CN107444654B - 具有外流热交换器的环境控制系统 - Google Patents

具有外流热交换器的环境控制系统 Download PDF

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Abstract

提供一种飞机。所述飞机包括增压空间和空气调节系统。所述增压空间提供第一介质。所述空气调节系统包括热交换器和压缩机。所述热交换器将热量从第二介质传递到所述第一介质。所述压缩机接收所述第二介质。所述压缩机在所述第二介质的流动路径中在所述热交换器的上游。

Description

具有外流热交换器的环境控制系统
背景技术
总体上，当代的空气调节系统在巡航时供应近似30磅/平方英寸至35磅/平方英寸的压力。现今航天和航空工业的趋势是朝向具有更高效率的系统。改进飞机效率的一种途径是完全消除放出空气并且使用电力来压缩外部空气。第二种途径是使用较低发动机压力。第三种途径是使用放出空气中的能量来压缩外部空气并将其带到客舱中。
发明概述
根据一个或多个实施方案，提供一种飞机。所述飞机包括被配置来提供第一介质的增压空间，以及空气调节系统。所述空气调节系统包括：热交换器，所述热交换器被配置来将热量从第二介质传递到第一介质；以及压缩机，所述压缩机被配置来接收第二介质，其中压缩机在第二介质的流动路径中在热交换器的上游。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案，第一介质可以是空气排出空气，并且第二介质可以是新鲜空气。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，飞机可包括外流阀，所述外流阀在第一介质的流动路径中在热交换器的下游。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，飞机可包括涡轮，所述涡轮在第一介质的流动路径中在热交换器的下游。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，飞机可包括第三介质流；以及第二热交换器，所述第二热交换器被配置来将热量从第三介质传递到第一介质。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，热交换器和第二热交换器可包括连续第二介质表面。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，热交换器和第二热交换器可包括一个或多个连续第二介质翅片。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，热交换器和第二热交换器可包括在两用热交换器中。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第三介质可以是增压空气。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第二热交换器在第一介质的流动路径中可在热交换器的下游。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，飞机可包括外流阀，所述外流阀在第一介质的流动路径中在热交换器的下游。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，飞机可包括涡轮，所述涡轮在第一介质的流动路径中在热交换器的下游。
根据一个或多个实施方案，提供一种飞机。所述飞机包括被配置来提供第一介质的增压空间以及空气调节系统，所述空气调节系统包括：三介质热交换器以及被配置来接收第二介质的压缩机，其中压缩机在第二介质的流动路径中在三介质热交换器的上游。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案，第一介质可以是空气排出空气，并且第二介质可以是新鲜空气。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，三介质热交换器可被配置来接收第一介质、第二介质和第三介质，并且第三介质和第一介质可以是第二介质的散热体。