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CN107000850A - 用于在飞行器推进组件中吸入空气和捕获外来物体的装置 - Google Patents

用于在飞行器推进组件中吸入空气和捕获外来物体的装置 Download PDF

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CN107000850A CN201580064982.3A CN201580064982A CN107000850A CN 107000850 A CN107000850 A CN 107000850A CN 201580064982 A CN201580064982 A CN 201580064982A CN 107000850 A CN107000850 A CN 107000850A
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Abstract

本发明涉及一种装置，该装置在飞行器推进组件的吊舱中，用于吸入空气和捕获外来物体。所述装置包括主空气入口管道(11)，该主空气入口管道一方面分接到用于将空气引导到压缩机的通道(13)中且另一方面分接到能够捕获进入所述主管道(11)的外来物体(5)的旁路通道(12)中。所述装置包括沿着所述旁路通道(12)的一部分延伸的热交换器(6)。所述热交换器(6)沿着所述一部分实现表面热交换，并连接到外部油系统以通过与在所述旁路通道(12)中流动的空气(4)的热交换来冷却其中的油。所述旁路通道(12)具有用作排出外来物体(5)的机构的空气出口(12a)。

Description

用于在飞行器推进组件中吸入空气和捕获外来物体的装置
技术领域
本发明涉及飞行器推进组件中的空气入口和外来物体捕获装置。
本申请有利地为飞机涡轮螺旋桨发动机的情况，但这不是限制性的。
背景技术
涡轮发动机通常具有相当大的润滑需求。特别是在飞行器的涡轮螺旋桨发动机的情况中，定位于发动机和涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨之间的减速齿轮箱引起相当大的油耗。然而，在减速齿轮箱中发生的摩擦产生了必须被耗散的大量的热。
为了冷却涡轮螺旋桨发动机吊舱的空气入口套管附近的回路中的油，已经在专利申请EP1,018,468中提出了，在空气入口的下游提供被输送到容量型的空气-油热交换器(诸如辐射器)的放气，以便冷却在其中循环的油。用于将放气输送到交换器的空气入口槽具有小直径，这限制了冷却性能。这种冷却方案还需要在交换器的下游提供调节出口，从涡轮发动机放出的压缩空气通过该调节出口被喷射到放出通道的输出部中。该压缩空气输出部使得能够在包括发动机的怠速阶段期间维持期望的空气流。
为了解决冷却涡轮发动机的油回路的问题，可考虑的另一解决方案包括将辐射器/热交换器直接定位到捕获-形成管道中，涡轮螺旋桨发动机类型的涡轮发动机通常在其空气入口装置中包括所述捕获-形成管道，以便捕获穿入到空气入口套管中的外来物体，例如在专利申请FR2,614,072中所述。
然而，可能在外来物体捕获管道中循环的外来物体(例如冰雹和鸟)在撞击热交换器的情况下可对热交换器造成一系列的损害。
因此，需要布置诸如枢转合叶的摆动板，以在风险飞行阶段期间保护该交换器以及通过热交换器上游的竖直出口移除外来物体，这将限制热交换器处的空气流并且不允许进行最佳的冷却。
由于与外来物体碰撞的危险最大的飞行阶段是低速阶段(起飞、初始爬升、最终接近和着陆)，因此这种由保护性摆动板和移除而造成的对冷却的限制甚至更为关键，在该低速阶段，用于外来物体的作为捕获部的通道内的空气的流动将最低。
还知道描述了等同于文件FR2,614,072的方案的文件EP2,724,940，其中，通过位于热交换器上游的复杂的保护系统保护容量型热交换器(占据了它们位于其中的通道的的一部分的全部容积)免受穿过通道的外来物体的影响。此外，这种保护系统还趋向于限制交换器处的空气流动。
发明内容
本发明的总体目标是提出一种用于冷却油回路的方案，该方案是简单的且允许改进的冷却性能而不影响涡轮发动机的性能。
本发明的另一目标是提出一种特别是在飞机处于减小的速度阶段的期间允许具有良好的冷却性能的这种类型的方案。
