CN110529256A - 用于燃气涡轮发动机组件的空气循环组件 - Google Patents

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Abstract

一种燃气涡轮发动机组件包括：涡轮机，其以串行流动顺序包括压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段；燃料输送系统，其可与涡轮机的燃烧区段一起操作，用于向涡轮机的燃烧区段提供燃料；空气循环组件，其包括空气循环机和热交换器，空气循环机与涡轮机的压缩机区段气流连通，并且热交换器与空气循环机气流连通。燃气涡轮发动机组件还包括热传递总线，该热传递总线将空气循环组件的热交换器热联接到燃料输送系统，用于将热量从空气循环机传递到燃料输送系统。

Description

用于燃气涡轮发动机组件的空气循环组件
技术领域
本主题大体涉及用于燃气涡轮发动机组件的空气循环组件。
背景技术
燃气涡轮发动机通常包括风扇和涡轮机。涡轮机通常包括入口，一个或多个压缩机，燃烧器和至少一个涡轮。压缩机压缩空气，该空气被引导到燃烧器，在燃烧器中该空气与燃料混合。然后点燃混合物以生成热燃烧气体。该燃烧气体被引导到涡轮，该涡轮从燃烧气体中提取能量用于为压缩机提供动力，以及用于产生有用功以推进飞行中的飞行器和/或为负载(例如发电机)提供动力。
还可以提供空气循环机。空气循环机可以接收来自涡轮机的引气气流并调节这种气流以用于各种冷却操作。这种调节可能需要去除相对大量的热量。可以使用燃气涡轮发动机的旁路通道来移除该热量。然而，这可能对空气循环机来说是相对低效的散热器，并且还可能无法充分利用所移除的热量的潜力。因此，具有更有效和完全地去除和利用这种热量的能力的燃气涡轮发动机和空气循环机将是有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机组件。燃气涡轮发动机组件包括：涡轮机，其以串行流动顺序包括压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段；燃料输送系统，其可与涡轮机的燃烧区段一起操作，用于向涡轮机的燃烧区段提供燃料；和空气循环组件，其包括空气循环机和热交换器，空气循环机与涡轮机的压缩机区段气流连通，并且热交换器与空气循环机气流连通。燃气涡轮发动机组件还包括热传递总线，该热传递总线将空气循环组件的热交换器热联接到燃料输送系统，用于将热量从空气循环机传递到燃料输送系统。
在某些示例性实施例中，热传递总线包括热能存储单元。
在某些示例性实施例中，空气循环组件的热交换器是ACS热交换器，其中热传递总线包括用于将热量传递到燃料输送系统的燃料热交换器，并且其中燃料输送系统包括燃料热交换器的上游位置处的燃料冷却油冷却器。
在某些示例性实施例中，空气循环组件包括空气循环机的下游位置处的热能存储单元。
在某些示例性实施例中，热传递总线包括泵，并且其中泵由空气循环机机械地驱动。
在某些示例性实施例中，热传递总线包括涡轮泵，其中涡轮泵包括动力涡轮，其在空气循环机的上游位置处与涡轮机的压缩机区段气流连通。
在某些示例性实施例中，空气循环机包括用于接收和压缩来自涡轮机的压缩机区段的引气气流的压缩机和可与压缩机一起旋转并且定位在压缩机的下游的涡轮，该空气循环机的涡轮被构造为膨胀和冷却来自压缩机的压缩的引气气流。
例如，在某些示例性实施例中，热交换器在空气循环机的压缩机的下游位置处与空气循环机的压缩机气流连通，并且在空气循环机的涡轮的上游位置处与空气循环机的涡轮气流连通。
例如，在某些示例性实施例中，空气循环机的涡轮是第一涡轮，其中空气循环机还包括第二涡轮和燃烧器，其中燃烧器定位在第二涡轮的上游，并且其中第二涡轮可与空气循环机的压缩机一起旋转。
例如，在某些示例性实施例中，热交换器在空气循环机的第二涡轮的下游位置处与空气循环机的第二涡轮气流连通。
例如，在某些示例性实施例中，空气循环组件的热交换器是第一ACS热交换器，其中空气循环组件还包括第二ACS热交换器，其中第一ACS热交换器定位在空气循环机的压缩机的下游和空气循环机的第一涡轮的上游。
例如，在某些示例性实施例中，第二ACS热交换器与燃气涡轮发动机的旁路气流通道热连通。
例如，在某些示例性实施例中，空气循环组件的热交换器是第二ACS热交换器，其中空气循环组件还包括第一ACS热交换器，其中第一ACS热交换器定位在空气循环机的压缩机的下游和空气循环机的第一涡轮的上游，其中第二ACS热交换器定位在第二涡轮的下游，并且其中第二ACS热交换器与燃气涡轮发动机的旁路气流通道热连通。
例如，在某些示例性实施例中，热传递总线包括涡轮泵，其中涡轮泵包括动力涡轮，该动力涡轮在空气循环机的第二涡轮的下游位置处与空气循环机气流连通。
在某些示例性实施例中，热传递总线在操作期间使用单相热传递流体。
在本公开的示例性方面，提供了一种用于操作燃气涡轮发动机组件的方法。该燃气涡轮发动机组件包括涡轮机，燃料输送系统，空气循环组件和热传递总线。该方法包括将来自涡轮机的压缩机区段的引气气流提供到空气循环组件的空气循环机；以及，通过热传递总线将热量从通过空气循环组件的空气循环机的引气气流传递到燃料输送系统，以冷却通过空气循环组件的空气循环机的气流。
在某些示例性方面中，通过热传递总线将热量从通过空气循环组件的空气循环机的引气气流传递到燃料输送系统包括使用热联接到热传递总线的ACS热交换器来将引气气流的温度降低至少约150华氏度。
在某些示例性方面中，通过热传递总线将热量从通过空气循环组件的空气循环机的引气气流传递到燃料输送系统还包括将通过燃料输送系统的燃料流的温度增加至少约200华氏度。
在某些示例性方面，该方法还包括以大于约50磅/平方英寸且小于约600磅/平方英寸的绝对压力将来自空气循环机的引气气流提供到空气循环组件的输出组件。
在某些示例性方面中，通过热传递总线将热量从通过空气循环组件的空气循环机的引气气流传递到燃料输送系统以冷却通过空气循环组件的空气循环机的气流包括，使热传递流体在ACS热交换器和燃料热交换器之间循环通过热传递总线的一个或多个导管，该ACS热交换器将热传递流体热联接到引气气流，该燃料热交换器将热传递流体热联接到通过燃料输送系统的燃料流。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了指向本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
图1是根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意横截面图。
图2是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机组件的示意流程图。
图3是根据本公开另一示例性实施例的燃气涡轮发动机组件的示意流程图。
图4是根据本公开的又一示例性实施例的燃气涡轮发动机组件的示意流程图。
图5是根据本公开的又一示例性实施例的燃气涡轮发动机组件的示意流程图。
图6是图5的示例性燃气涡轮发动机组件的空气循环机的特写示意流程图。
图7是根据本公开的又一示例性实施例的燃气涡轮发动机组件的示意流程图。
图8是根据本公开的又一示例性实施例的燃气涡轮发动机组件的示意流程图。
图9是根据本公开的示例性方面的用于操作燃气涡轮发动机组件的方法。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和说明书中的相同或类似的标记已用于指代本发明的相同或相似的部分。
如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
术语“向前”和“向后”指的是燃气涡轮发动机或推进装置内的相对位置，并且指的是燃气涡轮发动机或推进装置的正常操作姿态。例如，关于燃气涡轮发动机，向前指的是更靠近发动机入口的位置，而向后指的是更靠近发动机喷嘴或排气的位置。
术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”指的是流体从其流动的方向，“下游”指的是流体向其流动的方向。
术语“联接”，“固定”，“附接”等都指的是直接联接，固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接，固定或附接，除非本文另有规定。
除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”，“一种”和“该”包括复数指代。
本说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修饰任何可允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(例如“约”，“近似”和“基本”)修饰的值不限于特定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于建造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可能指的是在10％的范围内。
这里和整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，这些范围被识别并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合。
现在参考附图，其中相同的数字在整个附图中指示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的航空燃气涡轮发动机的示意横截面图。更具体地，对于图1的实施例，航空燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机10，本文称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于提供用于参考的纵向中心线12延伸)和径向方向R。通常，涡轮风扇发动机10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的涡轮机16。
所描绘的示例性涡轮机16通常包括基本上管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18以串行流动关系包围：压缩机区段，该压缩机区段包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，该涡轮区段包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；和喷射排气喷嘴区段32。压缩机区段，燃烧区段26，涡轮区段和排气喷嘴区段32一起至少部分地限定通过涡轮机16的核心空气流动路径37。高压(HP)轴或线轴34(或更确切地说，高压线轴组件，如下所述的)将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。
对于所描绘的实施例，风扇区段14包括可变节距风扇38，其具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如所描绘的，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。借助于风扇叶片40可操作地联接到合适的致动构件44，每个风扇叶片40可相对于盘42绕俯仰轴线P旋转，该致动构件44构造成一致地共同改变风扇叶片40的节距。风扇叶片40，盘42和致动构件44一起可通过跨越动力齿轮箱46的LP轴36绕纵向中心线12旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，该多个齿轮用于将LP轴36的旋转速度降低到更有效的旋转风扇速度。
仍然参照图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前毂48覆盖，该前毂48在空气动力学上成型以提升通过多个风扇叶片40的气流。另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳外或外舱体50，其周向地围绕风扇38和/或涡轮机16的至少一部分。舱体50通过多个周向地间隔开的出口导向轮叶52相对于涡轮机16支撑。此外，舱体50在涡轮机16的外部分上延伸，以在其间限定旁路气流通道56。
在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58通过舱体50和/或风扇区段14的相关入口60进入涡轮风扇10。当该一定体积的空气58穿过风扇叶片40时，空气58的第一部分(如箭头62所示)被引导或进入旁路气流通道56中，并且空气58的第二部分(如箭头64所示)被引导或进入LP压缩机22中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比率通常称为旁通比。然后，当第二部分空气64通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26时，第二部分空气64的压力增加，在区段26中第二部分空气64与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。随后，燃烧气体66通过HP涡轮28和LP涡轮30，在那里来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能被提取。
然后，燃烧气体66通过涡轮机16的喷射排气喷嘴区段32，以提供推进力。同时，随着第一部分空气62在从涡轮风扇10的风扇喷嘴排气区段68排出之前通过旁路气流通道56，第一部分空气62的压力基本上增加，从而也提供推进力。
此外，如示意性描绘的，示例性涡轮风扇发动机10是燃气涡轮发动机组件的一部分，燃气涡轮发动机组件还包括各种附件系统以辅助涡轮风扇发动机10和/或包括示例性涡轮风扇发动机10的飞行器的操作。例如，如图描绘的，示例性燃气涡轮发动机组件还包括燃料输送系统70，其可与涡轮风扇发动机10的涡轮机16的燃烧区段26一起操作，用于向燃烧区段26提供燃料。示例性燃料输送系统70可包括一个或多个燃料输送管线，燃料泵(未示出)等。此外，示例性燃气涡轮发动机组件包括空气循环组件72，如下面将更详细说明的。应当理解，空气循环组件72通常包括空气循环机74，该空气循环机74构造成接收来自涡轮机16的压缩机区段的引气气流。空气循环机74通常可压缩这种气流，从这种气流中移除热量，然后膨胀这种气流，使得空气循环机74将这种引气气流转换成相对冷的气流。该相对冷的气流可用于例如涡轮风扇发动机10，飞行器(安装有涡轮风扇发动机10；未示出)等内的各种目的。例如，来自空气循环机74的相对冷的气流可以用作压缩机冷却气流(例如，从压缩机区段提供到涡轮区段以冷却涡轮区段的气流)的一部分，作为用于低压涡轮，用于各种集油槽冷却，用于在飞行器的环境控制系统内冷却等的散热器。然而，应该理解的是，在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机10可以替代地以任何其他合适的方式构造，即，作为任何其他合适的燃气涡轮发动机。
现在参考图2，提供了根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机组件100的示意流程图。图2的示例性燃气涡轮发动机组件100可以以与上面参照图1描述的示例性燃气涡轮发动机组件基本相同的方式构造。例如，示例性燃气涡轮发动机组件100通常包括具有涡轮机102的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机可以是例如涡轮风扇发动机，涡轮螺旋桨发动机，涡轮轴发动机，涡轮喷气发动机等。
例如，燃气涡轮发动机可以以与上述的涡轮风扇发动机10类似的方式构造。因此，如所示的，图2的燃气涡轮发动机通常可包括涡轮机102，该涡轮机102具有：压缩机区段，该压缩机区段具有低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，该涡轮区段包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30。压缩机区段，燃烧区段26和涡轮区段按串行流动顺序排列。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24，并且低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。
此外，图2的示例性燃气涡轮发动机组件100包括燃料输送系统104(其可以与图1的燃料输送系统70类似的方式构造)，该燃料输送系统104可与示例性燃气涡轮发动机的涡轮机102的燃烧区段26一起操作，用于向示例性燃气涡轮发动机的涡轮机102的燃烧区段26提供燃料。对于所描绘的实施例，燃料输送系统104通常包括高温燃料源106和多个燃料管线108，多个燃料管线108将燃料从高温燃料源106输送到涡轮机102的燃烧区段26。高温燃料源106包括氧气减少单元110，以减少燃料中的氧气水平，使当燃料暴露于相对高度时使燃料焦化的风险最小化，这将在下面更详细地讨论。氧气减少单元110可以是例如燃料脱氧单元，燃料氧气转化单元或执行这种功能的其他系统或结构。虽然未描绘，但是氧气减少单元110可以从包括燃气涡轮发动机组件100的飞行器的一个或多个燃料箱接收燃料流，并且将燃料流提供给多个燃料管线108。
仍然参考图2，示例性燃气涡轮发动机组件100还包括空气循环组件112。该空气循环组件112通常包括空气循环机114和空气循环系统(“ACS”)热交换器116。空气循环机114与涡轮机102的压缩机区段气流连通，并且ACS热交换器116又与空气循环机114气流连通。
对于所描绘的实施例，示例性空气循环组件112包括引气气流管线118，该引气气流管线118与示例性燃气涡轮发动机的涡轮机102的压缩机区段气流连通。更具体地，引气气流管线118与HP压缩机24气流连通，并且更具体地，引气气流管线118还包括与HP压缩机24的高压端气流连通的第一部分120和与HP压缩机24的低压端气流连通的第二部分122。例如，第一部分120可以构造成在相对高压下接收来自HP压缩机24的下游级的引气气流，并且第二部分122可以构造成在相对低压下接收来自HP压缩机24的上游级的引气气流。应当理解，通常，空气循环组件112需要来自通过引气气流管线118接收的引气气流的一定驱动压力。例如，虽然为了效率目的通常优选从HP压缩机24的上游/低压级获取引气气流，但是在涡轮机102的所有操作条件期间这可能是不实际的。因此，例如，可以在低动力条件期间从HP压缩机24的下游级(即，高压级)以及在高动力条件期间从HP压缩机24的上游级(即，低压级)获取引气气流。
引气气流管线118的第一部分120和第二部分122在引气气流管线118的三通阀124(也称为引气口切换阀)处相遇，在这里来自第一部分120的引气气流和来自第二部分122的引气气流合并。三通阀124可以是可变阀，其可操作地连接到例如燃气涡轮发动机的控制器(未示出)，以控制通过引气气流管线118提供给空气循环机114的引气气流的压力。值得注意的是，尽管未描绘，但是可以在引气气流管线118中另外提供压力调节器和/或紧急切断阀，以确保过压和/或过温事件不会损坏空气循环组件112。
然而，应当理解，在其他示例性实施例中，引气气流管线118可包括用于接收来自涡轮机102的压缩机区段的引气气流的任何其他合适的结构或构造。
对于所描绘的实施例，空气循环组件112还包括ACS预冷器126。引气气流管线118在空气循环机114的上游位置处与ACS预冷器126气流连通。如下面将更详细说明的，ACS预冷器126可以向通过引气气流管线118提供给空气循环机114的引气气流提供初始冷却量。然而，应当理解，在其他实施例中，空气循环组件112可以不包括ACS预冷器126，或者可以提供任何其他合适的ACS预冷器126构造。
然后，引气气流管线118将引气气流提供给空气循环机114。如图描绘的，图2的示例性空气循环机114通常包括用于接收和压缩来自涡轮机102的压缩机区段的引气气流(即，通过引气气流管线118)的压缩机128，和可与压缩机128一起旋转并定位在压缩机128的下游的涡轮130。更具体地，压缩机128通过ACS轴132联接到涡轮130。压缩机128通常可以压缩提供到其上的引气气流(增加这种引气气流的温度和压力)，而空气循环机114的涡轮130通常可以膨胀和冷却来自压缩机128的先前压缩的引气气流。
此外，如所陈述的，示例性空气循环组件112通常包括与空气循环机114气流连通的ACS热交换器116。更具体地，对于所描绘的实施例，ACS热交换器116在空气循环机114的压缩机128的下游位置处与空气循环机114的压缩机128气流连通，以及在空气循环机114的涡轮130的上游位置处与空气循环机114的涡轮130气流连通。以这种方式，由空气循环机114的压缩机128压缩的引气气流可以被提供给ACS热交换器116，并且随后这样的引气气流可以从ACS热交换器116提供给空气循环机114的涡轮130。
此外，仍参见图2，为了从通过ACS热交换器116的压缩的引气气流中移除热量，燃气涡轮发动机组件100还包括热传递总线134。示例性热传递总线134将空气循环组件112的ACS热交换器116热联接到燃料输送系统104。以这种方式，热传递总线134通常可以将热量从通过空气循环机114(或者更具体地，通过ACS热交换器116)的引气气流传递到燃料输送系统104。这样的构造允许热传递总线134充当压缩的引气气流和通过燃料输送系统104的燃料流之间的缓冲器，以减少或消除燃料和高温空气在涡轮机102的燃烧区段26外混合的可能性。
可以理解的是，在将这种引气气流提供给ACS热交换器116之前压缩引气气流(从而增加这种引气气流的温度和压力)允许从这种引气气流中移除更多的热量，使得当引气气流随后通过空气循环机114的涡轮130膨胀时，可以达到较低的总体温度。更具体地，在将这种引气气流提供给ACS热交换器116之前压缩引气气流，在引气气流和通过热传递总线134的热交换流体之间产生较大的温度差，以促进它们之间的更大的热传递。
对于所描绘的实施例，热传递总线134通常包括一系列导管136，用于生成通过一系列导管136的热传递流体的流动的泵138，热能存储单元140，阀142和燃料热交换器144。在操作期间，一系列导管136通过ACS热交换器116提供热传递流体，其中热传递流体从通过ACS热交换器116的旁路气流接收热量。然后，加热的热传递流体流过热能存储单元140，其中可以在至少某些操作期间存储热能。例如，在某些操作期间，热能存储单元140可包括能量存储介质，例如蜡，液态金属，熔盐，可熔合金等，以吸收热能并随后根据需要释放这种热能。例如，热能存储单元140可以在操作期间存储热量并且随后在例如空气循环组件112不生成期望的热量的条件期间释放热量。然而，值得注意的是，在其他示例性实施例中，热传递总线134可以不包括热能存储单元140。
仍然参考图2的实施例，然后，热传递流体可以流过阀142并且到达并通过燃料热交换器144。在燃料热交换器144内，热传递流体可以向从燃料输送系统104(更具体地，从燃料管线108)提供的燃料流提供热量。以这种方式，热传递总线134可以将热量从空气循环机114传递到燃料输送系统104。应当理解，增加提供给涡轮机102的燃烧区段26的燃料流的温度通常可以导致涡轮机102的整体更有效的操作。
应当理解，对于所描绘的实施例，热传递总线134在操作期间使用单相热传递流体。更具体地，在燃气涡轮发动机组件100的操作期间，基本上所有通过热传递总线134的热传递流体保持在单相(例如液相，气相或超临界相)中。然而，在其他实施例中，热传递总线134可以替代地使用相变流体，该相变流体被构造为在操作期间改变相态。
值得注意的是，对于描绘的示例性实施例，燃料输送系统104也热联接到燃气涡轮发动机组件100的润滑系统146。润滑系统146可以是用于燃气涡轮发动机(未示出)内的多个支承件的油润滑系统。还如图描绘的，燃料输送系统104还包括位于燃料热交换器144的上游位置处的燃料冷却油冷却器148。燃料冷却油冷却器148将润滑系统146热联接到通过燃料输送系统104的燃料流，使得通过燃料输送系统104的燃料流可以接收来自润滑系统146的热量，以减少润滑系统146的润滑油的温度，并且增加通过燃料输送系统104(更具体地，燃料管线108)的燃料流的温度。
现在返回参考图2的示例性燃气涡轮发动机组件100的空气循环组件112，应当理解，所描绘的示例性空气循环机114还机械地联接到电机。更具体地，电机被构造为启动器马达/发生器150。以这种方式，启动器马达/发生器150可以在例如燃气涡轮发动机组件100的启动操作期间可操作以启动空气循环机114，其中来自燃气涡轮发动机的引气气流可低于驱动空气循环机114所需的量。然而，在其他操作中，从燃气涡轮发动机提取的引气气流的量可能超过驱动空气循环机114所需的量。在这样的示例性方面，空气循环机114可以替代地驱动启动器马达/发生器150，使得示例性启动器马达/发生器150生成多余的电力，其可以以任何合适的方式被使用。
此外，如前所述，提供给空气循环机114(通过引气管线118)的引气气流通过空气循环机114的涡轮130膨胀和冷却，然后被压缩机128压缩并由ACS热交换器116冷却。该膨胀生成用于驱动空气循环机114的机械动力。然后，通过出口管道组件152提供来自空气循环机114的涡轮130的膨胀和冷却的引气气流。对于所示的示例性实施例，空气循环组件112还包括热能存储单元154，其在空气循环机114下游的位置处与空气循环机114气流连通。更具体地，热能存储单元154通过出口管道组件152与空气循环机114气流连通。示例性热能存储单元154可包括用于存储热能的任何合适的构造。例如，在某些实施例中，热能存储单元154可包括相变材料，例如大量金属熔盐，液态金属，蜡，压缩的气体等。热能存储单元154可以在操作期间以这种冷却材料的形式存储能量，并且随后当空气循环机114不提供冷却气流(或期望量的冷却气流)时释放能量。例如，热能储存单元154可以释放冷却的材料以在涡轮机102的关闭期间生成冷却的气流，以减少弯曲转子状态的风险。
仍然参照图2的实施例，热能存储单元154可以通过示例性出口管道组件152的第一路径156或第二路径158提供冷却的引气气流。第一路径156将冷却的引气气流提供给ACS预冷器126并通过ACS预冷器126。如上面简要提到的，ACS预冷器126(其只是用于所描绘实施例的空气-空气热交换器)可以将来自涡轮机102的压缩机区段的引气气流的热量(即，通过管线118)，通过第一路径156传递给来自空气循环机114的冷却气流。因此，ACS预冷器126可以在将这种引气气流提供给空气循环机114之前冷却通过管线118的引气气流。然后，通过第一路径156的冷却气流(已经通过ACS预冷器126接收一些热量)被提供给空气循环组件112的混合室160。相反，第二路径158直接从热能存储单元154延伸到混合室160。
此外，对于所示的示例性实施例，空气循环组件112还包括定位在出口管道组件152的第一路径156内的第一阀162和定位在出口管道组件152的第二路径158内的第二阀164。第一阀162和第二阀164均可以是可变吞吐量阀，以分别改变通过第一路径156和第二路径158可允许的气流量。然而，值得注意的是，在其他实施例中，空气循环组件112可以不包括第一阀162或第二阀164中的一个，或者可选地，可以包括第一路径156和第二路径158之间的接合处(在所示实施例的单元154内)的可变三通阀。例如，在其他实施例中，空气循环组件112可以不包括热能存储单元154，并且替代地可以包括可变吞吐量三通阀。
此外，在混合室160内，来自第一路径156的冷却的引气气流和来自第二路径158的冷却的引气气流可以混合在一起并提供给散热器166。散热器166可以是示例性燃气涡轮发动机和/或包括示例性燃气涡轮发动机的飞行器的任何合适的散热器166。例如，在某些示例性实施例中，散热器166可以是冷却的压缩机空气系统，用于低压涡轮或其他涡轮部件的散热器中的一个或多个，可以是集油槽(使得气流用于集油槽冷却)，可以是环境控制系统或其他飞行器热载荷等。
然而，应当理解，在其他示例性实施例中，示例性燃气涡轮发动机组件100可以替代地具有任何其他合适的构造。例如，现在参见图3和4，提供了根据其他示例性实施例的燃气涡轮发动机组件100的另外两个实施例。图3和4的每个实施例以与上面参照图2描述的示例性燃气涡轮发动机组件100基本相同的方式构造。例如，图3和4的示例性燃气涡轮发动机组件100均包括燃气涡轮发动机，其具有涡轮机102，燃料输送系统104，空气循环组件112和热传递总线134。热传递总线134被构造为将空气循环组件112的ACS热交换器116热联接到燃料输送系统104，以将热量从空气循环组件112的空气循环机114传递到燃料输送系统104。
此外，图3和4的每一个中描绘的热传递总线134包括泵138，用于提供通过热传递总线134的一系列导管136的热传递流体的流动。然而，值得注意的是，对于图3和4的实施例，泵138通常由空气循环组件112的一个方面提供动力。
更具体地，特别参考图3，泵138被构造为涡轮泵，其具有动力涡轮168，该动力涡轮168在空气循环机114的压缩机128的上游位置处与涡轮机102的压缩机区段和空气循环机114的压缩机128气流连通。此外，对于所示的示例性实施例，涡轮泵的动力涡轮168进一步位于空气循环组件112的ACS预冷器126的上游。以这种方式，来自涡轮机102的压缩机区段的引气气流可以流过涡轮泵的动力涡轮168，从而为涡轮泵提供动力。
此外，现在特别参考图4，对于所示的示例性实施例，泵138直接由空气循环组件112的空气循环机114提供动力。更具体地，对于图4的示例性实施例，空气循环机114的轴132从压缩机128延伸到泵138，以在燃气涡轮发动机组件100的操作期间机械地为热传递总线134的泵138提供动力或驱动热传递总线134的泵138。尽管示出为连续轴132，但是在其他示例性实施例中，轴132可以替代地由多个部件形成。
值得注意的是，如图4中还描绘的，燃气涡轮发动机组件100的空气循环组件112还包括冷凝分离器170，该冷凝分离器170位于空气循环机114的下游和空气循环组件112的热能存储单元154(对于所示的示例性实施例)的上游。冷凝分离器170构造成向热能存储单元154提供低于冰点的排放物(subfreezing discharge)，同时分离出干燥的冷气流。干燥的冷气流通过单独的管道172提供到散热器174(其可以是接收来自空气循环组件112的混合室160的气流的相同的散热器166)。包含冷凝分离器170可以确保不向可能被这种低于冰点的排放物损坏的部件提供任何低于冰点的排放物(例如，冰)。
此外，在本公开的其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机组件100还可以具有其他合适的构造。例如，现在参见图5和图6，提供了根据本公开的又一示例性实施例的燃气涡轮发动机组件100。图5和图6的示例性燃气涡轮发动机组件100可以以与上面参考例如图2描述的示例性燃气涡轮发动机组件100基本相同的方式构造。
例如，特别参考图6，提供示例性燃气涡轮发动机组件100的示意流程图，示例性燃气涡轮发动机组件100通常包括燃气涡轮发动机，其具有涡轮机102，燃料输送系统104，空气循环组件112和热传递总线134。涡轮机102通常包括压缩机区段，该压缩机区段具有一个或多个压缩机，该压缩机构造成通过引气气流管线118向空气循环组件112提供引气气流。另外，热传递总线134被构造为将空气循环组件112的ACS热交换器116热联接到燃料输送系统104，以将热量从空气循环组件112的空气循环机114传递到燃料输送系统104。
此外，如所指出的，图5和图6的示例性空气循环组件112还包括空气循环机114，其构造成接收来自示例性燃气涡轮发动机的涡轮机102的压缩机区段的引气气流。示例性空气循环机114是“开环”空气循环机114，类似于上述实施例。然而，对于所示的实施例，空气循环机114是“3轮”空气循环机114(与上述的“2轮”空气循环机相对)。
更具体地，特别参考图6，提供示例性空气循环机114的特写示意图，所示的示例性空气循环机114包括压缩机128和涡轮。更具体地，涡轮是第一涡轮130，并且空气循环机114还包括第二涡轮176以及燃烧器178。燃烧器178在第二涡轮176的上游位置处与第二涡轮176气流连通。另外，通过共同的ACS轴132，第二涡轮176可与空气循环机114的压缩机128和空气循环机114的第一涡轮130一起旋转。然而，应当理解，尽管对于所示的实施例，ACS轴132被示意性地描绘为单个部件，但是在其他示例性实施例中，ACS轴132可以替代地被构造为以任何合适的方式接合的多个部件。另外，一个或多个变速机构可以设置有ACS轴132，使得某些部分可以以不同于其他部分的速度旋转。
简而言之，如图所示，图5的示例性空气循环机114还包括可与ACS轴132一起旋转或联接到ACS轴132的电机(即，用于所描绘的实施例的启动器马达/发生器150)。以这种方式，启动器马达/发生器150可以可操作以帮助在某些操作期间(例如，其中提供给其的引气气流不足以驱动空气循环机114)启动空气循环机114，并且还可以可操作以在其他操作期间(例如，其中提供给其的引气气流足以驱动空气循环机114)从空气循环机114提取电力。
现在返回特别参考图5，应当理解，示例性空气循环机114，或者更确切地说，示例性空气循环机114的燃烧器178，可与燃料输送系统104一起操作以接收来自燃料输送系统104的燃料流。另外，空气循环机114可操作以从图6中所示的涡轮机102的压缩机区段接收两个分开的引气气流的流动。具体地，对于所描绘的实施例，两股引气气流的流动分布在第一供应管线180和第二供应管线182之间，经由分流阀184在引气管线118内分开。对于所示实施例，第一供应管线180提供通过ACS预冷器126的第一股引气气流的流动并且将其提供到空气循环机114的压缩机128。相反，第二供应管线182向空气循环机114的燃烧器178提供第二股引气气流的流动。然后，第二股引气气流的流动可以在燃烧器178内与燃料输送系统104提供的燃料流混合并燃烧以生成燃烧气体。然后可以将燃烧气体提供给空气循环机114的第二涡轮176，由此使这种燃烧气体膨胀并从中提取能量以帮助为空气循环机114提供动力。
如图6中所示并且如上所述，空气循环组件112还包括ACS热交换器。更具体地，对于所描绘的实施例，空气循环组件112包括第一ACS热交换器116和第二ACS热交换器186。第一ACS热交换器116与压缩机128和空气循环机114的第一涡轮130气流连通，其方式与上面参照图2描述的示例性ACS热交换器116基本相同。此外，第二ACS热交换器186与第二涡轮176气流连通，以接收来自空气循环机114的第二涡轮176的排气流。
第一ACS热交换器116和第二ACS热交换器186中的每一个可操作以从通过其的来自空气循环机114的相应气流中移除热量。对于所示的示例性实施例，第一ACS热交换器116可以与例如燃气涡轮发动机的旁路气流通道(例如上面参照图1描述的示例性旁路气流通道56)热连通。以这种方式，第一ACS热交换器116可以利用旁路气流通道作为空气循环机114的散热器。相反，第二ACS热交换器186热联接到热传递总线134，使得可以从通过第二ACS热交换器186的排气流中提取热量，然后将其提供给燃料输送系统104(即，如上所述，通过燃料热交换器144)。然而，应当理解，在其他实施例中，第一ACS热交换器116也可以热联接到热传递总线134或任何其他合适的散热器，并且进一步在其他实施例中，第二ACS热交换器186也可以可选地热联接到任何其他合适的散热器，例如旁路气流通道(见图8)。
仍参照图5和图6的实施例，与上述实施例一样，来自第一涡轮130(第一ACS热交换器116和压缩机128的下游)的冷却和膨胀的气流通过出口管道组件152提供，更具体地，对于所描绘的实施例，提供给ACS热能存储单元154。然后，在用于冷却散热器之前，膨胀和冷却的气流可以通过路径156提供给ACS预冷器126，或者通过路径158直接提供给混合室160。
另外，对于图5和6的实施例，通过第二ACS热交换器186冷却的来自第二涡轮176的气流，用于在提供给空气循环组件112的出口管道组件152之前驱动热传递总线134的泵138。更具体地，对于所示的实施例，热传递总线134利用具有动力涡轮168的涡轮泵。来自第二ACS热交换器186的气流通过涡轮泵的动力涡轮168提供，以驱动涡轮泵，并且例如使热传递流体循环通过热传递总线134。动力涡轮168膨胀通过其的气流，从而提取能量并降低其温度。尽管未示出，但是可以利用分开的混合室或阀将来自涡轮泵的气流与来自空气循环机114的第一涡轮130的气流在热能存储单元154的上游位置处接合在出口管道组件152内。然而，值得注意的是，在其他实施例中，来自涡轮泵的气流可以在任何其他合适的位置处(例如，在热能存储单元154的下游处，在混合室160处等)与出口管道组件152接合。
还应当理解，参考图5和图6描述的示例性实施例是本公开的一个示例性实施例。在其他实施例中，燃气涡轮发动机组件100可以具有其他合适的构造。例如，在其他示例性实施例中，热传递总线134的泵138可以替代地直接由空气循环机114(例如，通过ACS轴132；参见例如图4)，或者由任何其他合适的动力源驱动。此外，在其他示例性实施例中，来自第二ACS热交换器186的气流可以不提供给出口管道组件152，而是替代地可以提供给任何其他合适的散热器(参见下面的图7)。此外，在其他示例性实施例中，第二ACS热交换器186可以不与热传递总线134热连通(参见下面的图8)。
例如，现在特别参考图7，提供了本公开的另一示例性实施例的示意图。图7中描绘的示例性燃气涡轮发动机组件100可以以与上面参照图5和图6描述的示例性燃气涡轮发动机组件100基本相同的方式构造。然而，对于图7的示例性实施例，通过第二ACS热交换器186提供的并因此由热传递总线134冷却的气流不用于驱动热传递总线134的泵138。替代地，来自第二ACS热交换器186的冷却气流通过一个或多个管道190直接导到燃气涡轮发动机的涡轮机102的一个或多个散热器。具体地，对于图7中描绘的示例性方面，来自第二ACS热交换器186的冷却气流直接提供给示例性燃气涡轮发动机的涡轮机102的低压涡轮22和示例性燃气涡轮发动机的涡轮机102的高压压缩机30。值得注意的是，对于图7的实施例，来自空气循环机114的第二涡轮176的一部分气流另外用于驱动热传递总线134的泵138。具体地，空气循环组件112包括在空气循环机114的第二涡轮机176的下游和第二ACS热交换器186的上游位置处的三通可变阀188，用于使通过热传递总线134的泵138的动力涡轮168的流动分流(从而泵138被构造为涡轮泵)。
或者，作为示例，现在特别参考图8，提供了本公开的又一示例性实施例的示意图。图8中描绘的示例性燃气涡轮发动机组件100可以以与上面参照图5和图6描述的示例性燃气涡轮发动机组件100基本相同的方式构造。然而，对于图8的示例性实施例，第二ACS热交换器186不与热传递总线134热连通。替代地，对于图8的实施例，第二ACS热交换器186可以与例如燃气涡轮发动机的旁路气流通道(例如上面参照图1描述的示例性旁路气流通道56)热连通。以这种方式，第二ACS热交换器186可以利用旁路气流通道作为用于空气循环机114的散热器。相比之下，对于所描绘的实施例，第一ACS热交换器116热联接到热传递总线134，使得可以从通过第一ACS热交换器116的气流中提取热量，并且然后将其提供给燃料输送系统104(即，通过燃料热交换器144，如上所述的)。以这种方式，第一ACS热交换器116和第二ACS热交换器186中的每一个仍然可操作以从通过空气循环机114的相应气流中移除热量。
根据本公开的一个或多个示例性实施例，包括空气循环组件112可以允许更有效的空气循环组件112和燃气涡轮发动机。更具体地，利用构造成通过中间热传递总线134与燃气涡轮发动机组件100的燃料输送系统104进行热交换的空气循环组件112可以允许从空气循环组件112的空气循环机114有效地移除相对大量的热量，同时利用这种热量来增加通过燃料输送系统104的燃料流的温度，以提高示例性燃气涡轮发动机组件100的涡轮机102内的燃烧效率。
现在参考图9，提供了根据本公开的示例性方面的用于操作燃气涡轮发动机组件的方法200的流程图。图9的示例性方法200可以操作上面参照图1至图7描述的示例性燃气涡轮发动机组件100中的一个或多个。因此，由图9的示例性方法200操作的示例性燃气涡轮发动机组件通常可包括涡轮机，燃料输送系统和空气循环组件，以及热传递总线。
示例性方法200通常包括在(202)处，将来自涡轮机的压缩机区段的引气气流提供到空气循环组件的空气循环机。另外，示例性方法200包括在(204)处，通过热传递总线将热量从通过空气循环组件的空气循环机的引气气流传递到燃料输送系统，以冷却通过空气循环组件的空气循环机的气流。
对于图9中描绘的示例性方面，在(204)处通过热传递总线将热量从通过空气循环组件的空气循环机的引气气流传递到燃料输送系统包括，在(206)处使用热联接到热传递总线的ACS热交换器将通过空气循环机的引气气流的温度降低至少约150华氏度。例如，在(206)处降低通过空气循环机的引气气流的温度可以包括将通过空气循环机的引气气流的温度降低至少约250华氏度，例如至少约300华氏度，例如至少约350华氏度，例如高达1000华氏度，例如高达750华氏度。
同样对于图9中描绘的示例性方面，在(204)处通过热传递总线将热量从通过空气循环组件的空气循环机的引气气流传递到燃料输送系统还包括，在(208)处将通过燃料输送系统的燃料流的温度增加至少约200华氏度。例如，在(208)处增加燃料的温度可以包括将燃料的温度增加至少约300华氏度，例如至少约375华氏度，例如至少约425华氏度，例如至少约475华氏度，例如高达约1250华氏度，例如高达约900华氏度。
此外，仍然，对于图9中描绘的示例性方面，在(204)处通过热传递总线将热量从通过空气循环组件的空气循环机的引气气流传递到燃料输送系统，以冷却通过空气循环组件的空气循环机的气流还包括，在(210)处使得热传递流体在ACS热交换器和燃料热交换器之间循环通过热传递总线的一个或多个导管，该ACS热交换器将热传递流体热联接到引气气流，该燃料热交换器将热传递流体热联接到通过燃料输送系统的燃料流。虽然在图9中未示出，但在某些示例性方面，在(210)处使热传递流体循环可包括将热传递流体维持在一致状态，例如气态，液态或超临界态。
此外，图9中描绘的示例性方法200还包括在(212)处，以大于约50磅/平方英寸且小于约600磅/平方英寸的绝对压力将来自空气循环机的引气气流提供给空气循环组件的输出组件。例如，在某些示例性方面，方法200可以以大于约75磅/平方英寸的绝对压力(例如大于约100磅/平方英寸的绝对压力，例如小于约600磅/平方英寸的绝对压力，例如小于约450磅/平方英寸的绝对压力，例如小于约300磅/平方英寸的绝对压力)，将来自空气循环机的引气气流提供给空气循环组件的输出组件。
本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结合的方法。本发明的可专利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他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。
本发明的各种特征，方面和优点也可以体现在以下条项中描述的各种技术方案中，这些方案可以以任何组合方式组合：
1.一种燃气涡轮发动机组件，其特征在于，包括：
涡轮机，所述涡轮机按串行流动顺序包括压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；
燃料输送系统，所述燃料输送系统能够与所述涡轮机的所述燃烧区段一起操作，用于向所述涡轮机的所述燃烧区段提供燃料；
空气循环组件，所述空气循环组件包括空气循环机和热交换器，所述空气循环机与所述涡轮机的所述压缩机区段气流连通，并且所述热交换器与所述空气循环机气流连通；和
热传递总线，所述热传递总线将所述空气循环组件的所述热交换器热联接到所述燃料输送系统，用于将热量从所述空气循环机传递到所述燃料输送系统。
2.根据条项1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热传递总线包括热能存储单元。
3.根据条项1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环组件的所述热交换器是ACS热交换器，其中所述热传递总线包括用于将热量传递到所述燃料输送系统的燃料热交换器，并且其中所述燃料输送系统包括位于所述燃料热交换器的上游位置处的燃料冷却油冷却器。
4.根据条项1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环组件包括位于所述空气循环机的下游位置处的热能存储单元。
5.根据条项1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热传递总线包括泵，并且其中所述泵由所述空气循环机机械地驱动。
6.根据条项1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热传递总线包括涡轮泵，其中所述涡轮泵包括动力涡轮，所述动力涡轮在所述空气循环机的上游位置处与所述涡轮机的所述压缩机区段气流连通。
7.根据条项1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环机包括压缩机和涡轮，所述压缩机用于接收和压缩来自所述涡轮机的压缩机区段的引气气流，所述涡轮与所述压缩机一起旋转并且定位在所述压缩机的下游，所述空气循环机的所述涡轮被构造成膨胀和冷却来自所述压缩机的压缩的引气气流。
8.根据条项7所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热交换器在所述空气循环机的所述压缩机的下游位置处与所述空气循环机的所述压缩机气流连通，并且在所述空气循环机的所述涡轮的上游位置处与所述空气循环机的所述涡轮气流连通。
9.根据条项7所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环机的所述涡轮是第一涡轮，其中所述空气循环机进一步包括第二涡轮和燃烧器，其中所述燃烧器定位于所述第二涡轮的上游，并且其中所述第二涡轮能够与所述空气循环机的所述压缩机一起旋转。
10.根据条项9所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热交换器在所述空气循环机的所述第二涡轮的下游位置处与所述空气循环机的所述第二涡轮气流连通。
11.根据条项9所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环组件的所述热交换器是第一ACS热交换器，其中所述空气循环组件进一步包括第二ACS热交换器，其中所述第一ACS热交换器被定位在所述空气循环机的所述压缩机的下游和所述空气循环机的所述第一涡轮的上游。
12.根据条项11所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述第二ACS热交换器与所述燃气涡轮发动机的旁路气流通道热连通。
13.根据条项9所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环组件的所述热交换器是第二ACS热交换器，其中所述空气循环组件进一步包括第一ACS热交换器，其中所述第一ACS热交换器被定位在所述空气循环机的所述压缩机的下游和所述空气循环机的所述第一涡轮的上游，其中所述第二ACS热交换器被定位在所述第二涡轮的下游，并且其中所述第二ACS热交换器与所述燃气涡轮发动机的旁路气流通道热连通。
14.根据条项9所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热传递总线包括涡轮泵，其中所述涡轮泵包括动力涡轮，所述动力涡轮在所述空气循环机的所述第二涡轮的下游位置处与所述空气循环机气流连通。
15.根据条项1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热传递总线在操作期间使用单相热传递流体。
16.一种用于操作所述燃气涡轮发动机组件的方法，所述燃气涡轮发动机组件包括涡轮机、燃料输送系统、空气循环组件和热传递总线，其特征在于，所述方法包括：
将来自所述涡轮机的压缩机区段的引气气流提供到所述空气循环组件的空气循环机；和
通过所述热传递总线将热量从通过所述空气循环组件的所述空气循环机的所述引气气流传递到所述燃料输送系统，以冷却通过所述空气循环组件的所述空气循环机的所述气流。
17.根据条项16所述的方法，其特征在于，其中通过所述热传递总线将热量从通过所述空气循环组件的所述空气循环机的所述引气气流传递到所述燃料输送系统包括，使用热联接到所述热传输总线的ACS热交换器将所述引气气流的温度降低至少约150华氏度。
18.根据条项16所述的方法，其特征在于，其中通过所述热传递总线将热量从通过所述空气循环组件的所述空气循环机的所述引气气流传递到所述燃料输送系统进一步包括，将通过所述燃料输送系统的燃料流的温度增加至少约200华氏度。
19.根据条项16所述的方法，其特征在于，进一步包括：
以大于约50磅/平方英寸并且小于约600磅/平方英寸的绝对压力将来自所述空气循环机的所述引气气流提供到所述空气循环组件的输出组件。
20.根据条项16所述的方法，其特征在于，其中通过所述热传递总线将热量从通过所述空气循环组件的所述空气循环机的所述引气气流传递到所述燃料输送系统以冷却通过所述空气循环组件的所述空气循环机的所述气流包括，使热传递流体在ACS热交换器和燃料热交换器之间循环通过所述热传递总线的一个或多个导管，所述ACS热交换器将所述热传递流体热联接到所述引气气流，所述燃料热交换器将所述热传递流体热联接到通过所述燃料输送系统的燃料流。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机组件，其特征在于，包括：
涡轮机，所述涡轮机按串行流动顺序包括压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；
燃料输送系统，所述燃料输送系统能够与所述涡轮机的所述燃烧区段一起操作，用于向所述涡轮机的所述燃烧区段提供燃料；
空气循环组件，所述空气循环组件包括空气循环机和热交换器，所述空气循环机与所述涡轮机的所述压缩机区段气流连通，并且所述热交换器与所述空气循环机气流连通；和
热传递总线，所述热传递总线将所述空气循环组件的所述热交换器热联接到所述燃料输送系统，用于将热量从所述空气循环机传递到所述燃料输送系统。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热传递总线包括热能存储单元。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环组件的所述热交换器是ACS热交换器，其中所述热传递总线包括用于将热量传递到所述燃料输送系统的燃料热交换器，并且其中所述燃料输送系统包括位于所述燃料热交换器的上游位置处的燃料冷却油冷却器。
4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环组件包括位于所述空气循环机的下游位置处的热能存储单元。
5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热传递总线包括泵，并且其中所述泵由所述空气循环机机械地驱动。
6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热传递总线包括涡轮泵，其中所述涡轮泵包括动力涡轮，所述动力涡轮在所述空气循环机的上游位置处与所述涡轮机的所述压缩机区段气流连通。
7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环机包括压缩机和涡轮，所述压缩机用于接收和压缩来自所述涡轮机的压缩机区段的引气气流，所述涡轮与所述压缩机一起旋转并且定位在所述压缩机的下游，所述空气循环机的所述涡轮被构造成膨胀和冷却来自所述压缩机的压缩的引气气流。
8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热交换器在所述空气循环机的所述压缩机的下游位置处与所述空气循环机的所述压缩机气流连通，并且在所述空气循环机的所述涡轮的上游位置处与所述空气循环机的所述涡轮气流连通。
9.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述空气循环机的所述涡轮是第一涡轮，其中所述空气循环机进一步包括第二涡轮和燃烧器，其中所述燃烧器定位于所述第二涡轮的上游，并且其中所述第二涡轮能够与所述空气循环机的所述压缩机一起旋转。
10.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，其中所述热交换器在所述空气循环机的所述第二涡轮的下游位置处与所述空气循环机的所述第二涡轮气流连通。
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GR01 Patent grant
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