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第三介质可以是冲压空气。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第二介质可将热量排出到第一介质，并且随后可将热量排出到第三介质。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第二介质可将热量排出到第三介质，随后可将热量排出到第一介质。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第二介质穿过三介质热交换器的流动路径可以是线性的。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第二介质穿过三介质热交换器的流动路径可以是非线性的。
根据一个或多个实施方案，提供一种飞机。所述飞机包括被配置来提供第一介质的增压空间以及空气调节系统，所述空气调节系统包括：四介质热交换器以及被配置来接收第二介质的压缩机，其中压缩机在第二介质的流动路径中在四介质热交换器的上游。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案，第一介质可以是空气排出空气，并且第二介质可以是新鲜空气。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，四介质热交换器可被配置来接收第一介质、第二介质、第三介质和第四介质，并且第三介质和第一介质可以是第二介质和第四介质的散热体。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第三介质可以是冲压空气，并且第四介质可以是增压空气。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第二介质可将热量排出到第一介质并且可将热量排出到第三介质，并且第四介质可将热量排出到第一介质并且可将热量排出到第三介质。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第一介质可接收来自第二介质的热量并且可接收来自第四介质的热量。
根据一个或多个实施方案，提供一种飞机。所述飞机包括被配置来提供第一介质的增压空间以及空气调节系统，所述空气调节系统包括：第一热交换器，所述第一热交换器被配置来将热量从第二介质传递到第一介质；第二热交换器，所述第二热交换器被配置来将热量从第二介质传递到第三介质；第三热交换器，所述第三热交换器被配置来将热量从第四介质传递到第一介质；以及第四热交换器，所述第四热交换器被配置来将热量从第四介质传递到第三介质。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案，第一热交换器在第一介质的流动路径中可在第三热交换器的上游。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第一热交换器在第二介质的流动路径中可在第二热交换器的上游。
根据一个或多个实施方案或以上的飞机实施方案中的任一个，第三热交换器在第四介质的流动路径中可在第四热交换器的上游。
通过本文实施方案的技术实现另外的特征和优点。其他实施方案在本文得到详细描述并且被认为是权利要求书的一部分。为了更好地理解实施方案及优点和特征，参考说明书和附图。
附图简述
本公开的主题在本说明书的结束处的权利要求书中特别指出并且明确要求保护。所述主题的前述和其他特征以及优点从结合附图进行的以下详细描述中显而易见，在附图中：
图1是根据一个实施方案的环境控制系统的示意图；
图2是根据一个实施方案的包括外流热交换器的环境控制系统的示意图；
图3是根据一个实施方案的包括多个外流热交换器的环境控制系统的示意图；
图4是根据另一个实施方案的包括外流热交换器的环境控制系统的示意图；
图5是根据另一个实施方案的包括多个外流热交换器的环境控制系统的示意图；
图6是根据一个实施方案的交换器构型的示意图；并且
