eVTOL飞行器需要全面的系统级热管理，Parker Chomerics协助客户提供成熟的系统级TMS功能

时间： 2021-02-05 来源：Parker Chomerics

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电动垂直起降（eVTOL）飞行器的商业投资正在不断增长，或许正在蓬勃发展，这将服务于新的城市空中交通（UAM）航空航天市场。新贵公司和老牌公司都在争相开发平台，该平台可以带来一个民用，商业和军事机动时代，使用户摆脱地面限制并自由地在空中移动。

新的UAM市场的许多飞机都是独立开发的，大小航空航天公司都在与我们的专家取得联系。热管理是PARKER CHOMERICS航空公司拥有丰富经验的一项特殊技术，现在正在帮助多家UAM公司。

加速起飞

美国空军最近启动了Agility Prime计划，这是一个“旨在加速先进空中机动车辆商业市场的非传统计划”。该计划将使民用和军用eVTOL平台（Agility Prime称之为“orbs”）的开发、测试和认证更加快速。orbs的应用包括后勤和维持、医疗疏散、消防、救灾、搜救以及人道主义救援行动。

除了汽车共享之外，Uber还通过其Uber-Elevate团队参与开发eVTOL飞机的民用和商用领域，以及空中共享所需的基础设施。与几家领先的飞机制造商的战略合作关系为飞机的开发工作提供了支持。最近，竞争对手Joby Aviation收购了Uber Elevate，目标是利用两家公司的工作。

此外，eVTOL飞机的开发正在独立进行，世界上许多航空航天领域的知名企业都在进行这种开发。

用这些车辆运输人员创造了一种新的运输方式，它将在商业航空旅行和汽车之间建立联系。然而，即使是无人驾驶无人机，使用eVTOL车辆搬运货物，也可能对我们的社会产生更大的影响。货运无人驾驶飞机需要相同的工程设计和相同的监管条件，而无需人工，但是需要有公约和基础设施来支持常规飞行。无人机的广泛应用将证明车辆电源管理，通信，着陆位置和支持基础设施等所需的系统和过程。

分布式电力推进系统（DEP）是eVTOL的核心系统

在考虑用于eVTOL应用的推进系统中，分布式电力推进（DEP）已经成为UAM应用的可能配置。 DEP依靠分布在飞机上的多个电动机驱动的旋翼式推进器来提供垂直升力，推力和飞行控制。

尽管配备DEP系统的车辆将利用该技术提供的机动性，但DEP系统在电动机，电气控制器和电池组运行所需的热量管理方面提出了独特的挑战。

驱动多个转子的电动机在飞机周围排列，并靠近转子。这些电动机在执行推进任务时会产生热量，因此需要有效的热管理以确保最佳效率和电动机寿命。减重是电动机的一个重要优点。除了环保之外，与传统的液压马达系统相比，电动马达系统的重量显著减轻。更轻的飞机改变了飞行状态和飞行方式，允许更多的乘客/货物，并为其他飞机系统提供了更大的灵活性。

电子控制器需要提供控制旋翼速度和位置的数字指令，使eVTOL能够在空域中爬升、下降和导航。这些数字控制器充分利用了半导体制造业的不断进步，在更小的封装中允许越来越多的计算能力，从而产生更高的热量水平和热密度，而这些热量水平和热密度必须从控制器本身去除。

当能量释放供飞机使用时，提供动力所需的电力的电池组会产生热量。起飞和降落时电池对功率的需求显着增加，这导致整个飞行过程中对热量管理的要求各不相同。飞机的热管理系统必须对此变化做出响应。

eVTOL热管理的系统方法

成功管理DEP产生的热量的关键在于热管理系统（TMS），该系统能够在一个位置收集热量，然后将其传输到可以安全地排除或散热的地方。这样的系统包含三个主要元素：

•集热部件-如流经冷板或液冷外壳的液体流

•运输组件–由管道、软管、接头和泵组成

•排热/散热设备-排热或散热设备或热交换器

•协调和管理整个系统散热的控制器

要设计一种高效的尺寸，重量和功率（SWaP）解决方案需要使用在流体和热管理方面经验丰富的广泛的组件组合和主题专家。 Parker航空燃气轮机燃料系统部热管理团队的前一篇博客文章详细介绍了选择热管理系统供应商的标准。

经验丰富的热管理系统提供商可以应对的挑战

应该注意的是，在评估整个热管理系统时，热量密度和精确位置是首要重点。通常，热“扩散”（或降低热密度）是创建解决方案的第一步。许多材料和控制组件都能够在极端温度下高效运行。因此，降低热密度可以允许采用被动解决方案，例如散热成大的热质量。 TMS的其他挑战包括：

•整个平台上的多点热源，每个热源的热密度或热负荷会随运行周期而变化–解决方案包括从点热源快速散播热量的铜/金刚石复合材料，到利用单相和两相冷却液进行热量收集的大型复杂冷板，然后将其转移到液体或蒸汽对空气的热交换器。

•热量流经的路径需要高度可靠的连接点–维修和保养需求经常需要能够快速释放而不会泄漏的高压流体连接。

•热源的特殊位置–安全有效地排热可能涉及平台结构元素的非常规利用。例如，Macrolaminate™换热器可以促进加热的流体或蒸汽在靠近冷空气的外表面附近的传输。

与其他技术集成在一起，热管理已对这些车辆产生了广泛的影响：

•通用低成本电机控制器，用于电力推进，冷却，制动，飞行控制

•利用Parker全球车辆电机（GVM）技术的量身定制的电机解决方案

•专门针对UAM要求的液压动力站

•电动制动和机动性

•通过我们的集成电源管理系统（IPMS）技术进行电源管理

•机电驱动（EMA）

•驾驶舱控制

Parker的优势：成熟的系统级TMS功能

Parker Chomerics航空航天燃气轮机燃料系统部门的热管理团队提供了成熟的热管理系统级经验，可为苛刻的环境开发解决方案，包括先进的国防和情报收集系统应用，这些系统采用了制造特殊热密度挑战的技术。

“凭借着注重工程解决问题的文化的DNA，Parker Chomerics的TMS团队能够利用以SWaP为重点的解决方案优化系统性能，同时保持飞机安全，并充分利用了Parker对监管机构需求的理解。Parker在材料领域（包括复合材料）的整个公司范围内的实力，以及主题专家在组件和子组件级别解决工程各方面问题的能力，都将进一步促进这一目标。”

随着eVTOL平台的开发，测试和认证加速，对这些令人兴奋的车辆所需的热管理系统的要求也将随之提高。作为经过验证的TMS解决方案提供商，Parker期待协助其客户应对这些即将来临的挑战，帮助开创民用，商业和军事空中交通的新纪元。

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