CN107542503B - 用于航空器的推进系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于航空器的推进系统，该航空器包括涡轮发动机、喷雾器、贮液器、将贮液器连接到喷雾器的导管以及用于控制喷雾器中的液体的液流的单元。涡轮发动机、喷雾器、贮液器、导管和控制单元被固定到航空器。这样使得能够在飞行中对涡轮发动机的至少一些部件进行清洁。

Description

用于航空器的推进系统

技术领域

根据第一方面，本发明涉及一种航空器，该航空器包括用于其涡轮发动机中的至少一个的清洁系统。根据第二方面，本发明涉及一种用于清洁航空器涡轮发动机的方法。根据第三方面，本发明涉及一种用于对涡轮发动机除冰的方法。

背景技术

航空器发动机由于大气污染和燃烧而变得脏污。特别地，大气污染和燃烧使主管道的表面脏污，该主管道使得EGT(废气温度，exhaust gas temperature)升高用以实现特定的推力，或者相反地对于特定的EGT实现减小的推力。

文件EP 2966265 A1公开了一种用于航空器涡轮发动机的清洁系统。这种系统具有的一个问题在于，使用该系统要求航空器处于静止。

发明内容

根据第一方面，本发明的目标中的一个是提供一种航空器，该航空器设有推进系统，该推进系统包括涡轮发动机并且尤其在飞行中对该涡轮发动机提供精确的和受控的清洁。为此，本发明提出了一种包括推进系统的航空器，该推进系统包括：

●双流涡轮发动机，该双流涡轮发动机包括：

○用于接收空气的入口，

○用于排出空气的出口，

○环形的分隔部，该环形的分隔部用于在入口与出口之间得到用于主空气流的第一通道和用于次级空气流的第二通道，该第二通道在第一通道外部并且与第一通道同心，以及

○低压压气机，该低压压气机位于第一通道中，以压缩主空气流；

●水相液体喷雾器，该水相液体喷雾器包括第一喷雾出口，该第一喷雾出口在第一通道中位于涡轮发动机入口与低压压气机之间，以在该第一通道中喷射水相的液体；

●第一固定装置，该第一固定装置将喷雾器固定在涡轮发动机内部；

●贮液器，该贮液器用于容纳水相的液体，该贮液器被容纳和固定在航空器中；

●第二固定装置，该第二固定装置将贮液器固定在航空器中；

●导管，该导管将贮液器流体连接到喷雾器；以及

●控制单元，该控制单元用于控制被喷雾器雾化的水相液体的液流。

用于根据本发明的航空器的推进系统包括用于对航空器涡轮发动机进行清洁的系统。存在于被容纳和被固定在航空器中的贮液器中的水相的液体穿过导管，之后被喷雾器喷射到低压压气机中。这样，水相的液体对低压压气机进行清洁。可选地，该水相的液体还可对涡轮发动机的处于第一通道中的低压压气机的下游的元件进行清洁，该第一通道对应于主流。

另外，贮液器、导管和喷雾器被固定到航空器的事实使得能够在航空器的滑行时段期间以及在飞行中进行清洁。因此，清洁不需要使航空器保持固定不动。

根据本发明的推进系统对主流表面，即，对涡轮发动机的存在于主流中的所有元件的表面提供了特别精确的清洁，因为第一喷雾出口将水相的液体喷射到第一通道中。因此，清洁还消耗了特别小量的水相液体。

此外，尤其通过控制单元来对由根据本发明的推进系统提供的清洁进行良好的控制。因此，可控制清洁时间、清洁的持续时间和水相的液体的压力。

推进系统可被称为“第一推进系统”。

优选地，贮液器包括足以用于多次清洁的水相液体的贮液部。贮液器可包括介于50到10000升之间的水相液体，优选地，包括介于100到1000升之间的水相液体。优选地，贮液器被定期地、关于航空器飞行计划在合适的时间充注。接下来，随着当有必要进行清洁时在地面上(例如在滑行期间)或者在飞行中进行清洁，贮液器被一点一点地排空。一次清洁例如可消耗介于60到80升之间的水相液体。

优选地，第一喷雾出口包括被导向出口的孔，并且更优选地具有介于5到10mm之间的直径。优选地，该第一喷雾出口使得能够在压力下喷射水相的液体。该第一喷雾出口可使得能够以液滴的形式喷射水相的液体。该第一喷雾出口可包括喷雾装置和/或喷射喷嘴。