图7是根据另一个实施方案的交换器构型的示意图。
具体实施方式
本文参考附图通过举例而非限制的方式呈现所公开的设备和方法的一个或多个实施方案的详细描述。
本文的实施方案提供飞行器的环境控制系统，所述环境控制系统混合来自不同源的介质，并且使用不同能量源来给环境控制系统供能，并以高燃料燃烧效率提供客舱增压和冷却。所述介质总体上可以是空气，而其他实例包括气体、液体、液化固体或浆体。
转向图1，示出系统100，所述系统100从入口101接收介质并且向腔室102提供调节形式的介质。系统100包括压缩装置110。如图所示，压缩装置110包括压缩机112、涡轮113、风扇116以及轴118。系统100还包括初级热交换器120、次级热交换器130、冷凝器160、水提取器162以及再热器164。
压缩装置110是包括用于对介质做热力学功(例如，通过升高和/或降低压力并且通过升高和/或降低温度来从介质提取功或对介质做功)的部件的机械装置。压缩装置110的实例包括空气循环机、三轮空气循环机、四轮空气循环机等。
压缩机112是升高从入口101接收的介质的压力的机械装置。压缩机类型的实例包括离心式、斜流或混流式、轴流式、往复式、离子液体活塞式、旋转螺杆式、旋转叶式、涡旋式、隔膜式、气泡式等。此外，压缩机可由电机驱动或通过涡轮113由介质驱动。
涡轮113是通过轴118驱动压缩机112和风扇116的机械装置。风扇116(例如，冲压空气风扇)是通过推动或拉动方法在可变冷量下推进空气跨热交换器120和130穿过外壳119以控制温度的机械装置。外壳119接收介质(诸如冲压空气)并引导其穿过系统100。总体上，冲压空气是由系统100用作散热体的外部空气。
热交换器120和130是为了一种介质到另一种介质的高效热传递而构造的装置。热交换器的实例包括套管式、壳管式、板式、板壳式、绝热轮式、板翅式、枕板式以及流体热交换器。
冷凝器160和再热器164是特定类型的热交换器。水提取器162是执行从介质取水的过程的机械装置。冷凝器160、水提取器162和/或再热器164一起可组合成高压水分离器。
系统100的元件通过阀、管子、管道等连接。阀(例如，流量调节装置或质量流量阀)是通过打开、闭合或部分地阻碍系统100的管子、管道等内的各种通道来调节、引导和/或控制介质流量的装置。阀可通过致动器来操作，使得系统100的任何部分中的介质的流速可被调节到所需值。
如图1所示，介质可从入口101流动穿过系统100以到达腔室102，如由实线箭头所指示。阀V1(例如，质量流量控制阀)控制介质从入口101到系统100的流动。此外，阀V2根据系统100的模式而控制来自次级热交换器130的介质是否绕过冷凝器160流动。系统100的部件的组合可称为空气调节组件(pack)或组件。组件可从阀V1处开始并且在空气离开冷凝器162时结束。
现在将鉴于以上的飞行器实施方案描述系统100。在飞行器实施方案中，介质可以是空气并且系统100可以是环境控制系统。在入口101处向环境控制系统供应的空气可被说成是从涡轮发动机或辅助动力单元“放出”。当空气由连接到环境控制系统的涡轮发动机或辅助动力单元诸如从入口101提供时，空气可称为放出空气(例如，来自发动机或辅助动力单元的增压空气)。放出空气的温度、湿度和压力根据压缩机级和涡轮发动机的每分钟转数而广泛地变化。
现在转向图2，描绘了根据一个实施方案的环境控制系统200(例如，系统100的实施方案)在其可安装在飞行器上时的示意图。在操作中，环境控制系统200混合新鲜空气与放出空气。为了易于解释，系统100的与环境控制系统200类似的部件通过使用相同标识符被再用并且不再介绍。环境控制系统200的替代部件包括：压缩装置210(其包括压缩机212、涡轮213、风扇116以及轴118)、入口201、外流热交换器230、水收集器271和水收集器272，连同由点虚线F2所指示的介质的路径(其中介质可从腔室102提供到环境控制系统200中)。应注意：涡轮213是通过轴218驱动压缩机212和风扇216的机械装置。涡轮213可包括双进口涡轮并且包括多个进气流动路径、诸如内部流动路径和外部流动路径，以使得能够在涡轮的出口处混合替代介质流。内部流动路径可具有第一直径，并且外部流动路径可具有第二直径
