CN115853647A - 检测气流故障状况的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种检测燃气涡轮发动机中的气流故障状况的方法，该方法包括：操作具有热传输总线的燃气涡轮发动机，热传输总线具有流过其中的中间热交换流体；确定热传输总线中的中间热交换流体的性能特性在预定范围之外，其中性能特性包括温度、压力、流率或其组合；和响应于确定性能特性在预定范围之外来指示气流故障状况。

Description

检测气流故障状况的系统和方法

技术领域

一般而言，本公开涉及发动机中的热能管理。特别地，本公开涉及使用燃气涡轮发动机中的热传输总线的故障检测的系统和方法。

背景技术

燃气涡轮发动机大体上包括涡轮机和转子组件。燃气涡轮发动机，诸如涡轮风扇发动机，可以用于飞行器推进。在涡轮风扇发动机的情况下，转子组件可以被构造为风扇组件。

包括了各种附件系统，以确保风扇和/或核心根据需要操作。例如，主润滑系统向例如压缩机区段、涡轮区段和动力齿轮箱(如果提供的话)内的轴承和齿轮啮合提供润滑。除了提供给这些部件的润滑性质之外，主润滑系统还可以用于从这种部件中去除热量，使得它们在期望温度范围内操作。

燃气涡轮发动机的其他附件系统，诸如环境控制系统，在操作期间也需要热量去除。因此，燃气涡轮发动机通常包括许多热交换器，每个热交换器专用于燃气涡轮发动机的各个附件系统。

在现有的热能管理系统中，热传输总线用于管理各种热交换器之中的热能传递。在燃气涡轮发动机的操作期间，可能会出现气流故障状况，诸如破裂管。本公开的发明人已经发现，这种破裂管可能会在燃气涡轮发动机和热能管理系统内产生各种操作问题，因此解决这些问题的改进将在本领域中受到欢迎。

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，阐述了本公开包括其最佳模式的完整且能够实现的公开，其中：

图1是根据本公开的示例性方面的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。

图2是根据本公开的示例性方面的热管理系统的示意图。

图3是根据本公开的示例性方面的检测燃气涡轮发动机的气流故障状况的方法的流程图。

图4是根据本公开的示例性方面的被定位在压缩机区段和涡轮区段之间的热交换器组件的简化示意图。

图5是根据本公开的示例性方面的另一个热管理系统的示意图。

图6是根据本公开的示例性方面的调节燃气涡轮发动机的热传输总线中的压力的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的实施例，本公开的实施例的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。附图和描述中的相似或类似标记已用于指代本公开的相似或类似部分。

本文使用“示例性”一词来意指“用作示例、实例或例释”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或有利于其他实施方式。另外，除非另有明确标识，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。

为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”、“纵向”及其派生词应与如附图中取向的图示实施例有关。然而，要理解的是，实施例可以设想各种替代变化，除非明确指明相反。还要理解的是，附图中所示并且以下说明书中描述的具体装置仅仅是本公开的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特性不应被视为限制性的。

如本文所用，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，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，关于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，并且后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流出其的方向，以及“下游”是指流体流向其的方向。

术语“联接”、“固定”、“附接到”等是指直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征间接联接、固定或附接，除非本文另有指定。

单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确规定。

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允许变化而不会导致与其相关的基本功能变化的定量表示。因此，由诸如“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，或者用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以是指在1％、2％、4％、10％、15％或20％的余量内。这些近似余量可以适用于单个值，限定数值范围的任一端点或两个端点，和/或端点之间的范围的余量。

在此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示，否则这些范围被标识并且包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。

如本文所用，“第三流”意指能够增加流体能量以产生少数总推进系统推力的非初级空气流。第三流的压力比可以高于初级推进流(例如，旁通或螺旋桨驱动推进流)的压力比。可以通过专用喷嘴来产生推力，或通过将通过第三流的气流与例如进入公共喷嘴的初级推进流或核心空气流混合来产生推力。

在某些示例性实施例中，通过第三流的气流的操作温度可以小于发动机的最大压缩机排出温度，并且更具体地，可以小于350华氏度(诸如小于300华氏度，诸如小于250华氏度，诸如小于200华氏度，并且至少与环境温度一样大)。在某些示例性实施例中，这些操作温度可以促进到通过第三流的气流和分开流体流的热传递或来自通过第三流的气流和分开流体流的热传递。此外，在某些示例性实施例中，在起飞状况下，或更具体地，在海平面以额定起飞功率、静态飞行速度、86华氏度环境温度操作状况下操作时，通过第三流的气流可以贡献少于总发动机推力的50％(并且至少例如总发动机推力的2％)。

此外，在某些示例性实施例中，通过第三流的气流的方面(例如，气流、混合或排气性质)，并且由此对总推力的上述示例性百分比贡献，可以在发动机操作期间被动地调整或通过使用发动机控制特征(例如燃料流、电机功率、可变定子、可变入口导向轮叶、阀、可变排气口几何形状或流体特征)而被有目的地修改，以在广泛的潜在操作状况下调整或优化整体系统性能。

术语“涡轮机”或“涡轮机械”是指包括一起生成扭矩输出的一个或多个压缩机、发热区段(例如，燃烧区段)和一个或多个涡轮的机器。

术语“燃气涡轮发动机”是指具有涡轮机作为其动力源的全部或一部分的发动机。示例燃气涡轮发动机包括涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机等，以及一个或多个这些发动机的混合电动版。

术语“燃烧区段”是指用于涡轮机的任何热添加系统。例如，术语燃烧区段可以指包括爆燃燃烧组件、旋转爆震燃烧组件、脉冲爆震燃烧组件或其他适当的热添加组件中的一个或多个的区段。在某些示例性实施例中，燃烧区段可以包括环形燃烧器、罐式燃烧器、环管式燃烧器、驻涡燃烧器(TVC)或其他合适的燃烧系统，或其组合。

术语“低”和“高”，或它们相应的比较级(在适用的情况下，例如，更低、更高)，在与压缩机、涡轮、轴或线轴部件等一起使用时，各自指发动机内的相对速度，除非另有指定。例如，“低涡轮”或“低速涡轮”限定了被构造成以比发动机处的“高涡轮”或“高速涡轮”低的转速(诸如最大可允许转速)操作的部件。

如本文所用，用于描述结构的术语“一体”、“单一”或“整体”是指由连续的材料或材料群组一体形成的结构，没有接缝、连接接头等。本文所述的一体、单一结构可以通过增材制造来形成以具有所述结构，或者替代地，通过铸造处理等来形成。

本公开的方面提出了检测燃气涡轮发动机中的气流故障状况并且响应于气流故障状况来重新构造冷却气流方案的方法。例如，热传输总线用于通过感测热传输总线的中间热交换流体的热性能特性(例如，温度、压力)的变化(例如，逐渐的、瞬时的)来检测空气侧破裂管。还公开的是通过响应于指示的气流故障状况修改燃气涡轮发动机中的气流构造并且可选地修改热传输总线内的热流体流的构造的方式，使流远离损坏的热交换器而转向操作的热交换器的装置。所公开的方法的益处包括改进的通过发动机的燃料燃烧，改进的热管理系统可靠性，减少的引气需求，以及减少的发动机重量。

现在参考附图，其中同一数字在所有附图中指示相同元件，图1是根据本公开的示例性实施例的推进系统10的示意性横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，推进系统 10包括燃气涡轮发动机，本文中称为“涡轮风扇发动机12”。在一个示例中，涡轮风扇发动机12可以是高旁通涡轮风扇喷气发动机。如图1所示，涡轮风扇发动机12限定轴向方向A(平行于提供用于参考的纵向中心线14延伸)和径向方向R。一般而言，涡轮风扇发动机12包括风扇区段16和设置在风扇区段16下游的涡轮机18。

