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CN114435606A - 具有发动机和冷却发动机的系统的飞行器 - Google Patents

具有发动机和冷却发动机的系统的飞行器 Download PDF

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CN114435606A CN202111263284.XA CN202111263284A CN114435606A CN 114435606 A CN114435606 A CN 114435606A CN 202111263284 A CN202111263284 A CN 202111263284A CN 114435606 A CN114435606 A CN 114435606A
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M·泽比安
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Airbus Operations SAS
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Abstract

一种飞行器(100)，具有发动机(502)；机舱(504)；空气调节系统(506)，该系统从发动机(502)收集热空气，从而对其进行处理，调节其温度并经由主管线(203)送往机舱(504)；引导空气离开机舱(504)的空气管线(226)；以及使用由空气管线(226)所抽出的空气来冷却发动机(502)的装置。通过在机舱的出口处抽出空气，发动机的性能得到了改善，且燃料消耗减少。

Description

具有发动机和冷却发动机的系统的飞行器
技术领域
本发明涉及一种具有发动机和用于冷却发动机的系统的飞行器，该系统更具体是用于冷却所述发动机的各种部件和舱室。
背景技术
飞行器通常具有机身，它为乘客和机组人员界定了机舱。在描述中，术语“机舱(cabin)”不仅包括乘客乘坐在其中的机舱，而且还包括驾驶舱。
飞行器还具有涡轮螺旋桨发动机型或喷气发动机型的至少一个发动机，使得能够驱动飞行器。
飞行器还具有空气调节系统，空气调节系统在发动机处抽出热空气，调节由此抽出的空气的温度，并将由此受调节的空气送往飞行器的各个部分，包括机舱，从而调节其温度。
因此，调节系统具有热交换器、过滤器、管线、阀门等，且收集来自发动机的热空气，从而对其进行处理并将其送往目的地，特别是送往机舱。
图6示出了现有技术的这样的飞行器600的示意图示。飞行器600具有发动机502、机舱504和空气调节系统506。没有对空气调节系统506进行进一步描述，但是它具有已知的措施以用于从发动机中抽出空气、根据该空气的目的地调节该抽出空气的温度并且并将所受调节的空气送往其目的地。
例如，热空气在发动机502的压缩机处被抽出，并被引向空气调节系统506，接着在空气调节系统506的出口处，它进入机舱504中。然后，机舱504中的空气被朝向外部52逐出，从而更新。
当通过空气调节系统506时，空气被引向热交换器，在那里被例如在发动机502的风机管道和/或机身的斗形部处抽出的空气50冷却。
为了管理发动机502的温度，已知使用油回路510，油回路510具有油储存器512、将油从储存器512引向发动机502的供应管线514和将油从发动机502引向储存器512的返回管线516。为了驱动油运动，设有泵518，在这种情况下，泵位于供应管线514上。
为了在油到达发动机502之前对其进行冷却，已知使用至少一个第一热交换器520和至少一个第二热交换器522，它们沿着来自发动机502的供应管线514布置。
在第一热交换器520中，热量与抽出的空气进行交换，该抽出的空气在空气管线526中循环，之后被排出到外部。空气例如是从发动机的风机管道中抽出的。
在第二热交换器522中，热量与在燃料储存器和发动机502的燃烧室之间的燃料管线524中循环的燃料进行交换。
发动机502通常具有多个部件530，包括：
-围绕风机的风机隔室，以及
-包围压缩机和燃烧区域的压缩机隔室。
风机隔室包含各种部件，这些组件因运行而会释放热量。这些部件接着通过包围发动机502的发动机短舱处的斗形部抽出的空气的通风和/或风机隔室内循环的油来进行冷却。
压缩机隔室也包含因其运行而会释放出热量的部件，并且这些部件经受来自发动机的热辐射。这些部件接着通过位于发动机502的旁通管道中的斗形部(通风口)抽出的空气的通风和/或通过在压缩机隔室中循环、以及更一般地在发动机中循环的油来进行冷却。
