CN110657453B - 用于交通工具的吸气式发动机的喷嘴壁及其方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了用于交通工具的吸气式发动机的喷嘴壁及其方法。一种用于吸气式发动机的喷嘴壁,喷嘴壁包括经受发动机排气流的第一壁表面,喷嘴冷却系统,其包括布置在第一壁表面附近的至少一个热交换流体通道,以便提高从流体贮存器流到至少一个动力提取装置的冷却流体的温度,并且冷却流体从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统被喷射。
Description
技术领域
示例性实施例总体上涉及喷嘴壁,例如用于交通工具的吸气式发动机的排气喷嘴,并且更具体地涉及包括(一个或更多个)喷嘴冷却系统的喷嘴壁。
背景技术
至少一些高超音速交通工具使用冲压式喷气发动机或超燃冲压发动机用于推进,其中来自冲压式喷气发动机或超燃冲压发动机的燃烧气体为高超音速交通工具提供推力。流过冲压式喷气发动机或超燃冲压发动机的喷嘴的壁的燃烧气体可超过约3,000°F(或约1650℃)。因此,已经提出了用于冲压式喷气发动机和超燃冲压发动机的冷却解决方案,其包括喷嘴内的再生薄膜冷却、冷却导管、薄膜冷却和/或烧蚀隔热。
另外,冲压式喷气发动机和超燃冲压发动机需要动力来操作它们的高压(例如,约1,000磅每平方英寸(psi)或约6900kPa)燃料泵。冲压式喷气发动机和超燃冲压发动机不包括涡轮机械,涡轮机械可以提取并向燃料泵提供机械动力或为交通工具提供动力。通常,高超音速交通工具利用电池或辅助动力单元作为动力源,并且具有主动冷却的喷嘴或利用喷嘴中的烧蚀材料,如上所述。主动冷却可以使用来自例如通常保留用于冷却发动机的燃料的散热器或者增加高超音速交通工具的重量的消耗性散热器。此外,烧蚀材料可能不提供再使用并且增加运行高超音速交通工具的成本。
发明内容
相应地,旨在解决或解答上面识别的问题或关注点中的至少一个或更多个的设备和方法会找到实用性。
以下是根据本公开的主题的可以要求或可以不要求保护的示例的非详尽列表。
根据本公开的主题的一个示例涉及一种用于吸气式发动机的喷嘴壁,该喷嘴壁包括:经受发动机排气流的第一壁表面;喷嘴冷却系统,包括布置在第一壁表面附近的至少一个热交换流体通道,以便提高从流体贮存器流到至少一个动力提取装置的冷却流体的温度;并且其中冷却流体从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统被喷射。
根据本公开的主题的另一个示例涉及一种吸气式发动机,其包括:喷嘴;喷嘴冷却系统,喷嘴冷却系统包括联接到喷嘴的第一冷却子系统,以便将热量从喷嘴传递到从流体贮存器流到至少一个动力提取装置的冷却流体;并且其中冷却流体从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统被喷射。
根据本公开的主题的又一个示例涉及一种交通工具,包括:具有喷嘴的吸气式发动机,其中发动机排气流通过喷嘴离开吸气式发动机;喷嘴冷却系统,其包括联接到喷嘴的第一冷却子系统,以便将热量从喷嘴传递到从流体贮存器流到至少一个动力提取装置的冷却流体;并且其中冷却流体从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统被喷射。
根据本公开的主题的又一个示例涉及一种用于操作吸气式发动机的方法,该方法包括:使用联接到喷嘴的喷嘴冷却系统的第一冷却子系统将热量从吸气式发动机的喷嘴传递到冷却流体,其中冷却流体从流体贮存器通过第一冷却子系统流到至少动力提取装置;并且从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统喷射冷却流体。
根据本公开的主题的另一个示例涉及一种用于操作交通工具的方法,该方法包括:使用联接到喷嘴的喷嘴冷却系统的第一冷却子系统将热量从交通工具的吸气式发动机的喷嘴传递到冷却流体,其中冷却流体从流体贮存器通过第一冷却子系统流到至少动力提取装置,并且其中发动机排气流通过喷嘴离开吸气式发动机;以及从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统喷射冷却流体。
附图说明
因此,已经概括地描述了本公开的示例,现在将参考附图,附图不一定按比例绘制,并且其中相同的附图标记在若干视图中表示相同或相似的部分,并且其中:
图1是根据所公开实施例的各方面的包含喷嘴和喷嘴冷却系统的交通工具的示意性框图。
图2是根据所公开实施例的各方面的图1的喷嘴冷却系统的示意性框图。
图3是根据所公开实施例的各方面的包括附加冷却特征的图2的喷嘴冷却系统的示意性框图。
图4A是根据所公开实施例的各方面的图1的喷嘴冷却系统的一部分的侧面横截面说明。
图4B是根据所公开实施例的各方面的图1的喷嘴冷却系统的一部分的侧面横截面说明。
图5是根据所公开实施例的各方面的包括附加冷却特征的图2的喷嘴冷却系统的示意性框图。
图6是根据所公开实施例的各方面的包括附加冷却特征的图2的喷嘴冷却系统的示意性框图。
图7是根据所公开实施例的各方面的包括附加冷却特征的图2的喷嘴冷却系统的示意性框图。
图8是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性横截面说明。
图9是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性横截面说明。
图10是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性横截面说明。
图11是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性透视横截面说明。
图12是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性横截面说明。
图13是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性横截面说明。
图14是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性横截面说明。
图15是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性透视说明。
图16是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性透视说明。
图17是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性横截面说明。
图18是根据所公开实施例的各方面的包含图1的喷嘴冷却系统的特征的图1的喷嘴的一部分的示意性横截面说明。
图19是根据所公开实施例的各方面的操作吸气式发动机的示例性方法的流程图,吸气式发动机包括图1的喷嘴和喷嘴冷却系统。以及
图20是根据所公开实施例的各方面的操作包括图1的喷嘴和喷嘴冷却系统的交通工具的示例性方法的流程图。
具体实施方式
参考图1,所公开实施例的方面提供喷嘴冷却系统100,其至少包括第一冷却子系统170,以及在一些方面,第二冷却子系统180,用于冷却交通工具160的吸气式发动机150的喷嘴140。喷嘴冷却系统100还可以包括动力提取装置130,用于向吸气式发动机150和交通工具160中的一个或更多个提供动力。吸气式发动机150是超音速(例如,约1.3马赫到约5.0马赫)发动机151和高超音速(例如,约5.0马赫以上)发动机152中一个或更多个。吸气式发动机150是任何合适的超音速发动机151或高超音速发动机152。超音速发动机151的示例包括但不限于涡轮风扇157、涡轮喷气发动机153和冲压式喷气发动机155或其任何组合。高超音速发动机152的示例包括但不限于超燃冲压发动机154、冲压式喷气发动机155和联合循环发动机158或其任何组合。交通工具160可以是任何合适的交通工具,例如超音速交通工具161(能够以约1.3马赫到约5.0马赫的速度行进)和高超音速交通工具162(能够以约5.0马赫以上的速度行进)中的一个或更多个。
喷嘴冷却系统100包括至少一个热交换流体通道169(图2和图6),其联接到喷嘴140以通过热传递冷却喷嘴140。在一些方面,喷嘴冷却系统100还包括通过喷嘴140的喷嘴壁141的多个薄膜冷却孔190,以提供喷嘴壁141的第一壁表面142的薄膜冷却,其中第一壁表面142经受发动机排气流159。
喷嘴冷却系统100包括动力提取装置130,动力提取装置130经配置以从喷嘴冷却系统100的冷却流体111提取能量并且以机械能131和电能132中的一种或更多种的形式产生提取的动力175。动力提取装置是任何合适的动力提取装置,例如涡轮机133或往复式发动机134(例如蒸汽发动机),其由汽化的冷却流体(例如,气相的冷却流体)驱动或提供动力。动力提取装置130可以指蒸汽动力的发电机和蒸汽动力的机械能生成器中的一个或更多个。动力提取装置130与吸气式发动机150分离并且不同,其中冷却流体111与发动机排气流159不同并且分离,直到冷却流体111从喷嘴冷却系统100排出之后。
根据所公开实施例的方面,至少一个热交换流体通道169从布置在交通工具160上的流体贮存器110或吸气式发动机150所在的其他合适位置接收冷却流体111。流体贮存器110是可再填充的,使得冷却流体111在任何合适的时间被添加,例如在飞行之间或在飞行期间,用于喷嘴冷却系统100的操作。喷嘴冷却系统100工作以实现热动力平衡,并且在一些方面,包括一个或更多个膨胀阀120或其他合适的流量控制装置,以维持上游液体状态或改善喷嘴冷却系统100和/或动力提取装置130内的下游蒸汽质量和/或来自喷嘴冷却系统100的排气流。为了控制一个或更多个膨胀阀120,冷却流体111的温度和/或压力和/或流速和/或流动质量由喷嘴冷却系统100的至少一个传感器121、122、123、124监测。至少一个传感器121、122、123、124将表示在相应传感器位置处的冷却流体111的压力和/或温度和/或流速和/或流动质量的传感器信号提供到控制器101。在一个方面,控制器101是交通工具160和/或吸气式发动机150的控制器,而在其他方面,控制器101是用于喷嘴冷却系统100的专用控制器。控制器与一个或更多个膨胀阀120和/或冷却剂泵125连通,以控制流过喷嘴冷却系统100的冷却流体111的一个或更多个特性,以维持在喷嘴冷却系统100内的热平衡、所需的冷却、蒸汽质量等。
根据本文描述的公开的实施例的方面的喷嘴冷却系统100提供吸气式发动机150的冷却,同时还为交通工具160提取动力,诸如用于操作例如交通工具160的燃料泵163(或者任何合适的液压泵)、冷却剂泵125或交通工具160的任何其他合适的机械和/或电气装置的动力。在所公开的实施例的方面中,在喷嘴140的上游端144附近的大的热负荷(例如,喷嘴140的最高温度区域)用冷却流体111(例如,加压至高压)主动冷却并且用于在冷却流体111从液相到气相的相变期间利用汽化热生成例如交通工具160的动力。在一些方面,冷却流体111以气相膨胀通过动力提取装置,并且在其他方面,以其他方式用于发电。在一些方面,来自发电膜的排出气体冷却喷嘴的第一壁表面142,而在其他方面,排出的气体离开喷嘴冷却系统而没有膜冷却第一壁表面142。
所公开实施例的方面提供由任何合适的常规材料构成的喷嘴,包括但不限于奥氏体镍-铬基超合金、镍-铬-铁基超合金、陶瓷复合基体、铝、铝合金、钛、钛合金、钢、钢合金或其任何组合(可能包括或不包括烧蚀涂层/材料),以便减少喷嘴140、吸气式发动机150和/或交通工具160的成本。所公开实施例的方面还降低了交通工具160维护和/或吸气式发动机150维护的成本,例如,在每次交通工具行驶(例如,飞行)之后。
以下提供根据本公开的主题的可能要求或可能未要求保护的说明性非穷举示例。
参考图1、图2、图4A和图4B,喷嘴冷却系统100联接到交通工具160的吸气式发动机150的喷嘴140,其中发动机排气流159在流动方向156上离开喷嘴140。这样,喷嘴具有相对于发动机排气流159的流动方向156的上游端144和下游端145。喷嘴140包括喷嘴壁141,喷嘴壁141包括第一壁表面142和第二壁表面143。
喷嘴冷却系统100包括含有冷却流体111的流体贮存器110、冷却剂泵125、第一冷却子系统170和联接到第一冷却子系统170的动力提取装置130。冷却流体111是水、去离子水、抑制乙二醇和水溶液、介电流体中的一个或更多个和/或任何其他合适的冷却流体,注意冷却流体111喷射到例如地球大气中而不在发动机排气流159中燃烧的情况下,冷却流体可以是可生物降解的。冷却流体111以任何合适的温度和压力存储在流体贮存器110中,例如,约14.7psi(约101kPa)的压力(在其他方面,流体贮存器110内的冷却流体111的压力可以大于或小于约14.7psi)和约100°F(约38℃)的温度(在其他方面,流体贮存器110内的冷却流体的温度可以大于或小于约100°F)。流体贮存器110内的冷却流体111处于液相并且具有约0%的蒸汽质量(例如,基本上所有液体,不存在冷却流体蒸汽)。
冷却剂泵125被布置在流体贮存器110和第一冷却子系统170之间并且联接到流体贮存器110和第一冷却子系统170。冷却剂泵125经配置以将冷却流体111加压到约3000psi(约20700kPa)的压力701A(在其他方面,压力701A可以大于或小于3000psi),使得冷却流体111以液相进入第一冷却子系统170(即,具有零蒸汽质量(约100%液体))。对冷却流体111加压还可以使冷却流体的温度702A提高到约100°F(约38℃)(在其他方面,温度702A可以大于或小于100°F并且可以取决于冷却流体111的压力701A)。第一冷却子系统170联接到喷嘴140,以便将热量从喷嘴140传递到从流体贮存器110流动到至少动力提取装置130的冷却流体111(例如,以提高冷却流体111的温度)。例如,喷嘴冷却系统100包括至少一个热交换流体通道169,其中至少一些热交换流体通道169作为第一热交换流体通道167包括在第一冷却子系统170中,布置在第一壁表面142附近,以提高从流体贮存器110流到动力提取装置130的冷却流体111的温度。
第一热交换流体通道167具有用于使冷却流体在第一壁表面142附近流动的任何合适的配置。例如,第一热交换流体通道167包括冷却剂供应通道200、冷却剂收集器210和一个或更多个喷嘴壁冷却剂通道220,该一个或更多个喷嘴壁冷却剂通道220在冷却剂供应通道200和冷却剂收集器210之间延伸并且流体地联接到冷却剂供应通道200和冷却剂收集器210。参考图4A,一个或更多个喷嘴壁冷却剂通道220(例如,至少一个热交换流体通道169)可以被布置在喷嘴壁141的外部但是与喷嘴壁141联接,例如被布置在第二壁表面143的外部但是与第二壁表面143联接,以被布置在第一壁表面142附近。在其他方面,参见图4B,一个或更多个喷嘴壁冷却剂通道220(例如,至少一个热交换流体通道169)被布置在第一壁表面142和第二壁表面143之间,以在喷嘴壁141的内部或与喷嘴壁141集成。
在一个或更多个喷嘴壁冷却剂通道220(例如,至少一个热交换流体通道169)被布置在第一壁表面142和第二壁表面143之间的情况下,第一壁表面142和第二壁表面143形成用于冷却流体111的压力容器147。在该方面,冷却流体111以液相流过第一热交换流体通道的至少一部分并通过来自喷嘴壁141的热传递而沸腾,使得冷却流体111的至少部分以气相离开第一热交换流体通道167。离开第一冷却子系统170的第一热交换流体通道167的冷却流体111的温度702B可以是约680°F(约360℃)(在其他方面,温度702B可以大于或小于约680°F)并且具有约3000psi或更低(约20700kPa或更低)的压力701B。离开第一冷却子系统170的第一热交换流体通道167的冷却流体111的蒸汽质量700B可以大于约零(100%液体)和小于或约100%(例如,约100%蒸汽/气体)。
冷却流体111以气相流到动力提取装置130。动力提取装置130经配置以从冷却流体111中提取机械能131和电能132中的一个或更多个。从动力提取装置130下游的喷嘴冷却系统100喷射冷却流体111。例如,在该方面,冷却流体111作为动力提取装置排出气体135离开动力提取装置130并且从喷嘴冷却系统100被喷射到例如交通工具160外部的大气。离开动力提取装置130的冷却流体111的压力701C可以是约25psi(约170kPa)(在其他方面,压力701C可以大于或小于约25psi),冷却流体111的温度702C可以是约430°F(约220℃)(在其他方面,温度702C可以多于或小于约430°F),并且冷却流体的蒸汽质量700C可以是约100%(在其他方面,蒸汽质量700C可小于约100%)。
参考图1和图3,在另一方面,图2的喷嘴冷却系统100还包括联接到喷嘴140和第一冷却子系统170的第二冷却子系统180。这里,第二冷却子系统180跟随动力提取装置130并且经配置以从第一冷却子系统170(例如,通过动力提取装置130)接收(例如,至少以气相)冷却流体111,并且通过喷嘴140喷射冷却流体111,作为冷却剂排气135C(例如,被引导通过第二冷却子系统180的动力提取装置排出气体135),以实现经受发动机排气流159的喷嘴140的第一壁表面142的薄膜冷却。例如,第二冷却子系统180包括多个薄膜冷却孔190,其由至少第一壁表面142限定并延伸通过至少第一壁表面142。在一个方面,多个薄膜冷却孔190由第一壁表面142和第二壁表面143限定并延伸通过第一壁表面142和第二壁表面143。多个薄膜冷却孔190在第一壁表面142处喷射冷却流体111(蒸汽质量为约100%或接近约100%)作为冷却剂排气135C,以实现第一壁表面142的薄膜冷却。冷却剂排气135C可具有约430°F(约220℃)的温度7002C(在其他方面,温度可高于或低于约430°F),具有约25psi的压力(约为172kPa)(在其他方面,压力可以大于或小于约25psi)并且具有基本上等于蒸汽质量700B的蒸汽质量700C(在其他方面,蒸汽质量700C可以大于或少于蒸汽质量700B)。
第二冷却子系统180包括联接到第一壁表面142和/或第二壁表面143的至少一个流体歧管300。至少一个流体歧管300与多个薄膜冷却孔190流体连通并联接多个薄膜冷却孔190到动力提取装置130,以将动力提取装置排出气体135引导到多个薄膜冷却孔190。多个薄膜冷却孔190中的每个具有用于流体通道的任何合适的横截面形状,并在第一壁表面142处喷射冷却流体111。例如,多个薄膜冷却孔190中的一个或更多个可具有圆形横截面、开槽或椭圆形/矩形横截面、正方形横截面、三角形横截面或任何其他合适的横截面。多个薄膜冷却孔190中的至少一个相对于第一壁表面142布置(如图3所示)(例如,相对于第一壁表面142成角度),以便沿第一壁表面142喷射动力提取装置排出气体135,其中动力提取装置排出气体135沿第一壁表面142形成薄膜冷却边界层。图3(以及图7)中的至少一个热交换流体通道169和多个薄膜冷却孔190的相对位置仅是示例性的,因为至少一个热交换流体通道169和多个薄膜冷却孔190可具有如本文所描述的任何合适的相对位置。
参考图1和图5,在另一方面,图2的喷嘴冷却系统100还包括膨胀阀120。膨胀阀120被布置在第一冷却子系统170和动力提取装置130之间并且联接到第一冷却子系统170和动力提取装置130。在图5中,喷嘴壁冷却剂通道220是液体冷却通道520,冷却剂供应通道200是液体冷却剂供应通道500,并且冷却剂收集器210是液体冷却剂收集器510(例如,壁冷却剂通道210、冷却剂供应通道200和冷却剂收集器210是液体冷却流体通道,其中冷却以液体状态流动。膨胀阀120可以是任何合适的阀,例如节流阀127(图1),其经配置以将第一冷却子系统170内或离开第一冷却子系统170的冷却流体111从液相转换成气相。例如,当冷却流体111流过膨胀阀120时,膨胀阀120闪蒸冷却流体111,以控制第一冷却系统170内或进入动力提取装置130的冷却流体111的蒸汽质量。
