一种组合发动机用中间循环热量排散系统技术方案

本发明专利技术公开了一种组合发动机用中间循环热量排散系统，包括高温空气、燃油、工质、循环回路，所述工质将高温空气与燃油隔离；工作时，高温空气与工质、工质与燃油依次换热，使高温空气不与燃油直接换热，所述工质设置在循环回路内，所述高温空气、燃油均通过热排散单元与循环回路连接。本发明专利技术将高温空气、工质、燃油热量进行依次传递，减小燃油预冷高温空气时的温升，避免燃油在高温下结焦，同时避免燃油外泄引发发动机起火的风险；实现组合发动机中空气系统二次流空气的预先冷却，充分发挥引气预冷技术的优势；提高热量排散系统极限热负荷下长时间稳定工作裕度，对航空航天背景下引气预冷技术的实施有重要意义。技术的实施有重要意义。技术的实施有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种组合发动机用中间循环热量排散系统


[0001]本专利技术属于热量排散
，具体地说，涉及一种组合发动机用中间循环热量排散系统。

技术介绍

[0002]高超声速飞行器是未来军用航空器的战略发展方向，20世纪50年代业界提出了涡轮/冲压组合发动机的概念，其具有飞行包线宽广、飞行马赫数可实现从亚声速到超声速的扩展、耐久性高等优点，是一重要发展方向。涡轮/冲压组合发动机具有涡轮态和冲压态两种模态，其涡轮态与常规的航空燃气涡轮发动机类似。提高航空燃气涡轮发动机涡轮前温度是增加其单位推力和推重比的重要技术途径。然而，涡轮前温度的提高会大大提高涡轮前热端部件的热负荷，使其力学性能急剧降低，甚至导致航空发动机内部零件的损坏。因此必须使用先进的涡轮前热端部件冷却技术，使其工作环境达到部件运行温度要求。
[0003]传统航空发动机当前采用的热量排散技术主要是采用空气和滑油对涡轮叶片、轴承和齿轮等结构进行散热。随着发动机工作参数的增高，引气预冷技术逐渐走向应用，引气预冷技术利用燃油热沉为空气提供预先冷却，再用预先冷却后的空气为高温部件散热。当前，引气预冷的技术路线主要是采用燃油空气换热器实现空气散热。国内燃油空气换热器空气侧总压损失能够控制在5％以内，换热器传热面积密度能够达到500～1000m2/m3。采用空气
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燃油直接换热，传热势差大、附加结构少、重量轻，是实现引气预冷的最简便途径。
[0004]然而，采用燃油空气直接换热的排散方案需要燃油系统进行改进以满足冷却流量要求，增加了发动机燃油系统设计难度；航空煤油属于碳氢类混合物，高温下与溶解氧结合形成结焦，其结焦温度制约了换热器设计壁温的提升，限制换热器紧凑度提高；此外，燃油空气直接换热存在因换热器破损导致燃油外泄引发发动机起火的风险。上述问题制约了燃油空气直接换热的预冷方案在发动机上的进一步推广使用。为了能够有效解决燃油空气直接换热的种种弊端，发挥引气预冷技术的优势，亟需设计一种组合发动机用的实现燃油和空气热沉间接传递的热量排散系统，通过引入工质，选用合适的热输运介质作为空气系统二次流空气与燃油换热的中间媒介，将燃油与空气系统二次流空气隔离，降低燃油空气直接冷却方案换热器中航空燃油侧的管壁温度，提高热量排散系统极限热负荷下长时间稳定工作裕度。
[0005]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种组合发动机用中间循环热量排散系统。旨在通过工质实现燃油和空气热沉的间接传递，解决燃油空气直接换热的种种弊端，充分发挥引气预冷技术的优势。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0008]一种组合发动机用中间循环热量排散系统，包括高温空气、燃油、工质，所述工质
将所述高温空气与燃油隔离；工作时，高温空气与工质、工质与燃油依次进行热量传递，以使高温空气不与燃油直接进行热量传递。
[0009]进一步地，还包括循环回路，所述工质设置在循环回路内，所述高温空气、燃油均通过热排散单元与循环回路连接。
[0010]进一步地，所述循环回路上串联有储液箱、动力装置，所述储液箱、动力装置沿工质流动方向依次串联在循环回路上，所述动力装置与控制器电连接。
[0011]进一步地，所述循环回路包括主路、支路，所述主路的输出端通过分流与支路的输入端连接，所述主路的输入端通过止回阀与支路的输出端连接，所述支路包括第一支路、第二支路，所述第一支路、第二支路并联。
[0012]进一步地，所述热排散单元包括两条管路，一条管路内设有工质，另一条管路内设有燃油或高温空气，两条管路的进口、出口均串联有热电偶、压力传感器，所述热电偶、压力传感器均与控制器电连接。
[0013]进一步地，所述高温空气包括压气机出口冷却空气、轴承腔冷却空气，所述压气机出口冷却空气通过压气机出口冷却空气
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中间循环工质热排散单元串联在第一支路上，轴承腔冷却空气通过轴承腔冷却空气
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中间循环工质热排散单元串联在第二支路上，燃油通过燃油
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中间循环工质热排散单元串联在主路上。
[0014]进一步地，所述第一支路、第二支路、主路上均串联有流量计、节流阀，所述流量计、节流阀均与控制器电连接。
[0015]进一步地，所述主路上还串联有过滤器、减压阀，所述减压阀、储液箱、过滤器依次串联，所述减压阀与控制器电连接。
[0016]进一步地，所述工质为水或硅油六甲基氧二硅烷。
[0017]进一步地，所述压气机出口冷却空气
