CN114644126A - 再生热管理系统 - Google Patents

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CN114644126A CN202111555981.2A CN202111555981A CN114644126A CN 114644126 A CN114644126 A CN 114644126A CN 202111555981 A CN202111555981 A CN 202111555981A CN 114644126 A CN114644126 A CN 114644126A
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杰弗里·道格拉斯·兰博
布兰登·韦恩·米勒
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General Electric Co
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Abstract

提供了操作系统的系统和方法。例如，系统包括燃料冷却回路，燃料冷却回路包括冷燃料流动路径、燃料冷却器热交换器和冷燃料箱，冷燃料流动路径具有燃料流过其中，燃料冷却器热交换器用于冷却燃料，与冷燃料流动路径流体连通，冷燃料箱沿着冷燃料流动路径设置，用于累积冷却燃料的至少一部分。该系统进一步包括燃料加热回路，燃料加热回路包括热燃料流动路径、燃料加热器热交换器和热燃料箱，热燃料流动路径用于燃料的流动，燃料加热器热交换器用于加热燃料，与热燃料流动路径流体连通，热燃料箱沿着热燃料流动路径设置，用于累积加热燃料的至少一部分。燃料冷却回路联接到燃料加热回路，使得燃料循环通过燃料冷却回路和燃料加热回路两者。

Description

再生热管理系统
技术领域
本主题大体上涉及功率和/或热管理系统，并且更具体地，涉及利用发动机和/或运载工具的燃料来用于再生冷却容量和再生燃料加热的热管理系统。
背景技术
诸如飞行器的运载工具，以及例如可用于这种运载工具的发电或用于其他应用的诸如燃气涡轮发动机的发动机，通常具有一个或多个生成热量的系统。通常，提供热管理系统(TMS)来管理运载工具和/或发动机的热量生成。例如，冷却系统可用于冷却一个或多个热负载。此外，由运载工具和/或发动机生成的热量，或由这种运载工具和/或发动机的一个或多个系统生成的热量，可用于加热由运载工具和/或发动机消耗的燃料，因为燃烧较高温度的燃料可以例如为飞行器提供较大的推进效率。
然而，热管理系统往往在容量与需求之间存在不匹配。例如，热管理系统往往在低冷却需求时段期间(即，当热量生成低时)生成冷却容量，并且在高冷却需求时段期间可能无法生成足够的冷却容量。因此，多余的冷却容量通常会损失并且当需要增加冷却容量时而不可用。作为另一示例，在某些操作状况或模式(诸如飞行器起飞)期间可能生成的燃料加热容量比在那些操作状况期间所需的燃料加热容量更多，同时在对加热燃料具有较高或较大需求的操作状况期间生成较少的燃料加热容量。
因此，有助于克服这些问题和/或利用潜在机会(诸如发动机和/或运载工具燃料的热容量)的对于诸如飞行器的运载工具、发动机(包括运载工具的发动机)和热管理系统的改进将是有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践来学习。
在本主题的一个示例性实施例中，提供了一种系统。该系统包括燃料冷却回路，燃料冷却回路包括冷燃料流动路径、燃料冷却器热交换器和冷燃料箱，冷燃料流动路径具有燃料流过其中，燃料冷却器热交换器用于冷却燃料，与冷燃料流动路径流体连通，冷燃料箱沿着冷燃料流动路径设置，用于累积冷却燃料的至少一部分。该系统进一步包括燃料加热回路，燃料加热回路包括热燃料流动路径、燃料加热器热交换器和热燃料箱，热燃料流动路径用于燃料的流动，燃料加热器热交换器用于加热燃料，与热燃料流动路径流体连通，热燃料箱沿着热燃料流动路径设置，用于累积加热燃料的至少一部分。燃料冷却回路联接到燃料加热回路，使得燃料循环通过燃料冷却回路和燃料加热回路两者。
在本主题的另一示例性实施例中，提供了操作系统的方法。该方法包括：选择性地操作与冷却系统热连通的燃料冷却回路，以冷却流过燃料冷却回路的燃料，并将冷却燃料累积在冷燃料箱中；选择性地操作燃料冷却回路，以用冷却燃料来冷却燃料冷却的热负载，并使燃料流向燃料加热回路；选择性地操作与热源热连通的燃料加热回路，以加热流过燃料加热回路的燃料，并将加热燃料累积在热燃料箱中；和选择性地操作燃料加热回路，以使燃料的至少一部分流向燃料燃烧位置以用于消耗燃料，并使燃料的剩余部分再循环通过燃料加热回路。
在本主题的又一示例性实施例中，提供了一种系统。该系统包括：冷燃料箱，冷燃料箱用于累积燃料；热燃料箱，热燃料箱用于累积比冷燃料箱中的燃料的温度高的温度下的燃料；和热传输流动路径，热传输流动路径与冷燃料箱和热燃料箱两者热连通。燃料沿着流动路径流动，以流体连接冷燃料箱和热燃料箱。
参考以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好地理解。并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中，针对本领域普通技术人员，阐述了本发明包括其最佳模式的完整且能够实现的公开，其中：
图1A是根据本主题的示例性实施例的飞行器运载工具的俯视图。
图1B是图1A的示例性飞行器运载工具的侧视图。
图1C是根据本主题的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面图。
图2-7B是根据本主题的各种示例性实施例的热管理系统的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，本发明的实施例的一个或多个示例在附图中被图示。详细描述使用数字和字母标记来指代图中的特征。图和描述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。
“示例性”一词在本文中用于表示“用作示例、实例或图示”。本文中描述为“示例性”的任何实施不一定被解释为比其他实施优选或有利。
如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件区别于另一个部件，并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。
术语“前向”和“后向”指的是燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且指的是燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前向指的是更靠近发动机入口的位置，以及后向指的是更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
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。
除非本文另有规定，否则术语“联接”、“固定”，“附接到”等指的是两者直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征来间接联接、固定或附接。
除非上下文另有明确指出，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数参考。
本文在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言被应用于修饰任何可以允许变化而不会导致与之相关的基本功能改变的定量表示。因此，由例如“大约”、“近似”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。近似语言可以指的是在单个值、值的范围和/或限定值的范围的端点中的任何一个的+/-1、2、4、10、15或20％的余量内。
这里以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指出，否则这些范围被识别并且包括其中包含的全部子范围。例如，本文公开的全部范围包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。
大体上，本主题提供用于同时再循环冷燃料和热燃料两者的系统，其中冷燃料可用于例如热管理系统容量，并且热燃料可用于例如提高推进效率。示例性系统包括其中燃料被再循环的燃料冷却回路和其中燃料被再循环的燃料加热回路，其中燃料联接燃料冷却和燃料加热回路，并且燃料的温度在燃料冷却和燃料加热回路中的每一个之间变化。燃料冷却回路包括用于累积冷却燃料的冷燃料箱，并且燃料加热回路包括用于累积加热燃料的热燃料箱。因此，冷却燃料的益处和加热燃料的益处可以在例如使用燃料的运载工具和/或发动机的操作时段或模式(其中冷却和/或加热燃料的能力减弱、减少或不存在)期间实现。用于促进与燃料的热能传递的热传输总线可以设置在燃料冷却回路和燃料加热回路两者中，使得总线对于两个回路是共用的。
现在参考附图，其中在全部图中，相同的数字表示相同的元件。图1A提供可并入本主题的各种实施例的示例性飞行器运载工具10的俯视图。图1B提供如图1A所示的飞行器10的左舷24的视图。如图1A和1B共同所示，飞行器10限定延伸穿过其中的纵向方向L、竖直方向V、横向方向TV、前向端14和后向端16。
此外，飞行器10包括从飞行器10的前向端14朝向飞行器10的后向端16纵向延伸的机身20，以及一对机翼22，或者更确切地说，第一机翼22A和第二机翼22B。第一机翼22A从机身20的左舷24大致沿着相对于纵向方向L的横向方向TV从机身20向外延伸。进一步地，第二机翼22B类似地从机身20的右舷26大致沿着相对于纵向方向L的横向方向TV从机身20向外延伸。所描绘的示例性实施例的每个机翼22A、22B包括一个或多个前缘襟翼28和一个或多个后缘襟翼30。
仍参考图1A和1B的示例性飞行器10，飞行器10进一步包括竖直稳定器32和一对水平稳定器36，竖直稳定器32具有用于偏航控制的方向舵襟翼34，每个水平稳定器36具有用于桨距控制的升降舵襟翼38。机身20另外包括外表面40。然而，应当理解，在本公开的其他示例性实施方式中，飞行器10可以另外或替代地包括可以直接沿着竖直方向V或水平/横向方向TV延伸或可以不直接沿着竖直方向V或水平/横向方向TV延伸的稳定器的任何其他适当构造。此外，替代的稳定器可以是任何合适的形状、尺寸、构造或取向，同时保持在本主题的范围内。
图1A和1B的示例性飞行器10进一步包括推进系统。所描绘的示例性推进系统包括多个飞行器发动机，这些飞行器发动机中的至少一个飞行器发动机被安装到一对机翼22A、22B中的每一个机翼。具体地，多个飞行器发动机包括安装到第一机翼22A的第一飞行器发动机42和安装到第二机翼22B的第二飞行器发动机44。在至少某些示例性实施例中，飞行器发动机42、44可以被构造成以翼下构造悬挂在机翼22A、22B下方的涡轮风扇喷气发动机(参见例如图1C)。然而，替代地，在其他示例性实施例中，可以提供任何其他合适的飞行器发动机。例如，在其他示例性实施例中，第一和/或第二飞行器发动机42、44可以被构造成涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。进一步地，在还有的其他示例性实施例中，推进系统可以包括一个或多个电动或混合电动飞行器发动机(例如，电风扇)。
现在参考图1C，提供根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面图。更具体地，对于图1C的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机46，在本文中称为“涡轮风扇发动机46”或“发动机46”。值得注意的是，在至少某些实施例中，图1A和1B的飞行器发动机42、44可以以与下面讨论的图1C中描绘的示例性涡轮风扇发动机46基本相同的方式来被构造。
如图1C所示，涡轮风扇发动机46限定轴向方向A(平行于提供用于参考的纵向中心线47延伸)、径向方向R和周向方向(围绕轴向方向A延伸；图1C中未描绘)。通常，涡轮风扇发动机46包括风扇区段48和设置在风扇区段48下游的涡轮机50。
所描绘的示例性涡轮机50大体上包括限定环形入口52的基本管状的外壳51。外壳51以串行流动关系包围包括增压器或低压(LP)压缩机54和高压(HP)压缩机56的压缩机区段；燃烧区段58；包括高压(HP)涡轮60和低压(LP)涡轮62的涡轮区段；和喷射排气喷嘴区段64。压缩机区段、燃烧区段58和涡轮区段一起至少部分地限定了从环形入口52延伸到喷射排气喷嘴区段64的核心空气流动路径65。涡轮风扇发动机46进一步包括一个或多个驱动轴。更具体地，涡轮风扇发动机46包括高压(HP)轴或线轴66和低压(LP)轴或线轴68，高压(HP)轴或线轴66将HP涡轮60驱动地连接到HP压缩机56，低压(LP)轴或线轴68将LP涡轮62驱动地连接到LP压缩机54。
