飞行器的推进系统和飞行器

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飞行器的推进系统和飞行器
申请号	CN201911273712.X	申请日	2019-12-12	公开(公告)号	CN111319776B	公开(公告)日	2023-02-17
申请人	空中客车简化股份公司; 空中客车运营简化股份公司; 空中客车西班牙运营有限责任公司;			发明人	布鲁诺·梅达; 托马斯·史蒂文斯; 朱利恩·凯西亚尔; 阿德利纳·苏利耶; 迪迪埃·普瓦里耶; 皮埃尔-阿兰·皮诺; 埃斯特班·马蒂诺-冈萨雷斯; 胡安·托马斯·普列托帕迪利亚; 迭戈·巴龙维加;
摘要	一种飞行器的推进系统和飞行器，包括涡轮喷气发动机和热交换器系统，热交换器系统包括：热交换器，其包括在前方的供应连接部和排放连接部及在后方的传递连接部和至少一个风斗连接部；连接至供应连接部、排出来自压缩级的热空气的供应管道；连接至传递连接部、将已经穿过热交换器的热空气传递至飞行器的空气管理系统的传递管道；连接至风斗连接部排出来自风扇导管的冷空气的每个风斗连接部的风斗；包括入口和出口的排放管道，入口连接至排放连接部，出口出现在外部，热空气穿过热交换器从供应管道到传递管道的通过沿第一传递方向发生，冷空气穿过热交换器从每个风斗到入口的通过沿第二传递方向发生，第二传递方向与第一传递方向平行但是方向相反。
权利要求	1.一种飞行器(10)的推进系统(15)，所述推进系统(15)包括涡轮喷气发动机以及热交换器系统(200)，所述涡轮喷气发动机包括压缩级和风扇导管，所述热交换器系统包括：‑热交换器(202)，所述热交换器紧固在所述风扇导管中，并且包括供应连接部、传递连接部(250)、至少一个风斗连接部(252a‑b)、以及排放连接部(254)，所述传递连接部布置在所述热交换器(202)后方、并且通过所述热交换器(202)气动地连接至所述供应连接部，所述排放连接部通过所述热交换器(202)气动地连接至每个风斗连接部(252a‑b)，‑供应管道(204)，所述供应管道连接至所述供应连接部、并且排出来自所述压缩级的热空气并且为所述热交换器(202)供应以此方式排出的热空气，‑传递管道(222)，所述传递管道连接至所述传递连接部(250)，以用于将已经穿过所述热交换器(202)的热空气传递至所述飞行器(10)的空气管理系统， ‑对于每个风斗连接部(252a‑b)的风斗(216a‑b)，所述风斗连接至所述风斗连接部(252a‑b)并且排出来自所述风扇导管的冷空气并且为所述热交换器(202)供应以此方式排出的冷空气，以及‑排放管道(220)，所述排放管道包括入口(220a)和出口(220b)，所述入口连接至所述排放连接部(254)，所述出口出现在外部，其中，所述热空气穿过所述热交换器(202)从所述供应管道(204)到所述传递管道(222)的通过是沿第一传递方向(60)发生，并且其中，所述冷空气穿过所述热交换器(202)从每个风斗(216a‑b)到所述入口(220a)的通过是沿第二传递方向发生，所述第二传递方向与所述第一传递方向(60)平行但是方向相反，所述推进系统(15)的特征在于，所述供应连接部布置在所述热交换器(202)前方，所述至少一个风斗连接部(252a‑b)布置在所述热交换器(202)后方，并且所述排放连接部(254)布置在所述热交换器(202)前方。 2.根据权利要求1所述的推进系统(15)，其特征在于，所述推进系统包括具有主结构(50)的吊挂架(12)，所述吊挂架支撑所述涡轮喷气发动机，所述热交换器(202)紧固在所述主结构(50)上方，并且，所述主结构(50)包括窗口(52)，所述供应管道(204)穿过所述窗口而组装在所述涡轮喷气发动机与所述热交换器(202)之间。 3.根据权利要求2所述的推进系统(15)，其特征在于，穿过所述热交换器(202)从所述供应管道(204)到所述传递管道(222)的热空气从前方行进到后方，并且穿过所述热交换器(202)从每个风斗(216a‑b)到所述入口(220a)的冷空气从后方行进到前方。 