所描绘的示例性涡轮机18大体上包括限定环形入口22的基本管状外壳体20。外壳体 20以串行流动顺序/关系包入：压缩机区段，压缩机区段包括增压器或低压压缩机24(“LP 压缩机24”)和高压压缩机26(“HP压缩机26”)；燃烧区段28；涡轮区段，涡轮区段包括高压涡轮30(“HP涡轮30”)和低压涡轮32(“LP涡轮32”)。高压轴或线轴34(“HP线轴34”)将HP涡轮30驱动地连接到HP压缩机26。低压轴或线轴36(“LP线轴36”)将 LP涡轮32驱动地连接到LP压缩机24。

对于所描绘的实施例，风扇区段16包括可变桨距风扇38，可变桨距风扇38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大体上沿径向方向R从盘42向外延伸。由于风扇叶片40被可操作地联接到合适的致动构件44，因此每个风扇叶片40能够相对于盘42围绕桨距轴线P旋转，致动构件44被构造成例如一致地共同改变风扇叶片40的桨距。风扇叶片40、盘42和致动构件44能够通过LP线轴36跨动力齿轮箱46一起围绕纵向中心线14旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，用于将LP线轴36 的旋转速度逐步降低到更有效的风扇转速。

仍然参考图1的示例性实施例，盘42被可旋转前轮毂48覆盖，可旋转前轮毂48具有空气动力学轮廓，以促进气流通过多个风扇叶片40。另外，风扇区段16包括环形风扇壳体或外机舱50，环形风扇壳体或外机舱50周向围绕可变桨距风扇38和/或涡轮机18的至少一部分。应当理解，在一些实施例中，机舱50被构造成通过多个周向隔开的出口导向轮叶52相对于涡轮机18被支撑。此外，机舱50的下游区段54在涡轮机18的外部分上延伸，以便在其间限定旁通气流通道56。

在涡轮风扇发动机12的操作期间，一定量空气58通过机舱50和/或风扇区段16的关联入口60进入涡轮风扇发动机12。当一定量空气58穿过风扇叶片40时，由箭头62指示的空气58的第一部分被引导或导向到旁通气流通道56中，并且由箭头64指示的空气58 的第二部分被引导或导向到LP压缩机24中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比率通常被称为旁通比。然后，当第二部分空气64被导向通过高压(HP)压缩机26并进入燃烧区段28时，第二部分空气64的压力增加，第二部分空气64在燃烧区段28处与燃料混合并燃烧，以提供燃烧气体66。随后，燃烧气体66被导向通过HP涡轮30和LP涡轮32，来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能在HP涡轮30和LP涡轮32处被提取。

同时，在第一部分空气62从涡轮风扇发动机12的风扇喷嘴排气区段68被排放之前，当第一部分空气62被导向通过旁通气流通道56时，第一部分空气62的压力大幅增加，也提供了推进推力。

此外，如示意性描绘的，涡轮风扇发动机12进一步包括各种附件系统，以帮助涡轮风扇发动机12和/或包括涡轮风扇发动机12的飞行器的操作。例如，涡轮风扇发动机12进一步包括主润滑系统70，主润滑系统70被构造成向例如压缩机区段(包括LP压缩机24 和HP压缩机26)、涡轮区段(包括HP涡轮30和LP涡轮32)、HP线轴34、LP线轴36 和动力齿轮箱46中的各种轴承和齿轮啮合提供润滑剂。由主润滑系统70提供的润滑剂增加了这些部件的使用寿命并且从这些部件中去除了一定热量。

另外，涡轮风扇发动机12包括压缩机冷却空气(“CCA”)系统72，用于将来自HP压缩机26或LP压缩机24之一或两者的空气提供给HP涡轮30或LP涡轮32之一或两者。 CCA系统72可以包括管道和CCA热交换器。管道可以接收来自压缩机区段的气流，并且将这种气流提供给CCA热交换器，从而被冷却。然后，冷却气流可以被提供给例如涡轮区段，以冷却涡轮区段的各种部件。此外，涡轮风扇发动机12包括主动热间隙控制(“ACC”) 系统74，用于冷却涡轮区段的壳体，以贯穿各种发动机操作状况，将各种涡轮转子叶片和涡轮壳体之间的间隙维持在所需范围内。虽然没有被描绘出，但是ACC系统74可以类似地包括用于接收气流并且将这种气流提供给ACC热交换器的管道。此外，涡轮风扇发动机12包括发电机润滑系统76，用于向电子发电机提供润滑。在一个示例中，电子发电机向用于涡轮风扇发动机12的启动电动机、涡轮风扇发动机12的各种其他电子部件和/或包括涡轮风扇发动机12的飞行器提供电力。

如还示意性地描绘的，涡轮风扇发动机12驱动或启用包括涡轮风扇发动机12的飞行器的各种其他附件系统。例如，涡轮风扇发动机12将来自压缩机区段的压缩空气提供给环境控制系统(“ECS”)78。在一个示例中，ECS 78为了加压和热控制而向飞行器的舱室提供空气供应。空气可以从涡轮风扇发动机12被提供给电子冷却系统80，用于将涡轮风扇发动机12和/或飞行器的某些电子部件的温度维持在期望范围内。另外，表面冷却器82可以被包括在风扇区段16中。在该示例中，表面冷却器82是散热器交换器。表面冷却器82 沿风扇区段16的表面(例如，周向围绕风扇38的环形风扇壳体或外机舱50)设置。在该示例中，表面冷却器82暴露于流过涡轮风扇发动机12的第一部分空气62(例如，与其热连通)。表面冷却器82通过直接经由传导(和/或对流)或间接经由风扇区段16的侧壁将热能从表面冷却器82传递到第一部分空气62中来起作用。

然而，应该理解，图1中描绘的涡轮风扇发动机12仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，本公开的方面可以另外或替代地应用于任何其他合适的燃气涡轮发动机。例如，在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机12可以替代地是任何其他合适的航空燃气涡轮发动机，诸如涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。另外，在还有的其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机12可以包括任何其他合适数量和/或构造的轴、线轴、压缩机、涡轮等；可以被构造为直接驱动发动机(例如，不包括动力齿轮箱46)；可以是固定桨距风扇；可以是无涵道(unducted)涡轮风扇发动机(不包括机舱50)；等等。

现在参考图2，提供了根据本公开的示例性实施例的热管理系统100的示意性流程图，热管理系统100至少部分地并入图1的示例性涡轮风扇发动机12中。

如图所示，热管理系统100大体上包括热传输总线102。热传输总线102包括流过其中的中间热交换流体，并且可以由一个或多个合适的流体导管形成。热交换流体被设置成流过热传输总线102。热交换流体可以是具有高温操作范围的不可压缩流体。例如，在某些实施例中，热交换流体可以是液体，诸如水和乙醇混合物，或者任何合适的介电流体。然而，在其他实施例中，热交换流体可以是任何其他合适的流体，诸如具有相对高温操作范围的油、相变流体(被构造成跨预期操作温度范围在例如液相和气相之间变化)、超临界热交换流体(诸如超临界CO2)等。

热传输总线102还包括第一流动环路104。第一流动环路104是包含流过其中的中间热交换流体的闭环导管。第一流动环路104包括至少一个第一热交换器106a-e。第一热交换器106a-e是用于在两个流体之间传递热能的装置。

在某些示例性实施例中，第一热交换器106a-b可以是热源热交换器。更具体地，在至少某些示例性方面，第一热交换器106a可以是压缩机引气热交换器，并且热交换器106b可以是压缩机排出压力热交换器。另外或替代地，在其他示例性实施例中，第一热交换器106c-e可以是散热器热交换器。更具体地，在至少某些示例性方面，第一热交换器106c可以是流动路径流散热器热交换器，第一热交换器106d可以是燃料冷却的总线冷却器散热器热交换器，并且第一热交换器106e可以是空气冷却的总线冷却器。

