專利名稱：用于飛行器的渦輪噴氣發(fā)動機的制作方法
用于飛行器的渦輪噴氣發(fā)動機 本發(fā)明涉及一種用于飛行器的渦輪噴氣發(fā)動機。更確切地說，本發(fā)明涉及一種安
裝在渦輪噴氣發(fā)動機中的也被稱作表面交換器的熱交換器。根據本發(fā)明的熱交換器用于冷 卻渦輪噴氣發(fā)動機的推進系統的熱流體(比如機油等)，以能夠將至少部分冷卻了的所述 熱流體回注入上述推進系統。本發(fā)明還涉及包括至少一個這種渦輪噴氣發(fā)動機的飛行器。 —般而言，只要需要冷卻在渦輪噴氣發(fā)動機中或者在其周圍循環(huán)的流體，就可應 用根據本發(fā)明的熱交換器。 在民用航空領域，已知使用了附屬熱交換器來冷卻在渦輪噴氣發(fā)動機的引擎中循 環(huán)的機油。將熱機油引入熱交換器中，以便在將其回注入推進系統之前先在熱交換器中將 其冷卻。 在現有技術中，對熱交換器通常存在兩種可能的放置位置，即在引擎機身中或者 在發(fā)動機艙中。 然而，在熱交換器被安裝在發(fā)動機艙內，排氣口朝外的情況下，由于對空氣的提取 不會或很少有助于引擎的推力，這種提取就導致了推進效率的直接損失。在熱交換器被安 裝在引擎機身中的情況下，熱交換器的矩陣會由于其內部構造而導致較大的氣流壓力損 失，并會多少有些明顯地干擾引擎的下游空氣動力氣流。 另一已知的方案是使用板式交換器，該板式交換器局部地貼合在與其連結的發(fā)動 機艙的內壁上。熱交換器的上表面與發(fā)動機艙的內壁連結，而其下表面則處在穿過發(fā)動機 艙內部空間的冷空氣流中。在熱交換器中運送的熱量就通過熱傳導轉移至構成所述熱交換 器的下表面的板的內表面。在發(fā)動機艙中流動的冷空氣流拂過熱的板。于是積蓄在熱的板 中的熱量就通過強制對流而消散到渦輪噴氣發(fā)動機的空氣動力氣流中。 上述現有技術熱交換器的第二種實施方式的一個缺點在于其會減小降低渦輪噴 氣發(fā)動機產生的噪聲危害的現有系統的可用面積。事實上，為了降低這種噪聲危害，已知可 將發(fā)動機艙內壁至少部分地覆上聲學防護層。更通常地，只要發(fā)動機艙和發(fā)動機罩的內壁 和外壁中的兩個是相對的，就將此聲學防護層覆在發(fā)動機艙和發(fā)動機罩的內壁和外壁上。 這種聲學防護層的存在與將板式熱交換器連結到發(fā)動機艙內壁是不兼容的。為了使用上述 板式熱交換器，就必須局部去除聲學防護層，鑒于與噪聲危害相關的尺寸確定標準，這顯得 較為困難。 在本發(fā)明中，尋求提供一種適于冷卻來自引擎的推進系統的流體(比如機油或其 它載熱流體等)的熱交換器，該熱交換器可容易地安裝在渦輪噴氣發(fā)動機中，并適應現有 規(guī)范和制約(尤其是與聲音相關的)。還尋求提供一種熱交換器，其具有與現有技術熱交換 器的效率相比提高了的效率，即具有更強的冷卻能力。 為此，在本發(fā)明中，提出在渦輪噴氣發(fā)動機的下分岔處布置一個或多個熱交換器。 下分岔通常在渦輪噴氣發(fā)動機的下部、在引擎外壁和發(fā)動機艙內壁之間延伸。所謂渦輪噴 氣發(fā)動機的下部，是指當飛行器的渦輪噴氣發(fā)動機被安裝在機翼下表面上時朝向地面的那 部分。下分岔被布置在風扇和風扇整流柵的葉片的下游。由于與發(fā)動機艙的內壁或者發(fā)動 機罩的外壁并不直接相對，下分岔通常并不會被加以聲學處理。