4.根据权利要求1所述的推进系统(15)，其特征在于，所述推进系统包括具有主结构(50)的吊挂架(12)，所述吊挂架支撑所述涡轮喷气发动机，并且，所述热交换器(202)紧固在所述主结构(50)下方。 5.根据权利要求4所述的推进系统(15)，其特征在于，穿过所述热交换器(202)从所述供应管道(204)到所述传递管道(222)的热空气从后方行进到前方，并且穿过所述热交换器(202)从每个风斗(216a‑b)到所述入口(220a)的冷空气从前方行进到后方。 6.根据前述权利要求之一所述的推进系统(15)，其特征在于，每个风斗(216a‑b)包括门(218)，所述门在打开位置与关闭位置之间活动，在所述打开位置，所述门不掩盖所述风斗(216a‑b)，在所述关闭位置，所述门掩盖所述风斗(216a‑b)。 7.根据权利要求1至5之一所述的推进系统(15)，其特征在于，所述热交换器(202)包括第一级(302)和布置在所述第一级(302)后方的第二级(402)，第一冷通道(304)和第一热通道(306)置于所述第一级(302)中；第二冷通道(404)和第二热通道(406)置于所述第二级(402)中；所述第一冷通道(304)和所述第二冷通道(404)连接在一起；所述第一热通道(306)和所述第二热通道(406)连接在一起；在所述第一级(302)前方，所述第一热通道(306)连接至所述供应连接部；在所述第一级(302)前方，所述第一冷通道(304)连接至所述排放连接部(254)；所述第二级(402)具有截头棱锥体的形状，所述截头棱锥体具有与所述第一传递方向(60)垂直的大基部(410)和小基部(412)、并且具有在所述大基部(410)与所述小基部(412)之间倾斜的两个侧部(414a‑b)；所述大基部(410)构成所述第一级(302)与所述第二级(402)之间的接合区域；所述小基部(412)构成仅出现所述第二热通道(406)、并且产生与所述传递连接部(250)的接合的区域；并且，每个侧部(414a‑b)构成仅出现所述第二冷通道(404)、并且产生与所述两个风斗连接部(252a‑b)中的一个风斗连接部的接合的区域。 8.根据权利要求1至5之一所述的推进系统(15)，其特征在于，所述热交换器(202)包括第一级(302)和布置在所述第一级(302)后方的第二级(402)；第一冷通道(304)和第一热通道(306)置于所述第一级(302)中；第二冷通道(404)和第二热通道(406)置于所述第二级(402)中；所述第一冷通道(304)和所述第二冷通道(404)连接在一起；所述第一热通道(306)和所述第二热通道(406)连接在一起；在所述第一级(302)前方，所述第一热通道(306)连接至所述供应连接部；在所述第一级(302)前方，所述第一冷通道(304)连接至所述排放连接部(254)；所述第二级(402)具有两面式棱锥体的形状，所述两面式棱锥体具有与所述第一传递方向(60)垂直的基部(610)、并且具有从所述基部(610)倾斜的两个侧部(614a‑b)；所述基部(610)构成所述第一级(302)与所述第二级(402)之间的接合区域；所述侧部(614b)中的一个侧部构成仅出现所述第二冷通道(404)、并且产生与所述风斗连接部(252b)的接合的区域；并且，另一个所述侧部(614a)构成仅出现所述第二热通道(406)、并且产生与所述传递连接部(250)的接合的区域。 9.根据权利要求1至5之一所述的推进系统(15)，其特征在于，所述推进系统在每个第二冷通道(404)的入口处并且在每个第二热通道(406)的出口处包括至少一个导流器元件(800)。 10.一种飞行器(10)，所述飞行器包括至少一个根据前述权利要求之一所述的推进系统(15)。