膨胀阀120可以通过第一冷却子系统170的第一热交换流体通道167实现维持冷却流体111的压力,使得离开第一冷却子系统170的第一热交换流体通道167的冷却流体的压力701B与压力701A基本相同。膨胀阀120还可以通过第一冷却子系统170的第一热交换流体通道167实现维持冷却流体111的蒸汽质量,使得离开第一冷却子系统170的第一热交换流体通道167的冷却流体的蒸汽质量700B基本上处于或接近约100%。随着冷却流体111通过膨胀阀120膨胀,冷却流体111的压力701D和温度702D降低。例如,压力701D可以是约200psi(约1380kPa)(在其他方面,压力可以大于或小于约200psi)并且温度702D可以是约380°F(约190℃)(在其他方面,温度可以大于或小于约380°F)。膨胀阀120将冷却流体的蒸汽质量700D提高到大于0%且小于约100%的质量(在一个方面,蒸汽质量700D为约46%但可高于或低于约46%)。
参考图1和图6,在另一方面,图2的喷嘴冷却系统100的至少一个热交换流体通道169包括第一热交换流体通道和第二热交换流体通道168。第二热交换流体通道168可以与第一热交换流体通道167基本类似。例如,第二热交换流体通道168包括冷却剂供应通道600、冷却剂收集器610以及一个或更多个喷嘴壁冷却剂通道620,喷嘴壁冷却剂通道620在冷却剂供应通道600和冷却剂收集器610之间延伸并流体联接到冷却剂供应通道600和冷却剂收集器610。参考图4A,一个或更多个喷嘴壁冷却剂通道620(例如,至少一个热交换流体通道169)可以被布置在喷嘴壁141的外部但是联接到喷嘴壁141,例如,被布置在第二壁表面143的外部但是联接到第二壁表面143,以被布置在第一壁表面142附近。在其他方面,参见图4B,一个或更多个喷嘴壁冷却剂通道620(例如,至少一个热交换流体通道169)被布置在第一壁表面142和第二壁表面143之间,以便在喷嘴壁141的内部或与喷嘴壁141集成。
第二热交换流体通道168联接到第一热交换流体通道167,并且经配置以提高以气相流过第二热交换流体通道的冷却流体的另一温度702E和蒸汽质量700E。在该方面,冷却流体111从第一热交换流体通道167流出并且被第二热交换流体通道168过热,以将离开第二热交换流体通道168的冷却流体的蒸汽质量700E增加到约100%(例如,约100%蒸汽)(在其他方面,蒸汽质量700E可小于约100%)。离开第二热交换流体通道168的冷却流体111的温度可以通过第二热交换流体通道168提高到约700°F(约370℃)的温度702E(在其他方面,温度702E可以是大于或等于约700°F)。离开第二热交换流体通道168的冷却流体的压力701E可以与离开第一热交换流体通道167的冷却流体的压力701B基本相同(在其他方面,压力701E可以大于或小于压力701B)。
参考图1、图6和图11-图14,第一冷却子系统170的第一热交换流体通道167(例如,在图6中所说明的方面,第一热交换通道167至少部分地是液体冷却通道520)和第二冷却子系统180的第二热交换流体通道168(例如,气态冷却通道620)可以相对于彼此具有任何合适的位置关系。例如,如图11、图12、图13和图14中所说明的,第一热交换流体通道167和第二热交换流体通道168相互交叉(例如,并置;并排放置,使得第一热交换流体通道167中的一个设置在第二热交换流体通道中的两个之间,或者反之亦然)。在其他方面,如图14中所说明的,第一热交换流体通道167和第二热交换流体通道168串联布置(例如,并置;并排放置,其中第一热交换流体通道167中的一个或更多个相对于流动方向156位于第二热交换流体通道168中的一个或更多个的上游或下游。
在另一方面,至少一个热交换流体通道169(例如,第一热交换流体通道167和第二热交换流体通道168中的一个或更多个)包括至少基本线性的流体通道1100(图11),在喷嘴壁141的上游端144和下游端145之间延伸。在另一方面,至少一个热交换流体通道169(例如,第一热交换流体通道167和第二热交换流体通道168中的一个或更多个)包括至少蛇形流体通道1600(见图15,其图示说明高超音速发动机152的喷嘴140的一部分;以及图16,其图示说明超音速发动机151的喷嘴140),在喷嘴壁141的上游端144和下游端145之间延伸。在其他方面,至少一个热交换流体通道169(例如,第一热交换流体通道167和第二热交换流体通道168中的一个或更多个)的配置可以以任何合适的方式组合。例如,至少一个热交换流体通道169的一部分可以是蛇形的,而另一部分可以是基本上线性的和/或具有延伸通过喷嘴141壁或在喷嘴141壁附近的任何合适的形状。
在一个方面,至少一个热交换流体通道169(例如,第一热交换流体通道167和第二热交换流体通道168中的一个或更多个)的内表面1201可以是基本上光滑的(例如,基本上没有突起——参见例如图12)。在另一方面,至少一个热交换流体通道169(例如,第一热交换流体通道167和第二热交换流体通道168中的一个或更多个)包括一个或更多个延伸的热传递突起1200(图12),其从至少一个热交换流体通道169的内表面1201延伸,以增加至少一个热交换流体通道169的热传递面积。一个或更多个热传递突起1200可以具有任何合适的配置,包括但是不限于钉(pin)和翼片(fin)中的一个或更多个。
在图2-图6中说明的所公开的实施例的方面可以以任何合适的方式彼此组合。例如,参见图1和图7,图5的膨胀阀120和图3的多个薄膜冷却孔190被添加到图6中所说明的喷嘴冷却系统中。在图7中,膨胀阀120设置在冷却剂收集器210和冷却剂供应通道600之间的第一冷却子系统170内,冷却剂收集器210在该方面是液体冷却剂收集器510,冷却剂供应通道600是气态冷却剂供应通道。在图7中,喷嘴壁冷却剂通道220是液体冷却通道520,冷却剂供应通道200是液体冷却剂供应通道500,并且冷却剂收集器210是液体冷却剂收集器510(例如,壁冷却剂通道210、冷却剂供应通道200和冷却剂收集器210是液体冷却流体通道,其中冷却流体以液体状态流动。在图7中,冷却剂供应通道600、冷却剂收集器610和喷嘴壁冷却剂通道620是气态冷却流体通道,其中冷却流体111以气态流动。在图7中,膨胀阀120至少部分地控制以气相流到第二热交换流体通道168的冷却流体111的质量。多个薄膜冷却孔190沿着喷嘴140的第一壁表面喷射动力提取装置排出气体135。在该方面,可以提供如上面所描述的温度、压力和蒸汽质量;然而,离开第二热交换流体通道168的压力701E可以与离开膨胀阀的压力701D基本相同(在其他方面,压力701E可以大于或小于压力701D)。
参见图1和图8-图14,至少一个热交换流体通道169(包括第一热交换流体通道167和第二热交换流体通道168)可以相对于通过喷嘴140的发动机排气流159的流动方向156与多个薄膜冷却孔190具有任何合适的位置关系。以下是至少一个热交换流体通道169和多个薄膜冷却孔190之间的合适位置关系的非限制性示例。在一个方面,至少热交换流体通道169中的一个或更多个相对于发动机排气流159的流动方向156设置在多个薄膜冷却孔190中的一个或更多个的上游(图8、图10和图12)。在另一方面,至少一个热交换流体通道169中的一个或更多个相对于发动机排气流159的流动方向156设置在多个薄膜冷却孔190中的一个或更多个的下游(图9和图10)。在另一方面,多个薄膜冷却孔190中的一个或更多个相对于发动机排气流的流动方向设置在至少一个热交换流体通道169中的一个或更多个的上游(图9、图10和图13)。在又一方面,多个薄膜冷却孔190中的一个或更多个相对于发动机排气流159的流动方向156设置在至少一个热交换流体通道169中的一个或更多个的下游(图8、图10和图12)。
在一个方面,至少一个热交换流体通道169和多个薄膜冷却孔190在横向于发动机排气流159的流动方向156的方向上相对于彼此交替布置(图10和图14)。至少一个热交换流体通道169和多个薄膜冷却孔190也可以在基本平行于发动机排气流159的流动方向156的方向上相对于彼此交替地布置(图11)。在一个方面,至少一个热交换流体通道169和多个薄膜冷却孔190沿着喷嘴140的喷嘴壁141的共用部分并置,如图10、图11和图14中所说明的。至少一个热交换流体通道169和多个薄膜冷却孔190也可以相对于彼此串联布置,如图8、图9、图12和图13所说明的。
参考图17和图18,至少一个热交换流体通道169和多个薄膜冷却孔190中的一个或更多个的浓度(例如,多个薄膜冷却孔190的孔1800的数量或面积密度和/或至少一个热交换流体通道169的流体通道1700的数量或面积密度)在喷嘴140的喷嘴壁141的上游端144附近比在喷嘴140的喷嘴壁141的下游端145附近大。例如,当各个流体通道220(或520)、620的位置接近喷嘴壁141的下游端145时,在流动方向156上至少一个热交换流体通道169的流体通道220(或520)、620之间的距离1701增加了n倍(例如,n1、n2、n3……)或者任何其它合适的量。当多个薄膜冷却孔190的相应孔的位置接近喷嘴壁141的下游端145时,在流动方向156上多个薄膜冷却孔190中的每个之间的距离1801增加了m倍(例如,m1、m2、m3……)或任何其它合适的量。
参考图1、图2、图3、图5、图6和图7,喷嘴冷却系统100包括至少一个传感器121、122、123、124,其经配置以感测第一冷却子系统170和第二冷却子系统180和控制器101中的一个或更多个内的冷却流体111的温度702A-702E,压力701A-701E以及蒸汽质量700B-700E中的一个或更多个。至少一个传感器121中的一个或更多个(例如,传感器121A、121B、123C、123D)联接到第一冷却子系统170,用于至少感测第一冷却子系统170内的冷却流体111的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个。至少一个传感器124中的一个或更多个联接到动力提取装置,用于感测流过动力提取装置130的冷却流体111的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。至少一个传感器123中的一个或更多个联接到第二冷却子系统180,用于至少感测第二冷却子系统180内的冷却流体111的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个。至少一个传感器122中的一个或更多个(例如,传感器122A、122B)联接到喷嘴140,用于感测在喷嘴壁141的一个或更多个位置处喷嘴140的温度。图2、图3、图5、图6和图7说明了至少一个传感器121、122、123的示例性位置。然而,在其他方面,至少一个传感器121、122、123可以放置在喷嘴冷却系统100的(一个或更多个)任何合适的位置处。
控制器101联接到至少一个传感器121、122、123、124以及冷却剂泵125和膨胀阀120中的一个或更多个。控制器经配置以基于从至少一个传感器121、122、123、124接收的信号,控制冷却剂泵125和膨胀阀120中的一个或更多个。例如,控制器101利用冷却剂泵125实现控制冷却流体111特性中的一个或更多个,例如冷却流体111通过喷嘴冷却系统100的流速250(图2)、冷却流体111通过喷嘴冷却系统100的质量流率252(图2)、在喷嘴冷却系统100内的一个或更多个位置处的冷却流体111的温度702A-702E、在喷嘴冷却系统100内的一个或更多个位置处的冷却流体111的压力701A-701E以及在喷嘴冷却系统100内的一个或更多个位置处的冷却流体111的蒸汽质量700B-700E,或者冷却流体的任何其他合适的特性。
膨胀阀120联接到控制器101并且设置在第一冷却子系统170和第二冷却子系统180之间,以便与第一冷却子系统170和第二冷却子系统180流体连通,其中控制器101利用膨胀阀120实现基于从至少一个传感器121、122、123、124接收的信号将冷却流体111从液相转换为气相。例如,通过例如打开和关闭(调节)膨胀阀120,控制器101控制冷却流体111的特性,例如在喷嘴冷却系统100内的一个或更多个位置处的冷却流体111的蒸汽质量700B-700E、冷却流体111通过喷嘴冷却系统100的流速250(图2)、冷却流体111通过喷嘴冷却系统100的质量流率252(图2)或者冷却流体111的任何其他合适的特性中的一个或更多个。
参考图1和图19,将根据所公开实施例的方面描述用于操作吸气式发动机150的示例性方法。该方法包括使用联接到喷嘴140的喷嘴冷却系统100的第一冷却子系统170将热量从吸气式发动机150的喷嘴140传递到冷却流体111(如上面所描述的)(图19中的框1900),其中冷却流体111从流体贮存器110通过第一冷却子系统170流到至少动力提取装置130。在联接到喷嘴140和第一冷却子系统170二者的喷嘴冷却系统100的第二冷却子系统180中从第一冷却子系统170接收冷却流体111(图19中的框1905)。以液相流过第一冷却子系统170的至少一个第一热交换流体通道167的冷却流体111的温度提高,并且以气相流过联接到第一热交换流体通道167的第二冷却子系统180的至少一个第二热交换流体通道168的冷却流体111的另一温度也提高。冷却流体111从液相转换为气相,其中膨胀阀120设置在第一冷却子系统170和第二冷却子系统180之间并且联接到第一冷却子系统170和第二冷却子系统180。第二冷却子系统180包括动力提取装置130,并且利用第二冷却子系统180从冷却流体111中提取能量(图19中的框1910)。利用动力提取装置130将从冷却流体111提取的能量转换成机械能131和电能132中的一个或更多个。
该方法包括从动力提取装置130下游的喷嘴冷却系统100喷射冷却流体111(图19中的框1930)。例如,冷却流体111是来自第二冷却子系统180,通过喷嘴140,实现经受发动机排气流159的喷嘴140的第一壁表面142的薄膜冷却。冷却流体111通过由至少第一壁表面142限定并延伸通过至少过第一壁表面142的第二冷却子系统180的多个薄膜冷却孔190被喷射。
该方法还可以包括在第一冷却子系统170和第二冷却子系统180中的一个或更多个内利用至少一个传感器121、122、123、124感测冷却流体111的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个(例如,冷却流体特性)(图19中的框1920),其中控制器101基于从至少一个传感器接收的信号控制冷却剂泵和/或膨胀阀120。
参考图1和图20,将根据所公开实施例的方面描述用于操作交通工具160的示例性方法。该方法包括使用联接到喷嘴140的喷嘴冷却系统100的第一冷却子系统170将热量从交通工具160的吸气式发动机150的喷嘴140传递到冷却流体111(如上文所描述的)(图20中的框2000),其中冷却流体111从流体贮存器110通过第一冷却子系统170流到至少动力提取装置130。冷却流体111以液相流过第一冷却子系统170的至少一个第一热交换流体通道167,其温度提高,并且冷却流体111以气相流过联接到第一热交换流体通道167的第二冷却子系统180的至少一个第二热交换流体通道168,其另一温度也提高。冷却流体111从液相转换为气相,其中膨胀阀120设置在第一冷却子系统170和第二冷却子系统180之间并且联接到第一冷却子系统170和第二冷却子系统180。利用动力提取装置从冷却流体111中提取能量(图20中的框2010)。利用动力提取装置130,从冷却流体111提取的能量转换成机械能131和电能132中的一个或更多个。
该方法包括从动力提取装置130下游的喷嘴冷却系统100喷射冷却流体111(图20中的框2030)。例如,通过喷嘴140从第二冷却子系统180喷射冷却流体111,从而实现经受发动机排气流159的喷嘴140的第一壁表面142的薄膜冷却。冷却流体111被喷射通过由至少第一壁表面142限定并延伸通过至少第一壁表面142的第二冷却子系统180的多个薄膜冷却孔190。在第二冷却子系统180中从第一冷却子系统170接收冷却流体111,并且喷射的冷却流体相对于第一壁表面142放置以便屏蔽第一壁表面142,并且至少部分地形成喷嘴冷却系统100的第二冷却子系统180(图20中的框2040)。
该方法还可以包括在第一冷却子系统170和第二冷却子系统180中的一个或更多个内利用至少一个传感器121、122、123、124感测冷却流体111的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个(例如,冷却流体特性)(图20中的框2020),其中控制器101基于从至少一个传感器接收的信号控制冷却剂泵和/或膨胀阀120。
根据本公开的方面提供以下内容:
A1.用于吸气式发动机的喷嘴壁,该喷嘴壁包括:
经受发动机排气流的第一壁表面;
喷嘴冷却系统,其包括设置在第一壁表面附近的至少一个热交换流体通道,以提高从流体贮存器流到至少一个动力提取装置的冷却流体的温度;以及
其中冷却流体从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统被喷射。
A2.根据段落A1所述的喷嘴壁,其中喷嘴冷却系统还包括多个薄膜冷却孔,其由至少第一壁表面限定并延伸通过至少第一壁表面,使得多个薄膜冷却孔喷射冷却流体作为第一壁表面处的动力提取装置排出气体以提供第一壁表面的薄膜冷却。
A3.根据段落A2所述的喷嘴壁,还包括第二壁表面,其中多个薄膜冷却孔由第一壁表面和第二壁表面限定并延伸通过第一壁表面和第二壁表面。
A4.根据段落A2所述的喷嘴壁,还包括第二壁表面,其中至少一个热交换流体通道设置在第一壁表面和第二壁表面之间。
A5.根据段落A2所述的喷嘴壁,还包括联接到第二壁表面的至少一个流体歧管,至少一个流体歧管与多个薄膜冷却孔流体连通。
A6.根据段落A2所述的喷嘴壁,其中多个薄膜冷却孔中的至少一个相对于第一壁表面布置,以沿着第一壁表面喷射动力提取装置排出气体。
A7.根据段落A2(和/或段落A3-A6)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道中的一个或更多个相对于发动机排气流的流动方向设置在多个薄膜冷却孔中的一个或更多个的上游。
A8.根据段落A2(和/或段落A3-A6)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道中的一个或更多个相对于发动机排气流的流动方向设置在多个薄膜冷却孔中的一个或更多个的下游。
A9.根据段落A2(和/或段落A3-A6)所述的喷嘴壁,其中多个薄膜冷却孔中的一个或更多个相对于发动机排气流的流动方向设置在至少一个热交换流体通道中的一个或更多个的上游。
A10.根据段落A2(和/或段落A3-A6)所述的喷嘴壁,其中多个薄膜冷却孔中的一个或更多个相对于发动机排气流的流动方向设置在至少一个热交换流体通道中的一个或更多个的下游。
A11.根据段落A2(和/或段落A3-A6)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道和多个膜冷却孔在横向于发动机排气流的流动方向的方向上相对于彼此交替布置。
A12.根据段落A2(和/或段落A3-A6)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道和多个薄膜冷却孔在基本平行于发动机排气流的流动方向的方向上相对于彼此交替布置。
A13.根据段落A2(和/或段落A3-A6)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道和多个膜冷却孔沿着喷嘴壁的共用部分并置。
A14.根据段落A2(和/或段落A3-A6)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道和多个膜冷却孔相对于彼此串联布置。
A15.根据段落A1(和/或A2-A14段)所述的喷嘴壁,还包括:
上游端,其相对于发动机排气流的流动方向,至少由第一壁表面限定;以及
下游端,其至少由第一壁表面限定并设置在上游端的下游。
A16.根据段落A15(和/或段落A2-A14)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道包括第一热交换流体通道和第二热交换流体通道,其中
第一热交换流体通道经配置以提高以液相流过第一热交换流体通道的冷却流体的温度,以及
第二热交换流体通道联接到第一热交换冷却通道,并且经配置以提高以气相流过第二热交换流体通道的冷却流体的另一温度。
A17.根据段落A16所述的喷嘴壁,其中第一热交换流体通道和第二热交换流体通道彼此相互交叉。
A18.根据段落A1(和/或段落A3-A17)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道至少包括基本线性的流体通道,其在喷嘴壁的上游端和下游端之间延伸。
A19.根据段落A1(和/或段落A2-A17)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道至少包括蛇形流体通道,其在喷嘴壁的上游端和下游端之间延伸。
A20.根据段落A1(和/或段落A2-A19)的所述喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道和多个薄膜冷却孔中的一个或更多个的浓度在喷嘴壁的上游端附近比在喷嘴壁的下游端附近大。
A21.根据段落A1所述的喷嘴壁,还包括联接到第一壁表面的至少一个流体歧管,至少一个流体歧管与多个薄膜冷却孔流体连通。
A22.根据段落A1(和/或段落A2-A21)所述的喷嘴壁,还包括第二壁表面,其中第一壁表面和第二壁表面形成用于冷却流体的压力容器。
A23.根据段落A1(和/或段落A2-A22)所述的喷嘴壁,其中喷嘴的至少第一壁表面包括奥氏体镍-铬基超合金、镍-铬-铁基超合金、陶瓷基质复合物、铝、铝合金、钛、钛合金、钢或钢合金。
A24.根据段落A1(和/或段落A2-A23)所述的喷嘴壁,其中至少一个热交换流体通道包括从至少一个热交换流体通道的内表面延伸的热传递突起。
A25.根据段落A24所述的喷嘴壁,其中热传递突起包括钉和翼片中的一个或更多个。
B1.一种吸气式发动机,包括:
喷嘴;
喷嘴冷却系统,包括联接到喷嘴的第一冷却子系统,以将热量从喷嘴传递到从流体贮存器流到至少一个动力提取装置的冷却流体;以及
其中冷却流体从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统被喷射。
B2.根据段落B1所述的吸气式发动机,其中:
喷嘴包括第一壁表面;以及
第一冷却子系统包括至少一个热交换流体通道,其设置在第一壁表面附近,以提高从流体贮存器流到动力提取装置的冷却流体的温度。
B3.根据段落B1(和/或段落B2)所述的吸气式发动机,其中喷嘴冷却系统还包括联接到喷嘴和第一冷却子系统二者的第二冷却子系统,其中第二冷却子系统经配置以
从第一冷却子系统接收冷却流体,其中至少冷却流体的温度通过动力提取装置降低,并且
通过喷嘴喷射冷却流体,以实现经受发动机排气流的喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却。
B4.根据段落B3所述的吸气式发动机,其中第二冷却子系统包括多个薄膜冷却孔,该多个薄膜冷却孔由至少第一壁表面限定并延伸通过至少第一壁表面,使得多个薄膜冷却孔在第一壁表面处以冷却剂排气的形式喷射冷却流体以实现喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却。
B5.根据段落B4所述的吸气式发动机,还包括第二壁表面,其中多个膜冷却孔由第一壁表面和第二壁表面限定并延伸通过第一壁表面和第二壁表面。
B6.根据段落B5所述的吸气式发动机,其中喷嘴的第一壁表面和第二壁表面形成用于冷却流体的压力容器。
B7.根据段落B4所述的吸气式发动机,还包括第二壁表面,其中至少一个热交换流体通道设置在第一壁表面和第二壁表面之间。
B8.根据段落B4所述的吸气式发动机,还包括联接到第二壁表面的至少一个流体歧管,至少一个流体歧管与多个薄膜冷却孔流体连通。
B9.根据段落B4所述的吸气式发动机,其中多个薄膜冷却孔中的至少一个相对于第一壁表面被布置,以沿着第一壁表面喷射动力提取装置排出气体。
B10.根据段落B4(和/或段落B5-B9)所述的吸气式发动机,其中,第一冷却子系统包括至少一个第一热交换流体通道,其经配置以提高以液相流过至少一个第一热交换流体通道的冷却流体的温度。
B11.根据段落B10所述的吸气式发动机,其中至少一个热交换流体通道中的一个或更多个相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向设置在多个薄膜冷却孔中的一个或更多个的上游。
B12.根据段落B10所述的吸气式发动机,其中至少一个热交换流体通道中的一个或更多个相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向设置在多个薄膜冷却孔中的一个或更多个的下游。
B13.根据段落B10所述的吸气式发动机,其中多个薄膜冷却孔中的一个或更多个相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向设置在至少一个热交换流体通道中的一个或更多个的上游。
B14.根据段落B10所述的吸气式发动机,其中多个薄膜冷却孔中的一个或更多个相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向设置在至少一个热交换流体通道中的一个或更多个的下游。
B15.根据段落B10所述的吸气式发动机,其中,至少一个热交换流体通道和多个薄膜冷却孔在横向于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向的方向上相对于彼此交替地布置。
B16.根据段落B10所述的吸气式发动机,其中,至少一个热交换流体通道和多个薄膜冷却孔在与通过喷嘴的发动机排气流的流动方向基本平行的方向上相对于彼此交替布置。
B17.根据段落B10(和/或段落B11-B16)所述的吸气式发动机,其中,至少一个热交换流体通道和多个薄膜冷却孔沿着喷嘴壁的共用部分并置。
B18.根据段落B10(和/或段落B11-B17)所述的吸气式发动机,其中至少一个热交换流体通道和多个薄膜冷却孔相对于彼此串联布置。
B19.段落B1(和/或段落B2-B18)所述的吸气式发动机,其中:
第一冷却子系统包括至少一个第一热交换流体通道,该第一热交换流体通道经配置以提高以液相流过至少一个第一热交换流体通道的冷却流体的温度,以及
第二冷却子系统包括至少一个第二热交换流体通道,该第二热交换流体通道联接到第一热交换冷却通道,并且经配置以提高以气相流过至少一个第二热交换流体通道的冷却流体的另一温度。
B20.根据段落B19所述的吸气式发动机,其中第一热交换流体通道和第二热交换流体通道彼此相互交叉。
B21.根据段落B19(和/或段落B20-B20)所述的吸气式发动机,其中至少一个第一热交换流体通道和至少一个第二热交换流体通道中的一个或更多个至少包括基本线性的流体通道,其相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向,在喷嘴的上游端和喷嘴的下游端之间延伸。
B22.根据段落B19(和/或段落B20-B20)所述的吸气式发动机,其中至少一个第一热交换流体通道和至少一个第二热交换流体通道中的一个或更多个至少包括蛇形流体通道,其相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向,在喷嘴的上游端和喷嘴的下游端之间延伸。
B23.根据段落B19(和/或段落B20-B22)所述的吸气式发动机,其中至少一个第一热交换流体通道和至少一个第二热交换流体通道中的一个或更多个的浓度相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向在喷嘴的上游附近比在喷嘴的下游端附近大。
B24.根据段落B1(和/或段落B2-B23)所述的吸气式发动机,其中喷嘴的至少第一壁表面包括奥氏体镍铬基超合金、镍铬铁基超合金、陶瓷基体复合材料、铝、铝合金、钛、钛合金、钢或钢合金。
B25.根据段落B1(和/或段落B2-B24)所述的吸气式发动机,其中冷却流体是水、去离子水、抑制的乙二醇和水溶液以及介电流体中的一种或更多种。
B26.根据段落B1(和/或段落B2-B25)所述的吸气式发动机,还包括冷却剂泵,其设置在流体贮存器和第一冷却子系统之间并且联接到流体贮存器和第一冷却子系统,冷却剂泵经配置以对冷却流体加压。
B27.根据段落B1段(和/或段落B2-B26)所述的吸气式发动机,还包括膨胀阀,其设置在第一冷却子系统和第二冷却子系统之间并与联接到第一冷却子系统和第二冷却子系统,其中膨胀阀经配置以将冷却流体从液相转换为气相。
B28.根据段落B1(和/或段落B2-B26)所述的吸气式发动机,还包括:
至少一个传感器,其经配置以感测第一冷却子系统、第二冷却子系统和动力提取装置中的一个或更多个内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个;以及
控制器,其联接到冷却剂泵和至少一个传感器,控制器经配置以基于从至少一个传感器接收的信号控制冷却剂泵。
B29.根据段落B29所述的吸气式发动机,其中控制器利用冷却剂泵实现控制冷却流体流速、进入第一冷却子系统的冷却流体量、冷却流体质量流率、冷却流体的温度和冷却流体的压力中的一个或更多个。
B30.根据段落B29所述的吸气式发动机,还包括:
膨胀阀,其联接到控制器并设置在第一冷却子系统和第二冷却子系统之间,以便与第一冷却子系统和第二冷却子系统流体连通;
其中,控制器利用膨胀阀,基于从至少一个传感器接收的信号,实现将冷却流体从液相到气相的转换。
B31.根据段落B29所述的吸气式发动机,其中,至少一个传感器中的一个或更多个联接到喷嘴,用于感测喷嘴的温度。
B32.根据段落B29(和/或段落B31)所述的吸气式发动机,其中,至少一个传感器中的一个或更多个联接到第一冷却子系统,用于感测第一冷却子系统内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
B33.根据段落B29(和/或段落B31-B32)所述的吸气式发动机,其中至少一个传感器中的一个或更多个联接到第二冷却子系统,用于感测第二冷却子系统内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
B34.根据段落B29(和/或段落B31-B33)所述的吸气式发动机,其中至少一个传感器中的一个或更多个联接到动力提取装置,用于感测流过动力提取装置的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
B35.根据段落B1(和/或段落B2-B34)所述的吸气式发动机,其中动力提取装置经配置以从冷却流体提取能量并从其产生机械能和电能中的一种或更多种。
B36.根据段落B1(和/或段落B2-B34)所述的吸气式发动机,其中动力提取装置包括涡轮机。
B37.根据段落B1(和/或段落B2-B35)所述的吸气式发动机,其中动力提取装置是蒸汽动力发电机和蒸汽动力机械能生成器中的一个或更多个。
B38.根据段落B1(和/或段落B2-B35)所述的吸气式发动机,其中动力提取装置包括往复式发动机。
B39.根据段落B1(和/或段落B2-B38)所述的吸气式发动机,其中第一冷却子系统包括至少一个热交换流体通道,该热交换流体通道具有从至少一个热交换流体通道的内表面延伸的热传递突起。
B40.根据段落B39所述的吸气式发动机,其中热传递突起包括钉和翼片的一个或更多个。
B41.根据段落B1(和/或段落B2-B40)所述的吸气式发动机,其中吸气式发动机包括超音速发动机和高超音速发动机中的一个或更多个。
B42.根据段落B1(和/或段落B2-B40)所述的吸气式发动机,其中吸气式发动机包括涡轮风扇、涡轮喷气发动机、冲压式喷气发动机、联合循环发动机和超燃冲压发动机中的一种或更多种。
C1.一种交通工具,包括:
具有喷嘴的吸气式发动机,其中发动机排气流通过喷嘴离开吸气式发动机;
喷嘴冷却系统,包括联接到喷嘴的第一冷却子系统,以将热量从喷嘴传递到从流体贮存器流到至少一个动力提取装置的冷却流体;以及
其中冷却流体从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统被喷射。
C2.根据段落C1所述的交通工具,其中:
喷嘴包括第一壁表面;以及
第一冷却子系统包括至少一个热交换流体通道,其设置在第一壁表面附近,以提高从流体贮存器流到动力提取装置的冷却流体的温度。
C3.根据段落C1(和/或段落C2)所述的交通工具,其中喷嘴冷却系统还包括联接到喷嘴和第一冷却子系统二者的第二冷却子系统,其中第二冷却子系统经配置以
从第一冷却子系统接收冷却流体,其中至少冷却流体的温度通过动力提取装置降低,并且
通过喷嘴喷射冷却流体,以实现经受发动机排气流的喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却。
C4.根据段落C3所述的交通工具,其中第二冷却子系统包括多个薄膜冷却孔,该多个薄膜冷却孔由至少第一壁表面限定并延伸通过至少第一壁表面,使得多个薄膜冷却孔在第一壁表面处以冷却剂排气的形式喷射冷却流体,以实现喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却。
C5.根据段落C4所述的交通工具,还包括第二壁表面,其中多个膜冷却孔由第一壁表面和第二壁表面限定并延伸通过第一壁表面和第二壁表面。
C6.根据段落C5所述的交通工具,其中喷嘴的第一壁表面和第二壁表面形成用于冷却流体的压力容器。
C7.根据段落C4所述的交通工具,还包括第二壁表面,其中至少一个热交换流体通道设置在第一壁表面和第二壁表面之间。
C8.根据段落C4所述的交通工具,还包括联接到第二壁表面的至少一个流体歧管,该至少一个流体歧管与多个膜冷却孔流体连通。
C9.根据段落C4所述的交通工具,其中多个薄膜冷却孔中的至少一个相对于第一壁表面布置,以沿着第一壁表面喷射动力提取装置排出气体。
C10.根据段落C4(和/或段落C5-C9)所述的交通工具,其中,第一冷却子系统包括至少一个第一热交换流体通道,该第一热交换流体通道经配置以提高以液相流过至少一个第一热交换流体通道的冷却流体的温度。
C11.根据段落C10所述的交通工具,其中至少一个热交换流体通道中的一个或更多个相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向设置在多个薄膜冷却孔中的一个或更多个的上游。
C12.根据段落C10所述的交通工具,其中至少一个热交换流体通道中的一个或更多个相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向设置在多个薄膜冷却孔中的一个或更多个的下游。
C13.根据段落C10所述的交通工具,其中多个薄膜冷却孔中的一个或更多个相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向设置在至少一个热交换流体通道中的一个或更多个的上游。
C14.根据段落C10所述的交通工具,其中多个薄膜冷却孔中的一个或更多个相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向设置在至少一个热交换流体通道中的一个或更多个的下游。
C15.根据段落C10所述的交通工具,其中至少一个热交换流体通道和多个薄膜冷却孔在横向于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向的方向上相对于彼此交替布置。
C16.根据段落C10所述的交通工具,其中至少一个热交换流体通道和多个薄膜冷却孔在与通过喷嘴的发动机排气流的流动方向基本平行的方向上相对于彼此交替布置。
C17.根据段落C10和/或段落C11-C16)所述的交通工具,其中至少一个热交换流体通道和多个薄膜冷却孔沿着喷嘴壁的共用部分并置。
C18.根据段落C10(和/或段落C11-C16)所述的交通工具,其中至少一个热交换流体通道和多个膜冷却孔相对于彼此串联布置。
C19.根据段落C1(和/或段落C2-C18)所述的交通工具,其中:
第一冷却子系统包括至少一个第一热交换流体通道,该第一热交换流体通道经配置以提高以液相流过至少一个第一热交换流体通道的冷却流体的温度,以及
第二冷却子系统包括至少一个第二热交换流体通道,该第二热交换流体通道联接到第一热交换冷却通道,并且经配置以提高以气相流过至少一个第二热交换流体通道的冷却流体的另一温度。
C20.根据段落C19所述的交通工具,其中第一热交换流体通道和第二热交换流体通道彼此相互交叉。
C21.根据段落C19(和/或段落C20-C21)所述的交通工具,其中至少一个第一热交换流体通道和至少一个第二热交换流体通道中的一个或更多个至少包括基本上线性流体通道,其相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向在喷嘴的上游端和喷嘴的下游端之间延伸。
C22.根据段落C19(和/或段落C20-C21)所述的交通工具,其中至少一个第一热交换流体通道和至少一个第二热交换流体通道中的一个或更多个至少包括蛇形流体通道,其相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向在喷嘴的上游端和喷嘴的下游端之间延伸。
C23.根据段落C19(和/或段落C20-C22)所述的交通工具,其中至少一个第一热交换流体通道和至少一个第二热交换流体通道中的一个或更多个的浓度相对于通过喷嘴的发动机排气流的流动方向,在喷嘴的上游段附近比在喷嘴的下游端附近更大。
C24.根据段落C1(和/或段落C2-C23)所述的交通工具,其中至少喷嘴的第一壁表面包括奥氏体镍铬基超合金、镍铬铁基超合金、陶瓷基质复合物、铝、铝合金、钛、钛合金、钢或钢合金。
C25.根据段落C1(和/或段落C2-C24)所述的交通工具,其中冷却流体是水、去离子水、抑制的乙二醇和水溶液以及介电流体中的一种或更多种。
C26.根据段落C1(和/或段落C2-C25)所述的交通工具,还包括冷却剂泵,其设置在流体贮存器和第一冷却子系统之间并且联接到流体贮存器和第一冷却子系统,冷却剂泵经配置以对冷却流体加压。
C27.根据段落C1(和/或段落C2-C26)所述的交通工具,还包括膨胀阀,其设置在第一冷却子系统和第二冷却子系统之间并联接到第一冷却子系统和第二冷却子系统,其中膨胀阀经配置以将冷却流体从液相转换为气相。
C28.根据段落C1(和/或段落C2-C26)所述的交通工具,还包括:
至少一个传感器,其经配置以感测喷嘴冷却系统的第一冷却子系统、第二冷却子系统和动力提取装置中的一个或更多个内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个;以及
控制器,其联接到冷却剂泵和至少一个传感器,控制器经配置以基于从至少一个传感器接收的信号控制冷却剂泵。
C29.根据段落C28所述的交通工具,其中控制器利用冷却剂泵实现控制冷却流体流速、进入第一冷却子系统的冷却流体量、冷却流体质量流速、冷却流体的温度和冷却流体的压力中的一个或更多个。
C30.根据段落C28所述的交通工具,还包括:
膨胀阀,其联接到控制器并设置在第一冷却子系统和第二冷却子系统之间,以便与第一冷却子系统和第二冷却子系统流体连通;
其中,控制器利用膨胀阀,基于从至少一个传感器接收的信号,实现将冷却流体从液相转换为气相。
C31.根据段落C29所述的交通工具,其中至少一个传感器中的一个或更多个传感器联接到喷嘴,以用于感测喷嘴的温度。
C32.根据段落C29(和/或段落C31)所述的交通工具,其中至少一个传感器中的一个或更多个联接到第一冷却子系统,用于感测在第一冷却子系统内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
C33.根据段落C29(和/或段落32)所述的交通工具,其中至少一个传感器中的一个或更多个联接到动力提取装置,以用于感测流过动力提取装置的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