因此，根據本發(fā)明，在下分岔處集成一個或多個表面熱交換器，以將廢熱消散到引擎的內部氣流中，同時限制所產生 的空氣動力阻力，且不影響對發(fā)動機艙的聲學處理。下分岔通常會一直延伸到發(fā)動機艙的 頸口，并因此相對地體積較大，以便可在其內部空間中設置必須從引擎一直通到發(fā)動機艙 內包含的設備或者從發(fā)動機艙內包含的設備一直通到引擎的部件，比如管路、電纜、附件箱 的傳動軸等。在一些渦輪噴氣發(fā)動機中，在引擎本身中集合了部分設備，這樣的渦輪噴氣發(fā) 動機就去除了部分管路和線路。因此，下分岔的內部空間和它的總體積可被縮小。在下分 岔被縮小的情況下，優(yōu)選地，根據本發(fā)明的一個或多個熱交換器可被布置在所述下分岔的 延長部分中。或者，這些熱交換器可在分岔的兩側、與所述分岔平行地延伸。在一些情況下， 可以將熱交換器的外壁與分岔的外壁連結以減小整體體積。但是，在這種情況下，所考慮的 每個熱交換器只有一個熱交換表面。 因此本發(fā)明的目的是一種用于飛行器的渦輪噴氣發(fā)動機，所述渦輪噴氣發(fā)動機包
括安裝在發(fā)動機艙中的引擎和至少一個熱交換器，所述熱交換器用于冷卻在渦輪噴氣發(fā)動 機的推進系統中提取的熱流體，之后將部分冷卻的所述熱流體回注入所述推進系統，所述 渦輪噴氣發(fā)動機的特征在于至少一個熱交換器是在渦輪噴氣發(fā)動機的下部、在渦輪噴氣發(fā) 動機的下分岔處延伸的徑向熱交換器。 所謂徑向，是指與渦輪噴氣發(fā)動機的縱軸垂直。換言之，根據本發(fā)明的熱交換器從
引擎一直延伸到發(fā)動機艙內壁，且部分地橫貫了所述發(fā)動機艙的內部空間。 根據本發(fā)明的渦輪噴氣發(fā)動機的實施例，可設定至少一個徑向熱交換器沿著下分 岔的側壁延伸。 徑向熱交換器與分岔的側面或者側壁平行地延伸，但并不必然與所述側壁連結。 在徑向熱交換器被連結的情況下，這種徑向熱交換器的存在可減小所產生的空氣
動力干擾。例如，徑向熱交換器的外壁和與下分岔的外壁相連。所謂外壁，是指朝向發(fā)動機
艙內部空間和安裝有熱交換器的空氣通道的壁。而所謂內部，則是指朝向下分岔。 相反地，在徑向熱交換器被布置得離分岔有一段距離的情況下，加大了交換的表
面積，從而提高了所述徑向熱交換器的冷卻性能。優(yōu)選地，徑向熱交換器因而在下分岔的下
游、在其流線型延長部分中延伸。 在根據本發(fā)明的渦輪噴氣發(fā)動機的一具體實施例中，可設定至少一個徑向熱交換 器與引擎相連。 由于上述熱交換器與渦輪噴氣發(fā)動機相連且位于其附近，從而簡化了對設備的維 護操作。例如可避免不得不斷開熱交換器和發(fā)動機間的流體連接，就如在沒有將熱交換器 直接固定在發(fā)動機上時在推進組件上可能出現的情況。 通過閱讀后面的說明書和查對其附圖將更好地理解本發(fā)明。這些示出的附圖僅供 參考，絕非限定本發(fā)明。附圖所示如下-

圖1 :裝配有根據本發(fā)明的至少一個徑向熱交換器的渦輪噴氣發(fā)動機的縱剖面 示意圖；-圖2 :根據本發(fā)明的熱交換器的第一實施例的B-B剖面示意圖；
-圖3 :根據本發(fā)明的熱交換器的第二實施例的B-B剖面示意圖；
-圖4 :根據本發(fā)明的熱交換器的第三實施例的B-B剖面示意圖。
圖l示出了沿渦輪噴氣發(fā)動機l的縱軸A剖開的所述渦輪噴氣發(fā)動機1的縱剖面。