对于所描绘的实施例，风扇区段48包括风扇70，风扇70具有以间隔开的方式联接到盘74的多个风扇叶片72。如所描绘的，风扇叶片72大体上沿着径向方向R从盘74向外延伸。风扇叶片72和盘74能够通过LP轴68一起围绕纵向轴线47旋转。在一些实施例中，可以包括具有多个齿轮的动力齿轮箱，用于将LP轴68的旋转速度逐步降低到更有效的旋转风扇速度。
仍参考图1C的示例性实施例，盘74被可旋转的前毂或机舱75覆盖，前毂或机舱75具有空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片72。另外，示例性风扇区段48包括环形风扇壳体或外机舱76，环形风扇壳体或外机舱76周向地围绕风扇70和/或涡轮机50的至少一部分。应当理解，机舱75可以被构造成通过多个周向间隔开的出口导向轮叶78相对于涡轮机50被支撑。此外，机舱76的下游区段80可以在涡轮机50的外部上延伸，以便在其之间限定旁通气流通道82。
在涡轮风扇发动机46的操作期间，一定量空气84通过机舱76和/或风扇区段48的关联入口85进入涡轮风扇发动机46。当一定量空气84穿过风扇叶片76时，由箭头86指示的空气84的第一部分被引导或导向到旁通气流通道82中，并且由箭头88指示的空气84的第二部分被引导或导向到LP压缩机54。第一部分空气86和第二部分空气88之间的比率通常被称为旁通比。当第二部分空气88被导向通过高压(HP)压缩机56并进入燃烧区段58时，第二部分空气88的压力随后增加，第二部分空气88在燃烧区段58中与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体90。
燃烧气体90被导向通过HP涡轮60，来自燃烧气体90的一部分热能和/或动能在HP涡轮60处经由联接到外壳51的HP涡轮定子轮叶和联接到HP轴或线轴66的HP涡轮转子叶片的连续级被提取，因而使得HP轴或线轴66旋转，从而支持HP压缩机56的操作。然后，燃烧气体90被导向通过LP涡轮62，在LP涡轮62处经由联接到外壳51的LP涡轮定子轮叶和联接到LP轴或线轴68的LP涡轮转子叶片的连续级从燃烧气体90提取第二部分热能和动能，因而使得LP轴或线轴68旋转，从而支持LP压缩机54的操作和/或风扇70的旋转。
燃烧气体90随后被导向通过涡轮机50的喷射排气喷嘴区段64以提供推进推力。同时，当第一部分空气86在从涡轮风扇发动机46的风扇喷嘴排气区段92被排放之前被导向通过旁通气流通道82时，第一部分空气86的压力显著增加，也提供了推进推力。HP涡轮60、LP涡轮62和喷射排气喷嘴区段64至少部分地限定了用于将燃烧气体90导向通过涡轮机50的核心空气流动路径65。
如上所述，第二部分空气88在燃烧区段58中与燃料混合以产生燃烧气体90。如图1C中示意性地示出，发动机46可以包括用于向发动机46的燃烧区段58提供燃料的燃料输送系统94。燃料输送系统94可以包括燃料箱95和一个或多个燃料输送管路96，燃料输送管路96可以形成从燃料源(燃料箱95)到燃烧区段58的燃料流动路径。然而，在其他实施例中，燃料输送系统94可以被认为是其中安装有发动机46的运载工具(诸如飞行器10)的一部分，而不是作为发动机46的一部分。进一步地，应当理解，尽管本文中未描述，但是示例性飞行器10可以包括用于向发动机42、44提供燃料的燃料输送系统，诸如燃料输送系统94，发动机42、44可以被构造成如关于发动机46所描述的那样或可以不被构造成如关于发动机46所描述的那样。
应当理解，图1C中描绘的示例性涡轮风扇发动机46仅作为示例提供。在其他示例性实施例中，任何其他合适的发动机可以与本公开的方面一起使用。例如，在其他实施例中，发动机可以是任何其他合适的燃气涡轮发动机，诸如涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机等。以这种方式，应当进一步理解，在其他实施例中，燃气涡轮发动机可以具有任何其他适当的构造，诸如轴、压缩机、涡轮、风扇等的任何其他适当数量或布置。此外，尽管图1C中描绘的示例性燃气涡轮发动机被示意性地示出为直接驱动、固定桨距的涡轮风扇发动机46，但是在其他实施例中，本公开的燃气涡轮发动机可以是齿轮传动的燃气涡轮发动机(即，包括在风扇70和驱动风扇的轴(诸如LP轴68)之间的齿轮箱)，可以是可变桨距的燃气涡轮发动机(即，包括风扇70，风扇70具有能够围绕其各自的桨距轴线P旋转的多个风扇叶片72)、混流式涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机、非管道风扇架构等。进一步地，尽管在本文中未描绘出，但是在其它实施例中，燃气涡轮发动机可以是任何其它合适类型的燃气涡轮发动机，诸如并入发电系统的工业燃气涡轮发动机、海运燃气涡轮发动机等。更进一步地，在替代实施例中，本公开的方面可以并入任何其他类型的发动机(诸如往复式发动机)，或以其他方式与任何其他类型的发动机(诸如往复式发动机)一起使用。
现在转到图2至7B，本主题还提供TMS，诸如可以与发动机46一起使用。更具体地，热管理系统100(TMS 100或系统100)可以管理发动机46和/或其中安装有发动机46的运载工具10的一个或多个系统和/或设备的热瞬变。例如，为了管理热瞬变，可以使用TMS100来冷却发动机46或包括发动机46的运载工具10的一个或多个热负载。作为另一示例，为了提高推进效率，可以使用TMS 100来加热燃料并存储加热燃料，以便在发动机46或包括发动机46的运载工具10的某些操作模式期间使用。
更具体地，在本文描述和图示的实施例中，TMS 100既冷却和存储冷却燃料，又加热和存储加热燃料。具体参考图2，TMS 100包括燃料冷却回路102和燃料加热回路104，其中燃料F循环通过燃料冷却回路102和燃料加热回路104。即，燃料冷却回路102联接到燃料加热回路104，使得燃料F如本文所述地循环通过燃料冷却回路102和燃料加热回路104两者。
燃料冷却回路102包括沿着燃料F流过的冷燃料流动路径110设置的冷却剂燃料热交换器106和冷燃料箱108。冷却剂燃料热交换器106也可以被称为燃料冷却器热交换器106，或者被简单地称为燃料冷却器106。燃料冷却回路进一步包括冷燃料再循环阀112，冷燃料再循环阀112可用于调节燃料F到冷燃料箱108的流动。更具体地，冷燃料再循环阀112可用于调节燃料F在冷燃料箱108与燃料加热回路104之间的流动。例如，冷燃料再循环阀112可以是能够控制冷燃料箱108(其可以被称为燃料流FCtank)与燃料加热回路114(其可以被称为燃料流Fcool)之间的分流(flow split)的分流器或调节阀，并且冷燃料再循环阀112可以流体地连接到在冷燃料箱108上游的燃料冷却回路102，用于控制燃料FCtank到冷燃料箱108的流动，和/或燃料Fcool到燃料加热回路104的流动。燃料冷却回路102还包括一个或多个燃料冷却的热负载114。即，在图2的示例性实施例中，燃料F(即，燃料的质量流)用于在流向在燃料冷却的热负载114下游的燃料加热回路104之前冷却热负载114。
图2的示例性实施例的燃料加热回路104包括沿着燃料F流过的热燃料流动路径120设置的燃料加热器热交换器116和热燃料箱118。燃料加热回路104进一步包括热燃料再循环阀122，热燃料再循环阀122可用于调节燃料F到热燃料箱118的流动(其可以被称为燃料流FHtank)。燃料加热回路104还可以包括燃料加热器阀124，燃料加热器阀124可用于在热燃料箱118中的累积与燃料加热器热交换器116中的加热之间调节燃料F的流动，如下文更详细地描述的。燃料F可以从燃料加热回路104流向燃料燃烧位置126(其可以被称为燃料流Fburn)。燃料燃烧位置126可以是例如发动机的燃烧器或燃烧区段，诸如发动机46的燃烧区段58，并且在这些实施例中，到燃料燃烧位置126的燃料流可以被称为发动机燃烧流。在其他实施例中，燃料燃烧位置126可以是发动机46和/或运载工具10上的一个或多个燃料驱动的致动器，一个或多个燃料再循环回路，和/或加力燃烧器或增力器。
因此，如图2所示，热燃料再循环阀122可以控制燃料F在热燃料箱118与燃料燃烧位置126之间的流动。与冷燃料再循环阀112类似，热燃料再循环阀122可以是能够控制热燃料箱118与燃料燃烧位置之间的分流的分流器或调节阀，即，热燃料再循环阀122可以被定位在燃料加热回路104中以控制流向热燃料箱118和/或燃料燃烧位置126的燃料F的量。更具体地，热燃料再循环阀122可以流体地连接到在热燃料箱118上游的燃料加热回路104，用于控制燃料F到热燃料箱118的流动和/或燃料F到燃料燃烧位置126的流动。类似地，燃料加热器阀124可以是能够控制热燃料箱118与燃料加热器116之间的分流的分流器或调节阀，即，燃料加热器阀124可以流体连接到在热燃料箱118下游和在燃料加热器116上游的燃料加热回路104，用于控制燃料F从热燃料箱118到燃料加热器116的流动。
如图2进一步所示，TMS 100可以包括燃料泵128，以沿着燃料冷却回路102和燃料加热回路104驱动燃料F。燃料泵128以及包括在系统100中的任何其它泵可以具有任何合适的构造。例如，燃料泵128可以由电输入供电，可以是涡轮泵(包括涡轮和泵)等。
如本文所述，燃料泵128可以设置在燃料冷却回路102或燃料加热回路104中，并且在一些实施例中，可以包括多于一个的燃料泵128，以确保燃料F以适当或期望的流率沿着冷燃料流动路径110和热燃料流动路径120流动。在示例性实施例中，燃料泵128可以设置在冷燃料流动路径110的下游，例如沿着热燃料流动路径120设置在燃料加热回路104中，以优化燃料泵128的热贡献。即，燃料泵128可以在燃料流过其中时加热燃料F；因此，燃料泵128可以位于燃料冷却回路102的下游，例如在燃料F被加热的燃料加热回路104中，以避免或消除燃料泵128在燃料F被冷却的燃料冷却回路102中的任何热量添加。
图2还图示了在示例性的燃料冷却回路102和燃料加热回路104中，热量向燃料F的传递和从燃料F的传递。更具体地，如图2中的热交换器方框106处的箭头Qout所表示，经由燃料冷却器热交换器106中的热交换从燃料F中去除热量。如热负载方框114和燃料加热器热交换器方框116处的箭头Qin所表示，经由与燃料冷却的热负载114的和在燃料加热器热交换器116中的热交换向燃料F添加热量。应当理解，燃料冷却回路102和燃料加热回路104可以使用任何潜在的热能传递源来从燃料F中去除热量或向燃料F添加热量；热能源的一些示例包括发动机引气、一个或多个机械系统等。
如本文中更详细描述的，冷燃料箱108和热燃料箱118中的每一个可用作蓄能器，使得通过去除热量Qout而被冷却并通过添加热量Qin而被加热的燃料F可累积或存储在相应的燃料箱108、118中以供以后使用。例如，由冷却系统生成的备用冷却容量可以累积在存储在冷燃料箱108中的燃料F中，以响应于增加的冷却需求而使用。更具体地，例如燃料冷却的负载114的冷却需求可以不对应于由冷却系统在给定时间生成的冷却容量，但是在冷却需求大于冷却容量的情况下，可以通过从冷燃料箱108供应累积的冷却或冷燃料F来满足过量需求。冷却或冷燃料F可以在冷却容量超过冷却需求时的时段期间被累积，否则此时的冷却容量将被浪费并且在冷却需求超过冷却容量时的时段期间不可用。
燃料加热器阀124可用于控制提供到燃料燃烧位置126的加热燃料F的流动，更具体地，控制提供到燃料燃烧位置126的燃料F的温度。然而，在一些实施例中，可以省略燃料加热器阀124。在这种实施例中，可以使用热燃料再循环阀122和燃料加热器热交换器116的排出温度来控制提供到燃料燃烧位置126的燃料F的流动和燃料F的温度。例如，在省略燃料加热器阀124的示例性燃料加热回路104中，当燃料F一旦从燃料加热器热交换器116排出就具有用于在燃料燃烧位置126处使用燃料的期望温度时，可以关闭热燃料再循环阀122。更具体地，当燃料F从燃料加热器热交换器116的排出温度在用于在燃料燃烧位置126处使用燃料F的最佳温度范围内时，可以关闭燃料再循环阀122，以将燃料F的流动引导到燃料燃烧位置126(而不是热燃料箱118)。例如，燃料燃烧位置126可以是例如发动机46和/或运载工具10的燃烧器，其中燃料F被燃烧以提供可从中提取热能和/或动能的燃烧气体，并且燃料F的最佳温度范围可对应于热力循环内的增加能量，而不损害燃料F(例如，引起焦炭形成或由于过高的燃料温度而引起其他不需要的化学反应)或燃料系统部件。在一些实施例中，控制系统，诸如本文描述的控制系统200，可用于操作燃料加热器阀124和/或燃料再循环阀122，例如，以最佳温度范围内的温度和/或以期望的燃料流率来将燃料F引导到燃料燃烧位置126。另外或替代地，控制系统可以确保当燃料F被引导到燃料燃烧位置126时不会太热。
如本文所述，燃料冷却回路102和燃料加热回路104中的每一个都是再生回路。即，燃料冷却回路102是再生燃料冷却回路，燃料加热回路104是再生燃料加热回路。应当理解，如本文所使用的，“再生”表示相应的燃料回路在系统的操作期间补充其冷燃料或热燃料的存储的能力或容量，更具体地，补充其在相应的燃料箱108、118中的热能的累积的能力或容量。例如，在整个发动机46的操作过程中，燃料F可以通过与工作流体(诸如制冷剂或发动机引气)热交换而被冷却，其中冷却燃料F的至少一部分流向冷燃料箱108以用于存储在其中，由此在系统中再生冷燃料的存储。虽然在一些操作时段期间，例如由于增加的冷却需求以及其他冷却源的降低的冷却容量，与流向冷燃料箱108的冷却或冷燃料F相比，更多的冷却或冷燃料F可以从冷燃料箱108流出，但是在其他操作时段期间，例如当冷却需求与冷却容量相比相对低时，可以补充冷却或冷燃料F的存储。再生燃料加热回路104可以以类似的方式操作，其中热燃料箱118中的加热或热燃料F例如取决于运载工具10和/或发动机46的操作模式而交替被耗尽或补充，这可以决定加热容量。应当理解，再生燃料冷却回路102和再生燃料加热回路104不仅替换相应的燃料箱108、118中的燃料F的质量或容积，而且通过改变相应的燃料存储箱108、118的内容物的温度(降低冷燃料箱108中的温度并升高热燃料箱118中的温度)，然后将燃料箱108、118维持在改变的温度下，来补充热能的存储。
