專利名稱：熱交換器、發(fā)動機(jī)組件和包括這種發(fā)動機(jī)組件的飛行器的制作方法
熱交換器、發(fā)動機(jī)組件和包括這種發(fā)動機(jī)組件的飛行器本發(fā)明涉及一種被布置在將渦輪噴氣發(fā)動機(jī)連接在飛行器機(jī)翼上的固 定支柱的上方的熱交換器，所述熱交換器能夠借助于冷氣流至少部分地冷 卻很熱的熱氣流。更確切地說，本發(fā)明涉及將熱氣流和冷卻氣流引入熱交 換器的熱交換箱中的熱氣進(jìn)氣管和冷卻氣進(jìn)氣管。本發(fā)明還涉及含有這樣 的熱交換器的發(fā)動機(jī)組件。本發(fā)明還涉及含有至少 一個本發(fā)明所述發(fā)動機(jī) 組件的飛行器。在航空領(lǐng)域，已知在飛行器空調(diào)管路中使用在飛行器的渦輪噴氣發(fā)動 機(jī)的壓縮機(jī)處釆引的熱氣。因?yàn)榭照{(diào)管路被用在駕駛搶和客搶，所以在將 該熱氣注入所述管t前需將它冷卻。為此使用 一種熱交換器，熱氣流在其中與在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管 出口采引的冷氣流交匯。冷氣流和熱氣流在一般為平行六面體形的熱交換 器的熱交換箱內(nèi)流動以進(jìn)行熱交換。一般，熱氣流從前表面i^熱交換器的熱交換箱，在空心板內(nèi)從前向 后流動。部分被冷卻的熱氣流從后表面流出熱交換箱以被引向空調(diào)管路。冷氣流從下表面i^熱交換器的熱交換箱，在空心板之間從下向上流動，然后被設(shè)置在上表面的孔噴射到熱交換箱外以被排出噴氣發(fā)動機(jī)固定支柱外。因此，冷氣流和熱氣流在熱交換器的熱交換箱中相垂直，致4吏在離開 熱交換器時熱交換效率不高。待冷卻的熱氣在位于固定支柱下方的渦輪噴氣發(fā)動機(jī)中采引。因此， 為了將該熱氣流引入熱交換器，需讓它穿過固定支柱的結(jié)構(gòu)件。為了不弱 化固定支柱結(jié)構(gòu)件，必須最大限度地保持其完整性，尤其避免過多的管子 穿透。最常見的是被部分地加熱的冷氣被直接排出渦輪噴氣發(fā)動機(jī)。因此， 它不再參與發(fā)動機(jī)的熱力循環(huán)，這造成發(fā)動機(jī)性能的損失。該被部分加熱的冷氣在連接渦輪噴氣發(fā)動機(jī)和飛行器機(jī)翼的固定支柱上方流動，干擾飛 行器的空氣動力學(xué)流(繞流)。此外，需使用能耐高溫的材料，或者用熱覆 蓋層覆蓋渦輪噴氣發(fā)動機(jī)罩以避免被加熱的冷氣損壞所述罩。這導(dǎo)致包括熱交換器的發(fā)動機(jī)組件的重量加大。還知道將已流經(jīng)熱交換器的冷卻氣流 重新注入渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的推進(jìn)氣流中。為此，要與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)連接， 冷卻氣排氣管必須穿過固定支柱，這會弱化固定支柱的結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明的一個目的是提供一種尺度小的熱交換器。本發(fā)明的另一目的 是提供一種熱交換器，其中冷卻氣在使用后可被重新注入渦輪噴氣發(fā)動機(jī) 的推進(jìn)氣流中，不產(chǎn)生對固定支柱的剛度和重量不利的后果。本發(fā)明的又 一目的是提供一種熱交換效率高的熱交換器。本發(fā)明還力求提高具有熱交 換器的發(fā)動機(jī)組件的性能。為此，熱氣進(jìn)氣管路和冷卻氣出氣管路都位于熱交換器的熱交換箱的 后表面上。前和后是相對于位于熱交換箱外面的氣體的流向而言的。因此， 被加熱的冷氣流被引出熱交換箱，通過將其引進(jìn)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管 道中，被加熱的冷氣流可被重新注入?yún)⑴c發(fā)動機(jī)推進(jìn)的氣流中。這樣，熱 交換器采引冷氣對渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的性能干擾很小。