[发明专利]燃气涡轮发动机及其操作方法

说明书

一种燃气涡轮发动机，包括：呈串行流动关系的压缩机，燃烧器和涡轮；热交换器，热交换器具有入口，出口和涂覆有催化剂的内表面，热交换器位于压缩机的上游；烃燃料源，烃燃料源与热交换器的入口流体连通；氧气源，氧气源与热交换器的入口流体连通；以及分配系统，分配系统用于从热交换器接收重整烃燃料。

技术领域

本发明涉及诸如燃气涡轮发动机的飞行器部件，并且更特别地涉及在操作中(诸如在高速飞行期间)暴露于高水平热量的那些飞行器部件。

背景技术

许多飞行器部件(例如包括燃气涡轮发动机的推进系统的内部部件)在操作期间暴露于热源。特别是在高速飞行操作期间，由于飞行器行进通过大气的速度，这些部件以及飞行器本身的外部部件都暴露于来自表皮摩擦的热量。除了进入燃气涡轮发动机的空气温度之外，诸如飞行器表皮，结构(诸如机翼，脊和控制表面)的前缘以及发动机入口的部件也会受到特别影响。

这些热源可能导致这种飞行器部件的表面和内部温度超过其结构和/或操作能力，从而需要昂贵或特殊的材料并改变操作特性。

因此，期望提供用于从飞行器部件移除热量的系统和方法，该系统和方法在操作服务中可靠且持久并且能够在高速飞行期间从这些部件移除热量。

进一步希望收集热量以用于提高飞行器的推进效率。

发明内容

在一个方面，一种燃气涡轮发动机，包括：呈串行流动关系的压缩机，燃烧器和涡轮；热交换器，热交换器具有入口，出口和涂覆有催化剂的内表面，热交换器位于压缩机的上游；烃燃料源，烃燃料源与热交换器的入口流体连通；氧气源，氧气源与热交换器的入口流体连通；以及分配系统，分配系统用于从热交换器接收重整烃燃料。

参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在说明书中阐述了针对本领域的普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：

图1是适于实施本文所述的热移除设备和方法的高速飞行器的示例性实施例的立体图。

图2是如本文所述的示例性热交换器的管的横截面示意图。

图3是如本文所述的具有多个管状结构的阵列的热交换器的示例性实施例的横截面示意图。

图4是如本文所述的具有多个管状结构的阵列的热交换器的示例性实施例的平面示意图，并且示出了入口和出口歧管。

图5是燃气涡轮发动机的示例性实施例的横截面示意图，该燃气涡轮发动机适于用作飞行器推进系统并结合有如本文所述的热交换器。

图6是燃气涡轮发动机的示意图，该燃气涡轮发动机在最后涡轮级的下游利用如本文所述的热交换器来重整烃燃料。

图7是类似于图6的燃气涡轮发动机的示意图，该燃气涡轮发动机在涡轮级之间利用如本文所述的热交换器来重整烃燃料。

图8是示出操作图5的示例性实施例的方法的示意图。

图9是燃气涡轮发动机的示例性实施例的横截面示意图，该燃气涡轮发动机类似于图5的实施例适于用作飞行器推进系统但适于包括超燃器系统。

图10是包括类似于图4的热交换器的多个热交换器的热交换器系统的示例性实施例的示意图，该系统被构造为与图9的燃气涡轮发动机一起操作。

在几个视图中，相应的附图标记表示相应的部分。本文阐述的示例示出了本公开的示例性实施例，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式