一种无人机冷却流道的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，更具体地说，涉及一种无人机冷却流道。


背景技术：

2.目前，中空长航时无人机为了提高航时，一般采用涡轮增压发动机。涡轮发动机通过压缩空气来增加进气量，利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率，可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩。涡轮增压发动机具有较高的燃油经济性，但其高散热量也为飞机设计带来一系列难题。
3.现有技术中，无人机采用独立冷却方式，需要采用两个通风流道分别对中冷器和散热器进行冷却，这样会大幅增加阻力，而中空长航时无人机的航时因子对阻力极为敏感，阻力的增大会降低航时，因此对散热器冷却流道的设计极为重要。
4.如说明书附图1所示，散热流道一般分为上下两个，上面的流道是用于给中冷器散热的中冷器流道02，而下方的流道是用于给水冷散热器散热的散热器流道01。然而，当无人机从地面静止起飞时，中冷器容易超温，而当无人机到空中巡航时，中冷器又容易过冷，存在两种情况难以兼顾的问题。另外，下方的散热器流道01由于附面层对气流减速的原因，进气效率不高，因此需要开较大的进气口，这样会造成较大的溢流损失，阻力较大，严重影响无人机的性能。
5.综上所述，如何提供一种能够高效散热且低阻的无人机冷却流道，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的是提供一种无人机冷却流道，该无人机冷却流道可以提高进气效率，在满足散热需求的情况下，显著减小散热器气动阻力。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种无人机冷却流道，用于对无人机机身内的发动机散热，发动机设有散热器和中冷器，无人机冷却流道包括：用于冷却散热器的第一流道，以及用于冷却中冷器的第二流道，第一流道设于机身的外部，第二流道设于机身的内部，第一流道与机身的外壁之间设有附层面隔道，第二流道的进气口设于附层面隔道端部，第一流道的进气口顶面与第二流道进气口的底面固定连接。
9.一种无人机冷却流道，第一流道为两端横截面小、中间横截面大的流线型，第一流道固定连接在机身尾部的底面，并沿机身的长度方向延伸，第一流道的出气口设于机身尾部的端面。
10.一种无人机冷却流道，附层面隔道的端部为隔道尖劈，隔道尖劈位于第一流道的
顶面和机身的底面之间。
11.一种无人机冷却流道，第二流道的进气口的个数为两个，两个进气口分别设于隔道尖劈的两侧面。
12.一种无人机冷却流道，第二流道的进气口端面相对于第一流道的进气口端面之间设有角度。
13.一种无人机冷却流道，第二流道的出气口与中冷器固定连接。
14.一种无人机冷却流道，中冷器和发动机之间设有风扇。
15.一种无人机冷却流道，风扇固定连接在中冷器的端面，并沿第一流道延伸的方向设置。
16.一种无人机冷却流道，第二流道的加工方式为增材制造。
17.一种无人机冷却流道，散热器设于第一流道的中间部位，散热器的设置方向与第一流道的横截面之间设有夹角。
18.本技术所提供的无人机冷却流道包括：用于冷却散热器的第一流道，以及用于冷却中冷器的第二流道，第一流道的进气口与机身之间设有附面层隔道，这样能够让第一流道的进气口悬空，空气流速不受附面层的影响，提高进气效率。第二流道的进气口利用了附面层隔道，在附面层隔道的两侧各开一个第二流道的进气口，两个进气口的交界处形成隔道尖劈，隔道尖劈起到导流的作用，增加进气流量。第二流道设于机身内部，最终第二流道和第一流道汇合为一个流道，这样可以有效降低阻力，提升飞机的飞行性能。此外，在中冷器后面设有风扇，当无人机从地面开车中冷器温度过高时，风扇开启，通过抽气作用主动给中冷器降温；当无人机在高空巡航时，环境的温度较低，中冷器可能过冷，风扇就可以关闭，降低进气流量，达到兼顾不同状态的中冷器的散热需求。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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。
20.图1为现有技术提供的冷却流道的示意图；
21.图2为本发明所提供的冷却流道的结构图；
22.其中：
23.01-散热器流道、02-中冷器流道
24.1-机身、11-发动机、12-散热器、13-中冷器、