具体地，本发明提出一种飞行器推进组件吊舱中的空气入口和外来物体捕获装置，其包括主空气入口管道，该主空气入口管道一方面分接到用于将空气引导到压缩机的通道中且另一方面分接到能够捕获穿入到所述主管道中的外来物体的旁路通道中，其特征在于，该装置包括沿着所述旁路通道的一部分延伸的热交换器，所述热交换器沿着所述一部分实现表面热交换，并连接到外部油回路以通过与在所述旁路通道中循环的空气进行热交换来冷却所述外部油回路中的油，所述旁路通道具有用于排出外来物体的空气出口。
以此方式，在形成用于外来物体的捕获部的所述旁路通道中循环的相当大的空气流被用于冷却热交换器，该热交换器实现表面热交换。该装置使得能够不必须在交换器的上游提供用于外来物体的移除的摆动板。
此外，通过实现表面热交换，与容量型热交换器相比，俘获拖拽作用被最小化。
根据具体的特征，所述旁路通道的空气出口被定位成与所述推进组件的排气喷管的出口汇合，在所述旁路通道中循环的空气流通过由所述喷管的出口处的排气的流动产生的低压而被加速。
根据补充的特征，所述旁路通道相对于所述主管道形成有偏移量，所述热交换器在所述旁路通道中被定位在所述旁路通道的在所述主管道的延长部外侧的区域中，从而使得在所述旁路通道中循环的外来物体不能直接碰撞所述热交换器。
根据附加的特征，所述热交换器是板-翅类型的表面热交换器，所述板的翅片沿着在所述旁路通道中循环的空气的流动方向定向，以使得热交换最大化。
根据另一特征，热交换器使用了所述旁路通道的所述一部分的内壁，来实现与在所述旁路通道中循环的空气的热交换。
根据具体的特征，所述热交换器由管路构成，油在所述管路中循环，所述管路沿着所述旁路通道的所述一部分的外壁卷绕。
根据补充的特征，所述旁路通道的所述一部分由金属材料构成。
根据附加的特征，所述管路与所述旁路通道的所述一部分紧密接触且刚性地附接到所述旁路通道的所述部分，以便增强所述一部分的刚度，特别是所述一部分的可能被在所述旁路通道中循环的外来物体直接碰撞的区域中的刚度，并且增加热交换。
根据另一特征，所述管路包括在蛇形路径中延伸的截头管子，所述管子以流体密封的方式附接到所述旁路通道的所述一部分，使得所述一部分的外表面形成所述管路的壁。
根据另一方面，本发明还涉及一种涡轮螺旋桨发动机吊舱，其包括根据前述特征中的一项的装置。
附图说明
在阅读下面的详细描述并参考以非限定性实例给出的附图后，，本发明的其他特征、目的和优点将变得明显，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的一个可能实施例的飞行器的推进组件的空气入口和旁路通道装置；
图2例示出关于旁路通道中的外来物体的轨迹的表面热交换器的装置；
图3例示出优选的关于飞行器的推进组件的排气喷管的出口流动的旁路通道的出口装置；
图4示意性地例示出一种涡轮螺旋桨发动机，该涡轮螺旋桨发动机包括图1至图3中例示出的类型的装置；
图5例示出表面热交换器的变型的实施例，其中，所述热交换器由围绕旁路通道卷绕的管路构成；
图6示出了具有围绕旁路通道卷绕的通道的表面热交换器的具体的实施例。
具体实施方式
根据图1中例示出的第一实施例的装置1包括空气入口管道11，该空气入口管道11被划分成两个分开的通道，处于下部部分的其中一个通道(旁路通道12)构成作为用于外来物体的捕获部的通道，另一个通道(空气入口通道13)用于将空气引导到压缩机。
通过这种装置，由通过管道11进入推进组件的空气入口装置的空气流4携带的可能的外来物体5被朝向形成捕获部的旁路通道12引导，并且不进入空气入口通道13中。因此，飞行器推进组件被保护免受外来物体5引起的潜在损害。
该装置还包括在旁路通道12中的表面类型的热交换器6(例如“SACOC”(表面空气冷却器油冷却器)类型的交换器)，该热交换器被布置为与所述旁路通道12的一部分的内壁平齐。
该表面热交换器6用于冷却润滑油回路的油，在涡轮发动机的情况下例如为压缩机与螺旋桨之间的减速齿轮箱的油回路的油。在图1中所示的实施例中，热交换器由在通道底部处且在通道12的内壁上的带有翅片的板构成。所述板的油循环翅片于是沿着在所述旁路通道12中循环的空气流4的方向被定向，以便使油与空气4之间的热交换最大化。
该表面热交换器6沿着旁路通道12的所述一部分实现热交换。实际上，热交换发生在被表面热交换器6覆盖的所述一部分的表面处，而不是在所述一部分的全部容积中。实际上，容量型热交换器占据了它们位于其中的通道的一部分的全部容积，因此在所述一部分的全部容积上实现热交换，这使得它们对于外来物体5的碰撞敏感。
表面热交换(并且因此表面热交换器6)提供了不需要热交换器6上游的移除的摆动板的优点。热交换器6可因此从作为外来物体的捕获部的旁路通道12中的完全流动获益。因此，改进了润滑油的冷却性能。此外，不使用专用的用于保护热交换器6免受外来物体5损坏的系统的事实使得能够简化装置1的结构。
此外，鉴于热交换器6被选择为表面类型的，并且因此不占据或仅占据旁路通道12的内部空间的小部分，所以与外来物体5的碰撞被最小化，这给旁路通道12留出了单个的空气出口12a，所述旁路通道12包括该单个的空气出口12a。
此外，为了限制外来物体5在热交换器6上的碰撞，所述热交换器6被放置在旁路通道12的几乎不可能被外来物体5直接碰撞到的区域中。
具体地，旁路通道12相对于空气入口11具有下降的弯曲部，且表面热交换器6位于该下降的弯曲部的底部中，以便不位于空气入口管道11的直接延长部中。
在图2中，点划线7示意性地示出了所述入口管道11的延长部以及当进入形成外来物体的捕获部的旁路通道12时空气流4的大致方向。该空气流下方的区域8a是被保护免受外来物体5碰撞的区域，而线7之间的区域8b的部分被所述外来物体5直接碰撞。
通过热交换器6被放置在免受碰撞的区域8a中的装置，在位于空气入口11的延长线7外侧的部分中，外来物体5不能直接碰撞热交换器6。
此外，如图3中所示，为了增大形成外来物体5的捕获部的旁路通道12内的冷却的流动速度，其空气出口12a不是被设置在排气喷管9的主体处，而是与推进组件的喷管9的出口9a汇合。
以此方式，离开喷管9的出口9a的空气流在旁路通道12的空气出口12a处形成真空，且在旁路通道12中循环的空气流4由于“喷射排出器”类型的影响而被喷管9的出口流加速。
因此，通道12中的流动具有恒定的高速度，这确保了包括在飞机低速飞行阶段期间的热交换器6处的油的有效冷却。
如将理解的，并且如图4中所示，刚刚描述过的那种类型的装置有利地用于涡轮螺旋桨发动机的构架中。那就是图4所例示的，图4已经示出了包括螺旋桨H、以及减速器R和油回路C的涡轮螺旋桨发动机TP。该油回路在此被定位在旁路通道12的内壁上的表面热交换器6冷却。
根据一变型实施例，该变型实施例可例如通过图5中所示的那样的装置来实现，表面热交换器6使用所述旁路通道12的所述一部分的内壁来实现与旁路通道12中循环的空气4的热交换。更准确地说，在该变型中，空气4与热交换器6之间的热交换在热交换器定位在其中的一部分的内壁处发生。
根据图5中示出的变型实施例，热交换器6可由管路60构成，该管路60沿着旁路通道12的一部分的外壁以蛇形的形式卷绕。待冷却的润滑油在管路60中循环，由此形成冷却表面7，该冷却表面7覆盖管路60卷绕在其上的一部分的周边。因此，根据这种变型的热交换器6沿着旁路通道12的所述一部分实现了表面热交换。
在图5中所示的变型中，热交换器6使得与空气4的热交换通过旁路通道12的所述一部分的内壁来实现。
为了增大在管路60中循环的油与在旁路通道12内循环的空气4之间的热交换，旁路通道12的所述一部分由金属材料构成。
根据有利的特征，管路60与旁路通道12的所述一部分紧密接触且刚性地附接到旁路通道12的所述一部分，由此使得能够一方面增大油与空气4之间的热交换，另一方面增强旁路通道12的所述一部分的刚度，特别是所述一部分的可能被外来物体5直接碰撞的区域中的刚度。
这种变型的优点在于，热交换器6不定位在旁路通道12内，且因此热交换器6较少地收到外来物体5的伤害。此外，热交换器6不会干扰在旁路通道12内循环的空气流4。
根据图6中示出的热交换器6的变型的具体实施例，该热交换器使用围绕旁路通道12卷绕的管路60，管路60包括截头管子61，该截头管子61以流体密封的方式沿着蛇形路径附接到旁路通道12的所述一部分上，以便形成待冷却的润滑油在其中循环的空腔。因此，润滑油在截头管子61与旁路通道12的所述一部分之间循环，所述一部分的外壁形成管路60的壁。
更准确地说，截头管子61是其凹面朝向旁路通道12指向的帽形壁，以便形成待冷却的润滑油在其中循环的空腔。
截头管子61可通过焊接或通过铆接被附接到旁路通道12，且具有密封件。
应当理解的是，本发明不仅可应用于涡轮螺旋桨发动机，而且还能用于其他类型的涡轮发动机。具体地，本发明适用于具有无管道对转螺旋桨(也被称为“开式转子”)的涡轮发动机，且更具体地适用于称为“拉动器”的构造，在该构造中，双重对转螺旋桨定位在发动机的前面。

Claims (10)

1.一种飞行器推进组件吊舱中的空气入口和外来物体捕获装置，包括主空气入口管道(11)，该主空气入口管道(11)一方面分接到用于将空气引导到压缩机的通道(13)中且另一方面分接到能够捕获穿入到所述主管道(11)中的外来物体(5)的旁路通道(12)中，其特征在于，该装置包括沿着所述旁路通道(12)的一部分延伸的热交换器(6)，所述热交换器(6)沿着所述一部分实现表面热交换，并连接到外部油回路以通过与在所述旁路通道(12)中循环的空气(4)进行热交换来冷却所述外部油回路中的油，所述旁路通道具有用于排出外来物体(5)的空气出口(12a)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旁路通道(12)的空气出口(12a)被定位成与所述推进组件的排气喷管(9)的出口(9a)汇合，在所述旁路通道(12)中循环的空气(4)的流动通过由所述喷管(9)的出口(9a)处的排气的流动产生的低压而被加速。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述旁路通道(12)相对于所述主管道(11)形成有偏移量，所述热交换器(6)在所述旁路管道(12)中被定位在所述旁路通道(12)的在所述主管道(11)的延长部外侧的区域(8a)中，从而使得在所述旁路通道(12)中循环的外来物体(5)不能直接碰撞所述热交换器(6)。
4.根据权利要求1至3中一项所述的装置，其特征在于，所述热交换器(6)是板-翅类型的表面热交换器，所述板的翅片沿着在所述旁路通道(12)中循环的空气(4)的流动方向定向，以使得热交换最大化。
5.根据权利要求1至3中一项所述的装置，其特征在于，所述热交换器(6)使用了所述旁路通道(12)的所述一部分的内壁，来实现与在所述旁路通道(12)中循环的空气(4)的热交换。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述热交换器(6)由管路(60)构成，所述油在所述管路(60)中循环，所述管路(60)沿着所述旁路通道(12)的所述一部分的外壁卷绕。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述旁路通道(12)的所述一部分由金属材料构成。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述管路(60)与所述旁路通道(12)的所述一部分紧密接触且刚性地附接到所述旁路通道(12)的所述一部分，以便增强所述一部分的刚度，特别是所述一部分的可能被在所述旁路通道(12)中循环的外来物体(5)直接碰撞的区域中的刚度，并且增加热交换。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述管路(60)包括沿着所述一部分在蛇形路径中延伸的截头管子(61)，所述管子以流体密封的方式附接到所述旁路通道(12)，使得所述一部分的外壁形成所述管路(60)的壁。
10.一种涡轮发动机吊舱，其包括根据前述权利要求中的一项所述的装置。
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