此外，渦輪噴氣發(fā)動 機(jī)軍可用復(fù)合材料制成，因?yàn)樗鼈儾缓捅患訜岬睦錃饬鹘佑|。在熱交換器 位于固定支柱上方的情況下，為與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)連接，被加熱的冷氣的 出氣管路必須穿過固定支柱。為了減少管路在固定支柱中所占空間，將在 發(fā)動機(jī)中采引的熱氣引向熱交換器的熱交換箱且必須穿過固定支柱的管路和被加熱的冷氣的出氣管路可被設(shè)計(jì)成同心的。因?yàn)榈诙鹏薰苈穬羝殳置在 第一根管路中，所以只有一根管路穿過固定支柱。沿著這些同心管路可以 進(jìn)行預(yù)熱交換。其優(yōu)點(diǎn)是冷氣流和熱氣流在熱交換箱中相互平行且至少部 分地反向流動。更確切地說，冷氣流從前向后穿過熱交換箱，而熱氣流至 少 一次從后向前穿過熱交換箱。熱氣流可在水平穿過熱交換器的熱交換箱 的管路內(nèi)通過。而冷氣流在管路間自由流通。其中流通著熱氣的管路可以 制成彎管以使熱氣流在熱交換箱中具有分別從后向前然后從前向后的兩個 流向。此外，多根彎管可以被疊置在熱交換箱中。這樣，由于在熱交換箱 中交換面加大，所以冷氣流和熱氣流之間的熱交換效率提高了。因此，本發(fā)明涉及一種熱交換器，它具有其中流動著冷卻氣流和熱氣 流的熱交換箱，其特征在于它包括位于熱交換箱后表面上用于將熱氣流引 入熱交換箱中的熱氣進(jìn)氣管和位于熱交換箱后表面上用于將冷卻氣流排出 熱交換箱的冷卻氣排氣管，所述管為同心的。根據(jù)本發(fā)明的數(shù)個實(shí)施例，熱交換器可具有如下全部或部分附加特征-冷卻氣排氣管圍繞著熱氣進(jìn)氣管。-冷卻氣流和熱氣流在熱交換箱中水平地相互平行流動，冷卻氣流從所 述熱交換箱的前表面進(jìn)入熱交換箱中以使熱氣流和冷卻氣流在熱交換箱中 至少部分地反向流動。-熱交換箱具有多個其中流動著熱氣流的空氣導(dǎo)管，冷卻氣流圍繞所述 空氣導(dǎo)管流動。-被冷卻的熱氣流通過熱交換箱的前表面排出所述箱。-由于熱氣流在熱交換箱中從后向前然后從前向后流動，所以被冷卻的 熱氣流從所述箱的后表面被排出。-熱交換器具有多個位于熱交換箱中、其中流動著熱氣流的彎形空氣導(dǎo) 管，每根空氣導(dǎo)管至少穿過熱交換箱兩次。-熱交換器具有多個成對布置的空氣導(dǎo)管，空氣導(dǎo)管對被疊置在所述熱 交換箱中。本發(fā)明還涉及一種用于飛行器的包括渦輪噴氣發(fā)動機(jī)、將渦輪噴氣發(fā) 動機(jī)固定在飛行器機(jī)翼上的固定支柱和根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的發(fā)動機(jī)組 件，所述熱交換器的熱交換箱固定在固定支柱的上表面上。根據(jù)本發(fā)明的數(shù)個實(shí)施例，發(fā)動機(jī)組件可具有如下全部或部分附加特征-冷卻氣排氣管穿過固定支柱以使冷卻氣流在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的后方被 排出。國冷卻氣排氣管具有兩個布置在固定支柱下方、位于渦輪噴^JC動機(jī)兩 側(cè)的噴管。-熱氣進(jìn)氣管穿過固定支柱以便將熱氣流從渦輪噴氣發(fā)動機(jī)引至熱交換 器的熱交換箱的后方，熱氣進(jìn)氣管和冷氣排氣管在穿過固定支柱的整個過 程中都是同心的。-將冷卻氣流從渦輪噴氣發(fā)動機(jī)引至熱交換器的熱交換箱的冷卻氣進(jìn)氣 管從固定支柱上方通過。-冷卻氣進(jìn)氣管在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)中從前面在位于反向器軍上游的氣流 分流區(qū)采引冷卻氣流。本發(fā)明還涉及包括至少一個本發(fā)明所述發(fā)動機(jī)組件的飛行器。閱讀下列說明并查對其附圖會更好地理解本發(fā)明。這里提供的附圖僅供參考，對本發(fā)明亳無限制。附圖所示如下-