25.2-第一流道、21-第一流道的进气口、22-第一流道的出气口、3-第二流道、31-第二流道的进气口、4-附层面隔道、41-隔道尖劈、5、风扇。
具体实施方式
26.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。
27.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
28.本技术实施例提供的无人机冷却流道，可参考说明书附图2，用于对无人机机身1内的发动机11散热，发动机11设有散热器12和中冷器13，包括：用于冷却散热器12的第一流道2，以及用于冷却中冷器13的第二流道3，第一流道2设于机身1的外部，第二流道3设于机身1的内部，第一流道2与机身1的外壁之间设有附层面隔道4，第二流道的进气口31设于附层面隔道4端部，第一流道的进气口21顶面与第二流道3进气口的底面固定连接。
29.需要说明的是，使用涡轮增压发动机11的无人机的冷却流道，包括连通散热器12的第一流道2，以及和中冷器13连接的第二流道3，无人机散热器12通常为水冷散热器12，涡轮增压发动机11的水冷散热器12的散热量远大于中冷器13的散热量，因此针对水冷散热器12进行流道设计时，在第一流道2与机身1的外壁之间设有附层面隔道4，这样第一流道的进气口21与机身1之间存在一定距离，目的是让第一流道的进气口21悬空，空气流速不受附面层的影响，能够提高进气效率。
30.以说明书附图2的方向为例，第一流道2设于机身1的外部的底面，第二流道3设于机身1的内部，位于第一流道的进气口21上方的附层面隔道4端面设有第二流道的进气口31，第一流道的进气口21和第二流道的进气口31设置在相近位置，第二流道3内的冷却气流通过中冷器13后，从第一流道2的上壁板和发动机11之间的间隙流出机身1，在机身1尾部第一流道2和第二流道3汇合为一个流道，气流从同一位置的出气口流出，这样能够实现中冷器13与散热器12的综合集成设计。第一流道2固定在机身1尾罩的下表面，通过机身1来承力，第二流道3也搭接在发动机11的连接架上，通过机身1来承力，这样第一流道2和第二流道3能够可靠稳定地固定在机身1上。
31.第一流道2为两端横截面小、中间横截面大的流线型，第一流道2固定连接在机身1尾部的底面，并沿机身1的长度方向延伸，第一流道2的出气口22设于机身1尾部的端面。流线型的第一流道2能够减少空气阻力，增加进气效率，优化冷却效果。
32.附层面隔道4的端部为隔道尖劈41，隔道尖劈41位于第一流道2的顶面和机身1的底面之间。以说明书附图2的方向为例，附层面隔道4的端部位于第一流道的进气口21的上方，为了减少空气阻力，附层面隔道4的端部设置为前端窄后端宽的形状，在附层面隔道4的最前端形成一道线称为隔道尖劈41，隔道尖劈41起到导流的作用，增加进气流量。
33.第二流道的进气口31利用了位于第一流道2上方的附面层隔道4，设置在附面层隔道4端部，第二流道的进气口31的个数为两个，两个第二流道的进气口31分别设于隔道尖劈41的两侧面，这样气流从两个不同方向的进气口进气，能够提高进气效率。第二流道的进气口31端面相对于第一流道的进气口21端面之间设有角度。第二流道的进气口31的角度可以根据建立流道及散热器仿真模型设置，最大程度减少阻力，以达到最优进气效率。
34.第二流道3的出气口与中冷器13固定连接。第二流道3的入口为隔道尖劈41的两侧面，第二流道3的出口直接连接到中冷器13，从进气口流入的冷却气流能够顺着第二流道3直接抵达中冷器13，减少气流损失，提高冷却效率。
35.中冷器13和发动机11之间设有风扇5。风扇5固定连接在中冷器13的端面，并沿第一流道2延伸的方向设置。中冷器13设置在第二流道3的出口和风扇5之间，风扇5对准中冷
器13的端面设置，风扇5开启时的抽气作用，能够加速第二流道3的进气量。为了满足无人机在地面停止状态开车和高空巡航时不同的散热需求，提出了在中冷器13后面增加风扇5，当无人机从地面开车时中冷器温度过高，那么风扇5开启，通过抽气作用主动给中冷器13降温；当无人机在高空巡航时，外部环境气温较低，中冷器13可能过冷，那么风扇5就可以关闭，从而降低进气流量，达到兼顾不同状态的散热需求。
36.第二流道3的加工方式为增材制造。由于第二流道3的流道型面比较复杂，可以采用如3d打印的制造方式，当然，只要满足第二流道3的加工要求，也可以采用其他制造方式，本文不做限制。
