具有液体冷却的内燃机和利用废热的加热元件的飞行器加热组件制造技术

一种飞行器加热组件，包括内燃机、冷却剂循环路径、以及加热元件，所述内燃机具有与所述发动机的任何燃料和润滑系统不同的液体冷却剂系统，并且包括内燃机中的冷却通道以用于将液体冷却剂从冷却剂入口循环到冷却剂出口，所述冷却剂循环路径在所述内燃机外部，并与所述冷却剂入口和所述冷却剂出口流体连通，所述加热元件与所述飞行器要被加热的部分处于热交换关系。冷却剂循环路径延伸通过热交换器，所述热交换器被构造成从所述液体冷却剂移除废热的一部分。加热元件与冷却剂循环路径处于热交换关系，以从所述冷却剂循环路径接收废热的另一部分。还讨论了一种用于加热飞行器的部分的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有液体冷却的内燃机和利用废热的加热元件的飞行器加热组件相关申请的交叉引用本申请要求于2016年8月3日提交的第15/227,501号美国申请、以及与2015年8月7日提交的第62/202,287号美国临时申请的优先权，所述两篇文献的全部内容通过引用合并至本文。
本申请总体上涉及液体冷却的内燃机，并且更具体地涉及来自包括这样的发动机的发动机组件的废热的利用。
技术介绍
避免或最小化APU入口中的结冰问题的公知方式包括将APU涡轮机械设计成能够不受损伤地吸收冰。然而，这样的设计有可能不是在所有类型的APU发动机中都是可能的。在发动机和飞行器的其他表面中除冰、预加热油和燃料、以及产生供机舱利用的热量通常由利用主飞行器动力或者由APU产生的动力的电气元件来提供。这样的系统的所需要的动力减小其他用途可用的动力和/或增加APU所需要的尺寸，并因此增加其重量和成本。
技术实现思路
在一个方面中，提供了飞行器加热组件，所述飞行器加热组件包括：内燃机、冷却剂循环路径以及加热元件，所述内燃机具有与发动机的任何燃料和润滑系统不同的液体冷却剂系统，液体冷却系统包括内燃机中的冷却通道，用于将液体冷却剂从冷却剂入口循环到冷却剂出口；所述冷却剂循环路径在所述内燃机外部，所述冷却剂循环路径与所述冷却剂入口和所述冷却剂出口流体连通，所述冷却剂循环路径延伸通过热交换器，所述热交换器被构造成从液体冷却剂移除废热的一部分；所述加热元件与所述冷却剂循环路径处于热交换关系，以从所述冷却剂循环通道接收废热的另一部分，所述加热元件与所述飞行器要被加热的一部分处于热交换关系。在另一方面中，提供了一种加热飞行器的一部分的方法，所述方法包括：利用与辅助动力单元的任何燃料和润滑系统不同的专用液体冷却剂从飞行器的辅助动力单元的内燃机移除废热；将所述废热的至少部分从被循环出内燃机的液体冷却剂传递到与所述飞行器的所述部分处于热交换关系的加热元件；以及用所述加热元件加热所述飞行器的部分。附图说明现在参照附图，在附图中：图1是根据具体实施例的发动机组件的图示；图2是可被用在图1的发动机组件上的旋转发动机的示意性截面图；图3是根据具体实施例的被用作辅助动力单元（APU）且包括入口加热元件的例如图1的发动机组件的示意性截面图；图4a是根据另一具体实施例的、被用作辅助动力单元（APU）且包括尾翼平面加热元件的例如图1的发动机组件的示意性截面图；图4b是根据另一具体实施例的具有流体循环系统的例如图4a中示出的发动机组件的部分的示意性截面图；以及图5是根据另一具体实施例的、被用作辅助动力单元（APU）且包括飞行器加热元件的例如图1的发动机组件的示意性截面图。具体实施方式参照图1，总体上示出了复合式发动机组件10，其在具体的实施例中被用作辅助动力单元（APU）。复合式发动机组件10总体上包括增压器压缩机20，所述增压器压缩机压缩空气以供给包括一个或多个间歇式内燃机12的发动机核心12'。增压器压缩机20还可提供用于飞行器的引气，或可设置附加压缩机21以用于此用途。来自发动机核心12'的排气被供给到复合式涡轮部分的一个或多个涡轮26、22。压缩机20、21可被涡轮26、22和/或发动机核心12'驱动。