[发明专利]一种基于CCA技术的发动机核心机试验件冷却系统

说明书

本发明属于航空发动机试验件冷却设计领域，特别涉及一种基于CCA技术的发动机核心机试验件冷却系统，包括空气系统，所述空气系统引气口与压气机出气口连接，供气口与后机匣冷却位置连通；其特征在于，所述空气系统内部设置有换热器，所述换热器包括引气管和冷却结构，所述引气管进口与所述空气系统引气口连通，所述引气管出口与所述空气系统供气口连通；所述冷却结构设置于所述引气管周围以冷却所述引气管内的气体。本发明基于CCA技术理念，在压气机引气位置到后机匣冷却位置之间增加换热器，降低后机匣冷气的温度水平，提升了冷气的品质，保证了后机匣足够的冷却效果，从而避免后机匣被烧蚀，提升了核心机试验的安全性。

技术领域

本发明属于航空发动机试验件冷却设计领域，特别涉及一种基于冷却冷却空气(cooled cooling air，CCA)技术的发动机核心机试验件冷却系统。

背景技术

目前航空发动机涡轮前温度越来越高，而材料耐高温能力的提升却不足以满足工程需要，因此航空发动机热端部件的冷却问题越来越突出。在航空发动机的核心机试验中，由于核心机只包含航空发动机的高压部分，高压涡轮出口的温度较高，燃气不经过低压涡轮的膨胀放热直接达到后机匣的位置，导致后机匣的工作环境更加恶劣。目前在核心机试验中，后机匣处主流燃气温度超过1500K，这给后机匣的冷却工作带来了挑战。

目前在航空发动机的核心机试验中，一般采用将压气机引气直接引到后机匣的冷却方法来冷却发动机后机匣等热端部件。但随着发动机涡轮前温度越来越高，原本不存在超温问题的后机匣也面临着超温问题，冷却要求越来越高，安全性越来越难以保证。

发明内容

针对上述问题，本发明基于CCA技术理念，在压气机引气位置到后机匣冷却位置之间增加水冷换热器，降低后机匣冷气的温度水平，提升冷气的品质，保证了后机匣足够的冷却效果，从而避免后机匣被烧蚀，提升了核心机试验的安全性。并且这股冷却气流还可以用于其他热端部件的冷却。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于CCA技术的发动机核心机试验件冷却系统，包括空气系统，所述空气系统引气口与压气机出气口连接，供气口与后机匣冷却位置连通；所述空气系统内部设置有换热器，所述换热器包括引气管和冷却结构，所述引气管进口与所述空气系统引气口连通，所述引气管出口与所述空气系统供气口连通；所述冷却结构设置于所述引气管周围以冷却所述引气管内的气体。

在一些实施方式中，所述换热器为水冷换热器，包括冷水容器、一个或多个冷水进口和一个或多个蒸汽出口；所述引气管穿过所述冷水容器且管身浸没于所述冷水容器内的冷水中；所述冷水进口和所述蒸汽出口分别设置于所述冷水容器的侧壁上的不同高度处，所述蒸汽出口高于所述冷水进口且高于所述冷水容器内的冷水水面。

在一些实施方式中，所述引气管中间设置有蛇形通道，所述蛇形通道浸没于所述冷水容器内的冷水中。

在一些实施方式中，所述蛇形通道由铜管制成。

在一些实施方式中，所述冷水进口和所述蒸汽进口分别位于所述冷水容器的相对两个侧壁上。

在一些实施方式中，所述多个冷水进口和所述多个蒸汽出口分别同高度并排设置。

在一些实施方式中，所述多个冷水进口从地面引水供到所述冷水容器。

在一些实施方式中，所述冷却系统包括用于调节冷水供应的冷水流量调节器。

本发明的有益效果：

1)本发明借助地面及无低压系统的便利条件，增加水冷换热器，降低冷气温度，方案简单可靠、操作简单有效；

2)本发明采用水冷换热器，利用水的蒸发吸热来冷却气体，能够有效降低成本，且冷却效果突出。

附图说明

图1是本发明实施例的基于CCA技术的发动机核心机试验件冷却系统组成示意图；