37.散热器12设于第一流道2的中间部位，散热器12的设置方向与第一流道2的横截面之间设有夹角。散热器12安装在第一流道2的内部，根据第一流道2的形状具体设置散热器12的安装角度，以达到最优散热效果。
38.本技术所提供的无人机冷却流道，在第一流道2设计过程中，充分利用流体计算仿真手段，对水冷散热器12入口不同面积进行计算，获得满足散热需求的流量及对应的入口面积，基于该入口面积，对第一流道2的型面、散热器12的安装角度以及第一流道2的出口面积等进行优化设计，达到最佳的散热流道设计。在第二流道3设计过程中，根据中冷器13的散热流量需求，通过流体计算手段获得精确的入口面积和入口角度的设计，在提升流量的同时减小流道的气动阻力。
39.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，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。
40.以上对本技术所提供的无人机冷却流道进行了详细介绍。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法及其核心思想。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：
1.一种无人机冷却流道，用于对无人机机身(1)内的发动机(11)散热，所述发动机(11)设有散热器(12)和中冷器(13)，其特征在于，所述无人机冷却流道包括：用于冷却所述散热器(12)的第一流道(2)，以及用于冷却所述中冷器(13)的第二流道(3)，所述第一流道(2)设于所述机身(1)的外部，所述第二流道(3)设于所述机身(1)的内部，所述第一流道(2)与所述机身(1)的外壁之间设有附层面隔道(4)，所述第二流道(3)的进气口(31)设于所述附层面隔道(4)端部，所述第一流道(2)的进气口(21)顶面与所述第二流道(3)进气口(31)的底面固定连接。2.根据权利要求1所述的无人机冷却流道，其特征在于，所述第一流道(2)为两端横截面小、中间横截面大的流线型，所述第一流道(2)固定连接在所述机身(1)尾部的底面，并沿所述机身(1)的长度方向延伸，所述第一流道(2)的出气口(22)设于所述机身(1)尾部的端面。3.根据权利要求1所述的无人机冷却流道，其特征在于，所述附层面隔道(4)的端部为隔道尖劈(41)，所述隔道尖劈(41)位于所述第一流道(2)的顶面和所述机身(1)的底面之间。4.根据权利要求3所述的无人机冷却流道，其特征在于，所述第二流道的进气口(31)的个数为两个，两个所述第二流道的进气口(31)分别设于所述隔道尖劈(41)的两侧面。5.根据权利要求3所述的无人机冷却流道，其特征在于，所述第二流道的进气口(31)端面相对于所述第一流道的进气口(21)端面之间设有角度。6.根据权利要求1所述的无人机冷却流道，其特征在于，所述第二流道(3)的出气口与所述中冷器(13)固定连接。7.根据权利要求1所述的无人机冷却流道，其特征在于，所述中冷器(13)和所述发动机(11)之间设有风扇(5)。8.根据权利要求7所述的无人机冷却流道，其特征在于，所述风扇(5)固定连接在所述中冷器(13)的端面，并沿所述第一流道(2)延伸的方向设置。9.根据权利要求1所述的无人机冷却流道，其特征在于，所述第二流道(3)的加工方式为增材制造。10.根据权利要求2所述的无人机冷却流道，其特征在于，所述散热器(12)设于所述第一流道(2)的中间部位，所述散热器(12)的设置方向与所述第一流道(2)的横截面之间设有夹角。

技术总结
本申请公开了一种无人机冷却流道，用于对无人机发动机设有的散热器和中冷器散热，包括：用于冷却散热器的第一流道，以及用于冷却中冷器的第二流道，第一流道设于机身的外部，第二流道设于机身的内部，第一流道与机身的外壁之间设有附层面隔道，第二流道的进气口设于附层面隔道端部的隔道尖劈两侧。通过这种结构，能够让第一流道的进气口悬空，空气流速不受附面层的影响，提高进气效率，并且隔道尖劈起到导流的作用，增加第二流道的进气流量。此外，在中冷器后面设有风扇，当中冷器温度过高时，风扇开启，通过抽气作用主动给中冷器降温，当中冷器温度较低时，风扇关闭，降低进气流量，达到兼顾不同状态的中冷器的散热需求。达到兼顾不同状态的中冷器的散热需求。达到兼顾不同状态的中冷器的散热需求。


技术研发人员：喻岩 李东坡 王忠宇 李诗洋 乔骄 陈伟
受保护的技术使用者：中航(成都)无人机系统股份有限公司
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/5/24