[发明专利]热交换器、发动机组件和包括这种发动机组件的飞行器

说明书

本发明涉及一种被布置在将涡轮喷气发动机连接在飞行器机翼上的固定支柱的上方的热交换器，所述热交换器能够借助于冷气流至少部分地冷却很热的热气流。更确切地说，本发明涉及将热气流和冷却气流引入热交换器的热交换箱中的热气进气管和冷却气进气管。本发明还涉及含有这样的热交换器的发动机组件。本发明还涉及含有至少一个本发明所述发动机组件的飞行器。

在航空领域，已知在飞行器空调管路中使用在飞行器的涡轮喷气发动机的压缩机处采引的热气。因为空调管路被用在驾驶舱和客舱，所以在将该热气注入所述管路之前需将它冷却。

为此使用一种热交换器，热气流在其中与在涡轮喷气发动机的进气管出口采引的冷气流交汇。冷气流和热气流在一般为平行六面体形的热交换器的热交换箱内流动以进行热交换。

一般，热气流从前表面进入热交换器的热交换箱，在空心板内从前向后流动。部分被冷却的热气流从后表面流出热交换箱以被引向空调管路。冷气流从下表面进入热交换器的热交换箱，在空心板之间从下向上流动，然后被设置在上表面的孔喷射到热交换箱外以被排出喷气发动机固定支柱外。

因此，冷气流和热气流在热交换器的热交换箱中相垂直，致使在离开热交换器时热交换效率不高。

待冷却的热气在位于固定支柱下方的涡轮喷气发动机中采引。因此，为了将该热气流引入热交换器，需让它穿过固定支柱的结构件。为了不弱化固定支柱结构件，必须最大限度地保持其完整性，尤其避免过多的管子穿透。

最常见的是被部分地加热的冷气被直接排出涡轮喷气发动机。因此，它不再参与发动机的热力循环，这造成发动机性能的损失。该被部分加热的冷气在连接涡轮喷气发动机和飞行器机翼的固定支柱上方流动，干扰飞行器的空气动力学流(绕流)。此外，需使用能耐高温的材料，或者用热覆盖层覆盖涡轮喷气发动机罩以避免被加热的冷气损坏所述罩。这导致包括热交换器的发动机组件的重量加大。还知道将已流经热交换器的冷却气流重新注入涡轮喷气发动机的推进气流中。为此，要与涡轮喷气发动机连接，冷却气排气管必须穿过固定支柱，这会弱化固定支柱的结构件。

本发明的一个目的是提供一种尺度小的热交换器。本发明的另一目的是提供一种热交换器，其中冷却气在使用后可被重新注入涡轮喷气发动机的推进气流中，不产生对固定支柱的刚度和重量不利的后果。本发明的又一目的是提供一种热交换效率高的热交换器。本发明还力求提高具有热交换器的发动机组件的性能。

为此，热气进气管路和冷却气出气管路都位于热交换器的热交换箱的后表面上。前和后是相对于位于热交换箱外面的气体的流向而言的。因此，被加热的冷气流被引出热交换箱，通过将其引进涡轮喷气发动机的进气管道中，被加热的冷气流可被重新注入参与发动机推进的气流中。这样，热交换器采引冷气对涡轮喷气发动机的性能干扰很小。此外，涡轮喷气发动机罩可用复合材料制成，因为它们不和被加热的冷气流接触。在热交换器位于固定支柱上方的情况下，为与涡轮喷气发动机连接，被加热的冷气的出气管路必须穿过固定支柱。为了减少管路在固定支柱中所占空间，将在发动机中采引的热气引向热交换器的热交换箱且必须穿过固定支柱的管路和被加热的冷气的出气管路可被设计成同心的。因为第二根管路被设置在第一根管路中，所以只有一根管路穿过固定支柱。沿着这些同心管路可以进行预热交换。其优点是冷气流和热气流在热交换箱中相互平行且至少部分地反向流动。更确切地说，冷气流从前向后穿过热交换箱，而热气流至少一次从后向前穿过热交换箱。热气流可在水平穿过热交换器的热交换箱的管路内通过。而冷气流在管路间自由流通。其中流通着热气的管路可以制成弯管以使热气流在热交换箱中具有分别从后向前然后从前向后的两个流向。此外，多根弯管可以被叠置在热交换箱中。这样，由于在热交换箱中交换面加大，所以冷气流和热气流之间的热交换效率提高了。

因此，本发明涉及一种热交换器，它具有其中流动着冷却气流和热气流的热交换箱，其特征在于它包括位于热交换箱后表面上用于将热气流引入热交换箱中的热气进气管和位于热交换箱后表面上用于将冷却气流排出热交换箱的冷却气排气管，所述管为同心的。

根据本发明的数个实施例，热交换器可具有如下全部或部分附加特征：

-冷却气排气管围绕着热气进气管。

-冷却气流和热气流在热交换箱中水平地相互平行流动，冷却气流从所述热交换箱的前表面进入热交换箱中以使热气流和冷却气流在热交换箱中至少部分地反向流动。

-热交换箱具有多个其中流动着热气流的空气导管，冷却气流围绕所述空气导管流动。

-被冷却的热气流通过热交换箱的前表面排出所述箱。