在示出的实施例中，压缩机20、21通过传动装置19被发动机核心12'驱动；在另一具体实施例中，压缩机20、21例如通过被联接到同一轴或通过传动装置被接合到涡轮轴来被涡轮26、22驱动。涡轮26、22中的一者或多者被构造成与发动机核心12'协调动力；在示出的实施例中，涡轮轴和发动机轴通过由变速器28提供的传动装置联接。在具体的实施例中，内燃机12是旋转间歇式内燃机，例如汪克尔发动机；然而应当理解，也可替代性地使用其他类型的液体冷却内燃机或者其他类型的产生热量的发动机。参照图2，示出了可以被用于发动机核心12'中的汪克尔发动机的示例。应当理解，发动机12的构造（例如，端口的布置、密封件的数量和布置等）可以与所示出的实施例的构造不同。发动机12包括限定转子腔的外壳32，所述转子腔具有限定了两个瓣叶的轮廓，所述轮廓优选地为外旋轮线。转子34被接收在转子腔内。转子限定三个周向间隔开的顶点部分36、以及具有向外拱起的侧边的总体上三角形的轮廓。顶点部分36与外壳32的周壁38的内表面密封接合，以形成在转子34和外壳32之间可变容积的三个工作腔室40并将它们分离。周壁38在两个轴向间隔开的端壁54之间延伸以封闭转子腔。转子34接合到输出轴16的偏心部分42以在转子腔内执行轨道回转。对于转子34的每圈轨道回转，输出轴16执行三圈旋转。转子34的几何轴线44偏置于且平行于外壳32的轴线46。在每圈轨道回转期间，每个腔室40容积变化并且围绕转子腔运动，以经历进气、压缩、膨胀和排气四个阶段。进气端口48被设置成通过周壁38以允许压缩空气进入工作腔室40中的一个。排气端口50也被设置成通过周壁38，以用于从工作腔室40放出排气气体。用于火花塞、电热塞或其他点火机构以及用于燃料喷射系统（图1中未示出）的一个或多个燃料喷射器的通道52也被设置成通过周壁38。替代性地，进气端口48、排气端口50和/或通道52可被设置成通过外壳的端壁或侧壁54。可设置与腔室40连通的子腔室（未示出），用于燃料的引燃或预喷射以用于燃烧。为了高效操作，工作腔室40被弹簧承载的周密封件或顶点密封件56、弹簧承载的面密封件或气体密封件58以及端密封件或角落密封件60密封，所述周密封件或顶点密封件从转子34延伸以接合周壁38的内表面，所述端密封件或角密落封件60从转子34延伸以接合端壁54的内表面。转子34还包括至少一个弹簧承载的油密封环62，所述油密封环围绕在轴偏心部分42上的用于转子34的轴承，抵靠端壁54的内表面被偏置。发动机12的燃料喷射器与重燃料（例如柴油、煤油（喷气燃料）、等效生物燃料）源30（见图1）连通，并将重燃料输送到发动机12中，以使得燃烧腔室分层：浓燃料-空气混合物在点火源附近，较稀的混合物在其他地方，在一个具体的实施例中，所述燃料喷射器是共轨燃料喷射器。返回参照图1，发动机核心12'被液体冷却。飞行器加热组件包括用于发动机核心12'的发动机12的冷却剂系统，在具体的实施例中，所述冷却剂系统与发动机12的以及作为整体的辅助动力单元10的任何燃料和润滑系统不同。换句话说，专用冷却剂通过被限定在外壳32的壁中的多个冷却通道64被循环通过发动机核心12'的发动机12，并且此专用冷却剂与所述辅助动力单元10的润滑剂和燃料（包括发动机核心12'的润滑剂）分离且独立地循环。所述专用液体冷却剂例如可以是水或者与例如乙二醇的防冻液体混合的水。冷却通道64或直接地或通过与一个或多个其他冷却通道64连通来与发动机核心12'的冷却剂入口66和冷却剂出口68流体连通。冷却剂循环路径70被限定在发动机12外部，与所述冷却剂入口66和冷却剂出口68流体连通。冷却剂循环路径70延伸通过热交换器72，所述热交换器被构造成从所述冷却剂移除废热。