然而，将理解的是，在其他示例性实施例中，第一热交换器106a-e中的任何第一热交换器可以被构造为主润滑系统热交换器、冷却的冷却空气系统热交换器、主动热间隙控制系统热交换器、发电机润滑系统热交换器、环境控制系统热交换器、电子冷却系统热交换器、空气冷却的总线冷却器系统热交换器、燃料冷却的总线冷却器系统热交换器、压缩机排出压力系统热交换器，或废热回收系统热交换器。

第一流动环路104另外包括上游阀108和下游阀110。在某些示例性实施例中，上游阀108和下游阀110可以是可变两通阀，具有与热传输总线102流体连接的入口和出口。另外或替代地，在其他示例性实施例中，上游阀108和下游阀110可以是三通散热器阀，具有与热传输总线102流体连接的入口、与热传输总线102流体连接的第一出口、和与旁通管线流体连接的第二出口，旁通管线被构造成围绕给定热交换器传输热交换流体流并返回到热传输总线102中。

第一流动环路104进一步包括传感器112。传感器112是被构造成检测或测量介质性质的装置。在某些示例性实施例中，传感器112可以被构造成感测、检测、监测性能特性，或其任何组合，性能特性诸如第一流动环路104和第二流动环路118(如下所述)中的热交换流体的温度、压力、密度、流率、流动方向或其他物理(或化学)性质。

第一流动环路104还包括第一泵114，以使热交换流体移动通过第一流动环路104。第一泵114被流体连接到第一流动环路104，并且被设置成在第一流动环路104内的热传输总线102中生成热交换流体的闭环流。

第一泵114包括第一压缩机116。第一压缩机116是被构造成在热传输总线102中，特别是在第一流动环路104中，压缩或以其他方式生成热交换流体流的装置。第一压缩机116被流体连接到热交换器106e和热交换器106a，并且被设置在热交换器106e和热交换器106a之间。

热传输总线102还包括第二流动环路118。与第一流动环路104类似，第二流动环路118也是包含流过其中的中间热交换流体的闭环导管。

第二流动环路118包括至少一个第二热交换器120a-b。在某些示例性实施例中，第二热交换器120a-b可以是热源热交换器。更具体地，在至少某些示例性方面，第二热交换器120a可以是压缩机引气热交换器，并且第二热交换器120b可以是压缩机排出压力热交换器。第二热交换器120a与第二泵126(如下所述)流体连通，并且被设置在第二泵126的下游。第二热交换器120b与第二热交换器120a流体连通，并且被设置在第二热交换器 120a的下游。

在某些示例性实施例中，热交换器106a-e和120a-b中的任何一个或多个热交换器可以被构造为散热器交换器，用于将来自热传输总线102中的热交换流体的热量传递到例如大气、燃料、风扇流等。例如，在某些实施例中，散热器交换器(例如，热交换器106a-e 和120a-b中的一个或多个热交换器)可以包括RAM热交换器、燃料热交换器、风扇流热交换器或引气热交换器中的至少一个。RAM热交换器可以被构造为“空气到热交换流体”热交换器，其被集成到涡轮风扇发动机12或包括涡轮风扇发动机12的飞行器中的一个或两者中。在操作期间，RAM热交换器可以通过使一定量RAM空气流过RAM热交换器来从其中的任何热交换流体中去除热量。另外，燃料热交换器是“液体到热交换流体”热交换器，其中来自热交换流体的热量被传递到用于涡轮风扇发动机12的液体燃料流。此外，风扇流热交换器大体上是“空气到热交换流体”热交换器，其使例如旁通空气流过热交换流体，以从热交换流体中去除热量。进一步地，引气热交换器大体上是“空气到热交换流体”热交换器，其使例如来自LP压缩机24的引气流过热交换流体，以从热交换流体中去除热量。包括这些热交换器中的一个或多个热交换器的发动机可以包括一个或多个管道，以将冷却流体(例如，空气、燃料等)提供到热交换器以及提供来自热交换器的冷却流体，或者将加热流体(例如，空气、油等)提供到热交换器以及提供来自热交换器的加热流体。如本文所用，术语“管道”大体上是指设计用于或能够在两个位置之间提供流体流的任何导管或围隔。

第二流动环路118还包括上游阀122和下游阀124。上游阀122和下游阀124是用于控制通过其中的流体量的装置。

在某些示例性实施例中，上游阀122和下游阀124可以是可变两通阀，具有与热传输总线102流体连接的入口和出口。另外或替代地，在其他示例性实施例中，上游阀122和下游阀124可以是三通散热器阀，具有与热传输总线102流体连接的入口、与热传输总线 102流体连接的第一出口、和与旁通管线流体连接的第二出口，旁通管线被构造成围绕给定热交换器传输热交换流体流并返回到热传输总线102中。

第二流动环路118另外包括第二泵126，以使热交换流体移动通过第二流动环路118。第二泵126被流体连接到第二流动环路118，并且被设置成在第二流动环路118内的热传输总线102中生成热交换流体的闭环流。在某些示例性实施例中，第一泵114和第二泵126可以各自是包括叶轮的旋转泵，或者替代地，可以是任何其他合适的流体泵。

第二泵126包括第二压缩机128。第二压缩机128是被构造成在热传输总线102中，并且特别是在第二流动环路118中，压缩或以其他方式生成热交换流体流的装置。第二压缩机128被流体连接到热交换器106e和热交换器120a，并且被设置在热交换器106e和热交换器120a之间。

在某些示例性实施例中，第一泵114和第二泵126可以由电动机提供动力，或者替代地，可以与例如涡轮风扇发动机12的HP轴34或LP轴36机械连通并且由其提供动力。更具体地，在至少某些示例性方面，热管理系统100可以包括公共驱动系统130，以驱动第一泵114和第二泵126。公共驱动系统130可以包括逆变器132，用于将来自公共驱动系统130的电力从DC电流转换成AC电流。

在诸如图2中所描绘的某些示例性实施例中，将理解的是，热管理系统100的第一流动环路104和第二流动环路118向多个公共热源136A-B提供冗余和隔离的热去除能力。更具体地，在至少某些示例性方面，热交换器106a和热交换器120a被构造有公共热源136A136A，使得热交换器106a和热交换器120a各自(经由热交换流体)向相同的公共热源136A136A提供独立且隔离的热去除能力。同样地，热交换器106b和热交换器120b被构造有公共热源136B，使得热交换器106b和热交换器120b各自(经由热交换流体)向相同的公共热源136B提供独立且隔离的热去除能力。

在某些示例性实施例中，公共热源136A和公共热源136B可以是：主润滑系统热交换器，用于传递来自主润滑系统70的热量；冷却的冷却空气系统热交换器，用于传递来自CCA系统72的热量；主动热间隙控制系统热交换器，用于传递来自ACC系统74的热量；发电机润滑系统热交换器，用于传递来自电机热系统76的热量；环境控制系统热交换器，用于传递来自ECS 78的热量；电子冷却系统热交换器，用于传递来自电子冷却系统80的热量；空气冷却的总线冷却器系统热交换器；燃料冷却的总线冷却器系统热交换器；压缩机排出压力系统热交换器；或废热回收系统热交换器。

第一流动环路104与第二流动环路118隔离，使得移动通过第一流动环路104的热交换流体不会与移动通过第二流动环路118的热交换流体混合。例如，虽然热交换器106a和热交换器120a被构造成从相同的公共热源136A去除热量，但是热交换器106a和120a在结构上是独立的并且流体隔离，使得移动通过相应热交换器106a和120a的热交换流体不会混合。同样地，热交换器106b和120b在结构上是独立的并且流体隔离，使得移动通过相应热交换器106b和120b的热交换流体不会混合。

在某些示例性实施例中，热交换器106c-e与第一流动环路104和第二流动环路118流体连通。另外或替代地，在这种示例性实施例中，第一流动环路104可以与热交换器120a和120b流体不连通，而第二流动环路118可以与热交换器106a和106b流体不连通。然而，将理解的是，在其他示例性实施例中，任何热交换器106a-e和120a-b可以与第一流动环路104和/或第二流动环路118流体连通或流体不连通。

热管理系统100另外包括公共冷目标138A-b。公共冷目标138A-b是利用冷却空气流来减少其中的热能量的推进系统10(图1)的位置或部分。在某些示例性实施例中，公共冷目标138A可以是冷却的冷却空气源，并且公共冷目标138B可以是HP涡轮30的一部分(例如，HP涡轮30的第一级叶片)。

如所描绘的，包括热管理系统100的发动机可以包括一个或多个管道，以将加热流体从热源136A、136B输送到热交换器106a、106b、120a、120b，并且从热交换器106a、106b、120a、120b输送到冷目标138A、138B。

热传输总线102另外包括传感器140。在该示例性实施例中，传感器140被连接到公共冷目标138B或流过其中的流体，并且被设置成监测公共冷目标138B或流过其中的流体的温度、压力、密度、流率、流动方向、另一物理(或化学)性质，或其任何组合。

在其他示例性实施例中，热管理系统100可以包括一个或多个传感器140，一个或多个传感器140被设置成感测、检测或监测公共冷目标138A、热源142、冷源144、冷源146 或流过其中的流体的温度、压力、密度、流率、流动方向、另一物理(或化学)性质或其任何组合。

在某些示例性实施例中，传感器112和传感器140被构造成将无线信号传送到发动机或飞行器中的位置，诸如传送到驾驶舱或控制器164。如下所述，控制器164可以是发动机控制器(诸如全权限数字发动机控制控制器)或飞行器控制器。

热源142是热能量大于流过热交换器106c的热交换器流体的热能量的流体源。在该示例性实施例中，热源142被流体连接到热交换器106c。在某些示例性实施例中，热源142可以是发动机的排气源。

冷源144和冷源146是热能量小于分别流过热交换器106d和热交换器106e的热交换器流体的热能量的流体源。在某些示例性实施例中，冷源144可以是推进系统10(图1) 的燃料源，并且冷源146可以是推进系统10的工作空气流(例如，第三流空气流)。

热传输总线102另外包括旁通管线154A-C。在某些示例性实施例中，旁通管线154A- C是管或导管，其被构造成沿热传输总线102围绕部件(例如，热交换器106a-e和120a-b 中的任何热交换器)传输或转移热交换器流体流。

旁通管线154A在上游阀122之一和下游阀124之一处被流体连接到第二流动环路118。更具体地，在至少某些示例性方面，旁通管线154A被构造成从第二流动环路118，通过旁通管线154A，围绕热交换器120a，转移热交换工作流体流，并且将热交换流体流再加回到第二流动环路118中。

旁通管线154B在上游阀122(在热交换器106c的直接上游)和下游阀124(在热交换器106c的直接下游)处被流体连接到第一流动环路104和第二流动环路118。更具体地，在至少某些示例性方面，旁通管线154B被构造成从第一流动环路104或第二流动环路118，通过旁通管线154B，围绕热交换器106c，转移热交换工作流体流，并且将热交换流体流再加回到第一流动环路104或第二流动环路118中。

旁通管线154C在上游阀122(在热交换器106e的直接上游)和下游阀124(在热交换器106e的直接下游)处被流体连接到第一流动环路104和第二流动环路118。更具体地，在至少某些示例性方面，旁通管线154C被构造成从第一流动环路104或第二流动环路118，通过旁通管线154C，围绕热交换器106e，转移热交换工作流体流，并且将热交换流体流再加回到第一流动环路104或第二流动环路118。

如图2中描绘的，可能需要为每个热交换器106a-e和120a-b构造相应的旁通管线154、上游阀108和下游阀110。这为热管理系统100提供了在发生故障(例如，泄漏或断裂)的情况下，隔离构造有每个公共热源136A-b的热交换器之一的能力。例如，如果热交换器106a发生故障或者如果连接到热交换器106a的部件发生故障，则热交换器106a可以在第一流动环路104内被隔离并且被绕开，留下热交换器120a向公共热源136A提供热去除能力。同样地，如果热交换器106c发生故障，则热交换器106c可以在第二流动环路118内被隔离并且被绕开。

仍参考图2的实施例，第一流动环路104中的多个热交换器106a-e和第二流动环路118中的多个热交换器120a-b可以被构造用于选择性地启动它们相应流动环路内的其任何组合。为此，每个热交换器106a-e和120a-b可以设置有旁通管线154A-C、上游阀108、 122和下游阀110、124。在某些示例性实施例中，上游阀108可以是三通散热器阀，具有与热传输总线102流体连接的入口、与热传输总线102流体连接的第一出口、和与旁通管线154流体连接的第二出口。上游阀108各自可以是可变流通量三通阀，使得上游阀108 可以改变从入口到第一和/或第二出口的流通量。例如，上游阀108可以被构造用于提供从入口到第一出口的热交换流体的百分之零(0％)和百分之一百(100％)之间的任何一处，并且类似地，上游阀108可以被构造用于提供从入口到第二出口的热交换流体的百分之零 (0％)和百分之一百(100％)之间的任何一处。

在某些示例性实施例中，可以选择性地控制各种阀，诸如上游阀108、下游阀110、上游阀122和下游阀124，以改变热交换流体通过相应阀108、110、122和124的流通量。更具体地，在至少某些示例性方面，热管理系统100包括控制器164，诸如用于推进系统 10(图1)的发动机控制器(例如，全权限数字发动机控制(FADEC)控制器)、飞行器控制器、专用于热管理系统100的控制器等，以便于各个阀108、110、122和124的调控。

热管理系统100还包括控制器164。在某些示例性实施例中，控制器164可以被构造成在涡轮风扇发动机12的操作期间，接收指示热管理系统100(和推进系统10)的各种操作状况和参数的数据。例如，除了热管理系统100的传感器112和传感器140之外，推进系统10(图1)可以包括一个或多个传感器，一个或多个传感器被构造成感测指示涡轮风扇发动机12(图1)的各种操作状况和参数的数据，诸如节流阀设定、温度、压力等。

特别参考控制器164的操作，在至少某些实施例中，控制器164可以包括一个或多个计算装置166。计算装置166可以包括一个或多个处理器166A和一个或多个存储器装置166B。一个或多个处理器166A可以包括任何合适的处理装置，诸如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其他合适的处理装置。一个或多个存储器装置166B可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其他存储器装置。

一个或多个存储器装置166B可以存储一个或多个处理器166A能够访问的信息，包括可以由一个或多个处理器166A执行的计算机可读指令166C。指令166C可以是当由一个或多个处理器166A执行时，使一个或多个处理器166A进行操作的任何指令集。在一些实施例中，指令166C可以由一个或多个处理器166A执行，以使一个或多个处理器166A 进行操作，诸如控制器164和/或计算装置166被构造用于的任何操作和功能、用于调控如本文所述的阀的操作、和/或一个或多个计算装置166的任何其他操作或功能。指令166C 可以是用任何合适的编程语言编写的软件或者可以用硬件来实施。另外和/或替代地，指令 166C可以在处理器166A上的逻辑和/或虚拟分离的线程中执行。存储器装置166B可以进一步存储能够由处理器166A访问的数据166D。例如，数据166D可以包括指示功率流的数据、指示涡轮风扇发动机12(图1)的数据、飞行器操作状况和/或本文所述的任何其他数据和/或信息。

