飞机发动机引气液冷系统及包括该系统的飞机技术方案

本发明专利技术涉及飞机发动机引气液冷系统及包括该系统的飞机。该飞机发动机引气液冷系统包括蒸发制冷单元、载冷剂分配单元、以及一个或多个冷却单元；其中，蒸发制冷单元通过蒸发循环原理提供制冷剂的冷量，并将冷的制冷剂输送至载冷剂分配单元，从而与载冷剂分配单元内的液态载冷剂进行换热以实现对液态载冷剂的冷却，载冷剂分配单元将冷却后的液态载冷剂输送至一个或多个冷却单元，从而与一个或多个冷却单元内的引气进行换热以实现对引气的冷却，经一个或多个冷却单元冷却的引气输送至相应的一个或多个用户子系统。根据上述技术方案，本发明专利技术能起到以下有益技术效果：能提高对发动机引气冷却的能力，避免预冷器设计尺寸过大。避免预冷器设计尺寸过大。避免预冷器设计尺寸过大。

【技术实现步骤摘要】
飞机发动机引气液冷系统及包括该系统的飞机


[0001]本专利技术涉及一种飞机发动机引气液冷系统及包括该系统的飞机，涉及飞机环控系统


技术介绍

[0002]典型的飞机环控系统将涡扇发动机产生的高温引气，提供给下游的制冷温控、机翼防冰、空气准备等系统，实现各自的功能。高温引气来自发动机的中、低压级压气机，经过气源系统的调温、调压后再输送至下游。一般采用预冷器进行预冷，即利用来自发动机风扇的外部空气对引气进行降温。这种方案以气
‑
气对流换热为主，热效率较低，为了满足换热性能要求，需要将预冷器尺寸设计较大，不仅增加了重量，而且占用了发动机吊挂部位的空间。
[0003]典型的涡轮风扇发动机飞机的气源系统，将来自发动机的高温高压引气，经过调温调压后供给下游的环控系统用户。引气系统的主要设备和原理如图1所示。高压阀门(HPV)和中压单向阀门(IPCKV)实现中高压级引气切换，压力调节关断阀门(PRSOV)实现调压和引气关断功能，而引气温度调节由预冷器(PCE)实现，通过风扇空气阀门(FAV)引入来自发动机风扇的冷空气，在预冷器内部与高温引气实现换热，使引气温度降低到合适的温度，再供给到下游；引气温度传感器(BTS)实现引气总管的温度监控。
[0004]对于预冷器，其主要原理是实现气体和气体的对流换热，冷源来自外界空气，冷边的换热量可通过FAV的开度实现流量的调节。
[0005]采用预冷器+FAV实现对流换热，由于气体的热容和导热率有限，换热效率不高。实际的设计中，如果需要保证满足下游的引气温度，需要的冷边
‑
热边的换热面积较大，直接导致预冷器设计尺寸增加。在飞机上，预冷器需要通过FAV提供来自发动机风扇的空气，为保证冷却效果，通常安装在发动机吊挂位置，尺寸的增加对吊挂区域的布置提出了很多难题。另外，预冷器的冷源来自发动机进气的风扇，会带来两方面缺陷：一是引气预冷的需求会在一定程度上影响发动机进气量，二是受限于环境因素，如果是热天，地面阶段，预冷器的换热性能会有所下降，必要时需要通过风扇抽引冲压空气实现散热。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的在于，提供一种飞机发动机引气液冷系统，其能克服现有技术存在的至少一些缺陷，能提高对发动机引气冷却的能力，避免预冷器设计尺寸过大。
[0007]本专利技术的以上目的通过一种飞机发动机引气液冷系统来实现，所述飞机发动机引气液冷系统包括蒸发制冷单元、载冷剂分配单元、以及一个或多个冷却单元；
[0008]其中，所述蒸发制冷单元通过蒸发循环原理提供制冷剂的冷量，并将冷的制冷剂输送至所述载冷剂分配单元，从而与所述载冷剂分配单元内的液态载冷剂进行换热以实现对液态载冷剂的冷却，所述载冷剂分配单元将冷却后的液态载冷剂输送至所述一个或多个冷却单元，从而与所述一个或多个冷却单元内的引气进行换热以实现对引气的冷却，经所
述一个或多个冷却单元冷却的引气输送至相应的一个或多个用户子系统。
[0009]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效果：能提高对发动机引气冷却的能力，避免预冷器设计尺寸过大。
[0010]较佳的是，所述飞机发动机引气液冷系统还包括控制器，所述控制器配置成根据位于所述一个或多个冷却单元上游的总引气温度传感器、以及位于一个或多个用户子系统入口的引气温度传感器所测得的温度，控制所述一个或多个冷却单元内的相应液体流量调节阀的开度，从而控制所述一个或多个用户子系统入口的引气温度。
[0011]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效果：能实现引气温度的闭环调节。
[0012]较佳的是，所述控制器还配置成控制所述蒸发制冷单元内的泵和阀，从而控制所述制冷剂的温度。
[0013]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效果：能控制制冷剂的温度，从而能更好地调节一个或多个用户子系统入口的引气温度。
[0014]较佳的是，所述控制器还配置成控制所述载冷剂分配单元内的泵，从而控制每个液态载冷剂输送回路的关断/打开状态，进而控制每个冷却单元和用户子系统引气冷却的关断/打开。