现在转到图3，图示了TMS 100的另一示例性实施例。更具体地，图3图示了用于在燃料冷却回路102中冷却燃料F的示例性冷却源和用于在燃料加热回路104中加热燃料F的示例性加热源。在所描绘的实施例中，燃料冷却回路102包括具有冷却剂C流过其中的冷却剂流动路径130和用于冷却冷却剂C的冷却系统132。燃料冷却器热交换器106与冷燃料流动路径110和冷却剂流动路径130两者流体连通，用于冷却剂C与燃料F之间的热传递以冷却燃料。
冷却系统132可以接收来自冷却剂源的冷却输入，例如，冷却剂C的流动。冷却剂C流过冷却系统132，以将其温度从冷却剂入口处的输入温度降低到冷却剂出口处的输出温度。更具体地，冷却系统132可以被构造成将冷却剂C的温度降低到低于燃料F的温度，即，来自冷却系统132的冷却剂C的输出温度可以低于流过冷燃料流动路径110的燃料F的温度。
处于较低输出温度的冷却剂C沿着冷却剂流动路径130从冷却系统132流向燃料冷却器热交换器106。因此，TMS 100经由燃料冷却器106将从冷却系统132输出的冷段或冷却剂C热联接到冷燃料流动路径110。另外或替代地，从冷却系统132输出的冷却剂C的至少一部分可以流向一个或多个热负载134以冷却热负载134。制冷剂切换阀136可以被定位在冷却剂流动路径130中以控制流向燃料冷却器106和/或冷却剂冷却的热负载134的冷却剂C的量。即，制冷剂切换阀136可以是能够控制燃料冷却器106与冷却剂冷却的热负载134之间的分流的分流器或调节阀。附加的冷却剂冷却的热负载134可以是可以直接用冷却剂C或通过中间热回路来被冷却的运载工具负载，和/或发动机负载，例如，冷却剂C可以提供润滑油冷却和/或其他发动机热负载的冷却。
各种冷却剂C可适于在TMS 100中使用。在一些实施例中，冷却系统132和冷却剂流动路径130可以形成闭合回路的冷却剂流动路径，即，冷却剂流动路径130是连续回路，而不是具有冷却输入和排放部138的开放回路(即，冷却剂C不在开放回路中再循环，而是从冷却输入流过流动路径到达排放部138，冷却剂C在排放部138处流出冷却剂流动路径)。在这种实施例中，冷却系统132可以是制冷系统，例如闭合回路蒸汽压缩系统，并且冷却剂C可以是制冷剂。更具体地，冷却剂C可以是惰性工作流体，诸如二氧化碳(CO2)或另一种制冷剂。
制冷循环，例如在冷却系统132中使用和/或由冷却系统132驱动的制冷循环，在操作到恒定热负载时是最有效的，因为热效率可能在部分功率状况下快速下降。因此，冷却系统132可以被操作到恒定的冷却或热容量TCcool，其中制冷剂切换阀或分流阀136在燃料冷却器热交换器106与冷却剂冷却的热负载134之间分配该冷却容量(即，在温度下的冷却剂质量流)。因此，如下面更详细描述的，系统将在功能上被操作以在任何时间满足134的热负载，其中使用备用冷却容量TCcool来将冷却容量存储在燃料箱或蓄能器108中。冷却系统132可以相对于冷却剂冷却的热负载134和燃料冷却器106的总冷却需求确定尺寸，并且对于给定应用，热负载可以在冷却剂回路130与冷燃料回路110之间被最佳地分配，其中冷却剂回路130上的热负载可以被称为热负载Lcool，并且燃料回路110上的热负载可以被称为热负载Lfuel。应当理解，冷却剂C或冷却剂回路130的冷却或热容量TCcool是冷却剂C或冷却剂回路130的最大可能的热传递速率的度量。
在其他实施例中，冷却系统132的冷却输入是发动机引气的源，例如来自发动机46的气流，并且冷却系统132是基于空气的冷却系统，诸如其中冷却剂C是空气的空气循环机(ACM)。应当理解，在冷却剂C是空气的实施例中，燃料冷却器106是直接空气燃料热交换器。在其他实施例中，冷却系统132的冷却输入可以是机械轴功率或电功率。此外，在适当的实施例中，冷却剂流动路径130可以是开放回路，例如，冷却剂C流过冷却系统132和冷却剂流动路径130到达冷却剂排放位置138。文本描述了各种开放回路和闭合回路系统的示例性实施例以及示例性冷却剂。应当理解，也可以使用将冷却剂C的温度减小到低于燃料F的温度的其它合适的手段。
如前所述，冷燃料箱108可以是冷或冷却燃料F的蓄能器。更具体地，如图3所示，离开燃料冷却器106的冷却燃料可以沿着冷燃料流动路径110流动以冷却燃料冷却的热负载114，或者被存储在冷燃料箱108中以供以后使用。即，由冷却系统132生成的备用冷却容量可以例如响应于增加的冷却需求而被累积在存储在冷燃料箱108中的燃料F中以供以后使用。因此，燃料回路104具有燃料系统热容量TCfuel，该燃料系统热容量TCfuel可以被理解为燃料回路104例如在燃料冷却的热负载108处的最大可能的热传递速率的度量。
例如，在发动机46的某些操作模式期间，例如在利用发动机46的飞行器的起飞期间，冷却系统132的冷却容量可以相对高，但是例如燃料冷却的热负载114和/或冷却剂冷却的热负载134的冷却需求可以相对低。更具体地，在诸如飞行器起飞的操作模式期间由发动机46生成的功率可能导致冷却系统132的相对大或高的冷却输入和相对大或高的燃料流率，但是需要冷却的发动机46和/或飞行器的部件尚未加热到需要大量冷却的水平，即诸如热负载114、134的典型热负载的冷却需求相对低。通过接收相对高或大的冷却输入，冷却系统132可以在流过冷却剂流动路径130的冷却剂C中生成相应的冷却容量。即，增加的冷却输入可以增加冷却剂C的冷却容量。然而，由于冷却需求相对低，因此增加的冷却容量可能会浪费掉，除非将其存储起来以供以后使用。此外，应当理解，在诸如巡航等的发动机46的其它操作模式期间，冷却输入可以减少(例如，在其它操作模式期间，与提供给冷却系统132的冷却输入相比，可以相对低或小)，而例如热负载114和/或134的冷却需求可以增加(例如，在其他操作模式期间，与热负载114、134相比，可以相对高或大)。
换句话说，冷却系统132的热容量TCcool大体上与发动机功率成比例，因为冷却系统132最终将热量排放到例如风扇流或管道，诸如发动机46的旁通气流通道82。燃料冷却容量TCfuel大体上也与发动机功率成比例，因为燃料流率与发动机功率成比例。然而，并非燃料冷却的热负载114(Lfuel)和冷却剂冷却的热负载134(Lcool)的全部贡献都与发动机功率成比例。例如，热天的发动机空转可能会在发动机润滑油系统中产生过量的热量，因为发动机燃料流太低而无法吸收全部的油热。进一步地，飞行器系统可以利用冷却剂和燃料冷却的组合，但是这种系统可以是独立于发动机功率在高散热水平下操作的发电和/或飞行器系统。因此，在冷却容量与冷却需求之间可能出现不匹配，例如，冷却系统132的冷却容量TCcool可能相对高，而热负载114、134的冷却需求Lfuel、Lcool相对低，反之亦然。
因此，可能有利的是存储在一些操作模式期间生成的过量的冷却容量TCcool来用于在其他操作模式期间使用，例如，以通过不让过量的冷却容量浪费来增加发动机46和/或运载工具10的效率和/或使所需的冷却容量满足冷却生成减少时段期间的冷却需求。如本文所述，循环通过系统100的燃料F可以提供这种冷却存储。更具体地，过量的冷却容量TCcool可以累积在燃料冷却回路102内循环的燃料F中，并且这种累积的冷却容量可以在冷却需求增加时段期间使用。
比较图2和3，燃料冷却的热负载114可以设置在从燃料箱95到加热回路104的燃料流Fsource的上游或下游，该燃料流Fsource通过分流或分流器阀113被控制，分流或分流器阀113在冷燃料流动路径130与具有加热回路104的连接器管路144之间分流或分离燃料F的流动。更具体地，如图2所示，在阀113的任何位置，热负载114被设置在阀113的下游。如图3所示，热负载114被设置在阀113的上游，用于燃料流Fsource从燃料箱95到加热回路104，而不经过冷却回路102。
特别参考图3，所描绘的燃料加热回路104包括热流体流动路径140和用于沿着热流体流动路径140提供热流体H的流动的热源142。如图3所示，燃料加热器热交换器116与热燃料流动路径120和热流体流动路径140两者流体连通以加热燃料F。进一步地，燃料加热器热交换器116在燃料冷却的热负载114的下游，并在燃料F与热负载114进行热交换以冷却热负载114之后从燃料冷却回路102接收燃料F的流动，热负载114使燃料F加温。更具体地，如图2和3所示。燃料连接器管路144流体地联接或连接冷燃料流动路径110和热燃料流动路径120。因此，燃料加热回路104中的燃料F从燃料冷却回路102向下游流向燃料加热回路104，并且从燃料加热回路104流向燃料燃烧位置126，以用于消耗燃料F，并且燃料F热连接冷燃料箱108和热燃料箱118。
仍参考图3，燃料泵128可以设置在燃料连接器管路144中或沿着燃料连接器管路144设置，用于在冷燃料流动路径110与热燃料流动路径120之间驱动燃料F，或将燃料F从燃料冷却回路102驱动到燃料加热回路104。在一些实施例中，燃料泵128沿着燃料连接器管路144设置在燃料冷却的热负载114和冷燃料流动路径110的下游。例如，如图3所示，燃料泵128可以是燃料加热回路104的一部分，使得由燃料泵128贡献给燃料F的任何热量通过在系统100的想要将热量添加到燃料F的部分中加热燃料F而被更有效地利用。
在各种实施例中，热源142是在升高的温度(例如，大于最大燃料温度)下的气流，最大燃料温度可以是燃料F的热解极限，并且在示例性实施例中，最大燃料温度可以在600°F至1000°F的范围内。例如，热流体H可以是诸如发动机46的燃气涡轮发动机的发动机引气。在一些实施例中，系统100包括动力单元，动力单元包括涡轮和发电机，并且热流体H是来自涡轮的排出空气。应当理解，动力单元可以是用于为运载工具10和/或发动机46的特定系统、单元等生成动力的辅助动力单元。在这种实施例中，涡轮可以接收例如来自燃烧器等的燃烧产物流。更具体地，燃烧器可以接收例如来自燃料源(诸如燃料箱95)的发动机引气和燃料，发动机引气和燃料在燃烧器中混合并燃烧以形成燃烧产物。在还有的其它实施例中，热流体H可以是来自其它发动机和/或运载工具热负载的排出空气。例如，用于飞行器运载工具的热源142可以是冷却的冷却空气、环境控制系统(ECS)预冷却器、废热回收回路等。
如图3进一步所示，一旦热流体H从燃料加热器热交换器116离开，热流体H就可以在下游位置146处用于冷却或其他热管理目的。例如，在热流体H是空气(诸如发动机引气等)的情况下，空气在其离开燃料加热器热交换器116时可以因为与较冷的燃料F进行热交换而比其进入燃料加热器热交换器116时更冷。因此，离开的空气可用于冷却其中安装有系统100的装置(诸如运载工具10和/或发动机46)的一个或多个部件。作为一个示例，从燃料加热器热交换器116排出或排放的空气可用于发动机46的涡轮部分60、62的涡轮冷却。在空气是发动机引气的情况下，其可以在没有系统100的情况下已经用于涡轮冷却，使发动机引气经过系统100可以进一步冷却该冷却空气，即，可以在其被用于涡轮冷却之前冷却发动机引气，这可以增加空气的涡轮冷却容量等。在其它实施例中，热流体H一旦离开燃料加热器热交换器116就可以以其它方式来被使用。
如前所述，热燃料箱118可以是热或加温燃料F的蓄能器。更具体地，热燃料箱118被构造用于累积从燃料加热器热交换器116排出的加热燃料F的至少一部分。即，在燃料加热器热交换器116中被加热的燃料F的至少一部分可以沿着热燃料流动路径120从燃料加热器热交换器116流向热燃料箱118，加热燃料F可以在热燃料箱118中被存储，以用于在例如运载工具10和/或发动机46的某些操作模式期间使用。因此，热燃料箱118可以是作为加热燃料的蓄能器而被操作的燃料箱。进一步地，应当理解，如本文所使用的术语“加热燃料F”表示已经通过例如与热负载114、热流体H等的热交换而被加热的燃料F。因此，“加热燃料”可以指与热流体(诸如来自热源142的热流体H)进行热交换之后比与热流体进行热交换之前处于更高温度的燃料F。此外，如本文进一步描述的，加热燃料F比存储在主燃料箱95中的燃料F和/或从冷燃料流动路径110输送到热燃料流动路径120的燃料F处于更高或更大的温度。
如关于图2所描述的，加热燃料F的剩余部分(即，燃料F的不流向热燃料箱118的部分)可以流向在燃料加热器热交换器116下游的燃料燃烧位置126。因此，燃料F可以在流向热燃料箱118(其可以被称为燃料流FHtank)和/或燃料燃烧位置126(其可以被称为燃料流Fburn)之前，通过与热流体H的热交换而被加热，加热燃料F被存储在热燃料箱118中以供以后使用，加热燃料F在燃料燃烧位置126处可供运载工具10和/或发动机46消耗。即，由热源142生成的备用加热容量HCheat可以例如响应于增加的燃料需求Dfuel而被累积在存储在热燃料蓄能器或箱118中的燃料F中以供以后使用。因此，燃料加热回路104具有燃料系统加热容量HCfuel，燃料系统加热容量HCfuel可以被理解为燃料加热回路104例如在燃料加热器热交换器116处的最大可能的热传递速率的度量。