鉴于以上的飞行器实施方案，当介质从腔室102被提供(例如，离开增压空间、飞行器的客舱或飞行器的客舱和飞行甲板的空气)时，介质可称为腔室排出空气(也称为客舱排出空气)。应注意：在一个或多个实施方案中，来自环境控制系统200的客舱排出空气的排气可通过外壳119释放或被送到客舱压力控制系统。客舱排出空气还可通过外流阀(又称为外流控制阀和推力恢复外流阀)释放。例如，当来自外流热交换器230的客舱排出空气联接到外流阀时，外流热交换器230增加客舱排出空气中的能量，这增加了外流阀所恢复的推力。
此外，当介质从入口201被提供时，介质可称为新鲜外部空气(也称为注定进入增压空间或腔室102的新鲜空气或外部空气)。新鲜外部空气可由一个或多个舀取机构、诸如冲刷勺或洗刷勺获得。因此，入口201可被认为是新鲜空气入口。
在环境控制系统200的低海拔操作中，借助入口101穿过阀V1的来自涡轮发动机或辅助动力单元的高压高温空气进入初级热交换器120。初级热交换器120将增压高温空气冷却到近似周围温度以产生冷却高压空气。此冷却高压空气进入冷凝器160，在冷凝器160中，此空气进一步由来自压缩装置210的涡轮213的空气冷却。当离开冷凝器160时，冷却高压空气进入水提取器272，使得空气中的水分得以移除。
冷却高压空气通过喷嘴进入涡轮213。冷却高压空气跨涡轮213膨胀，并且得以从冷却高压空气提取功。此所提取的功驱动用于压缩新鲜外部空气的压缩机212。此所提取的功还驱动风扇216，所述风扇216用于使空气(例如，冲压空气)移动穿过初级热交换器120和次级热交换器130(也称为冲压空气热交换器)。
压缩新鲜外部空气的动作加热新鲜外部空气。压缩新鲜外部空气进入外流热交换器230并且由客舱排出空气冷却(参看点虚线F2)以产生冷却的压缩新鲜外部空气。外流热交换器230将客舱排出空气排放穿过外壳119以到达客舱压力控制系统或外流阀。
冷却的压缩新鲜外部空气然后进入次级热交换器130并且进一步冷却到近似周围温度。离开次级热交换器130的空气然后进入水提取器271(在水提取器271中任何自由水分被移除)，以产生冷却中压空气。此冷却中压空气由阀V2引导到涡轮213。此冷却中压空气然后通过喷嘴进入涡轮213。冷却中压空气跨涡轮213膨胀，并且得以从冷却高压空气提取功。
这两种空气流(例如，源自201的新鲜外部空气和源自入口101的放出空气)在涡轮213的下游混合以产生混合空气。此下游位置可被认为是环境控制系统200的第一混合点。混合空气离开，然后进入冷凝器160以冷却离开初级热交换器120的放出空气。混合空气然后被传送以调节腔室102。
此低海拔操作可被认为是低海拔模式。低海拔模式可用于地面和低海拔飞行条件，诸如地面闲置、滑行、起飞以及等待条件。
在环境控制系统200的高海拔操作中，新鲜外部空气可在冷凝器160的下游(而不是在涡轮113的下游或在第一混合点处)混合。在这种情景下，离开水提取器271的空气是冷却中压空气。此冷却中压空气由阀V2引导到冷凝器160的下游。此冷却中压空气与源自入口101并且离开冷凝器160的放出空气混合的位置可被认为是环境控制系统200的第二混合点。
此高海拔操作可被认为是高海拔模式。高海拔模式可在高海拔巡航、爬升以及下降飞行条件下使用。在高海拔模式下，通过混合这两种空气流(例如，源自201的新鲜外部空气和源自入口101的放出空气)满足乘客的新鲜空气航空要求。此外，取决于飞行器的海拔，所需放出空气的量可减少。以此方式，环境控制系统200提供范围是从40％至75％的放出空气减少量，以关于发动机燃料燃烧提供比当代飞机空气系统更高的效率。
图3展示环境控制系统200的变型。总体上。现在转向图3，描绘了根据一个实施方案的环境控制系统300(例如，环境控制系统200的实施方案)的示意图。为了易于解释，系统100和200的与环境控制系统300类似的部件通过使用相同标识符被再用并且不再介绍。环境控制系统300的替代部件包括外流热交换器330。