渦輪噴氣發(fā)動機1通常包括發(fā)動機艙2，在發(fā)動機艙2中安裝有引擎3。引擎3通 過風扇整流柵的葉片5(不限于此)固定在發(fā)動機艙2的內壁4上。渦輪噴氣發(fā)動機l具 有下分岔6，下分岔6可在長度上從葉片5 —直延伸到發(fā)動機艙2的后端7。所謂長度，是 指與軸A平行的尺寸。所謂前和后，是相對于裝配有渦輪噴氣發(fā)動機l的飛行器正常工作 時前進的方向而言。下分岔6在高度上從引擎3的外壁12 —直延伸到發(fā)動機艙2的內壁 4。所謂高度，是指從縱軸A徑向延伸的尺寸。 根據本發(fā)明的一個或多個熱交換器位于上述下分岔6的周圍，即沿分岔6的側壁、 在分岔6的下游等。 在圖2、圖3和圖4中示出了根據本發(fā)明的熱交換器的非限制性的三個實施例。
圖2的下分岔6在長度上從葉片5的后面一直延伸到發(fā)動機艙2的后端7。因此 圖2的下分岔6具有最大體積。根據本發(fā)明的兩個垂直熱交換器8被放置在下分岔6的兩 側。所述垂直交換器8與下分岔6平行地從引擎3的外壁12 —直延伸至發(fā)動機艙2的內 壁4。優(yōu)選地，這些熱交換器8在其上端部連接到引擎外壁。 為了避免增大空氣通道中的設備的體積，每個徑向熱交換器8有內側壁9與下分 岔6的外側壁10相連結。更確切地說，下分岔6凹進，以使得下分岔6和熱交換器8的組 件的總體外輪廓與不含熱交換器的現有技術下分岔6的總體外輪廓一致。通過空氣通道的 冷空氣流f只拂過垂直熱交換器8的外壁11 ，下分岔6和垂直熱交換器8在上述空氣通道 中延伸。 當然，熱交換器8還可相對于下分岔6的外壁10稍微偏移。因此，通過空氣通道 的部分空氣可從熱交換器8的內壁9和下分岔6的外壁10之間通過。于是熱交換器8就 有了兩個熱交換表面9和11。 在圖3和圖4中，下分岔16被縮小，使得其具有比圖2中更小的體積。事實上，縮 小了的下分岔16在長度上不會一直延伸到發(fā)動機艙的后端。 在縮小的分岔的一具體實施例中，可設定調節(jié)系統，比如蝶形閥或可變形進氣口 等，以便控制通過下分岔16的空氣流量。 圖3的縮小的下分岔16的兩側布置有兩個側面垂直熱交換器13，這兩個側面垂 直熱交換器13被放置在下分岔16下游的兩側。為了避免干擾空氣通道中的空氣流f的流 動，側面垂直熱交換器13遵循下分岔16的流線型外形。每個側面熱交換器13都具有兩個 熱交換表面，分別位于內壁14和外壁15處。 在圖4所示的實例中，除兩個側面垂直熱交換器13之外，渦輪噴氣發(fā)動機1還裝 配有在縮小的分岔16的后部延長部分中延伸的中央徑向熱交換器18。更確切地說，在分岔 16的后端17上延接中央熱交換器18. 圖4的三個熱交換器13和18都具有兩個熱交換表面。風扇驅動的次級氣流(外 涵氣流)f的下部穿過整流柵5平面，繞過縮小的分岔16并與每個熱交換器13和18的內 外面相切。通過熱交換器13和18的熱的壁與新鮮空氣的氣流f之間的強制對流就進行了 熱能的轉移。 —般而言，根據本發(fā)明的垂直熱交換器8、 13和18優(yōu)選地具有成型的通用形狀，包 括前緣19，兩個側壁9、11、14和15，以及后緣20。在中央徑向熱交換器18的情況下，其 前緣對應于分岔16的前緣21。