因此，每个隔室530都由排出到外部的空气流532进行通风。
通过从风机管道中抽出空气以冷却油并对发动机进行通风，发动机的性能会降低，而燃料消耗会增加。
因此，必需找到一种使得能保证发动机有更好的性能和减少的燃料消耗的安装方式。
发明内容
本发明的目的是提出一种具有发动机和用于冷却发动机的系统的飞行器。
为此，提出了一种飞行器，具有
-发动机，
-机舱，
-空气调节系统，具有用于从发动机收集热空气的装置，从而对其进行处理，调节其温度，并经由主管线将其送往机舱，
-引导空气离开机舱的空气管线，以及
-用于利用由空气管线所抽出的空气来冷却发动机的装置。
通过在机舱的出口处抽出空气，发动机的性能得到了改善，且燃料消耗减少。
根据一个特定实施例，发动机具有隔室以及用于冷却发动机的装置，该装置有空气管线的延伸部，它将从机舱中抽出的空气直接引向所述隔室。
有利地，飞行器具有布置在隔室与机舱之间的空气管线上的止回阀，其中，止回阀防止空气从隔室朝向机舱循环。
根据一个具体实施例，用于冷却发动机的装置具有：
-油回路，它具有油储存器，将油从储存器引向发动机的供应管线和将油从发动机引向储存器的返回管线，
-空气管线的延伸部，以及
-第一热交换器，第一热交换器布置为在供应管线和空气管线的延伸部之间进行热交换。
根据一个特定实施例，在第一热交换器的出口处，空气管线的延伸部将空气排出到外部。
根据一个特定实施例，发动机具有隔室，并且在第一热交换器的出口处，空气管线的延伸部将空气排到所述隔室中。
根据一个特定实施例，发动机具有隔室，并且在第一热交换器上游，空气管线具有分流延伸部，分流延伸部使在空气管线中流动的空气流的一部分离开机舱偏向隔室。
有利地，飞行器具有设置在第一热交换器与机舱之间的空气管线上的止回阀，其中，止回阀防止空气从第一热交换器朝向机舱循环。
有利地，飞行器具有沿着供应管线布置的附加的热交换器，以及传输管线，传输管线在风机管道处收集空气，使得它穿过附加的热交换器并向外部排出，并且在附加的热交换器上游，传输管线配备有由第一热交换器的出口处的油温控制的流量调节器。
有利地，飞行器具有旁通管线，旁通管线布置在机舱的入口处的主管线和机舱出口处的空气管线之间，且旁通管线配备有可以受指令打开和关闭的阀，从而允许或阻止空气在旁通管线中的流动。
附图说明
通过阅读下面参照附图给出的对示例性实施例的描述，本发明的上述特征以及其它特征将变得更明了，附图中：
图1是本发明飞行器的侧视图，
图2是本发明飞行器的示意图示，
图3是根据本发明第一变型的飞行器的示意图示，
图4是根据本发明第二变型的飞行器的示意图示，
图5是根据本发明第三变型的飞行器的示意图示，以及
图6是现有技术的飞行器的示意图示。
具体实施方式
图1示出了飞行器100，它具有机身102，其中界定有机舱104，包括乘客坐于其中的空间和驾驶舱。
飞行器100还具有至少一个推进系统106，推进系统具有发动机、特别是喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。
图2、3、4和5示出了根据本发明的不同变型的飞行器100、300、400、500。本发明飞行器100、300、400、500和现有技术飞行器600共用的附图标记代表相同的元件。
飞行器100、300、400和500因此具有发动机502、机舱504和空气调节系统506。如现有技术那样，空气调节系统506具有用于收集来自发动机502的热空气的装置，特别是来自压缩机的热空气，从而对其进行处理，调节其温度并将其送往目的地，特别是送往机舱504。这些装置包括例如热交换器、过滤器、管线、阀门等。
空气由空气调节系统506在发动机502处收集，并在热交换器处由例如在发动机502的风机管道处和/或机身的斗形部处抽出的空气50进行冷却。
因此，来自发动机502的热空气通过空气调节系统506，并经由主管线203加入(进入)机舱504。
发动机502具有多个隔室302，诸如举例来说风机隔室或压缩机隔室。
机舱504中的空气经由空气管线226从机舱504中抽出，空气管线将所抽出的空气送往用于冷却发动机502的装置，该装置经由所述发动机502的至少一个隔室中的通风而冷却，或者经由发动机502中循环的油的冷却而冷却。
因此，通过将机舱出口处抽出的空气代替从发动机的风机管道中抽出的空气，发动机的性能削弱的程度减轻，并且燃料消耗比现有技术的情况要低。