圖1為含有本發(fā)明所述的熱交換器的發(fā)動機(jī)組件的局部示意圖； 畫圖2為本發(fā)明的一實(shí)施例所述的熱交換器的后視圖； -圖3為圖2沿III-III方向斷開的剖面圖； -圖4為圖2沿IV-IV方向斷開的剖面圖.圖1所示為布置在連接渦輪噴W動機(jī)3和飛行器機(jī)翼(未畫出)的 固定支柱2上的熱交換器1。熱交換器1具有其中流動著冷卻氣流和熱氣流的矩形箱4。冷卻氣流通 過冷卻氣進(jìn)氣管5在所述矩形箱4的前表面6處進(jìn)入矩形箱4。前表面指朝 向渦輪噴氣發(fā)動機(jī)3的進(jìn)氣管8、與朝向渦輪噴氣發(fā)動機(jī)后方的后表面7相 對的箱面。在圖1所示的實(shí)施例中，冷卻氣流在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)中從前面 在緊接進(jìn)氣管8之后的分流區(qū)被采引。這樣，冷卻氣進(jìn)氣管不穿過固定支 柱2的結(jié)構(gòu)件，而從固定支柱2的棱錐體10的上方通過。棱錐體10為固 定支柱2的前頂端，所述固定支柱2通過它固定在渦輪噴^L動機(jī)3的前 段上。更為常規(guī)地。冷卻氣流也可以從側(cè)面在設(shè)置在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)3和 發(fā)動機(jī)搶(未畫出)軍之間的空氣流通管中采引。在這種情況下，冷氣進(jìn) 氣管5必須打彎以能接到矩形箱4的前表面6，并可能穿過固定支柱2加強(qiáng) 結(jié)構(gòu)件。冷氣進(jìn)氣管5也可以通到矩形箱4的位于所述軍的采引冷卻氣流 的一側(cè)的側(cè)表面。如下詳述，冷卻氣流在矩形箱4中在多個其中流動著待冷卻的熱氣流 的空氣導(dǎo)管之間自由流動。這樣，冷卻氣流在矩形箱4中從前向后流動， 并由起始于矩形箱4的后表面7處的冷卻氣排氣管9引離矩形箱4。冷卻氣 排氣管9沿所述固定支柱2的整個高度穿過固定支柱2以與位于固定支柱2 下方的渦輪噴氣發(fā)動機(jī)連接。高度h指從上面固定有矩形箱4的上表面11 到朝向渦輪噴氣發(fā)動機(jī)3的下表面12的固定支柱2的尺寸。冷卻氣排氣管 9一旦穿過固定支柱2就分成左13、右14兩個側(cè)噴管。側(cè)噴管13、 14被 分置于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)3的豎直對稱面的兩側(cè)，以使它們位于所述對稱面 的左側(cè)和右側(cè)。噴管13、 14朝向渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的后方，以4吏冷卻氣流和 推進(jìn)氣流一起向渦輪噴氣發(fā)動機(jī)3的后方噴射。噴管13、 14的側(cè)面布置可 以不妨礙固定支柱2和渦輪噴氣發(fā)動機(jī)3的后端的接合區(qū)。待冷卻的熱氣流由熱氣進(jìn)氣管18引入矩形箱4中。熱氣進(jìn)氣管18經(jīng) 過所述固定支柱2的結(jié)構(gòu)件，將空氣從位于固定支柱2下方的渦輪噴W動機(jī)3引至位于固定支柱2上方的矩形箱4。因此，熱氣進(jìn)氣管也沿固定支 柱2的整個高度h穿過固定支柱2。熱氣進(jìn)氣管18從冷氣排氣管9內(nèi)通過 以不必開兩個穿過固定支柱2的孔。圖2所示為本發(fā)明所述的熱交換器1的一個具體實(shí)施例。熱交換器l的矩形箱4具有多個其中流動熱氣流的空氣導(dǎo)管15。每根 空氣導(dǎo)管15都有一個位于矩形箱4的后表面7上的進(jìn)氣口 16。進(jìn)氣口 16 和熱氣進(jìn)氣管18吻合?？諝鈱?dǎo)管15的第一段19從矩形箱4的后端到前端 直線穿過。空氣導(dǎo)管15的彎段20可將第一段19與從矩形箱4的前端到后 端直線穿過的第二段21連接起來。這樣，熱氣流沿矩形箱4的長度兩次穿 過矩形箱。出氣口 17可在矩形箱4的后表面7處排出被冷卻的熱氣。在所 示的實(shí)施例中，空氣導(dǎo)管15只含有一個彎段20以使它們只穿過矩形箱4 兩次。