C34.根据段落C29(和/或段落C32-C33)所述的交通工具,其中至少一个传感器中的一个或更多个联接到第二冷却子系统,用于感测第二冷却子系统内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
C35.根据段落C1(和/或段落C2-C34)所述的交通工具,其中动力提取装置经配置以从冷却流体提取能量并从其产生机械能和电能中的一种或更多种。
C36.根据段落C1(和/或段落C2-C34)所述的交通工具,其中动力提取装置包括涡轮机。
C37.根据段落C1(和/或段落C2-C35)所述的交通工具,其中动力提取装置是蒸汽动力发电机和蒸汽动力机械能生成器中的一个或更多个。
C38.根据段落C1(和/或段落C2-C35)所述的交通工具,其中动力提取装置包括往复式发动机。
C39.根据段落C1(和/或段落C2-C38)所述的交通工具,其中第一冷却子系统包括至少一个热交换流体通道,该热交换流体通道具有从至少一个热交换流体通道的内表面延伸的热传递突起。
C40.根据段落C39的交通工具,其中热传递突起包括钉和翼片中的一个或更多个。
C41.根据段落C1(和/或段落C2-C40)所述的交通工具,其中吸气式发动机包括超音速发动机和高超音速发动机中的一个或更多个。
C42.根据段落C1(和/或段落C2-C40)所述的交通工具,其中吸气式发动机包括涡轮风扇、涡轮喷气发动机、冲压式喷气发动机、联合循环发动机和超燃冲压发动机中的一种或更多种。
C43.根据段落C1(和/或段落C2-C42)所述的交通工具,其中交通工具是超音速和高超音速交通工具中的一种或更多种。
D1.一种用于操作吸气式发动机的方法,该方法包括:
使用联接到喷嘴的喷嘴冷却系统的第一冷却子系统将热量从吸气式发动机的喷嘴传递到冷却流体,其中冷却流体从流体贮存器通过第一冷却子系统流到至少动力提取装置;以及
从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统喷射冷却流体。
D2.根据段落D1所述的方法,还包括:
在联接到喷嘴和第一冷却子系统二者的喷嘴冷却系统的第二冷却子系统中,从第一冷却子系统接收冷却流体;以及
从第二冷却子系统通过喷嘴喷射冷却流体,实现经受发动机排气流的喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却。
D3.根据段落D2所述的方法,还包括:
利用动力提取装置从冷却流体中提取能量;以及
利用动力提取装置将从冷却流体提取的能量转换成机械能和电能中的一种或更多种。
D4.根据段落D2(和/或段落D3)所述的方法,还包括:
使用第一冷却子系统提高从流体贮存器流到第二冷却子系统的冷却流体的温度,其中冷却流体流过设置在喷嘴的第一壁表面附近的至少一个热交换流体通道,以提高冷却流体的温度;以及
在第一壁表面处以冷却剂排气的形式喷射冷却流体,以实现喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却,其中冷却流体通过由至少第一壁表面限定的并且至少延伸通过至少第一壁表面的第二冷却子系统的多个薄膜冷却孔被喷射。
D5.根据段落D2(和/或段落D3-D4)所述的方法,还包括:
提高以液相流过第一冷却子系统的至少一个第一热交换流体通道的冷却流体的温度;以及
提高以气相流过联接到第一热交换冷却通道的第二冷却子系统的至少一个第二热交换流体通道的冷却流体的另一温度。
D6.根据段落D2(和/或段落D3-D5)所述的方法,还包括将冷却流体从液相转换成气相,其中膨胀(节流)阀设置在第一冷却子系统和第二冷却子系统之间并且联接到第一冷却子系统和第二冷却子系统。
D7.根据段落D2(和/或段落D3-D6)所述的方法,还包括:
利用至少一个传感器感测第一冷却子系统和第二冷却子系统中的一个或更多个内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个;以及
利用联接到冷却剂泵和至少一个传感器的控制器,基于从至少一个传感器接收的信号控制冷却剂泵。
D8.根据段落D7所述的方法,还包括利用控制器和冷却剂泵实现对冷却流体流速、进入第一冷却子系统的冷却流体量、冷却流体质量流率、冷却流体的温度和冷却流体的压力中的一个或更多个。
D9.根据段落D7所述的方法,还包括:
利用控制器和膨胀阀,基于从至少一个传感器接收的信号实现将冷却流体从液相转换为气相,其中膨胀阀联接到控制器并且设置在第一冷却子系统和第二冷却子系统之间,以与第一冷却子系统和第二冷却子系统流体连通。
D10.根据段落D7所述的方法,还包括利用至少一个传感器中的一个或更多个来感测喷嘴的温度。
D11.根据段落D7(和/或段落D10)所述的方法,还包括利用至少一个传感器中的一个或更多个来感测第一冷却子系统内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
D12.根据段落D7(和/或段落D10-D11)所述的方法,还包括利用至少一个传感器中的一个或更多个来感测第二冷却子系统内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
D13.根据段落D1(和/或段落D2-D12)所述的方法,其中将热量从喷嘴传递到冷却流体包括将热量从喷嘴传递到从流体储存器流出的水、去离子水、抑制乙二醇和水溶液以及介电流体中的一种或更多种。
D14.根据段落D1(和/或段落D2-D13)所述的方法还,包括利用冷却剂泵对冷却流体加压,该冷却剂泵设置在流体贮存器和第一冷却子系统之间并且联接到流体贮存器和第一冷却子系统。
D15.根据段落D1(和/或段落D2-D14)所述的方法,还包括提供吸气式发动机作为超音速发动机和高超音速发动机中的一个或更多个。
D16.根据段落D1(和/或段落D2-D14)所述的方法,还包括提供吸气式发动机作为涡轮风扇、涡轮喷气发动机、冲压式喷气发动机、联合循环发动机和超燃冲压发动机中的一个或更多个。
E1.一种用于操作交通工具的方法,该方法包括:
使用联接到喷嘴的喷嘴冷却系统的第一冷却子系统将热量从交通工具的吸气式发动机的喷嘴传递到冷却流体,其中冷却流体从流体贮存器通过第一冷却子系统流动到至少动力提取装置,其中发动机排气流通过喷嘴离开吸气式发动机;以及
从动力提取装置下游的喷嘴冷却系统喷射冷却流体。
E2.根据段落E1所述的方法,还包括:
在联接到喷嘴和第一冷却子系统二者的喷嘴冷却系统的第二冷却子系统中从第一冷却子系统接收冷却流体;以及
从第二冷却子系统通过喷嘴喷射冷却流体,实现经受发动机排气流的喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却。
E3.根据段落E2所述的方法,还包括:
利用动力提取装置从冷却流体中提取能量;以及
利用动力提取装置将从冷却流体提取的能量转换成机械能和电能中的一种或更多种。
E4.根据段落E2(和/或段落E3)所述的方法,还包括:
使用第一冷却子系统提高从流体贮存器流到第二冷却子系统的冷却流体的温度,其中冷却流体流过设置在喷嘴的第一壁表面附近的至少一个热交换流体通道,以提高冷却流体的温度;以及
在第一壁表面处以冷却剂排气的形式喷射冷却流体,以实现喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却,其中冷却流体通过由至少第一壁表面限定的并且延伸通过至少第一壁表面的第二冷却子系统的多个薄膜冷却孔被喷射。
E5.根据段落E2(和/或E3-E4段)所述的方法,还包括:
提高以液相流过第一冷却子系统的至少一个第一热交换流体通道的冷却流体的温度;以及
提高以气相流过联接到第一热交换冷却通道的第二冷却子系统的至少一个第二热交换流体通道的冷却流体的另一温度。
E6.根据段落E2(和/或段落E3-E5)所述的方法,还包括将冷却流体从液相转换成气相,其中膨胀阀设置在第一冷却子系统和第二冷却子系统之间并且联接到第一冷却子系统和第二冷却子系统。
E7.根据段落E2(和/或E3-E6段)所述的方法,还包括:
利用至少一个传感器感测第一冷却子系统和第二冷却子系统中的一个或更多个内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个;以及
利用联接到冷却剂泵和至少一个传感器的控制器,基于从至少一个传感器接收的信号控制冷却剂泵。
E8.根据段落E7所述的方法,还包括利用控制器和冷却剂泵实现控制冷却流体流速、进入第一冷却子系统的冷却流体量、冷却流体质量流率、冷却流体的温度和冷却流体的压力中的一个或更多个。
E9.根据段落E7所述的方法,还包括:
利用控制器和膨胀阀,基于从至少一个传感器接收的信号实现将冷却流体从液相转换为气相,其中膨胀阀联接到控制器并且设置在第一冷却子系统和第二冷却子系统流体之间,以与第一冷却子系统和第二冷却子系统流体连通。
E10.根据段落E7所述的方法,还包括利用所述至少一个传感器中的一个或更多个来感测喷嘴的温度。
E11.根据段落E7(和/或段落E10)所述的方法,还包括利用至少一个传感器中的一个或更多个传感器感测第一冷却子系统内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
E12.根据段落E7(和/或段落E10-E11)所述的方法,还包括利用至少一个传感器中的一个或更多个来感测第二冷却子系统内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的至少一个或更多个。
E13.根据段落E1(和/或段落E2-E12)所述的方法,其中将热量从喷嘴传递到冷却流体包括将热量从喷嘴传递到从流体储存器流出的水、去离子水、抑制的乙二醇和水溶液以及介电流体中的一种或更多种。
E14.根据段落E1(和/或段落E2-E13)所述的方法,还包括利用设置在流体贮存器和第一冷却子系统之间并且联接到流体贮存器和第一冷却子系统的冷却剂泵对冷却流体加压。
