CN104595036B - 涡轮发动机的发动机室中的设备的热防护装置 - Google Patents

Abstract

用于定位在飞行器涡轮发动机的发动机室(9)中的设备(14)的热防护装置具有至少一个隔热屏(16)，所述隔热屏至少部分地布置在所述设备与所述发动机室的暴露于热源的热辐射壁(12)之间。所述隔热屏(16；26；36)具有空气引导部件(16a，19)，其连接于冷却空气源(11)并构造成向所述设备(14)引导所述冷却空气。

Description

涡轮发动机的发动机室中的设备的热防护装置

技术领域

本发明涉及用于在飞行器涡轮发动机的发动机室中定位的设备的热防护装置。

背景技术

双流涡轮发动机的发动机室或“核心”室由来自燃烧室的一次热空气流进行内侧扫气，由送风机产生的二次冷空气流进行外侧扫气。因此，飞行器涡轮发动机的发动机室的热环境受很大约束，这是由于发动机壳体的壁在一次流侧具有产生强热辐射的极高温度。这种辐射由与环境空气流的对流交换进行补偿，所述环境空气流被提取用于使发动机室通风，因而冷却布置于该室中的该设备(或这些设备)。环境空气往往比设备的平衡温度更冷，但是，对流交换可能不足以确保设备保持在其最高容许温度之下。

发明内容

本发明旨在优化对定位于双流涡轮发动机的发动机室中的一个或多个设备、例如存在于飞行器涡轮喷气发动机的“核心”室中的采气阀的热防护。

为此，本发明旨在一种用于定位在飞行器涡轮发动机的发动机室中的设备的热防护装置，其具有至少一个隔热屏，所述隔热屏至少部分地布置在所述设备与所述发动机室的暴露于热源的热辐射壁之间，所述隔热屏具有空气引导部件，空气引导部件连接于冷却空气源且适于向所述设备引导冷却空气。

因此，设备受到的辐射通量低于在没有辐射防护或者辐射防护不通风的情况下受到的辐射通量。如果另外隔热屏的壁温低于设备的温度，那么，设备受到的辐射通量趋向于冷却设备。此外，由于隔热屏如同专用通风装置那样起作用，因而对设备的对流交换冷却较之不通风的隔热屏得到改善。冷却在这样的区域中有效：在该区域中，在不通风的热护板或隔热屏的情况下，由于热护板和设备几何布局上接近，因此与环境空气的对流非常弱。

根据本发明的一可行的特征，所述隔热屏至少具有第一部分和第二部分，所述第一部分布置在所述设备和所述热辐射壁之间，所述第二部分对所述设备进行辅助通风。

根据本发明的另一可行的特征，所述第二部分基本横向于所述辐射壁延伸。

根据本发明的另一可行的特征，所述第二部分的空气引导部件适于将所述冷却空气引导到所述设备上。

根据本发明的另一可行的特征，所述空气引导部件具有至少一条在隔热屏内部的空气通道以及一些用于从所述空气通道向所述设备引导空气的孔。

根据本发明的另一可行的特征，这些孔以适于设备最佳通风的方式分布。

根据本发明的另一可行的特征，所述空气引导部件具有至少一个将冷却空气导向所述设备的导流板、以及至少一个将所述冷却空气输送到所述导流板上的管道。

根据本发明的另一可行的特征，所述导流板还具有用于空气的导流机构。

根据本发明的另一可行的特征，所述隔热屏固定于所述设备。

根据本发明的另一可行的特征，所述隔热屏固定于所述涡轮发动机的发动机舱。

根据本发明的另一可行的特征，所述隔热屏固定于所述涡轮发动机的壳体。

本发明还旨在一种涡轮发动机，其具有如上所述的热防护装置。

附图说明

从下面对附图所示的仅作为例子给出的实施方式进行的说明，本发明的其他的特征和优点将体现出来，附图如下：

图1是双流涡轮喷气发动机的剖面示意图，示出发动机室的定位；

图2是示意性侧视图，示出用于布置在发动机室内的设备的热防护装置的第一实施方式；

图3a是示意性侧视图，示出用于布置在发动机室内的设备的热防护装置的第二实施方式；

图3b是图3a所示的热防护装置的隔热屏的示意性正视图；

图4a是示意性侧视图，示出用于布置在发动机室内的设备的热防护装置的第三实施方式；

图4b是图4a所示的热防护装置的隔热屏的示意性正视图；以及

图5是图1所示的涡轮喷气发动机的正视图，示出不同的角度区域。

具体实施方式

参照图1，涡轮喷气发动机1由吊架3固定于飞行器(未示出)的机翼2。涡轮喷气发动机1具有构成发动机罩的发动机舱4、送风机5、压缩机6、涡轮7以及一个或多个燃烧室8。

