喷气发动机冷空气冷却系统技术方案

提供了用于与来自喷气发动机压缩机的放气流体连通的冷却系统(100,700)的方法和装置。冷却系统包括：接收来自喷气发动机压缩机的放气的第一预冷器(210)；第一预冷器(210)下游的换热器(730)；第一预冷器(210)下游的冷却系统压缩机(220)，其中换热器(730)和冷却系统压缩机(220)在从第一预冷器(210)分开的流动通路中；冷却系统压缩机(220)下游的冷却系统预冷器(230)；带有可变导向导叶VGT且在冷却系统预冷器(230)下游的冷却系统涡轮(240)；和冷却系统涡轮(240)与换热器(730)下游的排放管道(245)。还可包括旁通冷却系统涡轮(240)的旁通线路(290)。

Jet engine cold air cooling system

A method and apparatus for a cooling system (100700) communicated with an exhaust fluid from a jet engine compressor is provided. The cooling system includes: receiving gas from jet engine compressor first pre cooler (210); the first pre cooler (210) downstream of the heat exchanger (730); the first pre cooler (210) cooling system downstream of the compressor (220), wherein the heat exchanger (730) and (compressor cooling system 220) from a first pre cooler (210) flow path in separate compressor cooling system; (220) cooling system downstream of the (230); with variable guide leaf VGT and in the cooling system of pre cooler (230) downstream of the turbine cooling system (240); and the cooling system of turbine (240) and heat exchanger (730) downstream of the discharge pipe (245). A bypass line (290) of the bypass cooling system turbine () may also be included.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权信息本申请请求享有Leamy等在2014年7月3日提交的名称为“JetEngineColdAirCoolingSystem”的序列号为62/020512的美国临时专利申请以及Leamy等在2014年7月9日提交的名称为\JetEngineColdAirCoolingSystem\的序列号为62/022364的美国临时专利申请的优先权，它们的公开内容通过引用并入本文中。本专利技术的领域本公开内容涉及喷气发动机，并且更具体地涉及使用喷气发动机放出空气来用于冷却与发动机或发动机所联接的运载工具相关联的热负载。本专利技术的背景现代的喷气式飞机将调节的空气流从喷气发动机引导至飞行器的占用的机舱和其它区域。通常称为放出空气的该空气流可从喷气发动机的高压压缩机(HPC)区段获得。美国专利第5137230号和第5125597号描述了用于将放出空气在机舱引入之前引导至进一步处理放出空气的飞行器的环境控制系统(ECS)中的常规结构和方法。ECS结合各件设备，诸如空气循环机(ACM)、调节阀、换热器和其它设备，以在机舱引入之前调节发动机放出空气。放出空气通常使用调节的流沿HPC区段从多个位置取得，以控制获得放出空气的程度。调节结构中有操作成允许或停止空气流的止回阀，以及在其到达ECS之前减小获取的放出空气的压力的下游调节阀。该减小压力的放出空气可引导至涡轮，在该处获得功，其中来自涡轮的放出空气出口压力和温度显著减小。该减小压力的放出空气保持相对较热，且随后由通常称为预冷器的与喷气发动机相关联的换热器中的风扇空气冷却。从预冷器输出的冷却的放出空气输送至ECS，在该处，其在引入飞行器的占用的机舱或其它区域之前可进一步冷却且压力进一步调节。除将放出空气供应至ECS之外，喷气发动机提供冷源，其提供预冷空气至飞行器且回过来作为循环的一部分接收来自飞行器的高温空气。不论使用什么结构或方法，相对于供应至ECS的放出空气保持不变的是：相比流过喷气发动机的最低温度的空气在温度上不能更低。此外，放出空气总是使用流量控制阀从HPC调节，流量控制阀限制空气流且操作成在到达预冷器之前逐步降低放出空气压力。