因此，与燃料冷却回路102类似，燃料加热回路104可以利用燃料F的热容量，例如以提高包括系统100的发动机和/或运载工具的效率。更具体地，燃料加热回路104可以被再生地操作，以在额外的热生成(例如，燃气涡轮发动机和/或飞行器的高功率模式)时段期间加热其中的燃料F，并将加热燃料F累积在热燃料箱118中，例如，以在热源142不能将燃料F加热到期望的升高温度时的操作状况期间提供期望的升高温度下的燃料。例如，在飞行器10(或飞行器中使用的发动机46)的高功率起飞模式或操作状况期间，热量可以被存储在燃料F中。在高功率模式期间加热的所存储的燃料F可以在诸如巡航的低功率模式或操作状况期间使用。因此，在低功率或巡航型状况下使用在高功率或起飞状况下存储的热量可以实现热燃料的益处。
转到图4至图7，在一些实施例中，系统100可以包括热传输总线。因此，图4-7所示的示例性系统100利用热传输流体T来冷却和加热燃料F，而不是直接用冷却剂C冷却燃料F和/或直接用热流体H加热燃料F。转而，热传输流体T至少部分地通过冷却剂C和燃料F而被冷却，并且热传输流体T至少部分地通过来自热源142的热流体H而被加热。热源142具有加热容量HCheat，加热容量HCheat可以例如基于发动机46、运载工具10等的操作状况而波动，并且可以被理解为热源142在给定时间的最大可能的热传递速率的度量。因此，是热传输流动路径150，而不是热燃料流动路径120，在热源142上放置加热需求Dheat。将燃料F与冷却剂C和/或热流体H分离可能是期望的，例如，以通过减少燃料由于意外暴露于空气而点燃的风险来增加系统100的安全性，空气是非惰性流体并且可能处于升高的温度。更具体地，热传输流体T可以是惰性工作流体，其可以具有减少的可燃性，从而如果暴露于燃料F、冷却剂C和/或热流体H，则会减少火灾风险。
特别参考图4和图5，图4示意性地图示了具有闭合的冷却剂回路并利用热传输总线进行热交换的系统100。图5示意性地图示了具有开放的冷却剂流动路径130并利用热传输总线进行热交换的系统100。因此，冷却剂流动路径130在图4的实施例中是闭合回路，但是在图5的实施例中在冷却剂排放位置138排放。如上所述，诸如惰性制冷剂的冷却剂C可用于诸如图4所示的闭合系统中，并且诸如空气(例如，发动机引气)的冷却剂C可用于如图5所示的系统100的开放系统中。
图4和图5中的每一个图示了示例性系统100，示例性系统100包括热传输流动路径150，热传输流动路径150具有热传输流体T流过其中。热传输流动路径150以闭合回路延伸通过燃料冷却回路102和燃料加热回路104两者。在燃料冷却回路102中，冷却剂传输热交换器152与冷却剂流动路径130和热传输流动路径150两者流体连通，以冷却热传输流体T。然后，冷却的热传输流体T可以沿着热传输流动路径150流动，以冷却一个或多个热负载154，一个或多个热负载154可以被称为总线冷却的热负载154。应当理解，当热传输流体T离开燃料冷却回路102并流向燃料加热回路104时，一个或多个热负载154可以将热量Qin传给热传输流体T，使热传输流体T加温。
制冷剂切换阀136设置在燃料冷却器热交换器106与冷却剂传输热交换器152之间。使用阀136，可以调节冷却剂C的流动，以在总线冷却的热负载154的冷却需求和/或冷却存储之间分配冷却剂C。例如，制冷剂切换阀136可用于控制有多少冷却剂C从冷却系统132传到冷却剂传输热交换器152以冷却热传输流体T，或有多少冷却剂C传到燃料冷却器106以与燃料F交换热量，从而在燃料F中存储冷却剂C的冷却容量。类似地，冷燃料再循环阀112可用于控制有多少燃料F作为燃料流Fcool从燃料冷却器106传出，以冷却燃料冷却的热负载114(然后到达燃料加热回路104)，或者有多少燃料F作为燃料流FCtank到达冷燃料箱108，以将通过与冷却剂C热交换而冷却的燃料F存储在冷燃料箱108中。
作为操作图4和5中所示的系统100的方法的示例，在总线冷却的热负载154的相对低的冷却需求的时段期间，制冷剂切换阀136可以完全或基本关闭，使得全部或几乎全部的制冷剂C流向燃料冷却器106。因此，通过与燃料冷却器106中的燃料F进行热交换，冷却系统132的过量的容量可以被存储在冷燃料箱108中。在总线冷却的热负载154的相对高的冷却需求的时段期间，制冷剂切换阀136可以完全或基本打开，使得全部或几乎全部的冷却剂C流向总线冷却的热负载154以冷却负载154。
进一步地，在图4和5的示例性实施例中，换热器156沿着热传输流动路径150设置在总线冷却的热负载154的下游。因此，热传输流体T从热负载154流向换热器156，热传输流体T可以在换热器156处通过与离开燃料加热器热交换器116的热传输流体T进行热交换而被加温或加热。更具体地，在与燃料加热器热交换器116中的燃料F进行交换热之后，离开的热传输流体T保持在比从燃料冷却回路102进入燃料加热回路104的热传输流体T高的温度。因此，在离开热交换器116和燃料加热回路104两者的热传输流体T中的本来可能是废热的热量被传给进入的热传输流体T，即进入燃料加热回路104的热传输流体T。因此，换热器156可以帮助减少热量浪费并减少从热传输总线排到运载工具10和/或发动机46的热量。进一步地，对进入燃料加热回路104的热传输流体T进行预加热可以减少对热源142的需求，例如，减少加热用于加热燃料F的热传输流体T所需的发动机引气，和/或可以通过减少由于从热传输总线排出热量而需要冷却的热负载来减少对冷却系统132的需求。
与图4和5一致，从燃料冷却回路102流出的热传输流体T从换热器156流入总线加热器热交换器158，总线加热器热交换器158也可以被称为总线加热器158。在图4和5的示例性实施例中，是总线加热器158，而不是燃料加热器热交换器116，接收热流体H的流动，使得热传输流体T通过与从热源142流出的热流体H的热交换而被加热。在示例性实施例中，热流体H是如本文所述的发动机引气。在与热传输流体T交换热量以加热传输流体T之后，热流体H可以在总线加热器158下游的位置159处被排放。已经通过与热传输流体T的热传递而被冷却的排放的热流体H可用于冷却运载工具10和/或发动机46的一个或多个部件和/或区段。例如，从总线加热器158排放的热流体H可用于发动机46中的涡轮冷却。
然后，加热的热传输流体T从总线加热器158流向燃料加热器热交换器116，热传输流体T在燃料加热器热交换器116处与燃料F交换热量以加热燃料F。即，燃料加热器热交换器116是与热传输流动路径150和热燃料流动路径120两者流体连通的传输燃料热交换器，用于热传输流体T与燃料F之间的热传递以加热燃料F。加热燃料F可以流向燃料燃烧位置126和/或热燃料箱118，如关于图2和3描述的。
如前所述，热传输流体T从燃料加热器116沿着热传输流动路径150流向换热器156，使得离开燃料加热回路104的热传输流体T可用于对进入燃料加热回路104的热传输流体T进行预热。特别参考图4，总线冷却器热交换器160(也可以被称为总线冷却器160)可以设置在换热器156的下游和冷却剂传输热交换器152的上游。应当理解，总线冷却器160可以进一步冷却热传输流体T，热传输流体T在进入冷却剂传输热交换器152之前已经通过换热器156中的热交换而被冷却，在冷却剂传输热交换器152中热传输流体进一步通过冷却剂C被冷却。因此，如关于换热器156所述的，热传输流体T可以被预冷却，例如，以减少对冷却系统132冷却热传输流体T的冷却需求。在示例性实施方式中，空气可以用作总线冷却器160中的热交换流体以冷却热传输流体T。更具体地，总线冷却器160可以是风扇流或TMS管道热交换器、风扇出口导叶(OGV)热交换器，表面冷却器、运载工具散热器、燃料脱氧直到热量输入等。
其中设置有总线冷却器旁通阀164的总线冷却器旁通管路162可以围绕总线冷却器160从热传输流动路径150延伸以允许热传输流体T绕过总线冷却器160。即，在一些操作模式中，可能期望绕过总线冷却器160，并且总线冷却器旁通阀164可以打开，以允许热传输流体T沿着总线冷却器旁通管路162流动，而不是流动通过总线冷却器160。总线冷却器旁通阀164可以是用于控制热传输流体T在流动路径150与旁通管路162之间的流动的分流器或调节阀。
在图5的示例性实施例中，省略了总线冷却器160。在这种实施例中，冷却剂C从燃料冷却器热交换器106排出，流向冷却剂传输热交换器152以用于与热传输流体T进行热交换，可以用作总线冷却器。这种构造可能需要附加的散热器和/或更大的冷却系统132来充分冷却冷却剂C，使得冷却剂C能够从热传输流体T吸收足够的热量。进一步地，如图5所示，冷却剂传输旁通管路166可以从热传输流动路径150围绕冷却剂传输热交换器152延伸。冷却剂传输旁通阀168设置在旁通管路166中。冷却剂传输旁通管路166和旁通阀168允许热传输流体T绕过冷却剂传输热交换器152。与包括管路162和阀164的总线冷却器旁通类似，在一些操作模式中，可能期望绕过冷却剂传输热交换器152，并且冷却剂传输旁通阀168可以打开，以允许热传输流体T沿着冷却剂传输旁通管路166流动，而不是流过冷却剂传输热交换器152。例如，热传输流体T可以被安排在燃料加热循环中绕过冷却剂传输热交换器152，并且当热燃料箱118中的燃料F足够热时，可以关闭冷却剂传输旁通阀168(即，防止绕过热交换器152)以冷却热传输流体T，更冷的传输流体T有利于总线冷却的负载154。冷却剂传输旁通阀168可以是用于控制热传输流体T在流动路径150与旁通管路166之间的流动的分流器或调节阀。
如图4和5所示，TMS 100可以包括设置在热传输流动路径150中的传输泵169。传输泵169有助于沿着热传输流动路径150驱动热传输流体T。虽然在传输总线的燃料冷却回路102部分中被图示，但是应当理解，传输泵169可以沿着热传输流动路径150设置在任何适当位置处。例如，传输泵169可以被定位在传输总线的燃料加热回路104部分中，例如在总线加热器158的上游，以便利用或使用通过传输泵169传给热传输流体T的任何热量。当然，也可以基于热传输流动路径150的流动特性等来确定传输泵169的位置。
现在转到图6，图示了具有设置在燃料加热回路104中的燃料泵128的示例性系统100。图4和5的示例性系统100包括在燃料冷却回路102中的燃料泵128。然而，如前所述，将燃料泵128设置在燃料加热回路104中可以有利地消除对燃料冷却回路102的泵热添加。进一步地，燃料加热器阀124可用于管理热燃料箱118中的热燃料F的容积。例如，可以关闭燃料加热器阀124以关闭热燃料箱118，从而累积或存储热燃料F以供以后使用。可以打开燃料加热器阀124以允许燃料F循环通过燃料加热回路104，例如，用于在燃料加热器热交换器116中进一步加热和/或用于在燃料燃烧位置126处消耗。
图6图示了与图4中所示的闭合的冷却回路系统类似的闭合的冷却回路TMS 100。然而，除了重新定位燃料泵128并且包括燃料加热器阀124之外，图6中所示的TMS 100省略了图4中所示的换热器156。因此，在从总线冷却的负载154流出的热传输流体T与离开燃料加热器116的热传输流体T之间省略了直接热交换。然而，在一些实施例中，热传输流动路径150可以被构造成使得流入燃料加热回路104的热传输流体T足够接近流出燃料加热回路104的热传输流体T，用于在离开的热传输流体T与进入的热传输流体T之间进行热交换。此外，应当理解，在其它实施例中，图6所示的系统100可以包括换热器156。在还有的其他实施例中，图6所示的系统100可以利用开放冷却回路(例如，类似于图5的开放冷却回路)，而不是闭合冷却回路。
参考图7A和7B，系统100的其它示例性实施例可以包括中间总线加热器，以对进入燃料加热回路104的热传输流体T进行预加热。更具体地，图7A和7B图示了与图4和6中的闭合冷却回路系统类似的闭合冷却回路系统100；然而，与图5中所示的系统100类似的开放冷却回路系统可以合并诸如图7A和7B中所示的中间总线加热器。如图7A所示，示例性系统100包括第二热流体流动路径和第二热源172，第二热源172沿着第二热流体流动路径170向中间总线加热器热交换器174或中间总线加热器174供应第二热流体流H2。中间总线加热器174沿着热传输流动路径150设置在总线冷却的负载154下游和总线加热器158上游。即，热传输流体T沿着热传输流动路径150从总线冷却的负载154流向中间总线加热器174，然后流向总线加热器158。中间总线加热器174与热传输流动路径150和第二热流体流动路径170流体连通以加热热传输流体T。
在一些实施例中，第二热源172可以是比热源142低的温度热源。更具体地，从第二热源172提供的第二热流体H2可以处于比从热源142提供的热流体H低的温度。例如，每个热流体H、H2可以是发动机引气，但是热流体H可以从发动机46的第一区段提供，发动机46的第一区段的温度高于发动机46的第二区段的温度，发动机46的第二区段提供较低温度的第二热流体H2，例如，第二热流体H2可以是从比热流体H早的压缩机区段的级供应的级间压缩机引气，热流体H从压缩机区段的后面的下游级被供应。因此，接收用于与热传输流体T热交换的第二热流体H2的中间总线加热器174可以被称为低温总线加热器，并且接收用于与热传输流体T热交换的热流体H的总线加热器158可以被称为高温总线加热器。如前所述，中间或低温总线加热器174对高温总线加热器158上游的热传输流体T进行预加热，例如，以增加系统100的效率。
如图7A进一步所示，一旦从中间总线加热器174离开，第二热流体H2就可以在下游位置176处用于冷却或其它热管理目的，下游位置176可以是与下游位置146相同或不同的下游位置。例如，在第二热流体H2是空气(诸如发动机引气等)的情况下，空气在其离开中间总线加热器174时由于与冷却器热传输流体T的热交换可以比其进入中间总线加热器174时更冷。因此，离开的空气可用于冷却其中安装有系统100的装置(诸如运载工具10和/或发动机46)的一个或多个部件。作为一个示例，从中间总线加热器174排出或排放的空气可用于发动机46的涡轮部分60、62的涡轮冷却。在空气是在没有系统100时可能已经用于涡轮冷却的发动机引气的情况下，使发动机引气经过系统100可以进一步冷却冷却空气，即，可以在其用于涡轮冷却之前冷却发动机引气，这可以增加空气的涡轮冷却容量等。在其它实施例中，第二热流体H2一旦离开中间总线加热器174就可以以其它方式被使用。
特别参考图7B，在一些实施例中，系统100可以包括热源调节阀178和第二热源调节阀179，热源调节阀178设置在热流体流动路径140中、在热源142与总线加热器158之间，第二热源调节阀179设置在第二热流体流动路径170中、在第二热源172与中间总线加热器174之间。更具体地，如前所述，用于热流体H的热源142可以从运载工具10和/或发动机46的不同部分被供应，和/或可以在运载工具10和/或发动机46的操作期间与用于第二热流体H2的第二热源不同的时间被供应。例如，热源142、172可以在不同温度下供应热流体，例如，热流体H可以更热，或者处于比第二热流体H2大或高的温度。热源调节阀178、179可以基于例如相应的热源142、172的源温度、燃料加热需求和/或诸如在下游位置146、176处的下游涡轮冷却需求(或其他散热器需求)来控制来自不同温度的热源142、172的加热量(即热流体H、H2的流动)。即，每个热源调节阀178、179可以在不同的操作模式或状况期间在完全打开、部分打开或完全关闭之间被调节，例如，以便基于在相应的操作模式期间的相应的源温度、燃料加热需求和/或散热器需求来改变相应的热流体H、H2的流动。
在如本文所述的系统100的至少一些实施例中，燃料F可以是脱氧燃料，并且燃料冷却回路102和燃料加热回路104可以是设置在发动机46的主发动机燃料箱95与燃烧器58之间的脱氧燃料回路。更具体地，如本文所述，用于燃气涡轮发动机和/或运载工具(诸如飞行器)的燃料可以是高效散热剂，以接收在发动机和/或运载工具操作期间，至少部分地由于燃料的热容量和通过加热燃料来向热力循环提供附加热能所提高的发动机功率操作效率，而生成的至少一些热量。然而，在不适当调控燃料的情况下加热燃料可能导致燃料“焦化”或形成固体颗粒，固体颗粒可能堵塞燃料系统的某些部件，诸如燃料喷嘴。减少燃料中的氧量可以有效地减少燃料焦化超过不可接受的量的可能性。因此，发动机和/或运载工具可以包括用于这种目的的燃料氧减少单元。在一些脱氧燃料实施例中，总线冷却器160也可用于向燃料氧还原单元供应热量输入。如本文所使用的，术语“燃料氧减少单元”通常是指能够减少燃料的自由氧含量的装置，诸如燃料脱氧单元、燃料氧转换单元等。
如图2所示，在燃料F是脱氧燃料的情况下，系统100可以进一步包括惰性气体源182和从惰性气体源182延伸的惰性气体流动路径180。惰性气体流动路径180与热燃料箱118流体连通，以向热燃料箱118提供惰性气体气隙(ullage)G。更具体地，惰性气体G被提供到热燃料箱118，以防止当热燃料箱118排空时，例如当加热燃料F在如本文所述的低功率操作模式期间从热燃料箱118流出时，热燃料箱118填充空气，因为燃料F与空气的混合会造成火灾风险。
如前所述，脱氧燃料F可以是燃料氧减少单元的产物，并且可以在期望在升高的温度下燃烧燃料时使用，例如，以防止一个或多个燃料系统部件的焦化。如图2所示，在一些实施例中，系统100可以包括脱氧燃料源184，脱氧燃料源184不需要是燃料箱等。相反，脱氧燃料源184可以示意性地表示来自燃料氧减少单元的脱氧燃料流F。
燃料氧减少单元大体上可以包括接触器、燃料气体分离器和从燃料气体分离器延伸到接触器的循环气体流动路径。燃料氧减少单元大体上可以在操作期间提供通过循环气体流动路径的汽提(stripping)气体流。应当理解，术语“汽提气体”在本文中用作指代通常能够执行本文所述的功能的气体的方便术语。流过汽提气体流动路径/循环气体流动路径的汽提气体可以是实际的汽提气体，其作用是从接触器内的燃料中汽提氧。替代地，流过流动路径的汽提气体可以是鼓泡通过液体燃料以减少这种燃料的氧含量的喷射气体。例如，汽提气体可以是惰性气体(诸如氮气或二氧化碳(CO2))、惰性气体混合物或具有相对低的氧含量的一些其它气体或气体混合物。因此，在一些实施例中，惰性气体源182也可以用作汽提气体源。
此外，示例性燃料氧减少单元可以进一步包括气体增压泵、气体氧减少单元或催化剂、和预加热器。催化剂可以被定位在循环气体流动路径中，用于减少通过循环气体流动路径的汽提气体流的氧含量。预加热器可以被定位成与催化剂上游的循环气体流动路径热连通，以增加催化剂的氧减少。在其他实施例中，预加热器和催化剂可形成为单个单元，使得该单元加热汽提气体以通过该单元增加氧减少。气体增压泵可以被定位成与循环气体流动路径气流连通，以增加流向循环气体流动路径的汽提气体流的压力。当然，应当理解，具有任何适当构造的任何适当燃料氧减少单元可以用于生成或产生例如从脱氧燃料源184流出的脱氧燃料。
在图中所示的系统100的至少一些实施例中，包括阀以及在一些情况下的附加流体导管，以绕过热交换器和/或系统100的其他部件。然而，应当理解，在一些实施例中，使阀和/或导管最小化可能是期望的。例如，减少数量的阀和/或导管可以减少系统100的复杂性、重量等。减少的系统复杂性可以提供制造、安装和服务优点(诸如减少制造、安装和/或服务的时间和成本，以及与更复杂的系统相比，需要更小的安装包络)。减轻重量可以提供诸如提高发动机效率、降低燃料燃烧要求等优点。因此，对于至少一些实施例，可以优化阀和/或导管的数量，例如，使得不为每个热交换器提供旁通管路，但是允许相应的流体流过相应的热交换器。作为一个示例，在一些实施例中，可以省略总线冷却器旁通管路162及其相关联的旁通阀164，取而代之的是使燃料F总是经过总线冷却器160。
此外，应当理解，尽管有时以单数术语描述，但是燃料冷却的热负载114、冷却剂冷却的热负载134和/或总线冷却的热负载154可以分别表示需要由燃料F、冷却剂C和热传输流体T冷却的一个或多个热负载。例如，燃料冷却的热负载114可以是通过与燃料F热连通而被冷却的发动机46和/或运载工具10的两个以上的系统、部件等。作为另一示例，冷却剂冷却的热负载134可以是通过与冷却剂C热连通而被冷却的发动机46和/或运载工具10的两个以上的系统、部件等。作为又一示例，总线冷却的热负载154可以是通过与热传输流体T热连通而被冷却的发动机46和/或运载工具10的两个以上的系统、部件等。进一步地，总线冷却的热负载154可以包括油箱、预冷却器、和/或发动机和/或运载工具(诸如发动机46和/或运载工具10)的其他这种部件或系统。应当理解，例如，在其中热传输回路或流动路径150被插入在冷却剂C和热负载之间作为两种介质(例如空气和燃料)之间的缓冲器的实施例中，热负载154可以与热负载134相同。
系统100的前述描述还可以被理解为描述操作系统100的一种或多种方法，例如，用于存储和/或累积运载工具和/或发动机的燃料中的冷却容量，同时还存储和/或累积供运载工具和/或发动机消耗的加热燃料。例如，操作系统100的方法可以包括选择性地操作与冷却系统132热连通的燃料冷却回路102，以冷却流过燃料冷却回路102的燃料F，并将冷却燃料F累积在冷燃料箱108中。该方法可以进一步包括选择性地操作燃料冷却回路102，以使燃料F流向燃料加热回路104。该方法还可以包括选择性地操作与热源142、172热连通的燃料加热回路104，以加热流过燃料加热回路104的燃料F，并将加热燃料F累积在热燃料箱118中。另外，该方法可以包括选择性地操作燃料加热回路104，以使燃料F的至少一部分流向燃料燃烧位置126以用于消耗燃料F，并使燃料F的剩余部分再循环通过燃料加热回路104。
应当理解，如本文所述，“选择性地操作”是指沿着流动路径的流体流的调节。例如，冷燃料再循环阀112可以设置在燃料冷却回路102中，以选择性地操作燃料冷却回路102。更具体地，冷燃料再循环阀112可以选择地打开或关闭，使得阀112完全打开、部分打开或完全关闭，以沿着冷燃料流动路径110调节燃料F的流动。冷燃料再循环阀112将全部燃料F、一部分燃料F或没有燃料F作为燃料流FCtank引导到冷燃料箱108，冷燃料箱108设置在冷燃料流动路径110中、在冷燃料再循环阀112的下游。被引导离开冷燃料箱108的燃料F可以作为燃料流Fcool沿着燃料冷却回路102流动，以冷却与燃料冷却回路102热连通的一个或多个燃料冷却负载114。燃料F从燃料冷却负载114流向燃料加热回路104，燃料加热回路104在燃料冷却回路102的下游。
类似于冷燃料再循环阀112，热燃料再循环阀122可以设置在燃料加热回路104中，用于选择性地操作燃料加热回路104。进一步地，燃料加热器阀124可以设置在燃料加热回路104中，用于选择性地操作燃料加热回路104，以将加热燃料F累积在热燃料箱118中。如本文所述，热燃料再循环阀122可以被选择性地打开或关闭，使得阀122完全打开、部分打开或完全关闭，以沿着热燃料流动路径120调节燃料F的流动。热燃料再循环阀122将全部燃料F、一部分燃料F或没有燃料F作为燃料流FHtank引导到热燃料箱118，热燃料箱118设置在热燃料流动路径120中、在热燃料再循环阀122的下游。被引导离开热燃料箱118的燃料F可以作为燃料流Fburn沿着燃料加热回路104流向燃料燃烧位置126，加热燃料(燃料F经过燃料燃烧位置126上游的燃料加热器116)在燃料燃烧位置126处可以被消耗。燃料加热器阀124可以被选择性地打开或关闭，使得阀124完全打开、部分打开或完全关闭，以在热燃料箱118中的累积与通过燃料加热器116的再循环之间调节燃料F的流动。
在一些实施例中，冷燃料箱108和/或热燃料箱118可用作热交换器，例如，以从系统100中消除中间热交换器(诸如燃料冷却器106和/或燃料加热器116)。例如，冷却剂C可以流过冷燃料箱108以直接冷却燃料F，和/或热流体H或热传输流体T可以流过热燃料箱118以直接加热燃料F。在这种实施例中，例如出于源于故障热交换器部件等的安全原因，可能期望将燃料F与空气(特别是发动机引气)进行直接热交换隔离。因此，其中燃料冷却器和冷燃料箱是单个部件的直接燃料箱冷却实施例和其中燃料加热器和热燃料箱是单个部件的直接燃料箱加热实施例可以最适于与惰性工作流体一起使用，例如，其中冷却剂C和/或热传输流体T是惰性工作流体。这种工作流体在下面更详细地描述，并且通常为不是空气(例如，发动机引气)或燃料F(例如，在发动机46和/或运载工具10的推进系统中以及在系统100中使用的燃料)的工作流体。
在一些实施例中，系统100的操作方法还可以包括选择性地操作与传输冷却的热负载154和热源(诸如总线加热器158)热连通的热传输回路150，使得热传输回路冷却传输冷却的热负载154并加热燃料F。更具体地，热传输流体T可以流过热传输回路150。热传输流体T可以在冷却剂传输热交换器152中通过冷却剂C被冷却，并且随后通过与热负载154的热传递而被加热，其中被冷却的传输流体T从热负载154吸收热量以冷却热负载，当流体T和燃料F在热负载154的下游热连通时，这也将热量传到能够存储在燃料F中的流体T。在与燃料F交换热量之前，热传输流体T可以通过与总线加热器158中的热流体H的热传递而被进一步加热，然后当热传输流体T中的热量被传到燃料F时，流体T可以通过与燃料F的热交换而被冷却。
在其他实施例中，操作系统100的方法可以包括选择性地使冷却剂C沿着冷却剂流动路径130流动，其中冷却剂流动路径130包括冷却系统132，使得冷却剂C经过冷却系统132以冷却冷却剂C。该方法可以进一步包括选择性地使燃料F沿着包括用于累积燃料F的冷燃料箱108的冷燃料流动路径110流动，以及使冷却剂C和燃料F两者经过燃料冷却器热交换器106以冷却燃料F。该方法还可以包括控制燃料F从燃料冷却器热交换器106到用于累积冷却燃料F的冷燃料箱108的流动。进一步地，该方法可以包括选择性地使热传输流体T沿着热传输流动路径150流动，和选择性地使燃料F沿着热燃料流动路径120流动，热燃料流动路径120包括热燃料箱118，用于累积燃料F。该方法还包括使热传输流体T和燃料F两者经过燃料加热器热交换器116以加热燃料F，并控制燃料F从燃料加热器热交换器116流向热燃料箱118，用于累积加热燃料F。如本文所述，冷燃料流动路径110流体地联接到热燃料流动路径120，并且燃料F沿着冷燃料流动路径110和热燃料流动路径120再循环通过系统100。进一步地，冷燃料流动路径110是燃料冷却回路102的一部分，以及热燃料流动路径120是燃料加热回路104的一部分，并且在燃料F的至少一部分流向燃料燃烧位置126以用于消耗燃料F之前，燃料F从燃料冷却回路102流向燃料加热回路104。