计算装置166还可以包括网络接口166E，网络接口166E用于例如与推进系统10的其他部件、结合推进系统10的飞行器、热管理系统100等进行通信。例如，在描述的实施例中，控制器164通过例如网络接口166E，被可操作地联接到阀108、110、122和124(以及例如用于感测指示推进系统10(图1)和/或各种附件系统的一个或多个参数的数据的一个或多个传感器)，使得控制器164可以接收指示在操作期间由一个或多个传感器感测到的各种操作参数的数据、部件的各种操作状况等，并且进一步可以提供命令，以便例如响应于由一个或多个传感器感测到的数据和其他状况来控制热交换流体流和这些系统的其他操作参数。

网络接口166E可以包括用于与一个或多个网络接口的任何合适的部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线和/或其他合适的部件。在某些示例性实施例中，在所示实施例中，网络接口166E被构造为与这些部件无线通信的无线通信网络(如图2和5中的虚线通信线所指示的)。

本文所讨论的技术是指基于计算机的系统和由基于计算机的系统采取的动作，以及发送到基于计算机的系统的信息和从基于计算机的系统发送的信息。本领域的普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许了部件之间和部件之中的任务和功能的各种各样可能的配置、组合和划分。在某些示例性实施例中，本文讨论的处理可以使用单个计算装置或多个组合工作的计算装置来实施。数据库、存储器、指令和应用程序可以在单个系统上实施，或者可以被分布在多个系统上。分布式部件可以按顺序或并行操作。

将理解的是，虽然图2中描绘的示例性实施例包括用于绕过相应热交换器106a-e的上游阀108和下游阀110，以及用于绕过相应热交换器120a-b的上游阀122和下游阀124，但是在其他实施例中，燃气涡轮发动机和/或热管理系统100可以具有用于绕过一个或多个这些热交换器的任何其他合适的构造。

在某些示例性实施例中，热源和/或散热器系统可以被构造成绕过热管理系统的热交换器。更具体地，在至少某些示例性方面，当燃料是热联接到热交换器106a-e之一的散热器时，可以在以其他方式与其流体联接的相应热交换器106a-e周围绕过燃料。类似地，例如，当润滑油系统是热联接到热交换器106a-e之一的热源时，可以在以其他方式与其流体联接的相应热交换器106a-e周围绕过润滑油。以这种方式，有可能响应于泄漏或故障或部件来调整飞行器发动机的热源系统和/或散热器系统，同时仍然允许热管理系统100的期望操作。例如，有可能在热源管失效的情况下，关闭排放端口流(其可以是相对于热管理系统100的散热器系统)并且降低涡轮风扇发动机12(图1)的速率。当确定有必要或需要时，这可以提供绕过热交换器的更简单的方法。

值得注意的是，上游阀108可以与涡轮风扇发动机12(图1)的控制器164和/或包括涡轮风扇发动机12的飞行器的控制器164可操作地连通。控制器164可以基于例如涡轮风扇发动机12和/或飞行器的操作状况、热管理系统100的热交换流体的温度或压力、和/ 或任何其他合适的变量的变化(例如逐渐变化或突然变化)，绕过第一流动环路104中的一个或多个热交换器106a-e和第二流动环路118中的热交换器120a-b。

在某些示例性实施例中，提供了检测涡轮风扇发动机12(图1)中的气流故障状况的方法。更具体地，现在参考图3，在方法170处，提供了检测燃气涡轮发动机中的气流故障状况的方法的流程图。方法170可以与上述涡轮风扇发动机12和热管理系统一起使用，或者与任何其他合适的燃气涡轮发动机和热管理系统一起使用。

方法170包括在172处操作具有热传输总线(诸如热传输总线102)的燃气涡轮发动机(例如，图1的涡轮风扇发动机12)，热传输总线具有流过其中的中间热交换流体。在 172处操作燃气涡轮发动机包括，对于所描绘的示例性方面，在174处将中间热交换流体提供给热传输总线的热交换器，以及在176处通过燃气涡轮发动机的管道将流体流提供给热交换器，以与中间热交换流体交换热量。例如，将中间热交换流体提供给热传输总线的热交换器可以包括例如将热交换流体提供给热交换器106a-e之一(见图2)，并且通过燃气涡轮发动机的管道将流体流提供给热交换器可以包括例如提供来自热源或冷源136A-b、 142、144、146中的一个或多个的流体流。

所描绘的示例性方法170进一步包括在178处监测热传输总线中的中间热交换流体的性能特性；以及在180处确定热传输总线中的中间热交换流体的性能特性在预定范围之外。性能特性可以包括中间热交换流体的温度、压力、流率或其组合。在某些示例性实施例中，性能特性可以是绝对温度、压力和/或流率(例如，单个位置处的特性)，或者可以是差异的温度、压力和/或流率(例如，在两个位置之间的特性差异)。差异测量可以跨越例如热交换器，或者替代地，可以是从热传输总线102上或热传输总线102内的位置到另一个发动机位置的差异测量，诸如发动机的流动路径特性，诸如涡轮入口温度或压力、压缩机出口温度或压力等。

在178处监测中间热交换流体的性能特性可以包括用传感器112(图2)感测指示中间热交换流体的性能特性的数据。例如，在某些示例性方面，在178处监测中间热交换流体的性能特性可以包括用一个或多个传感器112(例如，用温度传感器、压力传感器或温度传感器和压力传感器两者)测量性能特性。

仍然参考图3中描绘的方法170的示例性方面，在178处监测中间热交换流体的性能特性可以另外或替代地包括监测性能特性的瞬时变化。性能特性的瞬时变化可以通过性能特性以每30秒的性能特性的正常操作值的20％或以上的速率来变化而被限定。性能特性的瞬时变化可以另外或替代地通过性能特性的阶跃函数而被限定。如本文所用，术语“阶跃函数”是指一系列区间，每个区间具有与前一区间或后一区间不同的基本恒定值。可以产生表示中间热交换流体的监测到的性能特性的数据集。在这种实施例中，在180处确定性能特性在预定范围之外可以另外或替代地包括识别限定阶跃函数的数据的一部分。此外，将理解的是，对于这种示例性方面，感测中间热交换流体的性能特性可以包括感测中间热交换流体的性能特性的分段变化。如本文所用，术语“分段变化”是指由多个不同区间限定的函数，每个区间包括变化值。

此外，在178处监测中间热交换流体的性能特性可以另外或替代地包括监测性能特性的逐渐变化。性能特性的逐渐变化可以通过性能特性以每30秒的性能特性的正常操作值的20％或以下的速率来变化而被限定。

如上所述，所描绘的示例性方法进一步包括确定热传输总线中的中间热交换流体的性能特性在预定范围之外。更具体地，对于所描绘的示例性方面，方法170包括在182处确定热传输总线中的中间热交换流体的监测到的性能特性在预定范围之外。

响应于在182处确定监测到的性能特性在预定范围之外，方法170包括在184处指示气流故障状况。在至少某些示例性方面，在184处指示气流故障状况可以包括将听觉或视觉指示器提供给用户、将电子信号提供给控制器或两者。

此外，在某些示例性方面，气流故障状况可以是涡轮风扇发动机12(图1)的破裂管。例如，气流故障状况可以指热传输总线102外部的故障，诸如涡轮风扇发动机12的管道中的泄漏、断裂等，涡轮风扇发动机12的管道将流体流提供给热管理系统100(图2)的热交换器，以与热管理系统100的中间热交换流体交换热量。以这种方式，将理解的是，例如，当冷却气流正被提供给热传输总线102(图2)的散热器热交换器时，如果在将冷却气流提供给热传输总线102的散热器热交换器的管道中存在有故障，则通过热传输总线102 的中间热交换流体的性能特性将受到影响。如果故障是大泄漏或断裂，则性能特性的变化可能是相对剧烈的(例如，瞬时变化)。如果故障是小泄漏或断裂，则性能特性的变化可能是不太剧烈的(例如，逐渐变化)。