优选地，水相的液体为水相的溶液。水相的液体例如可以是水、清洁液体或空气/水混合物，该水相的液体可包括大量的溶解空气或气泡(例如至少10％的空气并且优选地为至少30％的空气)，并且可包括除冰液体(例如用于改善该水相的液体的除冰功能)。优选地，水相的液体不包括任何油或有机润滑剂。

在本文件的上下文中，“固定装置”是长期固定装置，该长期固定装置被设置用于将元件固定在一起、固定在固定的相对位置处持续几周、几个月或者几年。该固定装置例如可包括螺钉、螺栓、螺母或胶。

优选地，导管被第四固定装置固定到航空器、贮液器和环形的分隔部中的至少一个。

优选地，喷雾器被第一固定装置固定到环形的分隔部。

优选地，喷雾器包括泵。在本发明的一个实施例中，推进系统包括作用在贮液器的水相液体上的和/或导管的水相液体上的泵。在本发明的一个实施例中，控制单元控制泵。

环形的分隔部有时被称为“分流器”。

在本发明的一个实施例中，贮液器通过第二固定装置被固定在涡轮发动机中或被固定到涡轮发动机。

在本发明的一个实施例中，贮液器被流体连接到入口，该入口被布置成使得能够从航空器的外部引入水相的液体。这样使得当航空器处于静止时能够容易地和大量地对贮液器供应水相的液体。接下来，当航空器处于滑行或在飞行中时，贮液器供应喷雾器，以对涡轮发动机进行清洁。

优选地，通过引导管道来完成贮液器与该入口之间的连接。因此，在入口与贮液器之间例如没有泵。优选地，引导管道小于一米长，更优选地，小于50cm长。

在本发明的一个实施例中，涡轮发动机包括前锥状部，该前锥状部包括贮液器。

在本发明的一个实施例中，贮液器通过第二固定装置被固定在低压压气机中或被固定到低压压气机。

在本发明的一个实施例中，环形的分隔部包括贮液器。贮液器可被第二固定装置固定到环形的分隔部。

在本发明的一个实施例中，贮液器被第二固定装置固定到涡轮发动机的发动机舱或被第二固定装置固定在该发动机舱中。

在本发明的一个实施例中，涡轮发动机包括风机，并且第一喷雾出口位于该风机与低压压气机之间。这样使得清洁能够尤其有效，因为水相的液体在低压压气机附近被直接喷射。这样避免了清洁液体在风机上的任何回弹。

在本发明的一个实施例中，喷雾器包括第二喷雾出口，该第二喷雾出口在第二通道中位于涡轮发动机的入口与低压压气机之间，以在该第二通道中喷射水相的液体。这样使得能够对第二通道的表面，即次级流表面进行清洁。这样还使得能够将液体喷射到次级流中，以辅助推进。

在本发明的一个实施例中，贮液器被流体连接到用于对环形的分隔部或低压压气机进行除冰的系统。

在本发明的一个实施例中，贮液器被流体连接到用于回收低压压气机与出口之间的水相的液体的回收系统。这样使得能够减少水相的液体的量并且因此减小该液体的重量。

在本发明的一个实施例中，贮液器被布置成在航空器进行飞行期间回收冷凝水。

在本发明的一个实施例中，推进系统包括用于对涡轮发动机中的水相的液体进行加热的加热装置。该加热装置使得清洁更为有效。

在本发明的一个实施例中，加热装置包括用于回收由涡轮发动机产生的热量的水回路。

在本发明的一个实施例中，用于航空器的推进系统进一步至少包括第二涡轮发动机和第二水相液体喷雾器，该第二水相液体喷雾器位于第二涡轮发动机中并且被流体连接到贮液器。

优选地，第二涡轮发动机与第一涡轮发动机相似。此外，优选地，推进系统的被固定到第二涡轮发动机的元件以与被固定到第一涡轮发动机的相似的元件相同的方式被固定到该第二涡轮发动机。

优选地，推进系统仅包括一个控制单元，这一个控制单元使得能够控制每个喷雾器中的水相的液体的液流。

在本发明的一个实施例中，航空器包括另一推进系统，该另一推进系统包括：

●另一双流涡轮发动机，该另一双流涡轮发动机包括：

○用于接收空气的另一入口，

○用于排出空气的另一出口，

○另一环形的分隔部，该另一环形的分隔部用于在另一入口与另一出口之间得到用于另一主空气流的另一第一通道和用于另一次级空气流的另一第二通道，该另一第二通道在另一第一通道外部并且与该另一第一通道同心，以及