本文中使用的术语“废热”指代来自被循环出发动机核心12'的被加热的冷却剂的热量（在所述冷却剂被重新循环到发动机核心12'以执行其冷却功能之前需要移除该热量），或者指代由发动机核心12'的产生热量的发动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行器加热组件，所述组件包括：内燃发动机，所述内燃发动机具有与所述发动机的任何燃料和润滑系统不同的液体冷却剂系统，所述液体冷却系统包括所述内燃发动机中的冷却通道，以用于将液体冷却剂从冷却剂入口循环到冷却剂出口；所述内燃发动机外部的冷却剂循环路径，所述冷却剂循环路径与所述冷却剂入口和所述冷却剂出口流体连通，所述冷却剂循环路径延伸通过热交换器，所述热交换器被构造成从所述液体冷却剂移除废热的一部分；以及加热元件，所述加热元件与所述冷却剂循环路径处于热交换关系，以从所述冷却循环路径接收所述废热的另一部分，所述加热元件与所述飞行器要被加热的一部分处于热交换关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.07 US 62/202287;2016.08.03 US 15/2275011.一种飞行器加热组件，所述组件包括：内燃发动机，所述内燃发动机具有与所述发动机的任何燃料和润滑系统不同的液体冷却剂系统，所述液体冷却系统包括所述内燃发动机中的冷却通道，以用于将液体冷却剂从冷却剂入口循环到冷却剂出口；所述内燃发动机外部的冷却剂循环路径，所述冷却剂循环路径与所述冷却剂入口和所述冷却剂出口流体连通，所述冷却剂循环路径延伸通过热交换器，所述热交换器被构造成从所述液体冷却剂移除废热的一部分；以及加热元件，所述加热元件与所述冷却剂循环路径处于热交换关系，以从所述冷却循环路径接收所述废热的另一部分，所述加热元件与所述飞行器要被加热的一部分处于热交换关系。2.根据权利要求1所述的组件，其中所述加热元件通过与所述冷却剂循环路径流体连通而与所述冷却剂循环路径处于热交换关系。3.根据权利要求1所述的组件，其中所述加热元件通过与附加流体循环路径流体连通而与所述冷却剂循环路径处于热交换关系，所述附加流体循环路径通过附加热交换器与所述冷却剂循环路径处于热交换关系。4.根据权利要求1所述的组件，所述组件还包括：旁路管道，所述旁路管道提供冷却剂循环路径在所述热交换器上游的部分与所述冷却剂循环路径在所述热交换器下游的部分之间的流体连通，所述旁路管道包括由恒温器调节的阀。5.根据权利要求1所述的组件，所述组件还包括：与所述加热元件处于热交换关系的电气加热元件。6.根据权利要求1所述的组件，所述组件还包括与所述加热元件流体连通的至少一个附加加热元件。7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述飞行器要被加热的部分包括：容易结冰的表面。8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述飞行器要被加热的部分包括：与所述内燃发动机连通的空气入口的至少一个元件。9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述至少一个元件选自包括如下的组：入口门、入口管道表面、分流器、隔音板、入口增压室以及可变入口导向叶片。10.根据权利要求7所述的组件，其中，所述表面是尾翼平面表面或者翼型表面。11.根据权利要求1所述的组件，其中，所述飞行器要被加热的部分包括：发动机油和发动机燃料中的一者或二者。12.根据权利要求1所述的组件，其中，所述飞行器要被加热的部分包括：用于所述飞行器的主发动机的对冲空气入口。13.根据权利要求1所述的组件，其中，所述飞行器要被加热的部分包括：所述飞行器的客舱中的空气和水中的一者或二者。14.根据权利要求1所述的组件，其中所述飞行器要被加热的部分包括：电子或电气装置。15.根据权利要求1所述的组件，其中，所述内燃发动机是包括转子的汪克尔旋转发动机，所述转子具有三个顶点部分并被...

【专利技术属性】
技术研发人员：A乔内斯，A朱里恩，D门赫雷，J托马斯辛，R尤尤特，D范登恩德，
申请(专利权)人：普拉特惠特尼加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA