CN109502035A - 一种热交换装置和飞行器吊挂架及飞行器 - Google Patents

一种热交换装置和飞行器吊挂架及飞行器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热交换装置和飞行器吊挂架及飞行器，该热交换装置被配置成定位在飞行器吊挂架中、并且包括热交换器和封闭器，该封闭器被配置成用于采用关闭状态和或多或少的许可状态，在该关闭状态下，该封闭器防止气流流动穿过该热交换器，在该或多或少的许可状态下，该封闭器允许气流以较高或较低流速流动，封闭器包括多个板条，这些板条中的每一个板条包括枢转轴线，这些不同板条的枢转轴线相互平行、并且与气流的方向相交，这些板条可同时围绕它们的枢转轴线在关闭位置与打开位置之间旋转移动，在该关闭位置，这些板条是毗邻的，这对应于封闭器的关闭状态，在该打开位置，这些板条张展分开，这对应于封闭器的许可状态。

Description

一种热交换装置和飞行器吊挂架及飞行器
技术领域
本申请涉及一种合并到飞行器吊挂架中的紧凑的热交换装置。
背景技术
根据图1和图2中示出的构型，飞行器10包括多个发动机组件12，这些组件被定位在机翼14下方。
如图2中所示出的，发动机组件12包括：
-发动机16，核心气流在其中流动，
-发动机短舱18，该发动机短舱被定位成围绕发动机16，以便与该发动机一起限定环形管道，冷空气的旁通流动在该环形管道中流动，以及
-吊挂架20，该吊挂架提供发动机16与机翼14之间的连接。
吊挂架20包括刚性主要结构22和次要结构24，该刚性主要结构除其他事项之外还用于在发动机16与飞行器10的其余部分之间传递力，该次要结构包绕主要结构22、并且减小吊挂架20的阻力。
如图2和图3中所示出的，每个发动机组件12包括至少一个热交换装置26，该至少一个热交换装置被配置成用于冷却取自发动机16的压缩级并且去往用于飞行器的空调和加压和/或用于机翼除冰的系统的热空气。
根据一个实施例，每个热交换装置26包括：
-热交换器28，该热交换器是平行六面体形状的、并且具有连接第一入口30与第一出口32的第一热空气回路和连接第二入口34与第二出口36的第二冷空气回路，
-热空气供应管道38，该热空气供应管道被配置成用于从发动机16获取热空气、并且被连接至第一入口30，
-热空气出口管道40，该热空气出口管道被连接至第一出口32，
-冷空气供应管道42，该冷空气供应管道被配置成用于从旁通流动中获取冷空气、并且被连接至第二入口34，
-排放管道44，该排放管道被配置成用于将空气喷出飞行器、并且被连接至第二出口36。
为了调节热空气的温度，热交换装置26包括调节系统46，该调节系统被配置成用于调整冷空气的流速，并且被定位在热交换器28上游、在冷空气供应管道42处。
这个调节系统46包括：
-封闭器(未示出)，该封闭器被定位在冷空气供应管道42内、并且是可围绕横向枢转轴线(该轴线横过冷空气供应管道42的直径延伸)在关闭位置与或多或少的打开位置之间旋转移动的，在该关闭位置，其阻挡冷空气供应管道42，在该或多或少的打开位置，其允许气流在冷空气供应管道42中以较低或较高的流速流动，
-致动器48，该致动器被配置成用于控制封闭器的位置、并包括联接至封闭器的枢转轴线的输出轴50。
热交换器28和调节系统46被定位在位于吊挂架的主要结构22上方、并且位于吊挂架的次要结构24下方的区域中。
封闭器必须被定位在冷空气供应管道42的横截面基本上恒定的部分处，以便允许其枢转。因此，封闭器是远离热交换器28的，这趋向于增加热交换装置所需要的空间。
致动器48和其输出轴50沿与冷空气供应管道42的方向相垂直的方向定位，这也趋向于增加热交换装置所需要的空间。
然而，飞行器发动机具有越来越大的直径，并且被定位成尽可能地靠近机翼，以便提升空气动力学性能，并且维持最小距地间隙。因而，位于吊挂架的主要结构22上方、并且位于吊挂架的次要结构24下方的区域越来越受限，这趋向于使热交换装置的集成变得复杂。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的一些或全部缺陷。
为此目的，本发明涉及一种热交换装置，所述热交换装置被配置成定位在飞行器吊挂架中、并且包括：