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中间循环工质热排散单元、轴承腔冷却空气
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中间循环工质热排散单元为管束式换热器，所述燃油
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中间循环工质热排散单元为印刷电路板式换热器，所述动力装置为循环泵。
[0018]采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。
[0019]本专利技术引入工质作为高温空气与燃油热量交换的媒介，实现组合发动机空气系统二次流空气预先冷却，充分发挥引气预冷技术的优势；高温空气、工质、燃油热量进行依次传递，减小燃油在预冷高温空气时的温升，避免燃油在高温下结焦，同时避免燃油外泄引发发动机起火的风险；本专利技术提高热量排散系统极限热负荷下长时间稳定工作裕度，能够充分发挥引气预冷技术的优势，对于航空航天背景下引气预冷技术的实施有重要意义。
[0020]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
[0021]附图作为本申请的一部分，用来提供对本专利技术的进一步的理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
[0022]图1是本专利技术原理示意图。
[0023]图中：1
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工质，2
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储液箱，3
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过滤器，4
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循环泵，5
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流量计，6
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节流阀，7
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压气机出口
冷却空气
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中间循环工质热排散单元，8
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轴承腔冷却空气
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中间循环工质热排散单元，9
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止回阀，10
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燃油
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中间循环工质热排散单元，11
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减压阀，12
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热电偶，13
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压力传感器。
[0024]需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本专利技术的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合发动机用中间循环热量排散系统，其特征在于：包括高温空气、燃油、工质，所述工质(1)将所述高温空气与燃油隔离；工作时，高温空气与工质(1)、工质(1)与燃油依次进行热量传递，以使高温空气不与燃油直接进行热量传递。2.根据权利要求1所述的一种组合发动机用中间循环热量排散系统，其特征在于：还包括循环回路，所述工质(1)设置在循环回路内，所述高温空气、燃油均通过热排散单元与循环回路连接。3.根据权利要求2所述的一种组合发动机用中间循环热量排散系统，其特征在于：所述循环回路上串联有储液箱(2)、动力装置，所述储液箱(2)、动力装置沿工质(1)流动方向依次串联在循环回路上，所述动力装置与控制器电连接。4.根据权利要求2所述的一种组合发动机用中间循环热量排散系统，其特征在于：所述循环回路包括主路、支路，所述主路的输出端通过分流与支路的输入端连接，所述主路的输入端通过止回阀(9)与支路的输出端连接，所述支路包括第一支路、第二支路，所述第一支路、第二支路并联。5.根据权利要求2所述的一种组合发动机用中间循环热量排散系统，其特征在于：所述热排散单元包括两条管路，一条管路内设有工质(1)，另一条管路内设有燃油或高温空气，两条管路的进口、出口均串联有热电偶(12)、压力传感器(13)，所述热电偶(12)、压力传感器(13)均与控制器电连接。6.根据权利要求4所述的一种组合发动机用中间循环热量排散系统，其特征在于：所述高温空气包括压...

【专利技术属性】
技术研发人员：付衍琛，徐国强，刘维桐，闻洁，全永凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：