因此，本领域中所需的是将放出空气在低于另外流过喷气发动机的最低温度的空气的温度下输送至ECS的结构和方法。本专利技术的简要描述本专利技术的方面和优点将在以下描述中阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本专利技术理解到。大体上提供了与来自喷气发动机压缩机的放出空气流体连通的冷却系统。在一个实施例中，冷却系统包括：与来自喷气发动机压缩机的放出空气流体连通的第一预冷器；与第一预冷器流体连通且在第一预冷器下游的换热器；与第一预冷器流体连通且在第一预冷器下游的冷却系统压缩机，其中换热器和冷却系统压缩机在从第一预冷器分开的流动通路中；与冷却系统压缩机流体连通且在冷却系统压缩机下游的冷却系统预冷器；与冷却系统预冷器流体连通且在冷却系统预冷器下游的冷却系统涡轮；以及在冷却系统涡轮和换热器下游的排放管道。在另一个实施例中，冷却系统包括：与来自喷气发动机压缩机的放出空气流体连通的第一预冷器；与第一预冷器流体连通且在第一预冷器下游的冷却系统压缩机；与冷却系统压缩机流体连通且在冷却系统压缩机下游的冷却系统预冷器；与冷却系统预冷器流体连通且在冷却系统预冷器下游的冷却系统涡轮；在冷却系统涡轮下游的排放管道；以及与冷却系统预冷器流体连通且在冷却系统预冷器下游的旁通线路。旁通线路与排放管道流体连通且在排放管道上游，且提供冷却系统涡轮的入口侧与排放侧之间的选择性流体连通以旁通冷却系统涡轮。还提供了喷气发动机，其包括：发动机压缩机；与发动机压缩机流动连通的燃烧器；与燃烧器流动连通以接收来自燃烧器的燃烧产物的发动机涡轮；以及与来自发动机压缩机的放出空气流体连通的如上文所述的冷却系统。飞机包括这样的喷气发动机以及飞行器热管理系统和飞行器环境控制系统中的至少一者，其中排放管道与飞行器热管理系统和飞行器环境控制系统中的至少一者流体连通。大体上还提供了用于冷却喷气发动机中的放出空气的方法。在一个实施例中，该方法包括：从喷气发动机压缩机获得放出空气；将放出空气引导至第一预冷器，其中放出空气具有获得温度；将放出空气的获得温度在第一预冷器中降低至第二温度；此后，将放出空气的第一部分引导至换热器且将放出空气的第二部分引导至冷却系统压缩机，使得第一部分和第二部分限定分开的流动通路；使放出空气的第一部分流过换热器以将第一部分的第二温度降低至第三温度；使放出空气的第二部分按序流过冷却系统压缩机、冷却系统预冷器和冷却系统涡轮以将第二部分的第二温度降低至第四温度，其中第四温度低于获得温度；且此后，在排放管道中混合第一部分和第二部分。本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。结合到本说明书中且构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，且连同描述用于阐释本专利技术的原理。附图的简要描述针对本领域的普通技术人员的包括其最佳模式的本专利技术的完整且开放的公开内容在参照附图的说明书中提出，在附图中：图1为通过举例示为飞机的一部分的冷空气冷却系统的示例性实施例的示意图；图2为通过举例示为飞机的一部分的冷空气冷却系统的另一个示例性实施例的示意图；图3为通过举例示为飞机的一部分的冷空气冷却系统的还有另一个示例性实施例的示意图；图4为通过举例示为飞机的一部分的冷空气冷却系统的又一个示例性实施例的示意图；图5为通过举例示为飞机的一部分的冷空气冷却系统的还有另一个示例性实施例的示意图；图6为根据本公开内容的结合冷空气冷却系统的飞机的立面透视图；以及图7示出了根据本主题的方面的可用于飞行器内的燃气涡轮发动机的一个实施例的截面视图。图8示出了由本主题的方面体现的示例性方法的图示。图9示出了由本主题的方面体现的另一示例性方法的图示。本专利技术的详细描述现在将详细参照本专利技术的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。各个示例通过阐释本专利技术的方式提供而不限制本专利技术。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中作出各种改型和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一个实施例使用以产生又一个实施例。因此，意在使本专利技术覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的此类改型和变型。如本文使用的用语\第一\、\第二\和\第三\可互换使用以将一个构件与另一个区分开，且不意在表示独立构件的位置或重要性。另外，用语\上游\和\下游\是指相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，\上游\是指流体从其流动的方向，且\下游\指流体流至的方向。大体上提供了与来自喷气发动机内的压缩机的放出空气流体连通的放出空气冷却系统。放出空气冷却系统大体上构造成冷却接收的放出空气，且将冷却的空气(例如，经由来自放出空气冷却系统的排放管道)提供至飞行器热管理系统和飞行器环境控制系统中的至少一者。在一个实施例中，从冷却系统输出的冷却的空气具有低于进入和穿过发动机的空气的平均流动通路温度的温度。