-热交换器，所述热交换器包括连接第一入口与第一出口的第一热空气回路和连接第二入口与第二出口的第二冷空气回路，所述第二出口通过排放管道延伸，
-调节系统，所述调节系统被配置成用于调整在所述热交换器的第二冷空气回路中流动的气流的流速、并且包括：
o封闭器，所述封闭器被配置成用于采用关闭状态和或多或少的许可状态，在所述关闭状态下所述封闭器防止所述气流流动，在所述或多或少的许可状态下，所述封闭器允许所述气流以较高或较低流速流动，
o致动器，所述致动器被配置成用于控制所述封闭器的状态。
根据本发明，所述封闭器包括多个板条，所述板条中的每一个板条包括枢转轴线，所述板条的这些不同枢转轴线相互平行、并且与所述气流的方向相交，所述板条可同时围绕它们的枢转轴线在关闭位置与打开位置之间旋转移动，在所述关闭位置，所述板条是毗邻的，这对应于所述封闭器的关闭状态，在所述打开位置，所述板条张展分开，这对应于所述封闭器的许可状态。
提供多个板条使得可以减小封闭器的厚度、并且使其尽可能地靠近热交换器。这产生了紧凑的组件。
根据另一个特征，所述封闭器被定位所述热交换器下游。
根据一个构型，
-所述热交换器的第二出口具有正方形或矩形横截面，
-所述封闭器包括框架，所述框架被定位在所述第二出口与所述排放管道之间，所述框架具有两个纵向壁和两个横向壁、同时具有与所述热交换器的第二出口的通道横截面基本上完全相同的通道横截面，并且
-所述板条的枢转轴线的末端被安装成能够相对于所述框架的纵向壁枢转。
根据另一个特征，对于每个板条，所述封闭器包括臂，所述臂在垂直于所述枢转轴线的方向上延伸、并且具有的第一末端刚性地连接至所述板条的枢转轴线的末端中的一个末端，所述不同板条的所有臂连接至单一条棒，所述条棒连接至所述致动器。
根据一个构型，所述致动器被配置成用于使所述条棒在供应管道连的接至所述第一入口的部分和/或热空气出口管道的连接至所述第一出口的部分近似平行的移位方向上移位，所述条棒和致动器被安排在与所述移位方向平行的方向上。
本发明还涉及一种飞行器吊挂架、并且涉及一种飞行器，所述飞行器挂架和所述飞行器包括根据本发明的热交换装置。
附图说明
其他特征和优点将从本发明的以下描述中显现，该描述仅仅是通过举例方式参照附图给出的，在附图中：
-图1是飞行器的侧视图，
-图2是发动机组件的一部分的侧视图，展示现有技术的实施例，
-图3是热交换装置的侧视图，展示现有技术的实施例，
-图4是发动机组件的一部分的侧视图，展示本发明的实施例，
-图5是热交换装置的侧视图，展示本发明的实施例，
-图6和图7是展示本发明的实施例的配备有调节系统的热交换器的透视图，分别是在打开位置和关闭位置。
具体实施方式
图4示出发动机组件52，该发动机组件包括：
-发动机54，核心气流在其中流动，
-发动机短舱56，该发动机短舱被定位成围绕发动机54，以便与该发动机一起限定环形管道，冷空气的旁通流动在该环形管道中流动，以及
-吊挂架58，该吊挂架提供发动机56与飞行器的机翼60之间的连接。
吊挂架58包括刚性主要结构62和次要结构64，该刚性主要结构除其他事项之外还用于在发动机54与飞行器的其余部分之间传递力，该次要结构包绕主要结构62、并且减小吊挂架58的阻力。
未给出发动机组件的这些元件的更详细的描述，因为它们可以与现有技术中的那些完全相同。
对于说明书的其余部分，纵向方向是与发动机轴线A54平行的方向。横向平面是与纵向方向垂直的平面。水平纵向平面是与水平和纵向方向平行的平面。竖直纵向平面是与竖直和纵向方向平行的平面。术语前和后指代发动机54内气流的流动方向，这些气流从发动机54的前部Av进入、并且从发动机54的后部Ar离开。
至少一个发动机组件52包括至少一个热交换装置66，该至少一个热交换装置被配置成用于冷却取自发动机54的压缩级、并且去往用于飞行器的空调、加压和机翼除冰的系统、和/或飞行器的任何其他系统的热空气。
根据图5至图7中示出的一个实施例，每个热交换装置66包括平行六面体形状的热交换器68，该热交换器具有被定向成朝向发动机54的前部Av的前部面68.1、被定向成朝向发动机54的后部Ar的后部面68.2、下部水平纵向面68.3、上部水平纵向面68.4、右侧竖直纵向面68.5、以及左侧竖直纵向面68.6。