當然，為了或多或少地增加交換面積以及為了或多或少地限制體積和對渦輪噴氣 發(fā)動機1的內部氣流的空氣動力影響，也可考慮熱交換器8、13和18的其它類型的放置位置。 當然，垂直熱交換器8、 13和18可包括平滑的或者裝配有能夠提高效率的突出物 (比如散熱片、擾動物、糙面等)的交換表面。 同樣地，還可考慮在下分岔6和16的下游集成垂直熱交換器8、 13和18 :在所述 熱交換器的外壁上裝配非常平滑的表面，以將渦輪噴氣發(fā)動機1的空氣動力氣流中的湍流 限制在分岔6和16周圍；且在所述熱交換器的內壁之間裝配散熱片和突出物，以提高在熱 交換器8、 13和18之間產生的空氣動力氣流中的交換效率。 由于根據本發(fā)明的熱交換器為表面交換器且被布置在下分岔的延伸部位中，它們
只產生程度有限的容易影響推進組件的性能的空氣動力干擾。根據本發(fā)明的熱交換器不包
括容易對熱交換器產生內部和外部的空氣動力干擾的彎曲而復雜的管道。 此外，在根據本發(fā)明的熱交換器被集成在傳統上并不具備聲學處理的區(qū)域上的情
況下，根據本發(fā)明的熱交換器并不會影響發(fā)動機艙側壁的聲學處理。因此，可在推進組件中
使用所述熱交換器而不降低聲學處理水平。 此外，通過將引擎及其附件的廢熱回注入渦輪噴氣發(fā)動機的空氣動力氣流，根據 本發(fā)明的熱交換器還有助于提高推進組件的效率。因此，該熱能就不會由于被排至發(fā)動機 艙外，或者由于被交換器矩陣中的壓力損失耗散而被浪費。 同時，應注意到熱交換器在下分岔處的放置位置傾向于簡化其可達性和維護。
權利要求
一種用于飛行器的渦輪噴氣發(fā)動機(1)，包括安裝在發(fā)動機艙(2)中的引擎(3)和至少一個熱交換器(8，13，18)，所述熱交換器用于冷卻在所述渦輪噴氣發(fā)動機的推進系統中提取的熱流體，之后將部分冷卻的所述熱流體回注入所述推進系統，其特征在于至少一個表面熱交換器(8，13，18)是在所述渦輪噴氣發(fā)動機的下部、在所述渦輪噴氣發(fā)動機的下分岔(6，16)處延伸的徑向熱交換器，所述下分岔被布置在所述渦輪噴氣發(fā)動機的風扇和風扇整流柵的葉片的下游，所述熱交換器與所述下分岔的外側壁(10)平行地延伸。
2. 根據權利要求1所述的渦輪噴氣發(fā)動機，其特征在于所述徑向熱交換器沿著所述下分岔的側壁(10)延伸。
3. 根據權利要求2所述的渦輪噴氣發(fā)動機，其特征在于所述徑向熱交換器的內壁(9)與所述下分岔的外側壁(10)相連。
4. 根據權利要求1至3之一所述的渦輪噴氣發(fā)動機，其特征在于所述徑向熱交換器在縮小的所述下分岔(16)的下游延伸。
5. 根據權利要求1至4之一所述的渦輪噴氣發(fā)動機，其特征在于所述徑向熱交換器與所述引擎相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飛行器的渦輪噴氣發(fā)動機，包括安裝在發(fā)動機艙中的引擎和至少一個熱交換器(13)，所述熱交換器用于冷卻在渦輪噴氣發(fā)動機的推進系統中提取的熱流體，之后將部分冷卻的所述熱流體回注入所述推進系統。所述熱交換器(13)是在所述渦輪噴氣發(fā)動機的下部、在所述渦輪噴氣發(fā)動機的下分岔(16)處、與所述下分岔的外側壁平行延伸的徑向表面熱交換器。
文檔編號F02C7/14GK101730791SQ200880021702
公開日2010年6月9日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權日2007年6月25日
發(fā)明者吉約姆·比蘭, 帕特里克·奧貝萊 申請人:空中客車營運有限公司