发动机室9由壳体限定，壳体的在一次流侧10的内壁12位于燃烧室8附近，而在二次流11侧的外壁13由新鲜空气冷却。

发动机室9内布置有如图2至4中所示的设备14。该设备14可以例如是一个或多个在管道15上的采气阀构成的一阀组。

参照图2，由隔热屏或热护板16对设备14相对“核心”室9的壁12所构成的热源进行热防护。设备14与隔热屏16之间的距离可以很短，例如数毫米至数厘米，这是因为发动机室9的径向尺寸小。

隔热屏16为中空，即隔热屏具有在内部限定通道16a的双表层，冷却空气可在该通道中流动。冷却空气由一条(或多条)管道17输送到隔热屏16，所述管道17通过开在壁13中的孔18通到二次空气喷流11。隔热屏16在其背对“热”壁12的表面中具有孔19，这些孔19布置在关键部位，用以向设备14适当地引导新鲜冷却空气。孔19的数量、形状和尺寸根据需要最佳化。通风的热护板16根据通风和辐射防护的需要，或大或小地围绕设备14。

其他热防护措施可与通风的热护板相结合，如通过适当部件22从喷流11获取新鲜空气而产生特定的通风21。

运转中，通风的热护板或隔热屏16相对不通风的热护板提高了辐射防护能力，因为由于这种用新鲜空气进行的通风，热护板16的壁温要低于不通风的热护板的壁温。因此，设备14受到的辐射通量要低于在不通风的热护板的情况下受到的辐射通量。如果另外热护板16的壁温低于设备14的温度，那么，设备14受到的辐射能量会趋向于冷却该设备。

此外，相对不通风的热护板改善了对设备14的对流交换冷却，因为热护板16如同专用通风装置那样起作用。冷却在这样的区域中有效：在该区域中，在不通风的热护板情况下，由于热护板和设备几何布局上接近，因而与环境空气的对流非常弱。

在变型中，如图3a和3b所示，热护板26可由第一部分26a、第二部分26b和第三部分26c构成，所述第一部分26a插置在设备14和“热”壁12之间，所述第二部分26b沿设备14延伸，所述第三部分26c与第一部分26a相对地更多或更少地罩覆设备14。该实施变型可获得一种尽量靠近地围绕设备14的热护板。三个部分26a、26b、26c具有相同的结构，即它们都由双表层构成，冷却空气可在所述双表层的内部在一个或多个通道中流动。三个部分26a、26b和26c的孔19(图3b)朝向设备14，分布成确保该设备最佳通风。这些孔例如在部分26a、26b和26c的整个表面上均匀相同地分布。

在变型中，孔19可仅分布在热护板26的表面的相应于设备14的待通风特定部分的特殊区域。

因此，运转中，热护板26起专用通风装置的作用，其冷却设备14的在“热”壁12对面定位的最敏感的部分，以减弱辐射。因此，通风的热护板26结合两种热防护系统，起辐射防护和专用通风型冷却的双重作用。此外，在这种情况下，可根据设备14的需要将冷却分布于最有效的部位。

隔热屏或热护板的另一实施变型示于图4a和4b。

根据该变型，热护板36具有一些导流板，在二次流11中获取的新鲜冷却空气通过所述孔18由管道17沿所述导流板进行输送。

更确切的说，热护板36具有第一导流板36a，如同第一部分26a那样，所述第一导流板36a插置在设备14与发动机室9的“热”壁12之间。该第一导流板36a由第二导流板36b延长，所述第二导流板36b横向于壁12进行延伸，以相对在发动机后部的发热的壳体形成辐射屏障。导流板36a弯曲，连接至导流板36b。

用于输送空气的管道17通到第二导流板36b的与导流板36a弯曲区域相对的边缘附近。空气由管道17输送到导流板36a和36b的朝向设备14的表面上。

根据适于设备14有效通风的分布，导流板具有适当的尺寸和形状以分配冷却空气。如图4b所示，导流板36a和36b可在平面图中具有呈梯形的形状。第二导流板36b在梯形小边那侧连接于管道17，与所述管道位于相同的平面中。这样，空气尽可能快地直接流到设备14处。第一导流板36a通过其小边连接于第二导流板36b的大边。导流板36a和36b不一定是平的，可具有用于或多或少包覆设备14的弯曲的凸缘和/或形状。

除了被优化以使其充分起导流作用的导流板形状之外，导流板36a和36b还可承载导流机构37，导流机构37分布在导流板的表面上，以便于冷却空气向设备14进行所需的分布。以与孔19相同的方式，导流机构37均匀分布，或根据设备14的想要通风的部分按区域分布。