仍然参考图3，方法170进一步包括在186处响应于指示的气流故障状况，修改燃气涡轮发动机中的气流构造。在至少某些示例性方面，在186处修改燃气涡轮发动机中的气流构造可以包括修改通过燃气涡轮发动机的管道到达热交换器的气流。例如，在某些示例性方面，热交换器可以是第一热交换器，并且在186处修改燃气涡轮发动机中的气流构造可以包括关闭通过燃气涡轮发动机的管道的至少一部分的气流并且将气流提供给第二热交换器。提供的气流可以包括先前提供通过管道的气流的至少一部分，并且第二热交换器可以是第一热交换器的冗余热交换器。

另外，修改燃气涡轮发动机中的气流构造可以包括选择性地停用热交换器(例如，第一热交换器)与热传输总线的流体连通，并且更具体地，可以包括通过经由旁通管线将通过热传输总线的热交换器流体流发送到与热传输总线流体连通的第二热交换器来选择性地绕过热交换器。

例如，简要地参考回图2的实施例，在所示实施例中，修改涡轮风扇发动机12(图1)中的气流构造可以包括通过改变与热传输总线102流体连通的上游阀108、下游阀110、上游阀122和下游阀124中的一个或多个的位置(例如，打开、关闭、部分打开、部分关闭等)来修改热传输总线102的构造。修改涡轮风扇发动机12中的气流构造可以另外或替代地包括通过改变与次级回路流体连通的阀的位置来修改涡轮风扇发动机12的次级回路的构造。在某些示例性实施例中，涡轮风扇发动机12的次级回路可以包括不直接连接到第一流动环路104或第二流动环路118的回路。更具体地，在至少某些示例性方面，次级回路可以包括压缩机引气回路、用于HP涡轮30的冷却空气回路、倾倒到环境中或倾倒到排气流或燃烧气体66中的一定量空气等。

热管理系统100可以在出现故障状况(诸如泄漏或管故障)期间，更有效地从涡轮风扇发动机12(图1)和/或飞行器的各种附件系统中去除热量。由于用于所描绘的实施例的各种热交换器106a-e和120a-b的冗余和选择性构造，因此如果出现泄漏，则可以停止使用某个燃料热交换器。

例如，当连接到热传输总线102的特定热交换器(例如，热交换器106a-e或热交换器 120a-b)的部件中出现故障或管故障时，该特定热交换器可以被绕过，以便使用没有与破裂或故障管连通的剩余热交换器来用于热能传递。这样，与热能管理因为由破裂或故障管引起的泄漏而效率较低的故障模式相比，可以改进热传输总线102的热传递效率。

所公开的方法的益处包括改进热管理系统100(图2)的可靠性、减少对引气的需求、减轻推进系统10(图1)的重量以及改进通过推进系统10的燃料燃烧。

现在参考图4，图4是根据本公开的示例性方面的定位在压缩机区段202和涡轮区段 204之间的热交换器组件200的简化示意图。

在某些示例性实施例中，压缩机区段202和涡轮区段204可以对应于以上关于图1讨论的压缩机区段(例如，LP压缩机24和HP压缩机26)和涡轮区段(例如，HP涡轮图30 和LP涡轮机32)，并且以与以上关于图1讨论的压缩机区段(例如，LP压缩机24和HP 压缩机26)和涡轮区段(例如，HP涡轮图30和LP涡轮机32)基本相同的方式被构造。

热交换器组件200包括第一热交换器206和第二热交换器208。第一热交换器206和第二热交换器208可以以与关于图2分别关于任何热交换器106a-e和120a-b所描述的基本相同的方式被构造。在此，第一热交换器206经由第一管道205和第一阀210被直接连接到涡轮区段204和压缩机区段202，第一阀210被定位成与第一管道205气流连通。同样地，第二热交换器208经由第二管道207和第二阀212被直接流体连接到涡轮区段204 和压缩机区段202，第二阀212被定位成与第二管道207气流连通。另外，第一阀210经由旁通管线216与第二阀212流体连通。

第一阀210和第二阀212能够位居完全打开位置、完全关闭位置、或在完全打开和完全关闭之间的位置。如本文关于图3所用，术语“完全关闭”可以意指经由第一管道205 到第一热交换器206的正常流体路径关闭，而从第一阀210到旁通管线216的流体路径打开。这样，穿过热交换器组件200的流体可以通过旁通管线216由第一阀210和/或第二阀 212中的一个重新引导到热交换器组件200的不同部分。

例如，在该示例性实施例中，第一阀210被显示为处于完全关闭位置。当第一阀210处于完全关闭位置时，穿过第一阀210和第一管道205的流体流动路径变为关闭，并且通过第一阀210的流体流被重新引导到旁通管线216。来自第一阀210的重新引导的流体流穿过旁通管线216，通过(打开的)第二阀212，并且通过第二管道207到达第二热交换器 208。

在操作期间，第一阀210(或第二阀212)的打开或关闭位置可以响应于来自控制器(例如，关于图2讨论的控制器164)的信号被调整。来自控制器的用来打开或关闭第一阀210的信号可以通过控制器响应于气流故障状况(诸如故障空气管)的指示而被发送，气流故障状况又可以响应于确定通过第一热交换器206的中间热交换流体的性能特性超出预定阈值。例如，信号可以响应于阶跃变化(例如，压力或温度)、或者热交换器组件200 或连接到热交换器组件200的部件的另一个部件或系统的不期望的热性能的指示。例如，第一热交换器206和第二热交换器208可以被连接到飞行器的热传输总线218(参见例如关于图2描述的热传输总线102)。在某些示例性实施例中，热传输总线218可以以与关于图2讨论的热传输总线102基本相同的方式被构造。

例如，第一热交换器206可以是热源热交换器，诸如CCA热交换器。以这种方式，图3的实施例可以被构造成通过第一和第二管道205、207从压缩机排放压缩空气。压缩空气可以通过第一和第二管道205、207被提供给第一和第二热交换器206、208，由此压缩空气通过相应的中间热交换流体被冷却。然后，冷却的空气可以被提供给涡轮区段204，以冷却涡轮区段的一个或多个部件。响应于确定通过第一热交换器206的中间热交换流体的性能特性超出预定阈值，系统可以确定在第一管道中存在有气流故障状况，并且作为响应，使用阀210、212将通过第一管道的气流重新引导到第二管道。可选地，通过第一热交换器 206的中间热交换流体也可以在第一热交换器206周围被重新引导。

这样，热交换器组件200可以响应于感测到的或检测到的故障(例如，泄漏或破裂管) 而被重新构造。因此，热交换器组件200(和图2的热管理系统100)可以由于性能参数/特性(例如，工作流体或连接到热交换器组件200(或连接到热管理系统100)的部件的压力、温度或其他性能特性)的感测到的阶跃变化或不期望的性能值来提供健康监测，以监测故障空气管。

将理解的是，虽然在图2至图4中描绘的示例性实施例中，大体上讨论了使用具有多个热交换器的热传输总线，该多个热交换器将热量添加到中间热交换流体以及从中间热交换流体中提取热量，以管理发动机内的热负荷，但是也可以预期到其他构造。例如，在其他示例性实施例中，热传输总线可以是闭环系统，其具有使中间热交换流体流动的相对较小的传感管线。采用这种构造，传感管线仍然可以(例如，经由热交换器)接受来自一个或多个位置的热量，并且仍然可以进一步(例如，经由热交换器)将热量排放到一个或多个其他位置，但是这种操作可能具有感测故障状况，而不是管理发动机内的热负荷的初级目标。

图5是根据本公开的示例性方面的热管理系统100'的示意图。图5中提供的实施例可以以与关于图2描述的基本相同的方式被构造，其中增加了第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B。

用于涡轮风扇发动机12(图1)的热管理系统包括热传输总线102、与热传输总线102 接合的控制系统、和可变容量装置(或更具体地，对于所描绘的实施例，第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B)。