也可以設(shè)計(jì)多個彎段20以使熱氣流在被排出前能在矩形箱4中多次 往返。熱氣流在空氣導(dǎo)管15中沿途通過接觸圍繞著空氣導(dǎo)管15的冷卻氣 流被冷卻。熱交換通it^t流透過空氣導(dǎo)管15壁進(jìn)行。冷卻氣流在矩形箱4 中從前向后與熱氣流平行流動?？諝鈱?dǎo)管15在矩形箱4中成相鄰對布置。相鄰對指在矩形箱4的寬度 方向上并排。寬度指所述矩形箱4的在其側(cè)表面之間的尺寸。空氣導(dǎo)管15 的相鄰對可以在矩形箱4的高度方向上相互疊置(圖3)。矩形箱4的高度 指矩形箱4的與固定支柱2的上表面11接觸的下表面和所述矩形箱4的朝 向飛行器機(jī)翼(未畫出)的上表面之間的尺寸?？諝鈱?dǎo)管15應(yīng)按如下方式 疊置，即所述空氣導(dǎo)管15之間應(yīng)留有足夠的空間以使冷卻氣流能夠通過。 空氣導(dǎo)管15的進(jìn)氣口 16位居中心，也就是說被位于矩形箱4側(cè)壁附近的 出氣口 17圍住。這樣，被冷卻的熱氣的被分為兩部分的排氣管22 (圖1) 環(huán)繞在矩形箱4的后表面7處的冷卻氣排氣管9。被冷卻的熱氣的每一部分 排氣管從矩形箱4的后表面7的一個相對邊緣起始。經(jīng)過冷卻氣排氣管9 之后，兩部分匯合形成沿固定支柱2的上表面11延伸的單一管22。熱氣進(jìn)氣管18和冷卻氣排氣管9兩者都位于矩形箱4的后表面7上。 由于空氣導(dǎo)管15的進(jìn)氣口 16在矩形箱4的中心，而冷卻氣流散布在矩形 箱4的整個空間，所以將熱氣進(jìn)氣管18插入冷卻氣排氣管9中有益。這樣， 熱氣流從下至上穿過固定支柱2到達(dá)矩形箱4，而冷卻氣流從上至下穿過固 定支柱2與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的推進(jìn)氣流匯合(圖4 )。再者，避免了高溫管 壁的熱氣進(jìn)氣管18和固定支柱2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件接觸。因此，這種通雙管的 方案與現(xiàn)有技術(shù)的只通熱氣進(jìn)氣管的方案相比，固定支柱2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件被弱化的程度低。當(dāng)然，在空氣導(dǎo)管15的另一種配置中，可以提供圍繞著 冷卻氣排氣管18的熱氣進(jìn)氣管9。如圖4所示，熱氣進(jìn)氣管18在冷卻氣排氣管9中從固定支柱2的下表 面12至上表面11軸向延伸。這樣，減少了由于在固定支柱2的加強(qiáng)結(jié)構(gòu) 件中通管9和管18所導(dǎo)致的擁擠狀況。再者，從固定支柱2的下表面12 至矩形箱4的后表面7，冷卻氣流和熱氣流之間可以進(jìn)行熱交換，相當(dāng)于進(jìn) 行熱氣流預(yù)冷卻。在另一個實(shí)施例中，可提M根空氣導(dǎo)管含有偶數(shù)個彎段20，使出氣 口 17位于矩形箱4的前表面6上。在這種情況下，被冷卻的熱氣流從矩形 箱4的前端流出。那么，被冷卻的熱氣流的排氣管可以連接到位于矩形箱4 上方的起動機(jī)的管路上(圖1 )。同樣，可以提供直形空氣導(dǎo)管15以使熱氣 在單一方向上從矩形箱4的后端向前端流動。被冷卻的熱氣流還是在矩形 箱4的前端流出。
權(quán)利要求
1.一種用于飛行器的發(fā)動機(jī)組件，包括渦輪噴氣發(fā)動機(jī)(3)、用于將渦輪噴氣發(fā)動機(jī)固定在飛行器機(jī)翼上的固定支柱(4)和熱交換器(1)，熱交換器(1)包括固定在固定支柱的上表面(11)上、熱氣流和冷卻氣流在其中流動的熱交換箱(4)，所述發(fā)動機(jī)組件的特征在于包括位于熱交換箱的后表面上、用于將熱氣流引入熱交換箱中的熱氣進(jìn)氣管(18)，和位于熱交換箱的后表面上、用于將冷卻氣流排出熱交換箱的冷卻氣排氣管(9)，所述管為同心的，而且所述發(fā)動機(jī)組件的特征還在于熱氣流在熱交換箱中從后向前然后從前向后流動以通過所述熱交換箱的后表面被排出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于冷卻氣排氣管圍繞 著熱氣進(jìn)氣管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1至2之一所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于冷卻氣流 和熱氣流在熱交換箱中水平地相互平行地流動，冷卻氣流從所述熱交換箱 的前表面(6)進(jìn)入箱中以使熱氣流和冷卻氣流在熱交換箱中至少部分地反向流動o