运转中，来自管道17的冷却空气由导流板36a和36b引导和偏向，以确保设备14适当通风。

如同图2的实施方式的情况中那样，设备14还可在冷壁13那侧，借助于适当的空气进口22以特定的方式进行通风21。

通风的热护板16、26、36的安装能以多种方式进行，这视对于发动机室通风所采用的结构而定。

如果借助于分开发动机室9与二次流11且构成发动机舱4的组成部分的壁13中的孔、从涡轮喷气发动机的二次流11获取空气，来确保通风，以及：

-如果设备位于315°-45°的区域(0°位于发动机室9的顶部，在喷气发动机吊架3之下，如图5所示)中，那么，通风的热护板16、26、36可固定于设备14，且由软管连接到位于壁13中的孔。软管可不干扰发动机舱4的开口；

-如果设备位于45°-315°的区域(见图1和5)中，那么，通风的热护板16、26、36应连接于发动机舱4的壁13，且热护板的形状不应妨碍发动机舱的开口。这会具有限制热护板形状及降低其效率的缺陷。

一般来说，隔热屏14固定于涡轮发动机室的能支承隔热屏的任何组成件。

如果用从涡轮喷气发动机的二次流11获取空气的普通的采气管(prélèvement)来确保整个区域的通风，那么，通风的热护板16、26、36也可连接于该采气管，其中采气管通常由配有流量调节阀、其上连接有不同的通风管的主管构成。

尽管已经示出和说明了本发明的至少一种实施方式，但是，应当注意的是，其他变化、替换和选择方案对于现有技术人员是显而易见的，可进行改变而不超出这里所描述的对象的保护范围。本申请考虑涵盖对上述实施方式的所有调整和变型。此外，用语“具有”并不排除其他构件或步骤，用语“一”并不排除复数。另外，参照上述实施方式之一所描述的特征或步骤也可与上述其他实施方式的其他特征或步骤结合使用。要注意的是，以上考虑的所有变化如果属于本发明人对现有技术的贡献，则应包括在本专利的保护范围中。在不超出本发明的精神和范围下，可实施这样的变化、替换和选择方案。

Claims (10)

1.热防护装置，用于相对飞行器涡轮发动机的发动机室(9)的暴露于热源的热辐射壁(12)热防护定位在发动机室中的设备(14)，所述热防护装置具有至少一个隔热屏(16；26；36)，所述隔热屏至少部分地布置在所述设备与所述热辐射壁(12)之间但未环围所述设备，其中，所述隔热屏(16；26；36)具有空气引导部件(16a，19；26a，26b；36a；36b)，所述空气引导部件连接于冷却空气源(11)并构造成将冷却空气离开所述隔热屏导向所述设备(14)，所述隔热屏还具有至少一个用于向所述设备(14)引导冷却空气的导流板(36a，36b)，导流板具有用于空气的导流机构(37)。

2.根据权利要求1所述的热防护装置，其特征在于，所述空气引导部件还具有至少一个用于将冷却空气输送到导流板(36b)上的管道(17)。

3.热防护装置，用于相对飞行器涡轮发动机的发动机室(9)的暴露于热源的热辐射壁(12)热防护定位在发动机室中的设备(14)，所述热防护装置具有至少一个隔热屏(16；26；36)，所述隔热屏至少部分地布置在所述设备与所述热辐射壁(12)之间但未环围所述设备，所述隔热屏(16；26；36)至少具有第一部分(26a；36a)和第二部分(26b；36b)，所述第一部分布置在所述设备(14)和所述热辐射壁(12)之间，所述第二部分(26b；36b)相对所述热辐射壁(12)大致横向地延伸，所述隔热屏还具有空气引导部件(16a，19；26a，26b；36a；36b)，所述空气引导部件连接于冷却空气源(11)并构造成将冷却空气离开所述隔热屏导向所述设备(14)。

4.根据权利要求3所述的热防护装置，其特征在于，所述第二部分(26b；36b)的空气引导部件(19，26b；36b)构造成将冷却空气导到所述设备(14)上。

5.根据权利要求1或3所述的热防护装置，其特征在于，所述空气引导部件具有至少一条在隔热屏内部的空气通道(16a)、以及一些用于将空气从空气通道导向设备(14)的孔(19)。

6.根据权利要求5所述的热防护装置，其特征在于，所述孔(19)在隔热屏的整个表面上均匀相同地分布或者所述孔(19)仅分布在热护板表面的相应于设备(14)待通风部分的区域。

7.根据权利要求1或3所述的热防护装置，其特征在于，所述隔热屏(16；26；36)固定于所述设备。

8.根据权利要求1或3所述的热防护装置，其特征在于，所述隔热屏(16；26；36)固定于所述涡轮发动机的发动机舱(4)。

9.根据权利要求1或3所述的热防护装置，其特征在于，所述隔热屏(16；26；36)固定于所述涡轮发动机的壳体(12，13)。

10.涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮发动机具有根据权利要求1或3所述的热防护装置(16；26；36)。