热传输总线102包括第一流动环路104、热交换器106c、第二流动环路118和流过热传输总线102的中间热交换流体。第一流动环路104与第二流动环路118流体隔离。在该示例性实施例中，热交换器106c沿第一流动环路104设置并且与第一流动环路104流体连通。然而，将理解的是，在其他示例性实施例中，热交换器106d-e也可以沿第一流动环路104设置并且与第一流动环路104流体连通。热传输总线102还包括热交换器106c，热交换器106c沿第二流动环路118设置并且与第二流动环路118流体连通。

在某些示例性实施例中，第一流动环路104中、第二流动环路118中或第一流动环路 104和第二流动环路118两者中的压力可以通过燃料液压致动器和/或通过一般燃料系统的压力而被加压，燃料液压致动器或一般燃料系统可以被流体连接到第一流动环路104、第二流动环路118、或第一流动环路104和第二流动环路118两者。

控制系统与热传输总线102接合，并且包括传感器112和控制器164。传感器112被可操作地联接到热传输总线102，并且被构造成测量中间热交换流体的温度、压力、流率或其组合。控制器164(例如，经由有线和/或无线连接)被连接到传感器112，并且被构造成接收来自传感器112的电信号。

第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B是被构造成增加或减小其中的容量的装置。在某些示例性实施例中，第一可变容量装置168A和/或第二可变容量装置168B可包括蓄能器、致动器、波纹管、液压缸、弹簧加载元件、热致动元件或其任何组合。第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B与热传输总线102流体连通。

更具体地，在至少某些示例性方面，第一可变容量装置168A可以包括限定第一内室 173A的第一外壳171A，设置在第一外壳171A内并且进一步限定第一内室173A的第一活塞175A，和设置成使第一活塞175A相对于第一外壳171A移动的第一致动器177A。第一内室173A与热传输总线102流体连通。在示例性实施例中，第一可变容量装置168A可以被构造成以热传输总线102的初始流量的2％至20％来调整热传输总线102的流量。在另一个示例性实施例中，第一可变容量装置168A可以被构造成以第一流动环路104的初始流量的2％至20％来调整第一流动环路104的流量。

同样地，在至少某些示例性方面，第二可变容量装置168B可以包括限定第二内室173B 的第二外壳171B，设置在第二外壳171B内并且进一步限定第二内室173B的第二活塞175B，和设置成使第二活塞175B相对于第二外壳171B移动的第二致动器177B。第二内室173B与热传输总线102流体连通。在示例性实施例中，第二可变容量装置168B可以被构造成以热传输总线102的初始流量的2％至20％来调整热传输总线102的流量(例如，热传输总线102的最小流量)。在另一个示例性实施例中，第二可变容量装置168B可以被构造成以第一流动环路104的初始流量的2％至20％来调整第一流动环路104的流量(例如，第一流动环路104的最小流量)。

第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B被构造成调节设置在热传输总线 102的第一流动环路104中的中间热交换流体的压力。

第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B被设置成调整热传输总线102内的中间热交换流体的压力。在某些示例性实施例中，第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B可以被构造成响应于中间热交换流体的压力变化来调整它们相应内室(例如，第一内室173A和第二内室173B)的容量。然而，将理解的是，在其他示例性实施例中，第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B可以被构造成响应于来自控制器 164的信号来调整内室的容量。

在某些示例性实施例中，第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B被电连接到控制器164。另外或替代地，第一可变容量装置168A和第二可变容量装置168B可以与控制器164无线通信。

此外，仍然参考图5，将理解的是，在某些示例性实施例中，诸如所描绘的示例性实施例，热管理系统100'可以另外或替代地包括位于其他位置处的可变容量装置。例如，在所描绘的实施例中，热管理系统100'进一步包括与热传输总线102的第二流动环路118流体连通的第三可变容量装置168C。在所描绘的实施例中，第三可变容量装置168C流体地位于第一热交换器106c和第二热交换器120b之间。第三可变容量装置168C可以以与第一可变容量装置168A类似的方式被构造。

然而，在替代实施例中，热管理系统100'另外或替代地包括在位置169A处或位置169B 处的附加或替代可变容量装置。

根据本公开中呈现的示例性实施例的热管理系统提供了依据涡轮风扇发动机12(参见例如图1)的操作状况，响应于与第一流动环路104或第二流动环路118相关联的压力(或其中的变化)，主动或被动地控制热传输总线102内的中间工作流体的容量的方式。

将理解的是，图5中描绘的并且以上描述的示例性热管理系统100'仅以示例方式提供。在其他示例性实施例中，热管理系统100'可以包括任何其他合适数量和/或构造的可变容量装置168。例如，在某些示例性实施例中，热管理系统100'可以包括流体联接到第一流动环路104的单个可变容量装置168。另外或替代地，热管理系统100'可以包括流体联接到第一流动环路104的多于两个的可变容量装置168，可以包括流体联接到第二流动环路118 的一个或多个可变容量装置168等。此外，在某些示例性实施例中，示例性热管理系统100' 可以不包括可变容量装置168。

图6是根据本公开的示例性方面的调节涡轮风扇发动机12(图1)的热传输总线(例如，热管理系统100或热管理系统100'的热传输总线102)中的压力的方法300的流程图。调节燃气涡轮发动机的热传输总线中的压力的方法300包括步骤302至324。

方法300包括在302处操作具有热传输总线102的涡轮风扇发动机12(图1)，热传输总线102具有流过其中的中间热交换流体，热传输总线102包括与中间热交换器流体热连通的一个或多个热源热交换器和一个或多个散热器热交换器(例如，分别为热交换器 106a-e和热交换器120a-b)。

方法300包括在304处用传感器112监测热传输总线102中的中间热交换流体的性能特性。在某些示例性实施例中，性能特性可以包括中间热交换流体的温度、压力、流率或其组合。

方法300包括在306处接收表示监测到的性能特性的数据集。

方法300包括在308处从数据集中确定中间热交换流体的监测到的性能特性是否在预定范围之外。

方法300包括在310处如果中间热交换流体的监测到的性能特性在预定范围之外，则用控制器164指示故障状况。例如，在308处从数据集中确定中间热交换流体的监测到的性能特性是否在预定范围之外可以包括从数据集中确定中间热交换流体的监测到的性能特性在预定范围之外。在这种情况下，在310处用控制器指示故障状况可以包括响应于确定中间热交换流体的监测到的性能特性在预定范围之外来指示故障状况。

方法300包括在312处使用与热传输总线102流体连通的第一可变容量装置168A、第二可变容量装置168B或两者来调整热传输总线102的流量。在某些示例性实施例中，调整热传输总线102的流量是响应于指示的故障状况。

方法300还可以包括在312处响应于与热传输总线102相关联的压力变化，使用与热传输总线102流体连通的第一可变容量装置168A、第二可变容量装置168B或两者来调整热传输总线102的流量的步骤314。

方法300还可以包括在312处将中间热交换流体的流动重新引导到热传输总线102的冗余流动环路(例如，从第一流动环路104到第二流动环路118)的步骤316。在实施例中，调整热传输总线102的流量是响应于将中间热交换流体重新引导到冗余流动环路(例如，从第一流动环路104到第二流动环路118)。

方法300还可以包括在312处重新引导来自热传输总线102的冗余流动环路的中间热交换流体的流动(例如，从第二流动环路118到第一流动环路104)的步骤318。在另一个示例性实施例中，调整热传输总线102的流量是响应于重新引导来自冗余流动环路的中间热交换流体(例如，从第二流动环路118到第一流动环路104，或两者)。

方法300还可以包括在312处改变第一可变容量装置168A的第一内室173A的大小、第二可变容量装置168B的第二内室173B的大小、或第一和第二内室173A和173B两者的大小的步骤320。

方法300还可以包括在312处确定指示中间热交换流体的操作压力的数据的步骤322。在示例性实施例中，调整热传输总线102的流量可以包括响应于确定指示中间热交换流体的操作压力的数据来调整热传输总线102的流量。

