CN102713205A

CN102713205A - 带有用于对构件进行冷却的冷却组件的涡轮喷气发动机机舱

Info

Publication number: CN102713205A
Application number: CN2011800061565A
Authority: CN
Inventors: 帕萨科·梅尔; 让·弗朗西斯·索埃蒙
Original assignee: Hurel Hispano SA
Current assignee: Safran Nacelles SAS; Safran Nacelles Ltd
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: EP2542471A2; RU2012141289A; FR2957053A1; CA2786542A1; FR2957053B1; BR112012018614A2; WO2011107682A3; US20120318380A1; WO2011107682A2; RU2552574C2; CN102713205B

Abstract

本发明涉及包括待冷却的构件（23）和用于冷却该构件（23）的冷却组件（30）的发动机舱，所述组件（30）包括至少一个复合壁（20），其将冷区（8）和包含所述构件（23）的热区分隔开。所述组件还包括在所述复合壁（20）上的至少一个开口（31）以及所述复合壁（20）上的用以遮盖所述开口（31）的导热中介元件（33），所述元件与所述构件（23）相关联。

Description

带有用于对构件进行冷却的冷却组件的涡轮喷气发动机机舱

本发明涉及用于涡轮喷气发动机机舱的冷却组件，该组件包括至少一个复合壁，该复合壁将冷区与包含构件的热区分隔开。

本发明还涉及包含有待冷却构件和上述冷却组件的涡轮喷气发动机机舱。

航空器由一个或多个涡轮喷气发动机推进，每个涡轮喷气发动机均容纳在发动机舱内。

发动机舱通常具有管状结构，其包括涡轮喷气发动机上游的进气口、用于包围涡轮喷气发动机的风扇的中间组件、以及后部组件。该后部组件可容纳推力反向装置，并用于包围燃烧室和全部或部分的压缩机及涡轮喷气发动机的涡轮级。发动机舱通常结束于排气喷嘴，其出口位于涡轮喷气发动机的下游。

现代发动机舱可以容纳双流型涡轮喷气发动机，该型发动机一方面可以生成热气流（也称作“主气流”），它来自于涡轮喷气发动机的燃烧室，并且在被称作“核心舱”的大体上呈管状的舱室所界定的空间内循环。另一方面，该型发动机还可以生成冷气流（也被称作“副气流”），它来自于风扇，并且通过一环形通道（也称作“流道”）在涡轮喷气发动机的外部循环，该环形通道在定义出涡轮喷气发动机的整流罩的内部结构与用于从外部保护发动机舱的该发动机舱外部结构之间形成。这两股气流通过发动机舱的尾部从涡轮喷气发动机中喷射出。

发动机舱的部分壁分隔出了第一区域（称作“冷区”）以及第二区域（称作“热区”）。该冷区比热区冷。位于热区中的某些构件会因热区和冷区之间的温度差所产生的热应力而损坏，特别是对例如阻尼和止停装置（称为“缓冲器”）等的构件而言，都会发生这种情况，它们均位于发动机舱的核心舱中的推力反向器的内部固定结构的壁上。使用缓冲器能够限制形成推力反向器的内部固定结构的组成单元之间的移动。

为了使这些构件通风，公知是采用多个动态通气口（écopes dynamiques），它能够从冷区带走冷气流，并且用金属片类的外壳来保护构件。然而，使用动态通气口会削减冷空气，从而减少发动机舱的推力输出。

此外，在某些情况下，存在于冷区的冷气流带来的压力并不总是足以冷却构件。这些构件通常是被由两片不锈钢和绝缘材料制成的导热外壳所保护。当壁是由例如铝等导热材料制成时，该冷却过程可以通过传导而加强。

然而，为了减轻发动机舱的重量，许多壁是由例如环氧树脂或BMI等复合材料制成的。由于复合材料的热导率低，冷却过程可能因此不再通过传导完成。

因此，本发明的一个目的是为涡轮喷气发动机机舱提供一种冷却组件，该冷却组件包括将冷区与热区分隔开的复合壁，所述组件能够高效地冷却位于热区中的构件，而且不会损失发动机舱的推力输出。

为达到上述目的，根据第一个方面，本发明涉及一种用于涡轮喷气发动机机舱构件的冷却组件，所述组件包括将冷区和包含所述构件的热区分隔开的至少一个复合壁，其特征在于，它具有形成于所述复合壁中的至少一个开口，以及位于复合壁上的用以覆盖所述开口的导热中介元件（élémentd’interface conducteur thermique），所述元件用于与所述构件相关联。