[0015]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效果：各冷却单元独立工作，各液态载冷剂输送回路也独立地关断/打开，可以实现按需调节引气温度，防止对冷量的浪费。
[0016]较佳的是，所述蒸发制冷单元的冷凝器布置在冲压空气风道中。
[0017]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效果：通过适宜的冷凝器布置，能更好地实现蒸发制冷单元的制冷功能。
[0018]较佳的是，所述载冷剂分配单元包括泵和阀，所述泵用于实现液态载冷剂至所述一个或多个冷却单元的输送，所述阀独立设置在各液态载冷剂输送回路中。
[0019]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效果：能独立地控制液态载冷剂的输送。
[0020]较佳的是，每个冷却单元包括液液换热器和气液换热器，所述液液换热器用于液态载冷剂的预热，所述气液换热器设置在所述液液换热器下游且用于液态载冷剂与引气换热。
[0021]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效果：能防止过冷载冷剂和高温引气直接换热，可能出现的结冰阻塞问题；提高换热效率。
[0022]较佳的是，所述控制器还配置成对所述飞机发动机引气液冷系统的各部件进行监控，当发生异常时，及时发出告警信号，或通过控制液态载冷剂回路的阀和泵，自动实施应急关断措施。
[0023]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效果：能对飞机引气液冷系统的各部件进行监控，及时实施应急措施。
[0024]较佳的是，用于各个用户子系统的各个冷却单元是相互独立的，从而实现独立的引气温度调节。
[0025]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效
果：各冷却单元独立工作，可以实现按需调节引气温度，防止对冷量的浪费。
[0026]较佳的是，每个冷却单元还设有液态载冷剂入口压力传感器和液态载冷剂出口压力传感器，所述液态载冷剂入口压力传感器和所述液态载冷剂出口压力传感器分别位于冷却单元内液态载冷剂回路的入口位置和冷却单元内液态载冷剂回路的出口位置。
[0027]根据上述技术方案，本专利技术的飞机发动机引气液冷系统能起到以下有益技术效果：监控载冷剂回路的超压故障，压力超过阈值时发出相应告警或自动关闭回路；监测载冷剂回路的低压故障(例如发生回路载冷剂泄漏)，并发出响应的告警；两个压力传感器配合，计算冷却单元的出口、入口压差，作为冷却单元过冷结冰告警的条件。
[0028]较佳的是，每个冷却单元还设有液态载冷剂入口温度传感器和液态载冷剂出口温度传感器，所述液态载冷剂入口温度传感器和所述液态载冷剂出口温度传感器分别位于冷却单元内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机发动机引气液冷系统，其特征在于，所述飞机发动机引气液冷系统包括蒸发制冷单元、载冷剂分配单元、以及一个或多个冷却单元；其中，所述蒸发制冷单元通过蒸发循环原理提供制冷剂的冷量，并将冷的制冷剂输送至所述载冷剂分配单元，从而与所述载冷剂分配单元内的液态载冷剂进行换热以实现对液态载冷剂的冷却，所述载冷剂分配单元将冷却后的液态载冷剂输送至所述一个或多个冷却单元，从而与所述一个或多个冷却单元内的引气进行换热以实现对引气的冷却，经所述一个或多个冷却单元冷却的引气输送至相应的一个或多个用户子系统。2.如权利要求1所述的飞机发动机引气液冷系统，其特征在于，所述飞机发动机引气液冷系统还包括控制器，所述控制器配置成根据位于所述一个或多个冷却单元上游的总引气温度传感器、以及位于一个或多个用户子系统入口的引气温度传感器所测得的温度，控制所述一个或多个冷却单元内的相应液体流量调节阀的开度，从而控制所述一个或多个用户子系统入口的引气温度。3.如权利要求2所述的飞机发动机引气液冷系统，其特征在于，所述控制器还配置成控制所述蒸发制冷单元内的泵和阀，从而控制所述制冷剂的温度。4.如权利要求2所述的飞机发动机引气液冷系统，其特征在于，所述控制器还配置成控制所述载冷剂分配单元内的泵，从而控制每个液态载冷剂输送回路的关断/打开状态，进而控制每个冷却单元和用户子系统引气冷却的关断/打开。5.如权利要求1所述的飞机发动机引气液冷系统，其特征在于，所述蒸发制冷单元的冷凝器布置在冲压空气风道中。6.如权利要求1所述的飞机发动机引气液冷系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：左泽轩，张瑶，薛战东，张学玲，段春，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：