热交换器68包括第一热空气回路和第二冷空气回路，该第一热空气回路连接被定位在前部面68.1上的第一入口70与被定位在后部面68.2上的第一出口72，该第二冷空气回路连接被定位在下部水平纵向面68.3上的第二入口74与被定位在上部水平纵向面68.4上的第二出口76。
热交换器68的第二出口76具有正方形或矩形横截面。
热交换装置66还包括：
-热空气供应管道78，该热空气供应管道被配置成用于从发动机54获取热空气、并且被连接至第一入口70，
-热空气出口管道80，该热空气出口管道被连接至第一出口72，
-冷空气供应管道82，该冷空气供应管道被配置成用于从冷空气旁通流动中获取冷空气、并且被连接至第二入口74，
-排放管道84，该排放管道被配置成用于将空气经由至少一个出口栅格86喷出飞行器、并且被连接至第二出口76。
未以更多的细节陈述热空气供应管道78、热空气出口管道80、冷空气供应管道82、以及排放管道84，因为它们可以与现有技术中的那些完全相同。
热交换装置包括调节系统88，该调节系统被配置成用于调整在热交换器68的第二冷空气回路中流动的气流92的流速。
这个调节系统88包括：
-封闭器90，该封闭器被配置成用于采用关闭状态和或多或少的许可状态，在该关闭状态下，其防止气流92流动，在该或多或少的许可状态下，其允许气流92以较高或较低的流速流动，
-致动器94，该致动器被配置成用于控制封闭器90的位置。
根据本发明的一个特征，封闭器90被定位在热交换器68的下游、在上部纵向面68.4处，并且其被配置成用于阻挡热交换器68的第二出口76。将封闭器90定位在热交换器68的下游使得可以减小从旁通流动获取冷空气的区域与热交换器68之间的距离。
根据本发明的一个特征，封闭器90包括多个板条96，板条96中的每一个包括枢转轴线A96，板条的这些不同枢转轴线A96相互平行、并且与气流92的方向相交，板条96可同时围绕它们的枢转轴线A96在关闭位置与打开位置之间旋转移动，在该关闭位置，板条96是毗邻的，这对应于封闭器90的关闭状态，在该打开位置，板条96在或大或小的程度上张展分开，这对应于封闭器90的或多或少的许可状态。
提供多个板条96使得可以减小封闭器90的厚度E、并且使其尽可能地靠近热交换器68。这产生了紧凑的组件。
根据一个构型，枢转轴线A96平行于热交换器68的上部水平纵向面68.4、并且是共面的。因此，在关闭位置中，板条96近似在水平位置(如图7中所示出的)，并且在完全许可状态(最大流速)，板条96近似在竖直位置(如图6中所示出的)。
每个板条96是矩形的并且其枢转轴线A96被定位在平行于矩形长边的平分线上。
板条96全部是完全相同的，并且枢转轴线A96被间隔开的距离使得在关闭位置中板条是毗邻的、并且优选地轻微重叠。
在一个实施例中，封闭器90包括框架98，该框架具有四个平行于气流92的侧向壁、两个平行于纵向方向的纵向壁98.1、98.2、以及两个垂直于纵向方向的横向壁98.3、98.4。
框架98具有与热交换器68的第二出口76的通道横截面基本上完全相同的通道横截面，并且其被定位在第二出口76与排放管道84之间，以便引导热交换器68与排放管道84之间的气流92。
板条96的枢转轴线A96的末端由框架98的纵向壁98.1和98.2支撑。为此目的，对于枢转轴线A96的每个末端，每个纵向侧向壁98.1、98.2包括与枢转轴线配合的孔口，使得每个板条96可以相对于框架98的纵向壁98.1和98.2枢转。
每个板条96的长度与框架的纵向壁98.1、98.2之间的距离基本上相等，并且每个板条96的宽度非常轻微地大于枢转轴线A96之间的距离。
对于每个板条，封闭器包括臂100，该臂在垂直于枢转轴线A96的方向上延伸、并且具有的第一末端刚性地连接至板条96的枢转轴线A96的末端中的一个末端并且具有的第二末端可枢转地连接至条棒102。臂100被定位在框架98外部。
为了确保全部板条96的同步移动，这些不同板条96的所有臂100都连接至同一条棒102，该条棒被连接至致动器94。
致动器94被配置成用于使条棒102在与纵向方向近似平行的移位方向上、在第一位置与第二位置之间移位，该第一位置对应于封闭器90的打开状态(如图6中所示出的)，该第二位置对应于封闭器90的关闭状态(如图7中所示出的)。