环境控制系统300的操作与环境控制系统200的类似之处在于：基于操作模式利用不同混合点。另外，外流热交换器330利用源自腔室101的客舱排出空气来冷却源自入口101的放出空气。进而，环境控制系统300可显著降低进入初级热交换器的放出空气的温度(例如，降低至多100°F)，从而使得能够减小初级热交换器120的大小和初级热交换器120所需的冲压空气量。
例外，来自环境控制系统300的客舱排出空气的排气可通过外壳119释放、被送到客舱压力控制系统以及外流阀。例如，当来自外流热交换器230和外流热交换器330的客舱排出空气联接到外流阀时，外流热交换器230和330增加客舱排出空气中的能量，这增加了外流阀所恢复的推力。
现在转向图4，描绘了根据一个实施方案的环境控制系统400(例如，环境控制系统200的实施方案)的示意图。为了易于解释，系统100、200和300的与环境控制系统400类似的部件通过使用相同标识符被再用并且不再介绍。环境控制系统400的替代部件包括：压缩装置410(其包括压缩机412、涡轮413、涡轮414、风扇116以及轴118)和阀V4，连同由点虚线F4.1和F4.2指示的介质的路径。
在环境控制系统400的低海拔操作中，借助入口101穿过阀V1的来自涡轮发动机或辅助动力单元的高压高温空气进入初级热交换器120。初级热交换器120将增压高温空气冷却到近似周围温度以产生冷却高压空气。此冷却高压空气进入冷凝器160，在冷凝器160中，此空气进一步由来自压缩装置410的涡轮413的空气冷却。当离开冷凝器160时，冷却高压空气进入水提取器272，使得空气中的水分得以移除。
冷却高压空气通过喷嘴进入涡轮413。冷却高压空气跨涡轮413膨胀，并且得以从冷却高压空气提取功。此所提取的功驱动用于压缩新鲜外部空气的压缩机412。此所提取的功还驱动风扇216，所述风扇216用于使空气(例如，冲压空气)移动穿过初级热交换器120和次级热交换器130(也称为冲压空气热交换器)。
压缩新鲜外部空气的动作加热新鲜外部空气。压缩新鲜外部空气进入外流热交换器230并且由客舱排出空气冷却(参看点虚线F2)以产生冷却的压缩新鲜外部空气。因为通过阀V4被引导，外流热交换器230将客舱排出空气排放穿过外壳119。
冷却的压缩新鲜外部空气然后进入次级热交换器130并且进一步冷却到近似周围温度。离开次级热交换器130的空气然后进入水提取器271(在水提取器271中任何自由水分被移除)，以产生冷却中压空气。此冷却中压空气由阀V2引导到涡轮413。此冷却中压空气然后通过喷嘴进入涡轮413。冷却中压空气跨涡轮413膨胀，并且得以从冷却高压空气提取功。
这两种空气流(例如，源自201的新鲜外部空气和源自入口101的放出空气)在涡轮413的下游混合以产生混合空气。此下游位置可被认为是环境控制系统200的第一混合点。混合空气离开，然后进入冷凝器160以冷却离开初级热交换器120的放出空气。混合空气然后被传送以调节腔室102。
此低海拔操作可被认为是低海拔模式。低海拔模式可用于地面和低海拔飞行条件，诸如地面闲置、滑行、起飞以及等待条件。
在环境控制系统200的高海拔操作中，新鲜外部空气可在冷凝器160的下游(而不是在涡轮413的下游或在第一混合点处)混合。在这种情景下，离开水提取器271的空气是冷却中压空气。此冷却中压空气由阀V2引导到冷凝器160的下游。此冷却中压空气与源自入口101并且离开冷凝器160的放出空气混合的位置可被认为是环境控制系统200的第二混合点。
另外，因为通过阀V4被引导，外流热交换器230将客舱排出空气排放到涡轮414，以利用客舱排出空气的能量来给压缩机412提供动力。因此，涡轮414然后可从外流阀馈送热空气，并且压缩机412接收来自放出空气和客舱排出空气两者的动力。
此高海拔操作可被认为是高海拔模式。高海拔模式可在高海拔巡航、爬升以及下降飞行条件下使用。在高海拔模式下，通过混合这两种空气流(例如，源自201的新鲜外部空气和源自入口101的放出空气)满足乘客的新鲜空气航空要求。此外，取决于飞行器的海拔，所需放出空气的量可减少。以此方式，环境控制系统200提供范围是从40％至60％的放出空气减少量，以关于发动机燃料燃烧提供比当代飞机空气系统更高的效率。
