CN105829692A - 带有喷射冷却系统的飞行器和喷射冷却系统 - Google Patents

带有喷射冷却系统的飞行器和喷射冷却系统 Download PDF

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Abstract

一种带有涡轮风扇发动机组件的飞行器，其具有至少一个压缩机、环绕涡轮发动机且限定机舱和涡轮发动机之间的环形旁通管道的机舱、具有至少一个可移动控制表面的推力反向器、配置成选择性地锁闭推力反向器和喷射冷却系统的推力反向器锁闭系统。

Description

带有喷射冷却系统的飞行器和喷射冷却系统
本发明的背景
当代飞行器发动机可包括推力反向器系统以在降落期间帮助降低飞行器速度。典型的推力反向器包括可移动元件，其在有效位置使传递通过发动机的气流的至少一部分反向。当代飞行器还可特征为推力反向器锁闭系统以将推力反向器锁闭就位。推力反向器锁闭系统可暴露于高温，其可超过其环境限制。
本发明的简要描述
在一方面，本发明的实施例涉及一种具有涡轮风扇发动机组件的飞行器，其具有：具有至少一个压缩机的涡轮发动机；具有至少一个可移动控制表面、可移动到反向位置和从反向位置移出的推力反向器；可操作地联接到推力反向器且配置成选择性地锁闭推力反向器的推力反向器锁闭系统；具有预冷器的放气系统，预冷器流体地联接到涡轮发动机的该至少一个压缩机以从该至少一个压缩机放气且冷却放气；以及喷射冷却系统，其流体地联接到推力反向器锁闭系统和预冷器，且配置成将热环境空气从推力反向器锁闭系统转移到预冷器。
在另一方面，本发明的实施例涉及一种喷射冷却系统，其用于冷却具有放气系统的飞行器中的喷气发动机组件的推力反向器锁闭系统，放气系统具有预冷器，其流体地联接涡轮发动机以从涡轮发动机放气且冷却放气，且喷射冷却系统具有空气供应管道，其将推力反向器锁闭系统流体地联接到预冷器，且配置成将环境空气从推力反向器锁闭系统供应到预冷器以冷却推力反向器锁闭系统。
本发明的简要描述
在图中：
图1是带有多个发动机组件的飞行器的侧视图。
图2是可包括在图1的飞行器中的带有推力反向器的涡轮风扇喷气发动机组件的一部分的示意图。
图3是可包括在图1的飞行器中的涡轮风扇喷气发动机组件的一部分的示意图。
图4是可包括在图1的飞行器中的锁闭系统、放气系统和喷射冷却系统的透视图。
图5是预冷器和喷射冷却系统的示例的透视图。
图6A是图5的喷射冷却系统的喷射管的示意图。
图6B是根据本发明的另一实施例的备选喷射管。
图6C是根据本发明的另一实施例的又一备选喷射管的示意图。
本发明的实施例的描述
图1示出具有机身4的飞行器2，机身4带有从机身4朝外延伸的机翼组件6。一个或多个涡轮风扇喷气发动机组件8可联接到飞行器2以因此提供推进力。吊架10(在图3中更清楚地示出)可配置成用于将喷气发动机组件8中的一个紧固到飞行器2的一部分。在图示的示例中，每一个喷气组件8可操作地联接到机翼组件6。虽然已经图示了商用飞行器2，但是可预见到本发明的实施例可在任何类型的飞行器中使用，例如，不限于固定翼、旋转翼、火箭、私人飞行器，以及军用飞行器。
如图2中更清楚地示出，每一个涡轮风扇喷气发动机组件8可包括涡轮发动机16、风扇组件18和机舱20。为了清楚起见，机舱20的部分已经被去掉。机舱20环绕涡轮发动机16且限定通过涡轮风扇喷气发动机组件8的环形气流通路或环形旁通管道，以限定如通过箭头21所示的大体前到后的旁通气流通路。