飞行器100、300、400、500也具有油回路510，油回路510具有油储存器512、将油从储存器512引向发动机502的供应管线514和将油从发动机502引向储存器512的返回管线516。为了驱动油运动，设置泵518，在这种情况下，泵位于供应管线514上。
为了在油到达发动机502之前对其进行冷却，飞行器100、300、400、500具有源于发动机502的第一热交换器220，在那里与空气进行热交换；还具有第二热交换器522，第二热交换器沿着供应管线514布置在第一热交换器220和储油罐512之间。在第二热交换器522中，热量与在燃料储存器和发动机502的燃烧室之间的燃料管线524中循环的燃料进行交换。
由于来自机舱504的空气比来自风机管道的空气温度低，相对于现有技术，在第一热交换器220处的油的冷却变得更容易，并且该第一热交换器220可以比现有技术的第一热交换器520小。
在图5所示的本发明实施例中，空气管线226具有延伸部503，该延伸部将从机舱504中抽出的空气直接引向至少一个隔室302，在那里对所述隔室302进行通风，并且因此在被排出到外部之前参与对发动机502的冷却。
在该实施例中，用于冷却发动机502的装置由空气管线226的延伸部503构成。
为了防止空气从第一热交换器220经由空气管线226朝向机舱504回流，在隔室302与机舱504之间的空气管线226上设置有止回阀207。止回阀207防止空气从隔室302朝向机舱504循环。
为了防止空气在机舱504减压时到达隔室302，在空气调节系统506的出口与机舱504的入口之间的主管线203上设置有旁路管线209，它在机舱504的出口处进入(通入)空气管线226。旁通管线209配备有阀205，诸如举例来说是电磁阀，它可以受指令打开和关闭，从而允许或阻止空气在旁通管线209中流动。
在图2、3和4所示的本发明实施例中，参与第一热交换器220中的热交换的空气经由空气管线226离开机舱504，空气管线具有将从机舱504中抽出的空气导入第一热交换器220的延伸部。第一热交换器220因此布置为在供应管线514与空气管线226的延伸部之间进行热交换。
在这些实施例中，用于冷却发动机502的装置由油回路510、第一热交换器220和将从机舱504中抽出的空气导入第一热交换器220的空气管线226的延伸部分构成。
在图2中的实施例中，在第一热交换器220的出口处，空气管线226的延伸部将空气排出到外部。
在图3中的实施例中，离开第一热交换器220的空气被空气管线226的延伸部引向发动机502的隔室302，例如压缩机隔室或风机隔室。
因此，这样的布置避免了从风机管道中抽出空气，还提高了发动机502的性能。因此，在第一热交换器220的出口处，空气管线226的延伸部将空气排出到隔室302中，从而对其进行通风并冷却发动机502。在隔室302的出口处，空气朝向外部排出。
在图4中的实施例中，离开机舱504的空气管线226分为两个延伸部分，其中一个，主延伸部，引导空气从而供应第一热交换器220：其中另一个402，次要和分流延伸部，将空气引向发动机502的隔室302，诸如举例来说压缩机隔室或风机隔室。
因此，这样的布置避免了从风机管道中抽出空气，还提高了发动机502的性能。在隔室302的出口处，空气朝向外部排出。
因此，飞行器400在第一热交换器220相对于空气流动方向的上游具有分流延伸部402，它使离开机舱504的空气管线226中流动的空气流的一部分偏向隔室302。
在图2至图4中的实施例中，飞行器100、300、400具有沿着供应管线514布置的附加的热交换器230，在那里经由传输管线232与从发动机502的风机管道中抽出的空气进行热交换，传输管线232在风机管道处收集空气使空气通过附加的热交换器230并将其朝外部排出由于第一热交换器220的存在，从风机管道中抽出的空气量比现有技术的情况下的低，因此可以具有小的热交换器。附加的热交换器230沿着供应管线514的位置可以是不同的。
此外，在附加的热交换器230上游，输送管线232配备有受第一热交换器220出口处的油温控制的流量调节器。为此，在第一热交换器220的出口处，供应管线514配备有测量油温的温度测量装置，并且飞行器100、300、400具有控制单元，控制单元连接到温度测量装置和流量调节器，并且将会根据温度控制所述流量调节器，从而尽可能精确地调节从风扇管道中抽出的空气，使得油达到设定点温度。
在图2至图4所示的实施例中，在第一热交换器220与机舱504之间的空气管线226上还设有一个止回阀207以及设有旁通管线209。
尽管上述发明是在发动机位于机翼下方的情况下描述的，但是无论发动机在飞行器上的位置如何，例如在机身上、机身内或其它地方，本发明都仍同样适用。