因此，本发明提供了一种简单而高效的方法以冷却任何位于热区中的构件，这是由于壁上存在被导热中介元件覆盖的开口，它可以实现与构件的热交换。

此外，它不必再使用通风勺或任何其它冷却设备以冷却构件和复合壁。如此，成本得以限制并且发动机舱的推力输出得以提高。

由于发动机舱可以使用由复合材料制成的壁，因此本发明在发动机舱的质量方面的也实现了节省。

根据本发明的其它特征，根据本发明所述的组件包括一个或多个以下的可选特征，这些特征可以单独考虑，也可以考虑其所有可能的组合：

中介元件的形状与复合壁的靠近开口处的其余部分保持气动连续性；

中介元件包括末端，该末端利用固定装置被固定在复合壁上；

中介元件由铝或任何其它热导率至少与铝相当的材料制成；

在中介元件的末端与复合壁之间插入有至少一个垫片；

中介元件被由导热材料制成的外壳包围；

导热材料选自铝或任何其它热导率至少与铝相当的材料。

根据本发明的另一方面，本发明涉及具有至少一个构件和至少一个冷却组件的涡轮喷气发动机，该组件被用于冷却该构件。

优选地，该组件的复合壁是推力反向器的内部固定结构的壁。

优选地，该中介元件形成用于阻尼和止停装置的支撑件，该支撑件固定在内部固定结构的壁上，该装置用于安装在热区之内。

通过以下参照附图对本发明的非限制性的描述，可以使本发明得到更好的理解，附图中：

图1是根据本发明的发动机舱的一个实施例的纵截面视图；

图2是图1中的发动机舱的简化了的横截面视图；

图3是冷却组件一个实施例的正视立体图，该冷却组件包括发动机舱的内部固定结构的复合壁以及采取安装在壁上的阻尼和止停装置的支撑件形式的中介元件；

图4是图3中的壁以及阻尼和止停装置的后视立体图；

图5是图3中的冷却组件的一个实施例的横截面视图；

图6是图5的一个备选方案的横截面视图。

如图1所示，根据本发明的发动机舱1包括进气口唇缘2、包围涡轮喷气发动机5的风扇4的中间结构3、以及下游组件6。该下游组件6包括包围着涡轮喷气发动机5的上游部分的内部固定结构7（IFS）、外部固定结构（OFS）9、以及包括推力反向器装置的活动罩（未示出）。

IFS 7和OFS 9界定出流道8，它允许冷气流通过进气口唇缘2而贯穿本发明所述的发动机舱1。该流道8相当于冷区。典型地，流道8内的温度在-50°C至100°C之间。

根据本发明，悬杆（图1中未显示）支撑涡轮喷气发动机5和发动机舱1。

根据本发明的发动机舱1结束于喷气嘴10，该喷气嘴包括外部模块12和内部模块14。内部模块14和外部模块12为离开涡轮喷气发动机5的主气流15（也称为热气流）定出了气流通道。

核心舱16被定义为热区，其包括产生主热气流循环的涡轮喷气发动机5和主热气流的流道15。核心舱16的温度通常在100°C至400°C之间（其必须增加来自发动机外壳辐射的高达750°C的温度影响）。核心舱16被IFS 7包围。

更具体地说，IFS 7由复合材料制成的壁组成，其特别地可以采取至少一块板的形式。IFS 7的该壁因此将冷区（其中有冷空气循环流动的流道8）与热区（核心舱16）分隔开。面板可按蜂窝状（NIDA）的形式夹于两个复合层之间，复合层可以在冷区（即流道8）一侧被声学地穿透。

复合材料可以从包括碳和环氧树脂的混合物或碳和BMI的混合物或其它复合物材料之中选择。

如图2中所示，IFS 7可以由多个结构一个铰接至另一个地形成，尤其是两个内部固定半结构，其处在当从本发明所述发动机舱1的正面看时的12点钟位置（即在发动机舱的附着悬杆21处），并且在当从本发明所述发动机舱1的正面看时的6点钟位置（即与所述悬架21在直径上相对的位置）处锁定。每一半结构的壁20因此把冷区8与热区16分隔开。

IFS 7典型地包括至少一个阻尼和止停装置23，其也被称为“缓冲器”，用于限制两个内部固定半结构（特别是壁20）的移动。实际上，在特别是6点钟和12点钟的位置上存在有机械应力，这种应力能够驱使内部固定半结构的壁20移动。

可以在6点钟位置和12点钟位置安装多个阻尼和止停装置23，特别地，可以在6点钟位置安装三个、在12点钟位置安装三个。

如图3中所示，每个阻尼和止停装置23均包括头部25，其配置成与安在两个内部半结构之一的壁20上的另一止停装置相接靠。头部25安在支撑件27上，支撑件27则固定在内部半结构的壁20上。