尽管以上描述不参考具体附图，但是应当理解，操作系统100的方法可以关于本文描述的并且在图中示出的各种示例性系统100中的每一个而被描述。即，该方法可以根据图2-7B中所示的系统100的各种实施例而改变，但是操作方法可以关于各种实施例中的每一个而被理解。大体上，操作相应的系统100的每个方法可以包括操作燃料冷却回路102以通过在冷燃料箱108中累积燃料来将冷却容量存储在燃料F中，以及通过使一些燃料F流向燃料加热回路104来操作燃料加热回路104，燃料F在燃料加热回路104中被加热并且立即被消耗或存储以供以后使用。因此，系统100可以在冷却系统不能供应所需的冷却容量时的操作状况期间为各种热负载提供所需的冷却容量，和/或可以在热源不能供应足够升高燃料温度以提高燃料燃烧效率所需的热量时的操作状况期间提供供运载工具和/或发动机消耗的加热燃料。
如本文所述，进入系统100的燃料F不会返回其源；进入冷燃料流动路径110的燃料F再循环通过冷燃料流动路径110(包括作为燃料流FCtank流向冷燃料箱108)，或者流向热燃料流动路径120(作为燃料流Fcool)，其中燃料F再循环(包括作为燃料流FHtank流向热燃料箱118)或者流向燃料燃烧位置126(作为燃料流Fburn)。因此，到燃料加热回路104的燃料流Fcool等于到热燃料箱118的燃料流FHtank和到燃料燃烧位置126的燃料流Fburn的总和，即，燃料F从燃料冷却回路102流向燃料加热回路104，使得Fcool＝FHtank+Fburn。进一步地，如例如在图2-4中所示，从主燃料箱95或脱氧燃料源184进入系统100的燃料流Fsource的至少一部分可以通过阀113被转向到燃料加热回路104而不经过冷燃料流动路径110。如图所示，燃料流Fsource无论是从冷燃料流动路径110被转向还是流过冷燃料流动路径110，都会作为燃料流Fcool的至少一部分进入燃料加热回路104。因此，燃料冷却回路102的总燃料流FCtotal是到冷燃料箱108的燃料流FCtank和到燃料加热回路104的燃料流Fcool的总和，即，FCtotal＝FCtank+Fcool。燃料加热回路104的总燃料流FHtotal是到热燃料箱118的燃料流FHtank和到燃料燃烧位置126的燃料流Fburn的总和，即，FHtotal＝FHtank+Fburn。因此，系统100的总燃料流Ftotal是每个燃料回路102、104的总燃料流FCtotal、FHtotal的总和，即Ftotal＝FCtotal+FHtotal或Ftotal＝FCtank+Fcool+FHtank+Fburn。对于系统100内的燃料流，燃料存储(即，FCtank、FHtank、或FCtank和FHtank两者)与Fburn之间的燃料分流可以是1:1比率、2:1比率，或在到相应的燃料箱108、118的燃料流FCtank、FHtank与到燃料燃烧位置126的燃料流Fburn之间的总燃料流Ftotal的任何其它适当分流。
此外，如本文所述，当冷却容量TCcool超过冷却负载Lcool时，冷燃料箱108充入或累积燃料F。即，当冷却容量TCcool超过冷却负载Lcool时，到冷燃料箱108的燃料流FCtank大于零(0)，使得当TCcool>Lcool时，FCtank>0。进一步地，对冷燃料箱108充入意味着相比于进入燃料加热回路104，更多的燃料F进入冷燃料箱108，即，当冷却容量TCcool超过冷却负载Lcool时，燃料流FCtank与燃料流Fcool的比率大于一(1)，或者当TCcool>Lcool时，FCtank/Fcool>1。相反，当燃料冷却或热负载Lfuel超过燃料冷却或热容量TCfuel时，冷燃料箱108被排放，或冷却燃料F从冷燃料箱108流出。即，当热负载Lfuel大于燃料热容量TCfuel时，燃料流FCtank小于零(0)，表示来自冷燃料箱108的燃料流，使得当TCfuel<Lfuel时，FCtank<0。另外，当燃料热负载Lfuel超过燃料热容量TCfuel时，排放冷燃料箱108意味着多于一半或50％的燃料流Fcool从冷燃料箱108流出，即，燃料流FCtank与燃料流Fcool的比率小于-50％(负百分之五十，其中负值指示来自冷燃料箱108或从冷燃料箱108离开的燃料流)，或当Lfuel>TCfuel时，FCtank/Fcool>-0.50。如本文所述，可以调节一个或多个阀，例如阀112、113，以控制燃料F到冷燃料箱108和燃料加热回路104的流动。因此，一个或多个阀，例如阀112、113，可以被定位成控制燃料流F，使得当TCcool>Lcool时，FCtank/Fcool>1，并且可以被定位成控制燃料流F，使得当Lfuel>TCfuel时，FCtank/Fcool>-0.50。
另外，如本文所述，当加热容量HCheat超过加热需求Dheat时，热燃料箱118充入或累积燃料F。即，当加热容量HCheat超过加热需求Dheat时，到热燃料箱118的燃料流FHtank大于零(0)，使得当HCheat>Dheat时，FHtank>0。进一步地，对热燃料箱118充入意味着相比于进入燃料燃烧位置126，更多的燃料F进入热燃料箱118，即，当加热容量HCheat超过加热需求Dheat时，燃料流FHtank与燃料流Fburn的比率大于一(1)，或者当HCheat>Dheat时，FHtank/Fburn>1。相反，当加热的燃料需求Dfuel超过燃料加热或热容量HCfuel时，热燃料箱118被排放，或加热燃料F从热燃料箱118流出。即，当加热的燃料需求Dfuel大于燃料热容量HCfuel时，燃料流FHtank小于零(0)，表示来自热燃料箱118的燃料流，使得当HCfuel<Dfuel时，FHtank<0。另外，当加热的燃料需求Dfuel超过燃料热容量HCfuel时，排放热燃料箱118意味着多于一半或50％的燃料流Fburn从热燃料箱118流出，即，燃料流FHtank与燃料流Fburn的比率小于-50％(负百分之五十，其中负值指示来自热燃料箱118或从热燃料箱118离开的燃料流)，或当Dfuel>HCfuel时，FHtank/Fburn>-0.50。如本文所述，可以调节一个或多个阀，例如阀122、124，以控制燃料F到热燃料箱118和燃料燃烧位置126的流动。因此，一个或多个阀，例如阀122、124，可以被定位成控制燃料流F，使得当HCheat>Dheat时，FHtank/Fburn>1，并且可以被定位成控制燃料流F，使得当Dfuel>HCfuel时，FHtank/Fburn>-0.50。
如本文进一步所述，冷却剂回路130上的热负载Lcool不依赖于冷燃料回路110上的热负载Lfuel，例如，热负载可以是油冷却、航空电子设备/电子设备、运载工具环境控制等。然而，冷却剂回路130的热容量TCcool可以与冷燃料回路110的热容量TCfuel有关，例如，因为发动机46(其燃烧燃料F)也是运载工具的动力装置，并且向冷却剂回路130的冷却剂系统132提供能量或质量流输入。此外，燃料冷却或热容量TCfuel取决于到燃料加热回路104的燃料流Fcool和燃料供应温度。
另外，热传输总线回路150上的加热需求Dheat不依赖于热燃料回路120上的加热燃料需求Dfuel，即，加热需求Dheat用于热流体流H加热热传输流体T，而加热燃料需求Dfuel用于到燃料燃烧位置126的加热燃料流Fburn，例如，用于在发动机46中燃烧。然而，热流体H的热容量或加热容量HCheat可以与热燃料回路120的热容量或加热容量HCfuel有关，例如，因为发动机46(其燃烧燃料F)也是运载工具10的动力装置，并且向热源142提供能量或质量流输入，热源142加热在热传输总线回路150中流动的热传输流体T。此外，燃料加热或热容量HCfuel取决于到燃料燃烧位置126的燃料流Fburn(例如，燃料F的燃烧流率)和燃料供应温度。
此外，在一些实施例中，系统100可包括控制系统200，例如，用于打开和/或关闭可以包括在系统100的相应构造中的一个或多个阀112、122、124、136、164、168、178、179，和/或用于调节可以包括在系统100中的一个或多个泵128、169的泵速。示例性控制系统200在图2中示出。应当理解，图3-7B中所示的系统100的任何实施例还可以包括控制系统200。此外，阀112、122、124、136、164、168、178、179和/或泵128、169也可以以其它方式来被控制。例如，在适当的实施例中，一个或多个阀112、122、124、136、164、168、178、179可以例如通过系统100内和/或系统100外部的温度和/或压力而被被动致动。因此，系统100的一个或多个阀112、122、124、136、164、168、178、179可以被称为主动系统(例如，由控制系统200或其他致动系统或部件控制)或被动系统(例如，如所述的被动致动)，用于控制系统100中的流体流(例如，燃料F的流动、冷却剂C的流动，热流体H的流动和/或热传输流体T的流动)。
如图2所示，示例性控制系统200包括控制器202，其中控制器202可操作地连接到每个阀112、122、124以及泵128。具体地，控制器202大体上包括网络接口204。网络接口204可以与任何合适的有线或无线通信网络一起操作，用于与例如TMS 100、发动机46的其他部件和/或未示出的其他部件或系统通信数据。如使用虚线所示，对于图2的示例性实施例，网络接口204利用无线通信网络206来与其他部件通信数据。更具体地，通过控制器202的网络接口204和无线通信网络206，控制器202可以被可操作地联接到包括在系统100的特定实施例中的一个或多个阀112、122、124、136、164、168、178、179和/或泵128、169中的每一个。当然，应当理解，虽然网络接口204对于图2的示例性实施例使用了无线通信网络206，但是在其他实施例中，网络接口204可以改为使用有线通信网络或有线和无线通信网络的组合。
仍参考图2，控制器202进一步包括一个或多个处理器208和存储器210。存储器210存储能够由一个或多个处理器208访问的数据212和指令214。一个或多个处理器52可以包括任何合适的处理设备，诸如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑设备和/或其他合适的处理设备。一个或多个存储器设备210可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非瞬时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其他存储器设备。当由一个或多个处理器208执行指令214时，指令214使控制系统200执行功能。存储器210内的指令214可以是任何指令集，当该指令集被一个或多个处理器208执行时，使一个或多个处理器208执行操作，诸如本文描述的一个或多个操作。在某些示例性实施例中，存储器210内的指令214可以是以任何合适的编程语言编写的软件，或者可以在硬件中实现。另外和/或替代地，指令可以在处理器208上的逻辑和/或虚拟分离线程中执行。存储器装置210可以进一步存储能够由处理器208访问的其它数据214。
以这种方式，应当理解，在至少某些示例性实施例中，控制器202可以被构造成从一个或多个传感器和/或部件接收数据，并且可以响应于从一个或多个传感器和/或部件接收到的数据来控制TMS 100的操作。例如，示例性控制器202可以被构造成响应于从冷却剂冷却的热负载134和/或燃料冷却的热负载114接收到的数据来操作制冷剂切换阀136(例如，响应于接收指示冷却剂冷却的热负载134的增加的冷却需求的数据来增加冷却剂C到冷却剂冷却的热负载134的流动)。另外和/或替代地，示例性控制器202可以被构造成响应于接收指示在燃料燃烧位置126处所需的燃料流的数据来操作燃料泵128。控制器202可以使用其它数据来控制系统100的特定构造的一个或多个阀和/或一个或多个泵，其中系统100的各种示例性构造被图示在图2-7B中。
在一些实施例中，控制系统200和/或控制器202可以是自动数字控制(例如，飞行器上的全权限数字发动机控制(FADEC))的一部分，其控制发动机(诸如发动机46)的一个或多个方面。例如，控制器202可以例如是FADEC的电子发动机控制器(EEC)或电子控制单元(ECU)，并且除了本文所述的功能之外，还可以控制燃料流动、发动机几何形状和其他参数，以在操作期间，诸如在飞行器的起飞、飞行和着陆期间，优化发动机46的性能。可以使用来自系统(诸如航空电子系统)的数字信号将诸如飞行状态、飞行器系统状态和飞行员命令的各种参数通信到控制器202。如本文所述，控制器202可以包括用于执行各种操作和功能的各种部件，诸如一个或多个处理器208和一个或多个存储器设备210。在其他实施例中，控制器202可以执行本文所述的特定功能，并且一个或多个其他控制器可以控制各种参数以优化除了那些特定的功能以外的发动机46的性能。因此，控制系统200(例如，飞行器控制器、FADEC等)可以通过控制如本文所述的冷却和加热燃料F的累积和分配来控制系统100中的热能的存储或消耗。