可移动到反向位置和从反向位置移出的带有至少一个可移动元件的推力反向器可用于改变旁通气流的方向。在反向位置中，可移动元件可配置成使旁通气流的至少一部分反向。存在获得涡轮风扇喷气发动机组件8上的反推力的若干方法。出于示例性目的，已经图示了可在涡轮风扇喷气发动机组件8中使用的推力反向器22的一个示例。推力反向器22包括至少一个可移动控制表面或可移动元件24。可移动元件24已经图示为外部整流罩的可滑动部分，其能够关于机舱20的前部轴向运动。液压促动器26可联接到可移动元件24，以移动可移动元件24到反向位置和从反向位置移出。如图所示，在反向位置中，可移动元件24限制可移动元件24和涡轮发动机16之间的环形旁通区域，其还打开可移动元件24和机舱20的前部之间的一部分，使得空气流动通路可如由箭头30所示地反向。可包括可选的偏转器或襟翼，以帮助引导在可移动元件24和机舱20的在前部分之间的气流通路。推力反向器22通过使旁通气流的至少一部分反向改变推力的方向。将理解，可利用任何数目的多个促动器来将可移动元件移动到反向位置中。
图3示出涡轮风扇喷气发动机组件8的一部分，其带有假想画出的机舱20。戽斗40可位于利用箭头21图示的旁通气流的通路内。戽斗40可定位成使得利用箭头21图示的移动通过涡轮风扇喷气发动机组件8的旁通气流的一部分将转移到戽斗40中。放气系统41可包括预冷器42，其流体地联接到涡轮发动机8的至少一个压缩机43以从该至少一个压缩机43放气且冷却放气。将理解，涡轮发动机8可具有包括高压压缩机和低压压缩机的若干压缩机，且预冷器42可流体地联接到多个压缩机。例如，预冷器42可流体地联接到涡轮发动机的低压压缩机和高压压缩机两者。在这种情况中，来自低压压缩机的放气可用于冷却来自高压压缩机的放气。
该放气典型地具有高温和高压，且必须在飞行器2的其他系统中使用之前冷却。预冷器42可用作换热器的部分，用来在放气使用之前冷却放气。预冷器42可操作地联接到戽斗40，使得转移到戽斗40中的旁通气流的部分行进到预冷器42。来自戽斗40的该旁通空气可用来通过将空气吹过预冷器42而冷却放气。在传递通过预冷器42后，旁通空气可通过预冷器排气装置44放出。
推力反向器锁闭系统46可操作地联接到推力反向器22，且可配置成通过接合钩或将推力反向器22紧固就位的一些其他装置而选择性地将推力反向器22锁闭就位。当未锁闭时，推力反向器锁闭系统46可使用液压或机电促动器以将推力反向器22移动回到用于钩或其他拦阻装置接合的位置。将理解，推力反向器锁闭系统46的操作可取决于所使用的推力反向器的类型，且因此可采取多种形式。推力反向器锁闭系统46可安装在吊架10上且可暴露于热环境空气，这可导致推力反向器锁闭系统46的失效或性能退化。在具有大于35摄氏度的环境温度的日子里，包括旁通气流通路的风扇空气温度可为大约80摄氏度。通过涡轮风扇喷气发动机组件8额外地加热的吊架10可达到超过110摄氏度的温度。该温度可超过推力反向器锁闭系统46的操作要求。
冷却系统48可联接到推力反向器锁闭系统46，且可用于降低推力反向器锁闭系统46的温度。更特别而言，冷却系统48可为喷射冷却系统，其可流体地联接到推力反向器锁闭系统46和预冷器42，且可配置成将来自推力反向器锁闭系统46的热环境空气转移到预冷器42。图4提供推力反向器锁闭系统46、喷射冷却系统48和预冷器42的示例性透视图以帮助观察冷却系统48。例如，喷射冷却系统48可包括空气供应管道50，其流体地联接推力反向器锁闭系统46和预冷器42。空气供应管道50可配置成将来自推力反向器锁闭系统46的热环境空气供应到预冷器42。空气供应管道50可采取任何合适的形式和形状。
可构想到预冷器42、推力反向器锁闭系统46和喷射冷却系统48可具有各种设计、形状和定位。例如，图5示出备选预冷器142、推力反向器锁闭系统146和喷射冷却系统148，其类似于先前描述的那些，且因此，类似部件将利用类似标记增加100标识，其中，应当理解，除非另外说明，否则类似部件的描述应用于预冷器142、推力反向器锁闭系统146和喷射冷却系统148。如图所示，空气供应管道150可包括喷射管152。预冷器142的外部可以以任何适当方式安装至喷射管152，包括可利用紧固件以将喷射管152附连到预冷器142的外部145。喷射管152可具有对接部分154，其与预冷器142流体地联接以建立从喷射管152到预冷器142的气流连通，且将推力反向器锁闭系统46的温度降低到操作参数内。预冷器142可利用缩放喷嘴形状来创造局部低压区域以确保空气仅沿着从推力反向器锁闭系统146到预冷器142的方向转移。在缩放喷嘴中，气体的膨胀引起压力在扩散管道附近下降。该压力可比推力反向器锁闭系统146的压力更低且因此阻止上游行进。