○另一低压压气机，该另一低压压气机位于另一第一通道中，以压缩另一主空气流；

●另一水相液体喷雾器，该另一水相液体喷雾器包括另一第一喷雾出口，该另一第一喷雾出口在另一第一通道中位于另一涡轮发动机入口与另一低压压气机之间，以在该另一第一通道中喷射水相的液体；

●另一第一固定装置，该另一第一固定装置将另一喷雾器固定在另一涡轮发动机内部；

●另一贮液器，该另一贮液器用于容纳水相的液体，该另一贮液器被容纳和固定在航空器中；

●另一第二固定装置，该另一第二固定装置将该贮液器固定在航空器中；以及

●另一导管，该另一导管将另一贮液器流体连接到另一喷雾器。

换言之，可被称为第二推进系统的另一推进系统除了控制单元之外与第一推进系统相似。这是因为第一推进系统的控制单元还可被布置成对被另一喷雾器雾化的水相的流体的液流进行控制。第二推进系统还可以包括第二控制单元，该第二控制单元被布置成对被另一喷雾器雾化的水相流体的液流进行控制，该第二控制单元可完全地或部分地独立于第一推进系统的控制单元。

第二推进系统具有其自身的被称为“另一贮液器”的贮液器，使用该第二推进系统使得贮液器中的每一个均能够在其储存的水相液体所用于的涡轮发动机附近。因此，这样减小了液体输送管的长度。

在本发明的一个实施例中，控制单元被第三固定装置固定到航空器。

优选地，控制单元包括控制器，该控制器位于航空器的驾驶舱中，该控制器被布置成通过喷雾器产生喷雾。这样使得能够从驾驶舱通过喷雾器来使清洁致动。

根据第二方面，本发明提出了一种用于清洁航空器涡轮发动机的方法，该方法包括下述步骤：

●提供根据本发明的航空器，

●提供处于贮液器中的水相的液体，

●使涡轮发动机点火，以及

●通过喷雾器将水相的液体喷射到涡轮发动机中。

该方法使得能够快速地和有效地对涡轮发动机和尤其该涡轮发动机的低压压气机进行清洁。

例如从驾驶舱经由控制单元来致动水相液体的喷射。

本发明还涉及将该清洁方法对于航空器的行驶期的用处。

有时被称为滑行的行驶期是在起飞之前并且接续着起飞的阶段，在该阶段期间，航空器在地面上使用其涡轮发动机进行移动。与当航空器处于静止时进行清洁相比，在该时期期间对涡轮发动机进行清洁节省了大量的时间。

根据第三方面，本发明提出了一种用于对航空器涡轮发动机进行除冰的方法，该方法包括下述步骤：

●提供根据本发明的航空器，

●提供处于贮液器中的除冰液体，

●使涡轮发动机点火，以及

●通过喷雾器将除冰液体喷射到涡轮发动机中。

“除冰液体”可以是能够有助于对涡轮发动机的部件进行除冰的任何液体。例如从驾驶舱经由控制单元来致动除冰液体的喷射。

提及的对设备而言的优点加以必要的修改也适用于方法。

附图说明

通过阅读以下详细说明并且为了理解该说明对附图进行参照，本发明的其它特征和优点将显现，在附图中：

图1为横截面视图，示出了本发明的一个实施例中的用于航空器的推进系统的元件。

具体实施方式

以特定的实施例并且参照附图来对本发明进行说明，但是本发明不被这些实施例或附图限制。所描述的绘图或附图仅为示意性的并且不是限制性的。

在本文件的上下文中，术语“第一”和“第二”仅用作为区分各个元件并且不暗指这些元件之间的任何顺序。

在附图中，相同或相似的元件可带有相同的标记。

图1为横截面视图，示出了本发明的一个实施例中的用于航空器的推进系统的元件。推进系统包括涡轮发动机10，该涡轮发动机尤其包括：空气入口31、前锥状部14、风机13、环形的分隔部12、低压压气机11、高压压气机15和空气出口32。环形的分隔部12将用于主空气流的第一通道21与用于次级空气流的第二通道22分隔开，第二通道22与第一通道同心并且在第一通道外部。环形的分隔部12优选地为环形的。

推进系统进一步包括喷雾器2、贮液器4和导管3，该喷雾器被容纳在航空器中并且被第一固定装置6固定到航空器，该贮液器被容纳在航空器中并且被第二固定装置7固定到航空器，该导管被容纳在航空器中并且被第四固定装置8固定到航空器。