方法300还可以包括在312处响应于热传输总线102内的压力变化来自动调整热传输总线102的流量的步骤324。

将理解的是，图6中描绘的并且上面讨论的方法300的示例性方面仅以示例方式提供。在其他示例性方面，方法300可以不包括本文描述的并且图6中描绘的每个步骤。另外或替代地，在其他示例性方面，方法300可以包括本文没有描述的或图6中没有描绘的附加步骤。

根据本公开中呈现的示例性实施例的热管理系统可以允许燃气涡轮发动机和包括这种燃气涡轮发动机的飞行器更有效地操作。更具体地，包括根据本公开的示例性实施例的热管理系统可以允许如果出现燃气涡轮发动机或飞行器的泄漏或故障状况，则对其的更快响应。另外，根据本公开的示例性实施例的由热管理系统所使用的热交换流体可以响应于流体连接到热交换器之一的部件中的检测到的泄漏或故障而通过主动脱离热交换器来被重新引导。

该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，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。本公开的专利范围由权利要求限定，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的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则它们旨在落入权利要求的范围内。

进一步的方面由以下条款的主题提供：

一种检测燃气涡轮发动机中的气流故障状况的方法，所述方法包括：操作具有热传输总线的所述燃气涡轮发动机，所述热传输总线具有流过其中的中间热交换流体；确定所述热传输总线中的所述中间热交换流体的性能特性在预定范围之外，其中所述性能特性包括温度、压力、流率或其组合；和响应于确定所述性能特性在所述预定范围之外，指示气流故障状况。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，进一步包括：响应于所指示的所述气流故障状况，修改所述燃气涡轮发动机中的气流构造。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，其中改变所述燃气涡轮发动机中的所述气流构造包括：选择性地停用与所述热传输总线流体连通的第一热交换器；和通过将空气流从所述第一热交换器发送到与所述热传输总线流体连通的第二热交换器，选择性地绕过所述第一热交换器。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，进一步包括：监测所述中间热交换流体的所述性能特性，其中监测所述中间热交换流体的所述性能特性包括用传感器感测指示所述中间热交换流体的所述性能特性的数据，其中感测指示所述中间热交换流体的所述性能特性的数据包括感测指示所述中间热交换流体的所述性能特性的所述数据中的分段变化。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，进一步包括：监测所述中间热交换流体的所述性能特性，其中监测所述中间热交换流体的所述性能特性包括用温度传感器、压力传感器或两者测量所述性能特性。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，其中所述性能特性是温差、压差、流率差或其组合。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，进一步包括：

通过改变与所述热传输总线流体连通的阀的位置，响应于所指示的所述气流故障状况，修改所述热传输总线的构造。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，其中修改所述热传输总线的所述构造包括通过改变与次级回路流体连通的所述阀的所述位置来修改所述燃气涡轮发动机的所述次级回路的构造。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，进一步包括：监测所述中间热交换流体的所述性能特性，其中监测所述中间热交换流体的所述性能特性包括监测所述性能特性的瞬时变化。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，其中所述性能特性的所述瞬时变化由所述性能特性的阶跃函数限定。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，进一步包括：产生表示所述中间热交换流体的所述性能特性的数据集，其中确定所述性能特性在所述预定范围之外包括识别限定阶跃函数的所述数据的一部分。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，进一步包括：监测所述中间热交换流体的所述性能特性，其中监测所述中间热交换流体的所述性能特性包括监测所述性能特性的逐渐变化。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，其中所述气流故障状况指示所述燃气涡轮发动机的破裂管。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，其中操作具有所述热传输总线的所述燃气涡轮发动机包括：将所述中间热交换流体提供给热交换器；和通过所述燃气涡轮发动机的管道将流体流提供给所述热交换器，以与所述中间热交换流体交换热量；其中所述气流故障状况是与所述燃气涡轮发动机的所述管道相关联的故障，并且其中修改所述燃气涡轮发动机中的所述气流构造包括修改通过所述燃气涡轮发动机的所述管道的所述气流。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，其中所述热传输总线被构造成与热源热交换器连接，其中所述热源热交换器包括冷却的冷却空气热交换器、废热回收热交换器、空气冷却的油冷却器热交换器或其任何组合。

根据这些条款中的一项或多项所述的方法，其中所述热传输总线被构造成与散热器热交换器连接，其中所述散热器热交换器包括燃料冷却的总线冷却器热交换器、空气冷却的总线冷却器热交换器或其任何组合。

一种燃气涡轮发动机，包括：涡轮机，所述涡轮机具有以串行流动顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；热传输总线，所述热传输总线包括一个或多个热源热交换器、一个或多个散热器热交换器、总线，所述总线流体连接到所述一个或多个热源热交换器和所述一个或多个散热器热交换器；和控制器，所述控制器可操作地联接到所述涡轮机，所述控制器包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器存储指令，当所述控制器执行所述指令时，所述指令使得所述燃气涡轮发动机进行以下操作：操作具有所述热传输总线的所述燃气涡轮发动机，所述热传输总线具有流过其中的中间热交换流体；确定所述热传输总线中的所述中间热交换流体的性能特性在预定范围之外，其中所述性能特性包括温度、压力或两者；和响应于确定所述性能特性在所述预定范围之外，指示气流故障状况。

根据这些条款中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述一个或多个热源热交换器包括冷却的冷却空气热交换器、废热回收热交换器、空气冷却的油冷却器热交换器或其任何组合。

根据这些条款中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述一个或多个散热器热交换器包括燃料冷却的总线冷却器热交换器、空气冷却的总线冷却器热交换器或其任何组合。

根据这些条款中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括：传感器，所述传感器连接到所述总线，并且被构造成与所述控制器通信，其中所述传感器进一步被构造成监测所述热交换流体的所述性能特性；和一个或多个阀，所述一个或多个阀连接到所述总线，并且被构造成从所述控制器接收信号，其中所述一个或多个阀进一步被构造成修改所述燃气涡轮发动机中的所述气流构造。

Claims (10)

1.一种检测燃气涡轮发动机中的气流故障状况的方法，其特征在于，所述方法包括：

操作具有热传输总线的所述燃气涡轮发动机，所述热传输总线具有流过其中的中间热交换流体；

确定所述热传输总线中的所述中间热交换流体的性能特性在预定范围之外，其中所述性能特性包括温度、压力、流率或其组合；和

响应于确定所述性能特性在所述预定范围之外，指示气流故障状况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

响应于所指示的所述气流故障状况，修改所述燃气涡轮发动机中的气流构造。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中改变所述燃气涡轮发动机中的所述气流构造包括：

选择性地停用与所述热传输总线流体连通的第一热交换器；和

通过将空气流从所述第一热交换器发送到与所述热传输总线流体连通的第二热交换器，选择性地绕过所述第一热交换器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

监测所述中间热交换流体的所述性能特性，其中监测所述中间热交换流体的所述性能特性包括用传感器感测指示所述中间热交换流体的所述性能特性的数据，其中感测指示所述中间热交换流体的所述性能特性的数据包括感测指示所述中间热交换流体的所述性能特性的所述数据中的分段变化。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

监测所述中间热交换流体的所述性能特性，其中监测所述中间热交换流体的所述性能特性包括用温度传感器、压力传感器或两者测量所述性能特性。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述性能特性是温差、压差、流率差或其组合。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

通过改变与所述热传输总线流体连通的阀的位置，响应于所指示的所述气流故障状况，修改所述热传输总线的构造。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中修改所述热传输总线的所述构造包括通过改变与次级回路流体连通的所述阀的所述位置来修改所述燃气涡轮发动机的所述次级回路的构造。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

监测所述中间热交换流体的所述性能特性，其中监测所述中间热交换流体的所述性能特性包括监测所述性能特性的瞬时变化。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中所述性能特性的所述瞬时变化由所述性能特性的阶跃函数限定。

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