图5展示环境控制系统400的变型。总体上。现在转向图5，描绘了根据一个实施方案的环境控制系统500(例如，环境控制系统400的实施方案)的示意图。为了易于解释，系统100、200、300和400的与环境控制系统500类似的部件通过使用相同标识符被再用并且不再介绍。
环境控制系统500的操作与环境控制系统200和400的类似之处在于：基于操作模式利用不同混合点。另外，外流热交换器330利用源自腔室101的客舱排出空气来冷却源自入口101的放出空气。进而，环境控制系统300可显著降低进入初级热交换器的放出空气的温度(例如，降低至多100°F)，从而使得能够减小初级热交换器120的大小和初级热交换器120所需的冲压空气量。
现在转向图6和7，示出热交换器构型的实施方案。总体上，以上系统100、200、300、400和500可包括一个或多个热交换器构型，其中每一个可被配置为两介质、三介质或四介质交换器。此外，热交换器构型的排列可改变。
图6展示具有非线性排列的热交换器构型600。热交换器构型600包括第一交换器区段610和第二热交换器区段620。交换器区段610和620可与系统200、300、400和500对准。
在参考图2和4的热交换器构型600的实施方案中，第一交换器区段610可对应于外流热交换器230，并且第二热交换器区段620可对应于次级热交换器130。例如，次级热交换器130可以是包括外流热交换器230和次级热交换器130的两用热交换器。
在操作中，新鲜空气流可沿循由F61-F68绘出轮廓的路径，使得外部流(线F61)进入第一交换器区段610的第一集管并且被引导朝向(线F62)外流热交换器230。新鲜空气流跨过(线F63)外流热交换器230并且进入第一交换器区段610的第二集管。新鲜空气流继续穿过第一交换器区段610的第二集管(线F64)并且进入第二交换器区段620的第一集管，在所述第一集管中，新鲜空气流被引导朝向(线F65)次级热交换器130。新鲜空气流跨过(线F66)次级热交换器130并且进入第二交换器区段620的第二集管。新鲜空气流由第二交换器区段620的第二集管引导(线F67)以离开热交换器构型600(线F68)。
另外，外流热交换器230接收客舱排出空气流(线F6.C)，并且次级热交换器130接收冲压空气流(线F6.R)。根据一个实施方案，客舱排出空气流(线F6.C)和冲压空气流(线F6.R)被表示为相对于新鲜空气在第一方向上流动。根据其他实施方案，客舱排出空气流(线F6.C)和冲压空气流(线F6.R)可以是在与第一方向相反的方向上。根据其他实施方案，客舱排出空气流(线F6.C)和冲压空气流(线F6.R)可以是在不同方向上。
侧位图650进一步展示非线性新鲜空气流。应注意：在此侧位图650中，客舱排出空气流(线F6.C)和冲压空气流(线F6.R)垂直于非线性新鲜空气流的平面。
热交换器构型600的以上实施方案可与初级热交换器120组合在单个单元中，其中单个单元可称为四介质热交换器或三用热交换器。
在参考图3和5的热交换器构型600的另一个实施方案中，第一交换器区段610可表示外流热交换器230，并且第二热交换器区段620可表示外流热交换器330。例如，参考图3和5的热交换器构型600可以是包括外流热交换器230和外流热交换器330的两用热交换器。
在操作中，客舱排出空气流可沿循由F61-F68绘出轮廓的路径，使得外部流(线F61)进入第一交换器区段610的第一集管并且被引导朝向(线F62)外流热交换器230。客舱排出空气流跨过(线F63)外流热交换器230并且进入第一交换器区段610的第二集管。新鲜空气流继续穿过第一交换器区段610的第二集管(线F64)并且进入第二交换器区段620的第一集管，在所述第一集管中，新鲜空气流被引导朝向(线F65)排出热交换器330。客舱排出空气流跨过(线F66)外流热交换器330并且进入第二交换器区段620的第二集管。客舱排出空气流由第二交换器区段620的第二集管引导(线F67)以离开热交换器构型600(线F68)。
另外，外流热交换器230接收新鲜空气流(线F6.C)，并且次级热交换器130接收放出空气流(线F6.R)。根据一个实施方案，新鲜空气流(线F6.C)和冲压空气流(线F6.R)被表示为相对于客舱排出空气在第一方向上流动。根据其他实施方案，新鲜空气流(线F6.C)和冲压空气流(线F6.R)可以是在与第一方向相反的方向上。根据其他实施方案，新鲜空气流(线F6.C)和冲压空气流(线F6.R)可以是在不同方向上。