Claims (10)

1.一种飞行器(100、300、400、500)，具有：
-发动机(502)，
-机舱(504)，
-空气调节系统(506)，所述空气调节系统具有用来从所述发动机(502)收集热空气的装置，从而对所述热空气进行处理，调节其温度，并经由主管线(203)将其送往所述机舱(504)，
-引导空气离开所述机舱(504)的空气管线(226)，以及
-用于冷却发动机(502)的装置，所述装置使用所述空气管线(226)所抽出的空气进行冷却。
2.如权利要求1所述的飞行器(500)，其特征在于，所述发动机(502)具有隔室(302)，并且其中所述用于冷却发动机(502)的装置具有所述空气管线(226)的延伸部(503)，所述延伸部将从所述机舱(504)中抽出的空气直接引向所述隔室(302)。
3.如权利要求2所述的飞行器(500)，其特征在于，所述飞行器具有布置在所述隔室(302)与所述机舱(504)之间的所述空气管线(226)上的止回阀(207)，其中，所述止回阀(207)防止空气从所述隔室(302)朝向所述机舱(504)循环。
4.如权利要求1所述的飞行器(100、300、400)，其特征在于，所述用于冷却发动机(502)的装置具有：
-油回路(510)，所述油回路具有油储存器(512)、将油从所述储存器(512)引向所述发动机(502)的供应管线(514)和将油从所述发动机(502)引向所述储存器(512)的返回管线(516)，
-所述空气管线(226)的延伸部，以及
-第一热交换器(220)，所述第一热交换器布置为以在所述供应管线(514)和所述空气管线(226)的所述延伸部之间进行热交换。
5.如权利要求4所述的飞行器(100)，其特征在于，在所述第一热交换器(220)的出口处，所述空气管线(226)的所述延伸部将空气排出到外部。
6.如权利要求4所述的飞行器(300)，其特征在于，所述发动机(502)具有隔室(302)，并且其中，在所述第一热交换器(220)的出口处，所述空气管线(226)的延伸部将空气排出到所述隔室(302)中。
7.如权利要求4所述的飞行器(400)，其特征在于，所述发动机(502)具有隔室(302)，并且其中，在所述第一热交换器(220)上游，所述空气管线(226)具有分流延伸部(402)，所述分流延伸部使在所述空气管线(226)中流动的空气流的一部分离开所述机舱(504)偏向所述隔室(302)。
8.如权利要求4所述的飞行器(100、300、400)，其特征在于，所述飞行器具有布置在所述第一热交换器(220)与所述机舱(504)之间的所述空气管线(226)上的止回阀(207)，其中，所述止回阀(207)防止空气从所述第一热交换器(220)朝向所述机舱(504)循环。
9.如权利要求4所述的飞行器(100、300、400)，其特征在于，所述飞行器具有沿着所述供应管线(514)布置的附加的热交换器(230)，以及传输管线(232)，所述传输管线在风机管道处收集空气，使得所述空气穿过所述附加的热交换器(230)并向外部排出它，并且其中，在所述附加的热交换器(230)上游，所述传输管线(232)配备有受所述第一热交换器(220)的出口处的油温控制的流量调节器。
10.如权利要求1所述的飞行器(100、300、400、500)，其特征在于，所述飞行器具有旁通管线(209)，所述旁通管线布置在所述机舱(504)的入口处的主管线(203)与所述机舱(504)的出口处的空气管线之间，并且其中，所述旁通管线(209)配备有能受指令打开和关闭的阀(205)，从而允许或阻止空气在所述旁通管线(209)中的流动。
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