根据本发明的一个特征，条棒102和致动器94被安排在与移位方向平行的方向上，该移位方向与供应管道78的连接至第一入口70的部分和/或热空气出口管道80的连接至第一出口72的部分近似平行。因此，致动器94可以被固定，并且可能地连接至供应管道78的被连接至第一入口70的那个部分，和/或被连接至热空气出口管道80的连接至第一出口72的那个部分。这个构型有助于获得紧凑的组件。
获得更紧凑的热交换装置使得可以从机翼中移开这个装置，并且因而减小经由出口栅格86离开的空气在机翼上的影响。
凭借其位置，封闭器对于维护而言更容易触及。实际上，触及是通过移除出口栅格86来实现的。
最后，本发明不受限于热交换器68和封闭器90在吊挂架的主要结构上方的定位。凭借其非常紧凑的设计，由热交换器68和封闭器90组成的组件可以被定位在吊挂架的主要结构中、或在吊挂架的主要结构下方。

Claims (8)

1.一种热交换装置，所述热交换装置被配置成定位在飞行器吊挂架中、并且包括：
-热交换器(68)，所述热交换器包括连接第一入口(70)与第一出口(72)的第一热空气回路、和连接第二入口(74)与第二出口(76)的第二冷空气回路，所述第二出口通过排放管道(84)延伸，
-调节系统(88)，所述调节系统被配置成用于调整在所述热交换器(68)的第二冷空气回路中流动的气流(92)的流速、并且包括：
o封闭器(90)，所述封闭器被配置成用于采用关闭状态和或多或少的许可状态，在所述关闭状态下所述封闭器防止所述气流(92)流动，在所述或多或少的许可状态下，所述封闭器允许所述气流(92)以较高或较低流速流动，
o致动器(94)，所述致动器被配置成用于控制所述封闭器(90)的状态，其特征在于，所述封闭器(90)包括多个板条(96)，所述板条(96)中的每一个板条包括枢转轴线(A96)，所述板条(96)的这些不同枢转轴线(A96)相互平行、并且与所述气流(92)的方向相交，所述板条(96)可同时围绕它们的枢转轴线(A96)在关闭位置与打开位置之间旋转移动，在所述关闭位置，所述板条(96)是毗邻的，这对应于所述封闭器(90)的关闭状态，在所述打开位置，所述板条(96)张展分开，这对应于所述封闭器(90)的许可状态。
2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述封闭器(90)被定位在所述热交换器(68)下游。
3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述热交换器(68)的第二出口(76)具有正方形或矩形横截面，
其特征在于，所述封闭器(90)包括框架(98)，所述框架被定位在所述第二出口(76)与所述排放管道(84)之间，所述框架具有两个纵向壁(98.1，98.2)和两个横向壁(98.3，98.4)、同时具有与所述热交换器(68)的第二出口(76)的通道横截面基本上完全相同的通道横截面，并且
其特征在于，所述板条(96)的枢转轴线(A96)的末端被安装成能够相对于所述框架(98)的纵向壁(98.1，98.2)枢转。
4.根据上述权利要求之一所述的热交换装置，其特征在于，对于每个板条，所述封闭器包括臂(100)，所述臂在垂直于所述枢转轴线(A96)的方向上延伸、并且具有的第一末端刚性地连接至所述板条(96)的枢转轴线(A96)的末端中的一个末端，所述不同板条(96)的所有臂(100)连接至单一条棒(102)，所述条棒连接至所述致动器(94)。
5.根据上一权利要求所述的热交换装置，其特征在于，所述致动器(94)被配置成用于使所述条棒(102)在与供应管道(78)的连接至所述第一入口(70)的部分近似平行的移位方向上移位，所述条棒(102)和所述致动器(94)被安排在与所述移位方向平行的方向上。
6.根据权利要求4或5所述的热交换装置，其特征在于，所述致动器(94)被配置成用于使所述条棒(102)在与热空气出口管道(80)的连接至所述第一出口(72)的部分近似平行的移位方向上移位，所述条棒(102)和所述致动器(94)被安排在与所述移位方向平行的方向上。
7.一种飞行器吊挂架，所述飞行器吊挂架包括根据所述前述权利要求之一所述的热交换装置。
8.一种飞行器，所述飞行器包括根据权利要求7所述的吊挂架。
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