应注意：可利用热交换器构型600，使得区段610和620可对应于图3或5的热交换器120、130、230和330中的一个或多个。
图7展示具有线性排列的热交换器构型700。热交换器构型700包括第一交换器区段710和第二热交换器区段720。交换器区段710和720可与系统200、300、400和500对准。
在参考图2和4的热交换器构型700的实施方案中，第一交换器区段710可对应于外流热交换器230并且第二热交换器区段720可对应于次级热交换器130(可替代地，第一交换器区段710可对应于次级热交换器130并且第二热交换器区段720可对应于初级热交换器120)。例如，次级热交换器130可以是包括外流热交换器230和次级热交换器130的两用热交换器。在双用热交换器的线性构型中，第一交换器区段710和第二交换器区段720可包括连续第二介质表面和/或一个或多个连续第二介质翅片。
在操作中，新鲜空气流可沿循由F71-F74绘出轮廓的路径，使得外部流(线F71)进入第一交换器区段710并且线性流动穿过(线F72)第一交换器区段710。新鲜空气流然后进入第二交换器区段720并且线性流动穿过(线F73)第二交换器区段720。新鲜空气流然后离开热交换器构型700(线F74)。
另外，第一热交换器710接收客舱排出空气流(线F7.C)，并且第二热交换器720接收冲压空气流(线F7.R)。根据一个实施方案，客舱排出空气流(线F7.C)和冲压空气流(线F7.R)被表示为相对于新鲜空气在第一方向上流动。根据其他实施方案，客舱排出空气流(线F7.C)和冲压空气流(线F7.R)可以是在与第一方向相反的方向上。根据其他实施方案，客舱排出空气流(线F7.C)和冲压空气流(线F7.R)可以是在不同方向上。
侧位图750进一步展示线性新鲜空气流。应注意：在此侧位图750中，客舱排出空气流(线F7.C)和冲压空气流(线F7.R)垂直于非线性新鲜空气流的平面。
热交换器构型700的以上实施方案可与初级热交换器120组合在单个单元中，其中单个单元可称为四介质热交换器或三用热交换器。
在参考图3和5的热交换器构型700的另一个实施方案中，第一交换器区段710可表示外流热交换器230，并且第二热交换器区段720可表示外流热交换器330。例如，参考图3和5的热交换器构型700可以是包括外流热交换器230和外流热交换器330的两用热交换器。
在操作中，客舱排出空气流可沿循由F71-F74绘出轮廓的路径，使得外部流(线F71)进入第一交换器区段710并且线性流动穿过(线F72)第一交换器区段710。客舱排出空气流然后进入第二交换器区段720并且线性流动穿过(线F73)第二交换器区段720。客舱排出空气流然后离开热交换器构型700(线F74)。
另外，第一热交换器710接收新鲜空气流(线F7.C)，并且第二热交换器720接收放出空气流(线F7.R)。根据一个实施方案，新鲜空气流(线F7.C)和放出空气流(线F7.R)被表示为相对于客舱排出空气在第一方向上流动。根据其他实施方案，新鲜空气流(线F7.C)和放出空气流(线F7.R)可以是在与第一方向相反的方向上。根据其他实施方案，新鲜空气流(线F7.C)和放出空气流(线F7.R)可以是在不同方向上。
应注意：可利用热交换器构型700，使得区段710和720可对应于图3或5的热交换器120、130、230和330中的一个或多个。
鉴于上文，外流热交换器230和/或外流热交换器330(其中任一个也可称为客舱外流热交换器和/或外流阀热交换器)的技术效果和益处包括：显著降低离开压缩机212并进入次级热交换器130的新鲜空气的温度，在地面上时这有助于移除水分并且在巡航时有助于减少冲压空气流。
外流热交换器230和/或外流热交换器330的技术效果和益处包括：显著升高客舱排出空气的温度，从而升高客舱排出空气的能量水平。
在一个实施方案中，如果外流阀热交换器与推力恢复外流阀有关，那么飞机可从推力恢复外流阀接收更多推力。