应当理解，图中所示的方框114、134、154(并且被描述为热负载)可以表示热交换器。例如，显示为设置在燃料冷却回路102中的燃料冷却的热负载114可以是燃料冷却的负载热交换器，用于通过燃料F与热负载的流体之间的热交换来冷却一个或多个热负载。更具体地，图中的方框114可以表示燃料F经由较冷或冷的燃料F与较温热或热的热负载之间的热交换来冷却热负载。类似地，方框134可以表示冷却剂C经由较冷或冷的冷却剂C与较温热或热的热负载之间的热交换来冷却热负载，以及方框154可以表示热传输流体T经由较冷或冷的热传输流体T与较温热或热的热负载之间的热交换来冷却热负载。因此，虽然方框114、134、154中的每一个可以被称为热负载，但是方框114、134、154可以表示用于相应的流体(燃料F、冷却剂C、热传输流体T)与比相应的流体F、C、T更温热或更热的另一流体之间的热量交换的热交换器。
进一步地，应当理解，燃料F可以是任何合适或适当的燃料，例如，用于在发动机46和/或运载工具10中使用。例如，在一些实施例中，燃料可以是喷气燃料或喷气推进剂(JP)。在进一步的实施例中，例如，当发动机100是高超音速推进发动机和/或运载工具46是高超音速运载工具时，燃料可以是低温的或近低温的。
进一步地，冷却剂C可以是用于在冷却系统132中使用的任何合适或适当的冷却剂。例如，系统100的冷却系统132模块可以是制冷循环，并且冷却剂C可以是制冷剂。在其它实施例中，如本文所述，系统100可以是利用空气(诸如来自发动机46和/或运载工具10的引气)作为冷却系统132中的冷却剂C的开放系统，并且空气冷却剂可以进入系统100并从系统100被排放，而不是在冷却剂流动路径回路130中继续循环通过系统100。
此外，在一些实施例中，系统100中使用的工作流体——冷却剂C和热传输流体T——可以取决于燃料F和/或彼此，例如，可以选择特定冷却剂C用于在冷却剂传输热交换器152中与特定热传输流体T一起使用。通常，每个工作流体，即，冷却剂C和热传输流体T中的每一个(当在系统100中使用时)，可以是惰性流体，例如，以使系统100中的冗余层能够防止在相应的冷却剂流动路径130和热传输流动路径150中流动的燃料F和工作流体C、T的挥发性混合。示例的工作流体C、T可以包括但不限于以下：热油；诸如超临界二氧化碳(sCO2)的超临界流体；液态金属；标准工业制冷剂(R-###ANSI/ASHRAE名称)，例如，R-410a；以及稀有气体，其也带有制冷剂名称。作为示例，其中燃料F是液态氢燃料(LH2或制冷剂名称R-702)，冷却剂C和/或热传输流体T可以是氦(R-704)或氖(R-720)，并且更具体地，可以是超临界氦、过冷却液体氖、跨临界氖或超临界氖。作为另一示例，其中燃料F是甲烷(R-50)，冷却剂C和/或热传输流体T可以是氮(R-728)、氩(R-740)或氪(R-784)。更具体地，在相应的冷却剂流动路径130和热传输流动路径150中的工作流体C、T可以是跨临界或超临界氮、跨临界或超临界氩、或过冷却液体氪、跨临界氪、或超临界氪。作为又一示例，其中燃料F是喷气燃料或喷气推进剂(JP)，冷却剂C和/或热传输流体T可以是五氟乙烷(R-410a)灭火介质、二氟甲烷(R-32)和五氟乙烷(R-125)的近共沸混合物、二氧化碳(CO2或R-744)或二元气体复合物，如氙气加另一种气体。更具体地，冷却剂C和/或热传输流体T可以是超临界五氟乙烷或超临界二氧化碳(sCO2)。进一步地，在其中燃料F和工作流体C、T可能接触或混合在一起的泄漏或其他故障的情况下，可以选择诸如超临界二氧化碳的灭火工作流体C、T，用于燃料惰化或以其他方式来灭火。也可以使用用于在相应的流动路径102、126中使用的其它工作流体C、T。
此外，应当理解，尽管关于运载工具10和燃气涡轮发动机46进行了描述，但是本文所述的热管理系统100可以具有其他应用。即，系统100不限于与燃气涡轮发动机和/或诸如飞行器的运载工具一起使用。例如，在一些实施例中，TMS 100可以并入任何其它合适的航空推进系统，诸如高超音速推进系统、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、冲压喷气发动机、超音速冲压喷气发动机等，或其组合，诸如组合循环推进系统。此外，在某些实施例中，TMS 100可以并入非航空推进系统，诸如陆基发电推进系统、航空衍生推进系统等。更进一步地，在某些实施例中，TMS 100可以并入任何其它合适的推进系统或运载工具，例如有人驾驶或无人驾驶飞行器等。
因此，本主题提供了利用至少一种工作流体与燃料之间的热交换来累积冷却燃料和累积加热燃料的系统和方法。例如，本主题提供了单个再生系统冷却燃料以扩展燃料冷却的负载的热容量，利用低温热源加热燃料，然后利用附加的运载工具和/或发动机热负载来将燃料温度升高至最大温度相关脱氧燃料益处。本文描述的示例性系统和方法同时再循环用于热管理系统(TMS)冷却容量的冷燃料和用于发动机或推进效率的热燃料。换句话说，示例性系统和方法利用了组合的再生燃料冷却回路和再生燃料加热回路，组合的再生燃料冷却回路和再生燃料加热回路被操作，以维持作为用于燃料冷却的负载的热储存器的冷燃料箱和作为用于将加热燃料供应到燃料燃烧位置(例如，将加热脱氧燃料供应到发动机燃烧器)的高温储存器的热燃料箱。这种系统的操作可以基本上不依赖于运载工具TMS需求和发动机功率；例如，可以依据冷却系统和热源容量来操作示例性系统以冷却燃料和/或加热燃料。因此，这里描述的系统可以有效地使功率/热管理系统(PTMS)负载与发动机热管理脱离，同时还增加燃料冷却的热负载容量。在一些实施例中，单个热传输总线将冷和热燃料回路与回收潜能结合，这可以提高系统的效率。
如本文所述，例如在相对高的冷却生成和相对低的冷却需求时段期间，冷却燃料是冷却容量在燃料中的累积，以及例如在相对低的冷却生成和相对高的冷却需求时段期间，可以从燃料中提取存储在燃料中的冷却容量。例如，飞行器的TMS可以被构造成使得当主热负载冷却需求相对低并且风扇管道冷却容量(即，引气冷却容量)相对高时可用的额外冷却容量被卸载到燃料箱或容器，有效地使用飞行器燃料来用于热能存储。进一步地，TMS可以并入冷却系统，该冷却系统例如与发动机的操作状况(例如发动机功率等)相关联，使得冷却系统的冷却容量变化，并且可变冷却容量可能不对应于经由TMS冷却的一个或多个系统的冷却需求。因而，本文所述的TMS的实施例在冷却容量容易获得时捕获冷却系统的冷却容量，并且存储冷却容量用于在冷却容量不容易获得但冷却需求相对高时使用。因此，任何过量的冷却容量都可用于冷却燃料箱或容器，而不是试图在稳态意义上平衡热量生成和散热能力(例如，而不是平衡飞行器热量生成和发动机散热能力)。
在一些实施例中，热传输容量可以通过将原本由热传输或总线回路冷却的负载转移到燃料系统而被减小。更具体地，相比于传输或总线冷却的负载与燃料冷却的负载之间的热负载的典型分配，更多的负载可以通过流过本文所述的TMS的燃料流动路径的燃料而被冷却。因此，热传输流动路径可能需要较少或减少的冷却容量，这可以增加系统的效率，降低系统的复杂性等。另外或替代地，本文所述的示例性系统可以在下端上延伸燃料冷却架构以增加用于较低温度热生成的容量。
如本文所述，冷却系统可以利用空气、制冷剂、超临界二氧化碳(sCO2)等作为冷却剂。冷却系统可以是开放回路或闭合回路；闭合回路可以提供更恒定的容量操作且可以不需要湿度管理，但开放回路对于一些实施例而言，例如当期望使用空气作为冷却剂时，可以是有用的。冷却系统可以在任何可能的情况下运行或操作，例如，以保持冷却燃料，使得在高冷却需求时段期间可以将更多的热量传递到燃料或放入燃料中。
如本文进一步所述，过量的冷却容量被卸载的冷燃料箱可以用作在TMS内用于局部燃料回流的蓄能器，可以是在“主”燃料箱(例如，飞行器燃料箱)下游的辅助TMS燃料箱，或者可以是“主”燃料箱本身。因此，TMS的冷燃料箱可以是TMS容器或者可以是使用TMS的发动机和/或运载工具的燃料源。此外，本文所述的系统利用燃料作为热存储机构，提供利用可用散热器的再生TMS解决方案。因此，可以避免或消除诸如蜡或液态金属的附加热能存储系统，这也消除了与这种系统相关的缺点，例如，蜡需要太多的体积才能成为可行的热能储存系统，而液态金属又重又具有腐蚀性。
另外，本文所述的系统的另一个益处或优点是燃料流动路径或燃料回路可以被设计成具有快速瞬态响应能力。例如，为了帮助冷却飞行器的任务系统，冷燃料流动路径瞬态可以被设计成超过用于空气循环机(ACM)(诸如基于空气的制冷器)的时间常数。进一步地，应当理解，本文所述的系统可以有效地利用现有系统以在操作中获得冷冻燃料。较寒冷的燃料可以在快速减速或斩波(chop)期间改善动态温度响应，这冒着超过燃料的有效、稳定或操作温度限制的危险，因为燃料系统的金属部件仍然是热的，并且可能抵消燃料泵热生成。此外，当气流冷却流减少和/或停止，但燃料系统的金属部件保持热时，较寒冷的燃料可以例如通过在飞行器着陆、滑行和停机期间燃烧冷却的燃料，来提供回吸热管理功能以减少和/或防止燃料喷嘴焦化等。此外，例如通过在发动机斩波期间防止小的或减少的燃料流过热，附加的热滞后可以帮助燃料动力。因此，本主题提供了关于在其中可以使用系统的发动机和/或运载工具(例如飞行器)中可能遇到的各种热瞬变问题的益处和优点。
此外，通过热流体(即，提供燃料加热容量的流体)与燃料之间的热传递，本文描述的系统和方法还可以通过冷却热流体来提供冷却益处，热流体随后可以用于冷却一个或多个其他系统或部件。例如，在热流体是用于涡轮冷却的发动机引气的情况下，本文描述的系统和方法可以提供冷却的冷却空气益处，作为加热燃料以提供供发动机消耗的加热燃料的结果。
此外，本文描述的系统和方法提供了燃料加热回路，该燃料加热回路在存储在燃料系统的燃料蓄能器或燃料箱(其可以是发动机和/或运载工具的中间燃料箱)中的燃料中，再生地存储热量，诸如发动机和/或运载工具热量，使得存储在燃料中的热量能够被排回到燃烧流，例如，以优化热或加热燃料的特定燃料消耗(SFC)益处。即，本文描述的系统和方法可以在低功率或巡航型状况下使用在高功率或起飞型状况期间存储的热量来提供热燃料益处。例如，典型的飞行器任务寻求在低功率(例如巡航)下优化燃料燃烧，但是飞行器发动机排热在动力下(at power)(例如起飞)最高，使得在燃料加热潜力与热燃料需求之间存在持续的不匹配。如本文所述的加热燃料再生对于该不匹配提供了解决方案，因为加热燃料可以被存储在例如发动机和/或TMS本地的中间热燃料箱中，而不是燃料返回到燃料箱(例如，主燃料箱)。此外，已知的Brayton循环热回路尝试使用多个引气冷却器和核心流动路径废热回收来加热热传输总线，用于与燃料进行热传递，以将燃料充分加热至期望的燃料温度。相反，本文描述的系统和方法可以消除仅在特定飞行器任务航段上操作的热交换系统，以及当引气冷却器在低功率操作状况下提供减少的冷却时，提供加热的燃料。进一步地，如关于本主题的燃料冷却回路所述，与不具有足够功率密度和/或太腐蚀性或毒性的典型热能存储介质(诸如蜡、液态金属和可熔合金)相比，本文的系统和方法可以是有利的。如本文所述，利用燃料作为再生存储介质可以克服这两个问题，提供具有足够功率密度以及较少腐蚀性和毒性的热能存储介质。
此外，本文描述的系统和方法可以用热传输总线或不用热传输总线来实现；例如，在本文描述的系统和方法的实施例中，直接的燃料空气热交换是可能的。更进一步地，本主题提供了将冷燃料箱和燃料冷却器组合成单个部件和/或将热燃料箱和燃料加热器组合成单个部件的实施例，它们中的任一个或两者都可以简化热管理系统(例如，需要更少的空间和/或更少的零件)和/或允许附加的燃料冷却和/或加热作为闭合系统的一部分。此外，本文描述的总线冷却器和传输燃料(或总线燃料)热交换器可以是存储附加热能的再生热交换器，增加了示例性系统的容量和/或效率。
对于本领域普通技术人员来说，也可能出现本文所述的系统的其他益处和优点。
本发明的其它方面由以下条款的主题提供：
1.一种系统，包括：燃料冷却回路，所述燃料冷却回路包括冷燃料流动路径、燃料冷却器热交换器和冷燃料箱，所述冷燃料流动路径具有燃料流过其中，所述燃料冷却器热交换器用于冷却所述燃料，所述燃料冷却器热交换器与所述冷燃料流动路径流体连通，所述冷燃料箱沿着所述冷燃料流动路径设置，用于累积冷却燃料的至少一部分；和燃料加热回路，所述燃料加热回路包括热燃料流动路径、燃料加热器热交换器和热燃料箱，所述热燃料流动路径用于所述燃料的流动，所述燃料加热器热交换器用于加热所述燃料，所述燃料加热器热交换器与所述热燃料流动路径流体连通，所述热燃料箱沿着所述热燃料流动路径设置，用于累积加热燃料的至少一部分，其中所述燃料冷却回路联接到所述燃料加热回路，使得所述燃料循环通过所述燃料冷却回路和所述燃料加热回路两者。
2.前述任一项条款的系统，其中燃料连接器管路流体地联接所述冷燃料流动路径和所述热燃料流动路径。
3.前述任一项条款的系统，进一步包括燃料泵，所述燃料泵沿着所述燃料连接器管路设置，用于将所述燃料从所述冷燃料流动路径驱动到所述热燃料流动路径。
4.前述任一项条款的系统，进一步包括具有冷却剂流过其中的冷却剂流动路径和用于冷却所述冷却剂的冷却系统，其中所述燃料冷却器热交换器与所述冷却剂流动路径和所述冷燃料流动路径两者流体连通，用于所述冷却剂与所述燃料之间的热交换。
5.前述任一项条款的系统，进一步包括第一热源，所述第一热源用于提供第一热流体的流动，其中所述燃料加热器热交换器与所述第一热流体的流动和所述热燃料流动路径两者流体连通，用于所述第一热流体与所述燃料之间的热传递。