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于熱交換箱 包括其中流動熱氣流的空氣導(dǎo)管(15)，冷卻氣流圍繞著所述空氣導(dǎo)管流 動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于空氣導(dǎo)管是彎形的， 每根空氣導(dǎo)管至少穿過熱交換箱兩次。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4至5之一所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于空氣導(dǎo)管 成對布置在熱交換箱中，空氣導(dǎo)管對在所述熱交換箱中疊置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于冷卻氣排 氣管(9)穿過固定支柱以在渦輪噴^JL動機(jī)的后面排出冷卻氣流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于冷卻氣排氣管包括 兩個布置在固定支柱下方、在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)兩側(cè)的噴管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于熱氣進(jìn)氣 管穿過固定支柱以將熱氣^^渦輪噴氣發(fā)動機(jī)引至熱交換箱的后面，熱氣 進(jìn)氣管和冷氣排氣管在穿過固定支柱的整個過程中都是同心的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于將冷卻氣流從渦輪噴氣發(fā)動機(jī)引至熱交換箱的冷卻氣進(jìn)氣管從固定支柱上方通 過。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)動機(jī)組件，其特征在于冷卻氣進(jìn)氣管在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)中從前面在位于反向器罩上游的氣流分流區(qū)采引冷卻氣流o
12. —種包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的發(fā)動機(jī)組件的 飛行器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器(1)，它具有其中流動著冷卻氣流和熱氣流的熱交換箱(4)，其特征是它包括位于熱交換箱的后表面，用于將熱氣流引入熱交換箱中的熱氣進(jìn)氣管(18)，和位于熱交換箱的所述后表面，用于將冷卻氣流排出熱交換箱的冷卻氣排氣管(9)，所述管為同心的。本發(fā)明還涉及包括本發(fā)明所述的熱交換器的發(fā)動機(jī)組件，其中位于熱交換箱的后表面的冷卻氣排氣管(9)穿過固定支柱以在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的后面排出冷卻氣流。本發(fā)明還涉及包括至少一個本發(fā)明所述的發(fā)動機(jī)組件的飛行器。
文檔編號F28D21/00GK101228409SQ200680027059
公開日2008年7月23日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者海爾韋·馬爾什 申請人:空中客車法國公司