在另一个实施方案中，如果客舱外流热交换器与压缩装置上的涡轮(如图4和5中相对于涡轮414和压缩装置410所示)有关，那么增加的涡轮入口温度使放出空气的使用量进一步减少，从而减少飞机所燃烧的燃料。此外，如果利用双用热交换器实施方案，那么客舱排出空气也可降低放出空气的温度并且进一步增加外流空气温度和能量(增加的温度增强以上所指出的益处)。
本文参考根据实施方案的方法、设备和/或系统的流程图解、示意图和/或方框图描述实施方案的各方面。此外，各种实施方案的描述已出于说明目的而呈现，但是并不意图是详尽的或局限于所公开的实施方案。在不脱离所描述实施方案的范围和精神的情况下，许多修改和变化将对本领域的普通技术人员来说是明显的。选择本文中所使用的术语来最好地解释实施方案的原理、实际应用或对在市场中所见技术的技术改进，或者使本领域的其他普通技术人员能够理解本文所公开的实施方案。
本文使用的术语只用于描述特定实施方案的目的，而不意图是限制性的。如本文所使用，除非上下文另外明确说明，否则单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”也意图包括复数形式。还将理解，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”当在此说明书中使用时，规定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
本文所描绘的流程图只是一个实例。在不脱离本文实施方案的精神的情况下，可存在对本文所描述的这个图或步骤(或操作)的许多变化。例如，可以按不同顺序执行所述步骤，或可以增添、删除或修改步骤。所有的这些变化被视为权利要求书的一部分。
虽然已经描述了优选实施方案，但应理解，现在和将来本领域的技术人员都可以做出落入以下权利要求书的范围内的各种改进和增强。这些权利要求应被解释为维持适当保护。

Claims (13)

1.一种飞机，其包括：
增压空间，所述增压空间被配置来提供第一介质；以及
空气调节系统，所述空气调节系统包括：
热交换器，所述热交换器被配置来将热量从第二介质传递到所述第一介质，以及
压缩机，所述压缩机被配置来接收所述第二介质，
其中所述压缩机在所述第二介质的流动路径中在所述热交换器的上游，
其中所述第一介质包括客舱排出空气，并且
其中所述第二介质是新鲜空气。
2.如权利要求1所述的飞机，其包括：
外流阀，所述外流阀在所述第一介质的流动路径中在所述热交换器的下游。
3.如权利要求1所述的飞机，其包括：
涡轮，所述涡轮在所述第一介质的流动路径中在所述热交换器的下游。
4. 如权利要求1所述的飞机，其还包括：
第三介质流；以及
第二热交换器，所述第二热交换器被配置来将热量从所述第三介质传递到所述第一介质。
5.如权利要求4所述的飞机，其中所述热交换器和所述第二热交换器包括连续第二介质表面。
6.如权利要求4所述的飞机，其中所述热交换器和所述第二热交换器包括一个或多个连续第二介质翅片。
7.如权利要求4所述的飞机，其中所述热交换器和所述第二热交换器包括在双用热交换器中。
8.如权利要求4所述的飞机，其中所述第三介质是增压空气。
9.如权利要求4所述的飞机，其中所述第二热交换器在所述第一介质的流动路径中在所述热交换器的下游。
10.如权利要求4所述的飞机，其还包括外流阀，所述外流阀在所述第一介质的所述流动路径中在所述热交换器的下游。
11.如权利要求4所述的飞机，其还包括涡轮，所述涡轮在所述第一介质的所述流动路径中在所述热交换器的下游。
12. 一种飞机，其包括：
增压空间，所述增压空间被配置来提供第一介质；以及
空气调节系统，所述空气调节系统包括：
三介质热交换器；以及
压缩机，所述压缩机被配置来接收第二介质，
其中所述压缩机在所述第二介质的流动路径中在所述三介质热交换器的上游；
其中所述三介质热交换器被配置来接收所述第一介质、所述第二介质和第三介质，并且
其中所述第三介质和所述第一介质是所述第二介质的散热体。
13.如权利要求12所述的飞机，其中所述第一介质包括客舱排出空气，并且
其中所述第二介质是新鲜空气。
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