预冷器142的外部145可定形为带有凹口143，其可接收喷射管152的一部分。更特别而言，在图示示例中，凹口图示为接收对接部分154。这可帮助保持对接部分154就位，使得流体连通可在预冷器142和喷射冷却系统148之间形成。还构想到对接部分154可以以任何适当方式可操作地联接到预冷器142，使得建立预冷器142和喷射冷却系统148之间的流体连通，且空气可从喷射管152流动到预冷器142。图6A更清楚地示出喷射管152可具有对应开口156以建立从喷射管152到预冷器142内的气流。将理解，可包括任何数目的开口，且开口的大小和形状可以以任何方式形成。可构想到，对接部分154和预冷器142可具有对应开口以建立从喷射管152到预冷器142中的气流。虽然预冷器142内的开口没有图示，但是将理解，预冷器142也可具有合适的(多个)开口以用于允许流体进入其中。
图6B示出备选喷射管252，其类似于先前描述的喷射管152，且因此，类似部件将利用类似标记增加100标识，其中将理解，除非另外说明，否则类似部件的描述应用于喷射管252。如图所示的喷射管252不缠绕在预冷器142的侧周围，且仅与预冷器142的一侧对接。将理解，对接部分254可缠绕在预冷器142的任何合适部分周围，包括对接部分254可完全地包围预冷器142。例如，图6C示出备选喷射管352，其类似于先前描述的喷射管152，且因此，类似部件将利用类似标记增加200标识，其中将理解，除非另外说明，否则类似部件的描述应用于喷射管352。喷射管352的对接部分354可缠绕在整个预冷器142周围。以此方式，可与预冷器142的所有侧建立流体连通。备选地，虽然喷射管352缠绕在预冷器142周围，但是仅一部分可与预冷器142流体连通。
上文所述的实施例提供多种益处，包括推力反向器锁闭系统可被高效且有效地冷却。否则推力反向器锁闭系统可超过推力反向器锁闭系统的工作温度限制。实施例增加非常有限的重量，且能够满足小的吊架系统的间隙要求。上文中所述的实施例允许在不可能出现反向气流的情况下的冷却锁闭系统。
对于没有描述的范围，各种实施例的不同特征和结构可如根据需要彼此组合地使用。可不在所有实施例中说明的一个特征不意味着解释为其可不存在，而是为了描述的简洁而这样做。因此，不同实施例的各种特征可根据需要混合和匹配以形成新的实施例，而不管该新的实施例是否清楚地描述。本文中所述的特征的所有组合和排列由该公开内容覆盖。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则意在使这些其它示例处于权利要求的范围内。
零件清单
2　　飞行器
4　　机身
6　　机翼组件
8　　发动机组件
10　吊架
16　涡轮发动机
18　风扇组件
20　机舱
21　旁通气流
22　推力反向器
24　可移动元件
26　液压促动器
30　箭头
40　戽斗
41　放气系统
42　预冷器
43　压缩机
44　预冷器排气装置
46　锁闭系统
48　喷射冷却系统
50　空气供应管道
142　预冷器
143　凹口
145　外部
146　锁闭系统
148　喷射冷却系统
150　空气供应管道
152　喷射管
154　对接部分
156　开口
250　空气供应管道
252　喷射管
254　对接部分
256　开口
350　空气供应管道
352　喷射管
354　对接部分
356　开口。