导管3使得水相的液体能够从贮液器4转移到喷雾器2。

推进系统进一步包括控制单元，优选地，该控制单元被第三固定装置固定到航空器并且使得能够控制被喷雾器雾化的水相液体的液流。

喷雾器2包括第一喷雾出口5，该第一喷雾出口被导管3流体连接到贮液器4并且被定向成将水相的液体输送到低压压气机11中。第一喷雾出口5使得能够将水相的液体喷射到第一通道21中。

喷雾器2被第二固定装置6固定在航空器中。喷雾器2例如可被固定到环形的分隔部12。喷雾器2可包括包含第一喷雾出口5的元件，该第一喷雾出口具有大致圆形的或大致星形的形状。喷雾器2可包括第二喷雾出口，该第二喷雾出口在第二通道22中位于入口31与低压压气机11之间，以将水相的液体喷射到第二通道22中。

贮液器4、导管3和喷雾器2被包含在根据本发明的清洁组件1中。优选地，该清洁组件1包括控制单元。

涡轮发动机10被容纳在航空器的发动机舱中。

在本发明的一个实施例中，水相的液体使得能够对与其发生接触的元件进行除冰。于是优选地，该水相的液体包括除冰液体。

在本发明的一个实施例中，贮液器4至少部分地由用于对环形的分隔部12进行除冰的系统或者由用于对低压压气机11进行除冰的系统来供应。除冰系统与贮液器4之间的联接例如可通过三路阀和/或通过文丘里系统来完成。

在本发明的一个实施例中，贮液器4至少部分地由液体回收系统来供应，该液体回收系统被布置成回收低压压气机11下游的水相液体。该液体回收系统可处于低压压气机11与高压压气机15之间，或者在高压压气机15的下游。该液体回收系统可包括例如被设置在低压压气机11与高压压气机15之间的VBV(可调排放活门，variable bleed vane)系统。该液体回收系统可包括冷凝系统。在本发明的一个实施例中，水相的液体通过该液体回收系统在闭合回路中进行循环。

在本发明的一个实施例中，水相的液体被涡轮发动机10例如经由水系统来加热，该水系统使得能够回收由涡轮发动机10产生的热量。这样使得能够改善清洁以及能够冷却涡轮发动机10。特别地，水相的液体可被喷气系统或被涡轮发动机10周围的循环回路加热。

涡轮发动机10例如可被设置在航空器的机身上、在航空器的机身中、在航空器的机翼上、在航空器的机翼下面或者在航空器的机翼中。

在本发明的一个实施例中，贮液器4设有下述的排流系统：例如与燃料箱中的排流系统相似的排流系统，该排流系统使得能够通过贮液器出口而非喷雾器2来排空贮液器4。该排流系统例如可使得能够减小航空器在飞行中的质量。

在本发明的一个实施例中，航空器的多个涡轮发动机设有被流体连接到同一贮液器4的水相液体喷雾器。优选地，每个水相液体喷雾器被如上文所描述地进行布置并且被其自身的导管连接到贮液器4，并且每个导管被如上文所描述地进行布置。这例如可以是四引擎航空器中的情况。

换言之，本发明涉及一种用于航空器的推进系统。推进系统包括涡轮发动机、喷雾器、贮液器、将贮液器连接到喷雾器的导管以及用于控制喷雾器中的液体的液流的单元。涡轮发动机、喷雾器、贮液器、导管和控制单元被固定到航空器。

推进系统可允许对涡轮发动机的至少一些部件的清洁。

已关于具体的实施例对本发明进行了说明，该实施例具有完全为说明性的价值并且不可被理解为是限制性的。一般来说，本发明不限于上文所说明的和/或所描述的示例。使用动词“包括”、“包含”、“具有”或任何其它的变型以及其结合决不可排除除了提及的那些元件之外的元件的存在。使用不定冠词“一”或“一个”或者定冠词“这”来引入元件不排除多个这些元件的存在。权利要求中的附图标记不限制该权利要求的范围。

Claims (14)

1.航空器，所述航空器包括推进系统，所述推进系统包括：

·双流涡轮发动机，所述双流涡轮发动机包括：

о用于接收空气的入口，

о用于排出空气的出口，

о环形的分隔部，所述环形的分隔部用于在所述入口与所述出口之间得到用于主空气流的第一通道和用于次级空气流的第二通道，所述第二通道在所述第一通道外部并且与所述第一通道同心，以及

о低压压气机，所述低压压气机位于所述第一通道中，以压缩所述主空气流；

·水相液体喷雾器，所述水相液体喷雾器包括第一喷雾出口，所述第一喷雾出口在所述第一通道中位于所述双流涡轮发动机的入口与所述低压压气机之间，以在所述第一通道中喷射水相的液体；