大体上还提供了提供冷却的流体(例如，冷却的空气)的方法，其中输入空气从喷气发动机获得(例如，来自发动机压缩机的放出空气)。参看图1和图6，第一示例性冷空气冷却系统100构造成将来自喷气发动机112的高压压缩机(HPC)的未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与来自喷气发动机压缩机的放出空气流体连通的冷却系统，所述冷却系统包括：与来自所述喷气发动机压缩机的放出空气流体连通的第一预冷器；与所述第一预冷器流体连通且在所述第一预冷器下游的冷却系统压缩机；与所述冷却系统压缩机流体连通且在所述冷却系统压缩机下游的冷却系统预冷器；与所述冷却系统预冷器流体连通且在所述冷却系统预冷器下游的冷却系统涡轮；在所述冷却系统涡轮下游的排放管道；以及与所述冷却系统预冷器流体连通且在所述冷却系统预冷器下游的旁通线路，其中所述旁通线路与所述排放管道流体连通且在所述排放管道上游，且其中所述旁通线路提供所述冷却系统涡轮的入口侧与排放侧之间的选择性流体连通以旁通所述冷却系统涡轮。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.03 US 62/020512;2014.07.09 US 62/0223641.一种与来自喷气发动机压缩机的放出空气流体连通的冷却系统，所述冷却系统包括：与来自所述喷气发动机压缩机的放出空气流体连通的第一预冷器；与所述第一预冷器流体连通且在所述第一预冷器下游的冷却系统压缩机；与所述冷却系统压缩机流体连通且在所述冷却系统压缩机下游的冷却系统预冷器；与所述冷却系统预冷器流体连通且在所述冷却系统预冷器下游的冷却系统涡轮；在所述冷却系统涡轮下游的排放管道；以及与所述冷却系统预冷器流体连通且在所述冷却系统预冷器下游的旁通线路，其中所述旁通线路与所述排放管道流体连通且在所述排放管道上游，且其中所述旁通线路提供所述冷却系统涡轮的入口侧与排放侧之间的选择性流体连通以旁通所述冷却系统涡轮。2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统涡轮具有可变区域涡轮喷嘴。3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述可变区域涡轮喷嘴构造成控制从所述冷却系统涡轮到所述排放管道的流体流。4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括：与所述旁通线路串联的控制阀。5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述控制阀构造成控制穿过所述旁通线路的流体流以旁通所述冷却系统涡轮。6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述放出空气具有获得温度，且其中所述排放管道提供具有低于所述放出空气的获得温度的大约一半的输出温度的输出流体。7.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第一预冷器和所述冷却系统预冷器使用来自所述喷气发动机的风扇流空气作为冷源流体，所述风扇流空气具有风扇流温度和风扇流压力，且其中所述排放管道提供具有低于所述风扇流温度的输出温度的输出流体。8.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括：与所述第一预冷器流体连通且在所述第一预冷器下游的换热器，且其中所述换热器与所述冷却系统压缩机流体连通且在所述冷却系统压缩机上游。9.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括：与所述第一预冷器流体连通且在所述第一预冷器下游的换热器，且其中所述换热器和所述冷却系统压缩机在从所述第一预冷器分开的流动通路中。10.根据权利要求9所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括：与所述第一预冷器流体连通且在所述第一预冷器下游的控制阀，其中所述控制阀包括与所述换热器流体连通且在所述换热器上游的第一出口，且其中所述控制阀包括与所述冷却系统涡轮流体连通且在所述冷却系统涡轮上游的第二出口，且进一步其中所述控制阀构造成调节至所述换热器和所述冷却系统涡轮中的每一个的控制流体流。11.一种冷却喷气发动机中的放出空气的方法，所述方法包括：从喷气发动机压缩机获得放出空气；将所述放出空气引导至第一预冷器，其中所述放出空气具有获得温度；将所述放出空气的获得温度在所述第一预冷器中降低至第二温度；此后，将所述放出空气的第一部分引导至冷却系统压缩机；使所述放出空气按序流过所述冷却系统压缩机和冷却系统预冷器；使所述放出空气的第一部分从所述冷却系...

【专利技术属性】
技术研发人员：KR利米，BP布雷格，MJ埃普斯坦，JA帕里拉，MJ赫特，TE布林森，AJ弗勒明，GE威尔莫特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US