根据本发明所述并如图3至5所示，本发明的冷却组件30包括至少一个复合壁20，其内形成有至少一个开口31；以及导热中介元件33，其安置于壁上以用于覆盖上述开口。在本实施例中，导热元件33与待冷却构件（装置23）是相互关联的。

在备选实施例中，该构件也可以是任何安装在靠近冷区的热区之中的发动机舱和/或发动机设备。

冷区8通常比热区16更冷。换句话说，冷区8的平均温度低于热区16的平均温度。

本发明因此可以简单而有效地对位于热区16（此处为核心舱）中的构件23进行冷却，该构件23与导热元件33相关联，导热元件33能够实现热交换，并且用以覆盖设置在壁20上的一个或多个开口31。

此外，本发明不再必须使用通风勺或任何其它昂贵、沉重和庞大的冷却装置来冷却构件23。这样，其成本能受到限制并且根据本发明的发动机舱1的推力输出也得以提高。事实上，冷区（流道8）中的气流循环不会因冷却组件30的存在而受到破坏。

根据本发明，由于它能够利用复合壁实现对构件的冷却，因此本发明也能够在发动机舱1的质量方面的做出节省。

中介元件33可以附着在上述构件3上或与其形成为一体。这样，在采用阻尼和止停装置23的情况下，中介元件33可以形成支撑件27，该支撑件27配置成覆盖开口31。

在图3至6中，根据本发明的组件30包括单个开口31。组件30也可以设有多个开口31。

开口31可以呈任何形状和大小。特别地，中介元件33可以覆盖这样一单个开口31，其尺寸基本上等于或略小于中介元件33的尺寸（见图5）。在未作阐述的一个备选实施例中，中介元件也可以覆盖其尺寸远小于中介元件的多个开口。

优选地，中介元件33的形状可以与复合壁20的其余部分保持气动连续性。采用这种方式，可以更有利地使冷区8中循环的气流不会因中介元件33的存在而受到破坏。

中介元件33可以由导热材料制成，该导热材料可选自铝或热导率至少与铝相当的任何其它材料。

中介元件33可以包括末端41，该末端41设置成通过紧固装置被固定在各固定半结构的复合壁20上。末端41可以具有基本上与待在其上固定末端41的复合壁20的表面相互补的形状。紧固装置可以是永固型、螺接型、或隐蔽型的固定装置，并且具有沉头（fraisées），特别是约十个沉头。

在根据图6所示的一个实施方式中，在中介元件的末端41与复合壁20之间插入有至少一个垫片43。垫片43的存在可以吸收任何气动缺陷。垫片43可以由铝、钛或钢材料并通过剥离、混合或固体成型的方法制成。

根据一个备选实施方式，中介元件33可以通过一外壳获得保护，该外壳由不锈钢覆层型的导热材料制成。因此，可以避免中介元件33内部温度增加过度，这也使调节中介元件33内部的热度更为容易。

导热材料可以选自铝或者其热导率至少与铝相当的其它任何材料。

Claims

1.涡轮喷气发动机（5）的发动机舱（1），具有推力反向器内部固定结构（7）、至少一个待冷却的构件（23）、以及至少一个用于冷却所述构件（23）的冷却组件（30），所述组件（30）包括至少一个复合壁（20），其形成所述内部固定结构（7）并且将冷区（8）和包括所述构件（23）的热区（16）分隔开，其特征在于，所述冷却组件（30）具有在所述复合壁（20）中形成的至少一个开口（31）以及位于所述复合壁（20）上用以覆盖所述开口（31）的导热中介元件（33），所述元件（33）与所述构件（23）相关联。

2.根据前一权利要求所述的发动机舱（1），其中所述中介元件（31）的形状与所述复合壁（20）的靠近所述开口（31）处的其余部分保持气动连续性。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机舱（1），其中所述中介元件（33）包括利用固定装置固定在所述复合壁（20）上的末端（41）。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机舱（1），其中所述中介元件（33）由铝或者其热导率至少与铝相当的任何其它材料制成。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机舱（1），其中在所述中介元件（33）的所述末端（41）与所述复合壁（20）之间插入有至少一个垫片（43）。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机舱（1），其中所述中介元件（33）被由导热材料制成的外壳包围。

7.根据前一权利要求所述的发动机舱（1），其中所述导热材料选自铝或者其热导率至少与铝相当的任何其它材料。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机舱（1），其中所述中介元件（33）形成用于阻尼和止停装置（23）的支撑件，所述支撑件固定在所述内部固定结构（7）的所述壁（20）上，所述装置（23）用于安装在所述热区（16）内。