·第一固定装置，所述第一固定装置将所述水相液体喷雾器固定在双流涡轮发动机内部；

·贮液器，所述贮液器用于容纳水相的液体，所述贮液器被容置和固定在所述航空器中；

·第二固定装置，所述第二固定装置将所述贮液器固定在所述航空器中；

·导管(3)，所述导管将所述贮液器流体连接到所述水相液体喷雾器；

·控制单元，所述控制单元用于控制被所述水相液体喷雾器雾化的水相的液体的液流；以及

·用于对所述双流涡轮发动机中的水相的液体进行加热的加热装置。

2.根据权利要求1所述的航空器，其特征在于，所述贮液器被流体连接到布置成使得能够从所述航空器的外部引入水相的液体的入口。

3.根据权利要求1所述的航空器，其特征在于，所述贮液器被包含在所述环形的分隔部中、被包含在所述双流涡轮发动机的前锥状部中、通过第二固定装置被固定在所述低压压气机中或者被所述第二固定装置固定在所述双流涡轮发动机的发动机舱中。

4.根据权利要求1所述的航空器，其特征在于，所述双流涡轮发动机包括风机，所述风机位于所述双流涡轮发动机的入口与所述低压压气机之间，以及，所述第一喷雾出口位于所述风机与所述低压压气机之间。

5.根据权利要求1所述的航空器，其特征在于，所述水相液体喷雾器包括第二喷雾出口，所述第二喷雾出口在所述第二通道中位于所述双流涡轮发动机的入口与所述低压压气机之间，以在所述第二通道中喷射水相的液体。

6.根据权利要求1所述的航空器，其特征在于，所述贮液器被流体连接到用于对所述环形的分隔部或所述低压压气机进行除冰的系统。

7.根据权利要求1所述的航空器，其特征在于，所述贮液器被流体连接到回收系统，以回收所述低压压气机与所述出口之间的水相的液体。

8.根据权利要求1所述的航空器，其特征在于，所述加热装置包括用于回收由所述双流涡轮发动机产生的热量的水回路。

9.根据权利要求1所述的航空器，所述航空器进一步至少包括第二涡轮发动机和第二水相液体喷雾器，所述第二水相液体喷雾器位于所述第二涡轮发动机中并且被流体连接到所述贮液器。

10.根据权利要求1所述的航空器，所述航空器包括另一推进系统，所述另一推进系统包括：

·另一双流涡轮发动机，所述另一双流涡轮发动机包括：

о用于接收空气的另一入口，

о用于排出空气的另一出口，

о另一环形的分隔部，所述另一环形的分隔部用于在所述另一入口与所述另一出口之间得到用于主空气流的另一第一通道和用于另一次级空气流的另一第二通道，所述另一第二通道在所述第一通道外部并且与所述第一通道同心，以及

о另一低压压气机，所述另一低压压气机位于所述另一第一通道中，以压缩所述另一主空气流；

·另一水相液体喷雾器，所述另一水相液体喷雾器包括另一第一喷雾出口，所述另一第一喷雾出口在所述另一第一通道中位于另一涡轮发动机入口与所述另一低压压气机之间，以在所述另一第一通道中喷射水相的液体；

·另一第一固定装置，所述另一第一固定装置将所述另一水相液体喷雾器固定在所述另一双流涡轮发动机内部；

·另一贮液器，所述另一贮液器用于容纳水相的液体，所述另一贮液器被容置和固定在所述航空器中；

·另一第二固定装置，所述另一第二固定装置将该贮液器固定在所述航空器中；以及

·另一导管，所述另一导管将所述另一贮液器流体连接到所述另一水相液体喷雾器。

11.根据权利要求1所述的航空器，其特征在于，所述控制单元被第三固定装置固定到所述航空器。

12.用于对航空器涡轮发动机进行清洁的方法，所述方法包括下述步骤：

·提供根据权利要求1所述的航空器，

·提供处于贮液器中的水相的液体，

·使所述双流涡轮发动机点火，以及

·通过水相液体喷雾器将水相的液体喷射到所述双流涡轮发动机中。

13.根据前一项权利要求所述用于对航空器涡轮发动机进行清洁的方法在航空器的行驶期期间的用途。

14.用于对航空器涡轮发动机进行除冰的方法，该方法包括下述步骤：

·提供根据权利要求1所述的航空器，

·提供处于贮液器中的除冰液体，

·使所述双流涡轮发动机点火，以及

·通过水相液体喷雾器将除冰液体喷射到所述双流涡轮发动机中。

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