三比例阀连接，所述第一电驱串联支路的另一端与所述第二电驱串联支路的另一端通过第四比例阀连接。3.如权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述第一电驱串联支路设有串联连接的第一电机和第一散热器，所述热管理系统还包括第一螺旋桨，所述第一螺旋桨朝向所述第一散热器设置、以向所述第一散热器提供外部风量；所述第二电驱串联支路设有串联连接的第二电机和第二散热器，所述热管理系统还包括第二螺旋桨，所述第二螺旋桨朝向所述第二散热器设置、以向所述第二散热器提供外部风量；所述散热支路的数目为2的整数倍，至少一对对称设置的所述第一螺旋桨为倾转螺旋桨，所述第二螺旋桨为悬停螺旋桨。4.如权利要求3所述的热管理系统，其特征在于，所述第一电驱串联支路还设有第一控制器，所述第一控制器与所述第一电机串联后的输出端连接至所述第一散热器；所述第二电驱串联支路还设有第二控制器，所述第二控制器与所述第二电机串联后的输出端连接至所述第二散热器。5.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述循环动力支路包括并联的第一水泵串联支路和第二水泵串联支路，所述第一水泵串联支路的一端与所述第二水泵串联支路的一端通过所述第二比例阀连接，所述第一水泵串联支路的另一端与所述第二水泵串联支路的另一端通过第七比例阀连接。6.如权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，所述第一水泵串联支路设有第一单向阀、第一水泵和第二水泵，所述第一单向阀的输入端连接所述第七比例阀的第一输出端，所述第一水泵与所述第二水泵串联后连接至所述第一单向阀的输出端与所述第二比例阀的第一输入端之间；所述第二水泵串联支路设有第二单向阀、第三水泵和第四水泵，所述第二单向阀的输入端连接所述第七比例阀的第二输出端，所述第三水泵与所述第四水泵串联后连接至所述第二单向阀的输出端与所述第二比例阀的第二输入端之间。7.一种飞行器，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的热管理系统，所述散热支路关于所述飞行器的中轴对称分布。8.一种飞行器热管理方法，其特征在于，包括：在飞行器的垂直起飞、起飞模态转换、巡航、着陆模态转换和垂直降落阶段执行热管理，具体过程为：在飞行器的垂直起飞阶段，循环动力支路为整个热管理系统提供最大流量和压损，驱
使冷却液在热管理回路中循环流动，热管理系统通过第一比例阀将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路；各散热支路等比例将冷却液泵入并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路；其中，倾转螺旋桨朝向第一电驱串联支路的第一散热器设置，以向所述第一散热器提供外部风量；悬停螺旋桨朝向第二电驱串联支路的第二散热器设置，以向所述第二散热器提供外部风量；在飞行器的起飞模态转换阶段，循环动力支路为整个热管理系统提供最大流量和压损，热管理系统通过第一比例阀将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路；各散热支路按标定比例将冷却液分入并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路；按照爬升巡航阶段，爬升速度与巡航速度对应功率来控制各电驱串联支路中比例阀输出的比例为标定比例；飞行器进入巡航阶段时，循环动力支路减少整个热管理回路的流量与压损，通过比例阀控制冷却液在各第一电驱串联支路循环流动；在飞行器的着陆模态转换阶段，循环动力支路保证整个热管理回路的流量与压损，热管理系统通过第一比例阀将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路；各散热支路按标定比例将冷却液分入并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路；其中，按照着陆下降阶段，下降速度与巡航速度对应功率来控制各电驱串联支路中比例阀输出的比例为标定比例；在飞行器的垂直降落阶段，循环动力支路保证整个热管理回路的最小流量与压损，热管理系统通过第一比例阀将低温冷却液等比例泵入并联连接的各散热支路；各散热支路等比例将冷却液泵入并联连接的第一电驱串联支路和第二电驱串联支路。

技术总结
本申请公开了一种热管理系统、飞行器及飞行器热管理方法，热管理系统包括膨胀水箱，连接于膨胀水箱的输出端与循环动力支路的输入端之间的第一比例阀，循环动力支路和至少两条对称设置的散热支路，循环动力支路用于为热管理系统提供循环驱动力，循环动力支路一端连接第一比例阀，另一端连接第二比例阀，至少两条对称设置的散热支路并联连接于第二比例阀的输出端与第一比例阀的输入端之间。上述热管理系统不仅可以提升各种工况下热管理系统连续运行的稳定性和安全性，而且可以保证各种工况下热管理系统的震动和重量平衡，从而保证飞行器的飞行安全。器的飞行安全。器的飞行安全。


技术研发人员：薛松柏 高洁 李清 谢晒明 梁飞
受保护的技术使用者：浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/4/18