E15.根据段落E1(和/或段落E2-E14)所述的方法,还包括将吸气式发动机提供为超音速发动机和高超音速发动机中的一个或更多个。
E16.根据段落E1(和/或段落E2-E14)所述的方法,还包括将吸气式发动机提供为涡轮风扇、涡轮喷气发动机、冲压式喷气发动机、联合循环发动机和超燃冲压发动机中的一个或更多个。
E17.根据段落E1(和/或段落E2-E16)所述的方法,还包括将交通工具提供为超音速和高超音速交通工具中的一个或更多个。
在上面提到的附图中,连接各种元件和/或组件的实线(如果有的话)可以表示机械、电气、流体、光学、电磁、无线和其他联接和/或其组合。如本文所使用的,“联接”意指直接和间接相关联。例如,成员A可以直接与成员B相关联,或者可以例如经由另一成员C间接地与其相关联。应当理解,并非必须表示各种公开的要素之间的所有关系。相应地,也可以存在除了附图中描绘的那些之外的联接。虚线(如果有的话)连接表示各种元件和/或组件的框,表示在功能和目的上与实线表示的联接相似的联接;然而,由虚线表示的联接可以选择性地提供或者可以涉及本公开的替代示例。同样地,用虚线表示的元件和/或组件(如果有的话)表示本公开的替代示例。在不脱离本公开的范围的情况下,可以从特定示例中省略以实线和/或虚线示出的一个或更多个元件。环境要素(如果有的话)用点划线表示。为清楚起见,还可以示出虚拟(虚构)元素。本领域技术人员将了解,附图中说明的一些特征可以以各种方式组合,而不需要包括附图、其他附图和/或所附公开中描述的其他特征,即使这样的(一个或更多个)组合在本文未明确说明。类似地,不限于所呈现的示例的附加特征可以与本文示出和描述的一些或所有特征组合。
在图19和图20中,参考上文,框可以表示操作和/或其部分,并且连接各个框的线不暗示操作或其部分的任何特定顺序或依赖性。由虚线表示的框指示替代操作和/或其部分。连接各个块的虚线(如果有的话)表示操作或其部分的替代依赖性。应当理解,并非必须表示各种公开的操作之间的所有依赖性。图19和图20以及描述本文阐述的(一个或更多个)方法的操作的所附公开不应被解释为必须确定要执行操作的序列。相反,尽管指示了一个说明性的顺序,但是应该理解,可以在适当时修改操作的顺序。相应地,某些操作可以以不同的顺序或基本上同时执行。附加地,本领域技术人员将了解,并非所有描述的操作都需要执行。
在以下描述中,阐述了许多具体细节以提供对所公开概念的透彻理解,这些概念可以在没有这些特定情况中的一些或全部的情况下实践。在其他情况下,已经省略了已知装置和/或过程的细节以避免不必要地模糊本公开。虽然将结合具体示例描述一些概念,但是应该理解,这些示例并非旨在进行限制。
除非另有说明,否则术语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标记,并不旨在对这些术语所涉及的项目施加顺序、位置或分级要求。此外,提及例如“第二”项目不要求或排除例如“第一”或更低编号项目和/或例如“第三”或更高编号项目的存在。
本文中对“一个示例”的引用意指结合该示例描述的一个或更多个特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。说明书中各处的短语“一个示例”可以是或可以不指代同一个示例。
如本文中所使用的,“经配置以”执行指定功能的系统、设备、结构、制品、元件、组件或硬件确实能够在没有任何改变的情况下执行指定功能,而不是在进一步修改后仅仅具有执行指定功能的潜力。换句话说,为了执行指定功能的目的,专门选择、创建、实施、利用、编程和/或设计“经配置以”执行指定功能的系统、设备、结构、制品、元件、组件或硬件。如本文所使用的,“经配置以”表示系统、设备、结构、制品、元件、组件或硬件的现有特性,其使得系统、设备、结构、制品、元件、组件或硬件能够执行指定的功能而无需进一步修改。出于本公开的目的,被描述为“经配置以”执行特定功能的系统、设备、结构、制品、元件、组件或硬件可以附加地或替代地被描述为“适于”和/或“操作以”执行该功能。
本文公开的(一个或更多个)设备和(一个或更多个)方法的不同示例包括各种组件、特征和功能。应当理解,本文中所公开的(一个或更多个)设备、(一个或更多个)系统和(一个或更多个)方法的各种示例可以包括以任何组合的本文中所公开的(一个或更多个)设备和(一个或更多个)方法的任何其他示例的任何组件、特征和功能,并且所有这些可能性都意在本公开的范围内。
本公开所属领域的技术人员将想到本文所阐述的示例的许多修改,与本公开相关的这些修改具有前述描述和相关联的附图中呈现的教导的益处。
因此,应该理解的是,本公开不限于所说明的具体示例,并且修改和其他示例旨在包括在所附权利要求的范围内。此外,尽管前面的描述和相关联的附图在元件和/或功能的某些说明性组合的上下文中描述了本公开的示例,但是应当了解的是,可以通过替代实施方式提供元件和/或功能的不同组合,而不背离所附权利要求的范围。相应地,所附权利要求中的括号中的附图标记仅出于说明性目的而呈现,并且不旨在将所要求保护的主题的范围限制于本公开中提供的特定示例。
Claims (12)
1.一种交通工具,其包括:
具有喷嘴的吸气式发动机,其中发动机排气流通过所述喷嘴离开所述吸气式发动机;
喷嘴冷却系统,其包括:
流体贮存器,其配置为包含冷却流体;
动力提取装置;
联接到所述喷嘴的第一冷却子系统,以将热量从所述喷嘴传递到从所述流体贮存器流到至少所述动力提取装置的所述冷却流体;以及
联接在所述流体贮存器和所述第一冷却子系统之间的冷却剂泵,其中所述冷却剂泵与所述动力提取装置分离并且不同,并且所述冷却剂泵配置为将所述冷却流体从所述流体贮存器沿着与经过所述吸气式发动机的流体的流路物理分离和不同的流路传送到所述第一冷却子系统;并且
其中所述冷却流体与流经所述吸气式发动机的流体物理分离并且不同,直至所述冷却流体通过所述喷嘴从所述动力提取装置下游的所述喷嘴冷却系统被喷射以实现所述喷嘴的薄膜冷却之后。
2.根据权利要求1所述的交通工具,其中:
所述喷嘴包括第一壁表面;以及
所述第一冷却子系统包括至少一个热交换流体通道,其设置在所述第一壁表面附近,以提高从所述流体贮存器流到所述动力提取装置的所述冷却流体的温度。
3.根据权利要求1所述的交通工具,其中所述喷嘴冷却系统还包括联接到所述喷嘴和所述第一冷却子系统二者的第二冷却子系统,其中所述第二冷却子系统经配置以
从所述第一冷却子系统接收所述冷却流体,其中至少所述冷却流体的温度通过所述动力提取装置降低,并且
通过所述喷嘴喷射所述冷却流体,以实现经受发动机排气流的所述喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却。
4.根据权利要求3所述的交通工具,其中所述第二冷却子系统包括多个薄膜冷却孔,所述多个薄膜冷却孔由至少所述第一壁表面限定并延伸通过至少所述第一壁表面,使得所述多个薄膜冷却孔以冷却剂排气的形式在第一壁表面处喷射所述冷却流体以提供所述喷嘴的所述第一壁表面的薄膜冷却。
5.根据权利要求1所述的交通工具,还包括膨胀阀,所述膨胀阀设置在所述第一冷却子系统和所述喷嘴冷却系统的第二冷却子系统之间并且联接到所述第一冷却子系统和所述喷嘴冷却系统的第二冷却子系统,其中所述膨胀阀经配置以将所述冷却流体从液相转换为气相。
6.根据权利要求1所述的交通工具,还包括:
至少一个传感器,其经配置以感测所述第一冷却子系统、所述喷嘴冷却系统的第二冷却子系统和所述动力提取装置中的一个或更多个内的所述冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个;以及
控制器,其联接到冷却剂泵和所述至少一个传感器,所述控制器经配置以基于从所述至少一个传感器接收的信号控制所述冷却剂泵。
7.根据权利要求6所述的交通工具,还包括:
膨胀阀,其联接到所述控制器并且设置在所述第一冷却子系统和所述第二冷却子系统之间,以便与所述第一冷却子系统和所述第二冷却子系统流体连通;
其中,所述控制器利用所述膨胀阀,基于从所述至少一个传感器接收的所述信号,实现将所述冷却流体从液相转换为气相。
8.根据权利要求1所述的交通工具,其中所述动力提取装置经配置以从所述冷却流体提取能量并从其产生机械能和电能中的一种或更多种。
9.一种用于操作交通工具的方法,所述方法包括:
通过冷却剂泵将冷却流体从流体贮存器传送到喷嘴冷却系统的第一冷却子系统;
使用联接到所述喷嘴的所述喷嘴冷却系统的所述第一冷却子系统将热量从所述交通工具的吸气式发动机的喷嘴传递到所述冷却流体,其中所述冷却流体从所述流体贮存器通过所述第一冷却子系统流到至少动力提取装置,并且其中所述动力提取装置与所述冷却剂泵分离并且不同,并且发动机排气流通过所述喷嘴离开所述吸气式发动机;以及
从所述动力提取装置下游的所述喷嘴冷却系统喷射所述冷却流体,其中所述冷却流体与流经所述吸气式发动机的流体物理分离并且不同,直至所述冷却流体从所述喷嘴冷却系统被喷射之后,其中所述冷却流体是以下中的一个:(a)在所述吸气式发动机的运转期间从所述动力提取装置喷射到外部环境而不燃烧所述发动机排气流中的冷却流体的流体,或(b)通过所述喷嘴喷射以实现所述喷嘴的薄膜冷却的流体。
10.根据权利要求9所述的方法,还包括:
在联接到所述喷嘴和所述第一冷却子系统二者的所述喷嘴冷却系统的第二冷却子系统中,从所述第一冷却子系统接收所述冷却流体;以及
从所述第二冷却子系统通过所述喷嘴喷射所述冷却流体,实现经受发动机排气流的所述喷嘴的第一壁表面的薄膜冷却。
11.根据权利要求10所述的方法,还包括:
利用至少一个传感器感测所述第一冷却子系统和所述第二冷却子系统中的一个或更多个内的冷却流体的温度、压力和蒸汽质量中的一个或更多个;以及
利用联接到冷却剂泵和所述至少一个传感器的控制器,基于从所述至少一个传感器接收的信号控制所述冷却剂泵。
12.根据权利要求11所述的方法,还包括:
利用所述控制器和膨胀阀,基于从所述至少一个传感器接收的所述信号将所述冷却流体从液相转换为气相,其中所述膨胀阀联接到所述控制器并且设置在所述第一冷却子系统和所述第二冷却子系统之间,以便与所述第一冷却子系统和所述第二冷却子系统流体连通。
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