Claims (15)

1.一种飞行器，包括：
涡轮风扇发动机组件，包括：
具有至少一个压缩机的涡轮发动机；
机舱，其环绕所述涡轮发动机且限定所述机舱和所述涡轮发动机之间的环形旁通管道，所述机舱延伸贯穿所述涡轮风扇发动机组件以限定大体前到后的旁通气流通路；
推力反向器，其具有至少一个可移动控制表面，可移动到反向位置或从反向位置移出，在所述反向位置，所述旁通气流的至少一部分至少部分地反向；以及
推力反向器锁闭系统，其可操作地联接到所述推力反向器且配置成选择性地锁闭所述推力反向器；
具有预冷器的放气系统，所述预冷器流体地联接到所述涡轮发动机的所述至少一个压缩机以从所述至少一个压缩机放气且冷却放气；以及
喷射冷却系统，其流体地联接到所述推力反向器锁闭系统和所述预冷器，且配置成将热环境空气从所述推力反向器锁闭系统转移到所述预冷器。
2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述喷射冷却系统包括空气供应管道，其流体地联接所述推力反向器锁闭系统和所述预冷器，且配置成从所述推力反向器锁闭系统供应热环境空气到所述预冷器。
3.根据权利要求2所述的飞行器，其特征在于，所述空气供应管道包括喷射管，其用于从所述推力反向器锁闭系统供应热环境空气到所述预冷器。
4.根据权利要求3所述的飞行器，其特征在于，所述预冷器的外部安装至所述喷射管。
5.根据权利要求4所述的飞行器，其特征在于，所述预冷器的外部包括凹口，其接收所述喷射管的一部分。
6.根据权利要求3所述的飞行器，其特征在于，所述喷射管具有对接部分，其与所述预冷器流体地联接以建立从所述喷射管到所述预冷器的气流连通。
7.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于，所述对接部分和所述预冷器具有对应开口以建立从所述喷射管到所述预冷器中的气流。
8.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于，所述对接部分缠绕在所述预冷器的外部的至少一部分周围。
9.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，空气仅沿从所述推力反向器锁闭系统到所述预冷器的方向转移。
10.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括吊架，其配置成用于将所述发动机组件紧固到飞行器的一部分，且其中，所述推力反向器锁闭系统安装在所述吊架上。
11.一种喷射冷却系统，其用于冷却具有放气系统的飞行器中的喷气发动机组件的推力反向器锁闭系统，所述放气系统具有预冷器，所述预冷器流体地联接所述喷气发动机组件以从喷气发动机放气且冷却放气，所述喷射冷却系统包括：
空气供应管道，其将所述推力反向器锁闭系统流体地联接到所述预冷器，且配置成将环境空气从所述推力反向器锁闭系统供应到所述预冷器以冷却所述推力反向器锁闭系统。
12.根据权利要求11所述的喷射冷却系统，其特征在于，所述空气供应管道包括具有对接部分的喷射管，所述对接部分与所述预冷器流体地联接以建立从所述喷射管到所述预冷器的气流连通。
13.根据权利要求12所述的喷射冷却系统，其特征在于，所述对接部分缠绕在所述预冷器的外部部分周围。
14.根据权利要求13所述的喷射冷却系统，其特征在于，所述对接部分包围所述预冷器。
15.根据权利要求11所述的喷射冷却系统，其特征在于，空气仅沿从所述推力反向器锁闭系统到所述预冷器的方向转移。
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