说明书全文	飞行器的推进系统和飞行器技术领域 [0001] 本发明涉及一种包括热交换器系统的飞行器推进系统、以及一种包括至少一个这种推进系统的飞行器。背景技术 [0002] 不论是为了给空调系统供应热空气以便确保乘客的舒适度，还是给除冰系统供应热空气以对飞行器的外表面进行除冰，此系统都包括图8中示意性地展示的热交换器系统。 [0003] 热交换器系统500布置在飞行器的涡轮喷气发动机附近并且该热交换器系统包括热交换器502。 [0004] 热交换器502通过第一供应管道504而被供应以热空气，该第一供应管道分别通过第一阀510和第二阀512排出来自涡轮喷气发动机的高压力级506或在中间压力级508处的热空气。第一供应管道504还包括调节阀514，该调节阀使得能够调节热交换器502的入口处的压力。 [0005] 热交换器502通过第二供应管道516而被供应以冷空气，该第二供应管道排出来自涡轮喷气发动机的风扇导管的冷空气。第二供应管道516还包括调节阀518，该调节阀调节引入到热交换器502中的冷空气的量，以便调节离开热交换器502的热空气的温度。 [0006] 在已经穿过热交换器502之后，已经被加热的冷空气通过排放管道520排到外部。 [0007] 在已经穿过热交换器502之后，已经被冷却的热空气通过传递管道522而被引导到空气管理系统中，像空调系统或除冰系统。 [0008] 热交换器系统500包括温度传感器523以及控制单元524，该温度传感器测量离开热交换器502的热空气的温度，该控制单元根据温度传感器523所测量的温度以及离开热交换器502的热空气的期望温度来控制这些阀。 [0009] 热交换器502具有交叉流动，也就是说热空气和冷空气沿两个总体上垂直的方向进入热交换器502并且离开热交换器502。 [0010] 虽然这种热交换器系统500产生很好的效果，但它因为进入气流和离开气流的交叉方向而是相对笨重的。发明内容 [0011] 本发明的目的是提出一种飞行器推进系统，该飞行器推进系统包括热交换器系统，该热交换器系统体积更小并且因此能够更好地集成在推进系统中。 [0012] 为了那个效果，提出了一种根据本发明的技术方案所述的飞行器推进系统。 [0013] 实施对向流动使得能够减小体积，并且因此能够更好地进行集成。附图说明 [0014] 在阅读以下对示例性实例的描述之后，本发明的上述特征以及其他特征将更清楚地显现，所述描述是关于附图给出的，在附图中： [0015] 图1是包括根据本发明的热交换器系统的飞行器的侧视图， [0016] 图2是根据本发明的热交换器系统的透视图， [0017] 图3是根据本发明的热交换器系统的热交换器的第一级的透视图，[0018] 图4是根据本发明的热交换器系统的热交换器的第二级的透视图，[0019] 图5示出了根据特定实施例的交换器的俯视图， [0020] 图6示出了根据另一个特定实施例的交换器的俯视图， [0021] 图7示出了热交换器系统在其环境中的侧视图，并且 [0022] 图8是现有技术的热交换器系统的示意性展示。具体实施方式 [0023] 在以下描述中，涉及位置的术语是参照处于正常飞行位置的飞行器而取的，即如图1所展示的，并且位置“前方”和“后方”是相对于涡轮喷气发动机的前部和后部而取的。 [0024] 在以下描述中，并且按照惯例，X是涡轮喷气发动机的与飞行器的纵向轴线平行的纵向轴线，Y是当飞行器处于地面上时呈水平的横向轴线，并且Z是当飞行器处于地面上时呈竖直的竖直轴线，这些三个方向X、Y和Z彼此正交。 [0025] 图1示出了飞行器10，该飞行器包括机身11，在该机身的每一侧上紧固有机翼13，该机翼支撑至少一个推进系统15，该至少一个推进系统包括吊挂架12以及涡轮喷气发动机70(图7)。吊挂架12紧固在机翼13下方、并且支撑涡轮喷气发动机70，该涡轮喷气发动机通常包括压缩级72和风扇导管74。吊挂架12包括主结构(50，图2)，该主结构在其上部部分处紧固至机翼13的结构、并且通过不同紧固点支撑涡轮喷气发动机。主结构50布置在涡轮喷气发动机70上方、并且其前边缘在风扇导管74内部附接至涡轮喷气发动机70。 [0026] 飞行器10包括空气管理系统，例如空调系统和/或除冰系统。 [0027] 推进系统15还包括短舱14，该短舱包括围绕涡轮喷气发动机70的导流件76以及吊挂架12的、围绕主结构50的空气动力学导流件。 [0028] 图2示出了推进系统15的热交换器系统200，该热交换器系统位于主结构50上并且处于风扇导管74中。图7示出了在其环境中的交换器系统200。 [0029] 热交换器系统200包括热交换器202，该热交换器紧固在主结构50上方，并且包括布置在热交换器202前方的供应连接部、布置在热交换器202后方的传递连接部250、布置在热交换器202后方的至少一个风斗连接部252a‑b、以及布置在热交换器202前方的排放连接部254。 [0030] 供应连接部和传递连接部250通过热交换器202气动地连接。每个风斗连接部252a‑b和排放连接部254通过热交换器202气动地连接。 [0031] 热交换器系统200包括供应管道204，该供应管道气动地连接至供应连接部并且排出来自涡轮喷气发动机70的压缩级72的热空气、并且为热交换器202供应以此方式排出的热空气。 [0032] 热交换器系统200包括传递管道222，该传递管道气动地连接至传递连接部250、并且将在穿过热交换器202的之后而冷却的热空气传递至飞行器10的空气管理系统。 [0033] 热空气通过热交换器202从供应管道204到传递管道222的通过沿第一传递方向60发生，该第一传递方向在此与纵向轴线X总体上平行、并且在此从前方向后方定向。 [0034] 对于每个风斗连接部252a‑b，热交换器系统200包括风斗216a‑b，该风斗气动地连接至风斗连接部252a‑b并且排出来自风扇导管的冷空气、并且为热交换器202供应以此方式排出的冷空气。 [0035] 热交换器系统200包括排放管道220，该排放管道包括气动地连接至排放连接部254的入口220a。排放管道220还包括出口220b，该出口通过短舱14或吊挂架12的导流件中的开口而出现在外部。 [0036] 因此，在已经穿过热交换器202之后，经加热的冷空气通过导流件76由排放管道220排到外部。 [0037] 每个风斗216a‑b因此布置在热交换器202后方，也就是说，朝向传递管道222布置。在图2呈现的本发明的实施例中，存在置于传递管道222的左舷和右舷上的两个风斗216a‑b。 [0038] 冷空气通过热交换器202从每个风斗216a‑b到入口220a的通过沿第二传递方向发生，该第二传递方向与第一传递方向60平行、但是在相反方向上定向，即在此从后方向前方定向。 [0039] 热交换器202因此具有对向流动，也就是说热空气和冷空气平行于同一第一传递方向60但是沿相反方向进入热交换器202并且离开热交换器202。 [0040] 这种安排允许在主结构50上方获得空间。更具体地，由于使用了比交叉流动式热传递更高效的对向流动式热传递，获得了更紧凑的热交换器，所以热交换器可以被安装成更靠近吊挂架。 [0041] 每个风斗216a‑b包括门218，该门在其不掩盖风斗216a‑b的打开位置与其掩盖风斗216a‑b的关闭位置之间活动，以便调节所述风斗216a‑b所捕获的并且因此引入到热交换器202中的冷空气的量，以便调节离开热交换器202的热空气的温度。每个门218是机动化的以便确保其移动。每个风斗216a‑b被定向成能够捕获在风扇导管中流通的冷空气。 [0042] 在图2呈现的本发明的实施例中，主结构50包括窗口52，供应管道204穿过该窗口安装在主结构50下方的涡轮喷气发动机与该主结构上方的热交换器202之间。 [0043] 如现有技术中的，推进系统15包括在供应管道204处的阀以及温度传感器223，该温度传感器测量离开热交换器202的热空气的温度。 [0044] 机动化的门218用作现有技术中的调节阀518。 [0045] 推进系统15包括控制单元，该控制单元根据温度传感器223所测量的温度以及离开热交换器202的热空气期望温度来控制阀以及门218的电机。 [0046] 在图2呈现的本发明的实施例中，出口220b相对于入口220a向上定向。 [0047] 图3示出了热交换器202的第一级302并且图4示出了热交换器202的第二级402，并且该第二级定位在第一级302后方。 [0048] 第一级302是箱式的，第一冷通道304以及第一热通道306置于其中。同样地，第二级402是箱式的，第二冷通道404以及第二热通道406置于其中。第一级302和第二级402由具有高热传递系数的材料(例如金属)制成。对于每个级302、402来说，冷通道304、404和热通道306、406优选地是穿插的，也就是说冷通道304、404布置在两个热通道306、406之间，反之亦然。 [0049] 在第一级302后方，并且因此在第二级402前方，第一热通道306和第二热通道406气动地连接在一起并且延伸。在第一级302前方，第一热通道306气动地连接至供应连接部。在第二级402后方，第二热通道406气动地连接至传递连接部250。第一热通道306和第二热通道406因此使得从供应管道204排出的热空气能够穿过热交换器202流动到传递管道222。 [0050] 在第一级302后方、并且因此在第二级402前方，第一冷通道304和第二冷通道404气动地连接在一起并且延伸。在第一级302前方，第一冷通道304气动地连接至排放连接部254。在第二级402后方，第二冷通道404气动地连接至每个风斗连接部252a‑b。因此第一冷通道304和第二冷通道404使得从风扇导管和风斗216a‑b排出的冷空气能够穿过热交换器 202流动到排放管道220。 [0051] 第一级302具有长方体的形状。 [0052] 每个第一冷通道304和每个第一热通道306沿第一传递方向60延伸。 [0053] 每个第二热通道406沿第一传递方向60延伸。 [0054] 第二级402具有截头棱锥体的形状，该截头棱锥体具有与第一传递方向60垂直的大基部410和小基部412、并且具有在大基部410与小基部412之间倾斜的两个侧部414a‑b。 [0055] 大基部410构成第一级302与第二级402之间的接合区域，第二热通道406和第二冷通道404出现在该接合区域中。 [0056] 小基部412构成至仅出现第二热通道406、并且产生与传递连接部250的接合的区域。第二冷通道404在小基部412处被掩盖。 [0057] 每个侧部414a‑b构成仅出现第二冷通道404、并且产生与两个风斗连接部252a‑b中的一个风斗连接的接合部的区域。第二热通道406在每个侧部414a‑b处被掩盖。 [0058] 图5示出了穿过第二冷通道404的截面的俯视图，并且在图5的实施例中，存在单个风斗216b和单个风斗连接部252b。第二级402具有两面式棱锥体的形状，该两面式棱锥体具有与第一传递方向60垂直的基部610以及从该基部610倾斜的两个侧部614a‑b。 [0059] 基部610构成第一级302与第二级402之间的接合区域，第二热通道406和第二冷通道404出现在该接合区域中。 [0060] 一个侧部614b构成仅出现第二冷通道404、并且产生与风斗连接部252b的接合的区域。第二热通道406在侧部614b处被掩盖。 [0061] 另一个侧部614a构成仅出现第二热通道406(图5未见)、并且产生与传递连接部250的接合的区域。第二冷通道404在侧部614a处被掩盖。 [0062] 每个管道在与热交换器202的接合部处打开。 [0063] 图6示出了穿过第二冷通道404的截面的俯视图，并且在图6的实施例中，存在两个风斗216a‑b以及两个风斗连接部252a‑b，并且图6重复了图4的实施例。 [0064] 为了限制在空气从管道传到热交换器或从热交换器传到管道的时刻在每个第二冷通道404的入口以及每个第二热通道406的出口处的压力损失，热交换器具有至少一个导流器元件800，该导流器元件形成对流动的合适的导引。 [0065] 在以下描述中，热交换器处于主结构50上方，并且热空气穿过热交换器202的方向是从前方向后方的，但是在另一个实施例中，交换器处于主结构下方，并且热空气从后方向前方行进并且冷空气从前方向后方行进。当主结构50布置在涡轮喷气发动机70上方并且其前边缘附接在风扇导管74上方时，此实施例是尤其有用的。