6.前述任一项条款的系统，进一步包括热传输流动路径，所述热传输流动路径具有热传输流体流过其中，所述热传输流动路径以闭合回路延伸通过所述燃料冷却回路和所述燃料加热回路两者；和换热器，所述换热器沿着所述热传输流动路径设置。
7.前述任一项条款的系统，进一步包括热传输流动路径，所述热传输流动路径具有热传输流体流过其中，所述热传输流动路径以闭合回路延伸通过所述燃料冷却回路和所述燃料加热回路两者，其中所述燃料加热器热交换器与所述热传输流动路径和所述热燃料流动路径两者流体连通。
8.前述任一项条款的系统，进一步包括总线冷却器热交换器，所述总线冷却器热交换器设置在所述燃料加热器热交换器的下游，所述总线冷却器热交换器与冷却源和所述热传输流动路径两者流体连通，以冷却所述燃料冷却回路上游的所述热传输流体。
9.前述任一项条款的系统，进一步包括第一热源，所述第一热源用于提供第一热流体的流动；第二热源，所述第二热源用于提供第二热流体的流动；热传输流动路径，所述热传输流动路径具有热传输流体流过其中，所述热传输流动路径以闭合回路延伸通过所述燃料冷却回路和所述燃料加热回路两者；中间总线加热器热交换器，所述中间总线加热器热交换器与所述第二热源和所述热传输流动路径两者流体连通，以加热所述热传输流体；和总线加热器热交换器，所述总线加热器热交换器与所述第一热源和所述中间总线加热器热交换器下游的所述热传输流动路径两者流体连通，以加热所述热传输流体。
10.前述任一项条款的系统，进一步包括第一热源调节阀，所述第一热源调节阀设置在所述第一热源与所述总线加热器热交换器之间，用于控制所述第一热流体的所述流动；和第二热源调节阀，所述第二热源调节阀设置在所述第二热源与所述中间总线加热器热交换器之间，用于控制所述第二热流体的所述流动。
11.前述任一项条款的系统，进一步包括总线冷却器热交换器，所述总线冷却器热交换器与所述燃料加热器热交换器下游的所述热传输流动路径和冷却源两者流体连通，以冷却所述热传输流体，其中所述燃料加热器热交换器与所述热传输流动路径和所述热燃料流动路径两者流体连通。
12.前述任一项条款的系统，其中所述燃料用于冷却所述燃料加热回路上游的热负载。
13.前述任一项条款的系统，进一步包括冷燃料再循环阀，所述冷燃料再循环阀设置在所述冷燃料流动路径中，其中所述冷燃料再循环阀被构造成调节所述冷燃料箱与所述燃料加热回路之间的燃料流动。
14.前述任一项条款的系统，进一步包括热燃料再循环阀，所述热燃料再循环阀设置在所述热燃料流动路径中，其中所述燃料被构造成流向所述燃料加热回路下游的燃料燃烧位置，并且其中所述热燃料再循环阀被构造成调节所述热燃料箱与所述燃料燃烧位置之间的燃料流动。
15.前述任一项条款的系统，其中所述燃料是脱氧燃料。
16.前述任一项条款的系统，其中所述燃料冷却器热交换器和所述冷燃料箱是单个部件。
17.前述任一项条款的系统，其中所述燃料加热器热交换器和所述热燃料箱是单个部件。
18.一种操作系统的方法，包括：选择性地操作与冷却系统热连通的燃料冷却回路，以冷却流过所述燃料冷却回路的燃料，并将冷却燃料累积在冷燃料箱中；选择性地操作所述燃料冷却回路，以用所述冷却燃料来冷却燃料冷却的热负载，并使所述燃料流向燃料加热回路；选择性地操作与热源热连通的所述燃料加热回路，以加热流过所述燃料加热回路的所述燃料，并将加热燃料累积在热燃料箱中；和选择性地操作所述燃料加热回路，以使所述燃料的至少一部分流向燃料燃烧位置以用于消耗燃料，并使所述燃料的剩余部分再循环通过所述燃料加热回路。
19.前述任一项条款的方法，其中冷燃料再循环阀设置在所述燃料冷却回路中，用于选择性地操作所述燃料冷却回路，并且其中热燃料再循环阀设置在所述燃料加热回路中，用于选择性地操作所述燃料加热回路。
20.前述任一项条款的方法，其中燃料加热器阀设置在所述燃料加热回路中，用于选择性地操作所述燃料加热回路以在所述热燃料箱中累积加热燃料。
21.前述任一项条款的方法，进一步包括：选择性地操作一个或多个阀，以在所述燃料到所述热燃料箱的流动FHtank与所述燃料到所述燃料燃烧位置的流动Fburn之间，控制所述加热燃料的流动，其中所述燃料具有加热容量HCfuel，并且所述燃料燃烧位置具有加热需求Dfuel，并且其中控制所述燃料的所述流动，使得当Dfuel>HCfuel时，FHtank/Fburn<-0.50。
22.前述任一项条款的方法，进一步包括：选择性地操作与传输冷却的负载和所述热源两者热连通的热传输回路，使得所述热传输回路冷却所述传输冷却的热负载并加热所述燃料；和选择性地操作一个或多个阀，以在所述燃料到所述热燃料箱的流动FHtank与所述燃料到所述燃料燃烧位置的流动Fburn之间，控制所述加热燃料的流动，其中所述热流体具有加热容量HCheat，并且所述热传输回路具有加热需求Dheat，并且其中控制所述燃料的所述流动，使得当HCheat>Dheat时，FHtank/Fburn>1。
23.前述任一项条款的方法，进一步包括：选择性地操作一个或多个阀，以在所述燃料到所述冷燃料箱的流动FCtank与所述燃料到所述燃料加热回路的流动Fcool之间，控制所述冷却燃料的流动，其中所述冷却系统利用沿着冷却剂流动路径流动的冷却剂来冷却所述燃料，所述冷却剂具有热容量TCcool，并且所述燃料具有热容量TCfuel，其中所述燃料冷却回路包括由所述冷却剂冷却的冷却剂冷却的热负载Lcool和由所述燃料冷却的燃料冷却的热负载Lfuel，其中控制所述燃料的所述流动，使得当TCcool>Lcool时，FCtank/Fcool>1。
24.前述任一项条款的方法，进一步包括：选择性地操作一个或多个阀，以在所述燃料到所述冷燃料箱的流动FCtank与所述燃料到所述燃料加热回路的流动Fcool之间，控制所述冷却燃料的流动，其中所述冷却系统利用沿着冷却剂流动路径流动的冷却剂来冷却所述燃料，所述冷却剂具有热容量TCcool，并且所述燃料具有热容量TCfuel，其中所述燃料冷却回路包括由所述冷却剂冷却的冷却剂冷却的热负载Lcool和由所述燃料冷却的燃料冷却的热负载Lfuel，其中控制所述燃料的所述流动，使得TCcool>Lcool时，FCtank/Fcool>-0.50。
25.一种系统，包括：冷燃料箱，所述冷燃料箱用于累积燃料；热燃料箱，所述热燃料箱用于累积比所述冷燃料箱中的所述燃料的温度高的温度下的所述燃料；和热传输流动路径，所述热传输流动路径与所述冷燃料箱和所述热燃料箱两者热连通，其中所述燃料沿着流动路径流动，以流体连接所述冷燃料箱和所述热燃料箱。
26.前述任一项条款的系统，进一步包括：冷却剂流动路径，所述冷却剂流动路径包含具有热容量TCcool的冷却剂，所述冷却剂流动路径包括冷却系统和冷却剂冷却的热负载Lcool，所述冷却系统被构造成冷却所述冷却剂；冷燃料流动路径，所述冷燃料流动路径用于使所述燃料沿着其流动，所述燃料具有热容量TCfuel，所述冷燃料流动路径包括所述冷燃料箱和燃料冷却的热负载Lfuel；冷却剂燃料热交换器，所述冷却剂燃料热交换器与所述燃料和冷却剂热连通，使得热量从所述燃料流向所述冷却剂以冷却所述燃料；和主动或被动系统，所述主动或被动系统被构造成控制所述燃料从所述冷却剂燃料热交换器到用于累积冷却燃料的所述冷燃料箱的流动FCtank和所述燃料到热燃料流动路径的流动Fcool，使得当TCcool>Lcool时，FCtank/Fcool>1，并且当Lfuel>TCfuel时，FCtank/Fcool>-0.50。
27.前述任一项条款的系统，进一步包括：热源，所述热源提供具有加热容量HCheat的热流体；热传输流体，所述热传输流体沿着所述热传输流动路径流动，所述热传输流体与所述热流体热连通，使得热量从所述热流体流向所述热传输流体以加热所述热传输流体，所述热传输流体在所述热源上放置加热需求Dheat；燃料加热器热交换器，所述燃料加热器热交换器与所述燃料和所述热传输流体热连通，使得热量从所述热传输流体流向所述燃料以加热所述燃料；热燃料流动路径，所述热燃料流动路径用于所述燃料沿着其流动，所述燃料具有加热容量HCheat，所述热燃料流动路径包括所述热燃料箱；和主动或被动系统，所述主动或被动系统被构造成控制所述燃料从所述燃料加热器热交换器到用于累积加热燃料的所述热燃料箱的流动FHtank和所述燃料到燃料燃烧位置的流动Fburn，使得当HCheat>Dheat时，FHtank/Fburn>1，并且当Dfuel>HCfuel时，FHtank/Fburn<-0.50。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得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。本发明的可专利性的范围由权利要求书限定，并且可以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书的文字语言不存在差异的结构元件，或者如果这些示例包括与权利要求书的文字语言不存在实质性差异的等效结构元件，那么这些示例将在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种系统，其特征在于，包括：
燃料冷却回路，所述燃料冷却回路包括
冷燃料流动路径，所述冷燃料流动路径具有燃料流过其中，
燃料冷却器热交换器，所述燃料冷却器热交换器用于冷却所述燃料，所述燃料冷却器热交换器与所述冷燃料流动路径流体连通，和
冷燃料箱，所述冷燃料箱沿着所述冷燃料流动路径设置，用于累积冷却燃料的至少一部分；和
燃料加热回路，所述燃料加热回路包括
热燃料流动路径，所述热燃料流动路径用于所述燃料的流动，
燃料加热器热交换器，所述燃料加热器热交换器用于加热所述燃料，所述燃料加热器热交换器与所述热燃料流动路径流体连通，和
热燃料箱，所述热燃料箱沿着所述热燃料流动路径设置，用于累积加热燃料的至少一部分，
其中所述燃料冷却回路联接到所述燃料加热回路，使得所述燃料循环通过所述燃料冷却回路和所述燃料加热回路两者。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中燃料连接器管路流体地联接所述冷燃料流动路径和所述热燃料流动路径。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：
燃料泵，所述燃料泵沿着所述燃料连接器管路设置，用于将所述燃料从所述冷燃料流动路径驱动到所述热燃料流动路径。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
具有冷却剂流过其中的冷却剂流动路径和用于冷却所述冷却剂的冷却系统，
其中所述燃料冷却器热交换器与所述冷却剂流动路径和所述冷燃料流动路径两者流体连通，用于所述冷却剂与所述燃料之间的热交换。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第一热源，所述第一热源用于提供第一热流体的流动，
其中所述燃料加热器热交换器与所述第一热流体的流动和所述热燃料流动路径两者流体连通，用于所述第一热流体与所述燃料之间的热传递。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
热传输流动路径，所述热传输流动路径具有热传输流体流过其中，所述热传输流动路径以闭合回路延伸通过所述燃料冷却回路和所述燃料加热回路两者；和
换热器，所述换热器沿着所述热传输流动路径设置。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
热传输流动路径，所述热传输流动路径具有热传输流体流过其中，所述热传输流动路径以闭合回路延伸通过所述燃料冷却回路和所述燃料加热回路两者，
其中所述燃料加热器热交换器与所述热传输流动路径和所述热燃料流动路径两者流体连通。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，进一步包括：
总线冷却器热交换器，所述总线冷却器热交换器设置在所述燃料加热器热交换器的下游，所述总线冷却器热交换器与冷却源和所述热传输流动路径两者流体连通，以冷却所述燃料冷却回路上游的所述热传输流体。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第一热源，所述第一热源用于提供第一热流体的流动；
第二热源，所述第二热源用于提供第二热流体的流动；
热传输流动路径，所述热传输流动路径具有热传输流体流过其中，所述热传输流动路径以闭合回路延伸通过所述燃料冷却回路和所述燃料加热回路两者；
中间总线加热器热交换器，所述中间总线加热器热交换器与所述第二热源和所述热传输流动路径两者流体连通，以加热所述热传输流体；和
总线加热器热交换器，所述总线加热器热交换器与所述第一热源和所述中间总线加热器热交换器下游的所述热传输流动路径两者流体连通，以加热所述热传输流体。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第一热源调节阀，所述第一热源调节阀设置在所述第一热源与所述总线加热器热交换器之间，用于控制所述第一热流体的所述流动；和
第二热源调节阀，所述第二热源调节阀设置在所述第二热源与所述中间总线加热器热交换器之间，用于控制所述第二热流体的所述流动。
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