一種航空發動機間冷回熱結構的製作方法
2023-06-03 13:14:31
專利名稱：一種航空發動機間冷回熱結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及航空發動機技術領域，特別涉及了一種航空發動機間冷回熱結構。
背景技術：
目前，在燃氣輪機中，有在低壓壓氣機和高壓壓氣機中間加裝中間冷卻器，將流道內的空氣通過中間冷卻器進行冷去的間冷循環裝置，也有將渦輪後熱空氣通過回熱器裝置，將熱量引到壓氣機出口的回熱循環裝置，這兩種裝置一般是用在地面燃機上的，結構笨重且效率較低，無法實現在航空發動機上的應用。
實用新型內容本實用新型的目的是通過在航空發動機外涵道增加一種結構小巧的，基於渦流製冷原理設計的航空發動機間冷回熱結構，通過向該裝置引入經過發動機風扇或低壓壓氣機增壓後的高壓氣體，在該裝置中產生的相對低溫冷氣通過管路引到高壓壓氣機進口，將該裝置產生的相對高溫氣體通過管路引到高壓壓氣機出口，可實現間冷回熱技術在航空發動機上的應用，大幅提高航空發動機的整機性能，特提供了一種航空發動機間冷回熱結構。本實用新型提供了一種航空發動機間冷回熱結構，其特徵在於:所述的航空發動機間冷回熱結構5包括噴嘴501，冷氣流收集管502，熱氣流收集管503，渦流室504 ;噴嘴501分別與冷氣流收集管502、熱氣流收集管503和渦流室504連接，渦流室504為圓柱狀，熱氣流收集管503之間平行排布，冷氣流收集管502之間同軸布置。所述的航空發動機間冷回熱結構在使用中涉及相關的部件包括，低壓壓氣機1，高壓壓氣機2，渦輪3，負載4，航空發動機間冷回熱結構5，燃燒室6 ；其中:航空發動機間冷回熱結構是基於渦流製冷原理，通過向航空發動機間冷回熱結構引入經過發動機風扇或低壓壓氣機增壓後的高壓氣體9，在渦流室裡產生的渦流使氣流分離成冷、熱兩股氣流，其中冷氣流7，引到高壓壓氣機前，實現間冷功能，熱氣流8引到高壓壓氣機出口，實現回熱功能。其中:引入發動機低壓壓氣機增壓後的高壓氣體，經過噴嘴501的氣流達到超音速的速度，高速的氣流沿渦流室504周邊的切線方向進入渦流室504，氣流先在渦流室504的周邊部分形成旋轉的自由渦流，然後由自由渦流的擴散和擠壓，使一部分氣體移到渦流室504中心；自由渦流的旋轉愈向中心角速度愈大，這樣沿渦流室504的半徑方向就形成了不同角速度的氣流層；由於氣流層之間有摩擦，內層的角速度要下降，外層的角度速要提高，因而內層氣流便將本身一部分動能傳給外層氣流，於是內層氣流就降溫，當氣流經隔板孔流出時，便有較低的溫度T。，經冷氣流收集管502收集，而周邊部分的氣流經熱端管子時，由於摩擦而使動能又轉化成熱能，因而流出的氣流便有較高的溫度Th，經熱氣流收集管503收集；沿航空發動機外涵機匣圓周分布的多個航空發動機間冷回熱結構的最小單元，產生大量的冷、熱氣流，經冷、熱氣流收集管收集後，實現間冷回熱功能。[0008]如圖3所示，本實用新型的核心裝置，基於渦流製冷原理設計的航空發動機間冷回熱結構，沿發動機外涵道周向組成圓周陣列，通過吸入從外涵道來流空氣9，經基於渦流製冷原理設計的航空發動機間冷回熱結構進行冷熱分離後，將分離出的冷空氣沿冷卻空氣流路7引至發動機高壓壓氣機進口，起到間冷作用，將分離出的熱空氣沿熱空氣流路8引至發動機高壓壓氣機出口，起到回熱作用。本實用新型的優點:本實用新型所述的航空發動機間冷回熱結構，能夠達到預期目的，它可以大幅提高壓氣機效率，從而提高整機性能。以目前市場上民用普通的渦流管在發動機高壓壓氣機機匣上組成圓周陣列，作為該實用新型的冷氣及熱氣發生裝置，將經過外涵道10%的空氣，分離成冷熱兩股氣流，可產生相當於外涵道6%以上的，相對低於高壓壓氣機進氣截面50度的冷空氣，以及相當於外涵道4%左右的，相對高於高壓壓氣機出口截面30度的熱空氣，經熱力循環估算，可提高發動機整機效率約3%，同時可降低發動機耗油率約2%。如果採用效率更高的渦流管，對發動機整機性能的改善還要有所增加。
以下結合附圖及實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明:
圖1為航空發動機間冷回熱結構不意圖；圖2為航空發動機間冷回熱結構最小單元示意圖；圖3為加裝本實用新型的航空發動機示意圖。
具體實施方式
實施例1本實施例提供了一種航空發動機間冷回熱結構，其特徵在於:所述的航空發動機間冷回熱結構5包括噴嘴501，冷氣流收集管502，熱氣流收集管503，渦流室504 ;噴嘴501分別與冷氣流收集管502、熱氣流收集管503和渦流室504連接，渦流室504為圓柱狀，熱氣流收集管503之間平行排布，冷氣流收集管502之間同軸布置。所述的航空發動機間冷回熱結構在使用中涉及相關的部件包括，低壓壓氣機1，高壓壓氣機2，渦輪3，負載4，航空發動機間冷回熱結構5，燃燒室6 ；其中:引入發動機低壓壓氣機增壓後的高壓氣體，經過噴嘴501的氣流達到超音速的速度，高速的氣流沿渦流室504周邊的切線方向進入渦流室504，氣流先在渦流室504的周邊部分形成旋轉的自由渦流，然後由自由渦流的擴散和擠壓，使一部分氣體移到渦流室504中心；自由渦流的旋轉愈向中心角速度愈大，這樣沿渦流室504的半徑方向就形成了不同角速度的氣流層；由於氣流層之間有摩擦，內層的角速度要下降，外層的角度速要提高，因而內層氣流便將本身一部分動能傳給外層氣流，於是內層氣流就降溫，當氣流經隔板孔流出時，便有較低的溫度T。，經冷氣流收集管502收集，而周邊部分的氣流經熱端管子時，由於摩擦而使動能又轉化成熱能，因而流出的氣流便有較高的溫度Th，經熱氣流收集管503收集；沿航空發動機外涵機匣圓周分布的多個航空發動機間冷回熱結構5的最小單元，產生大量的冷、熱氣流，經冷、熱氣流收集管收集後，實現間冷回熱功能。如圖3所示，本實用新型的核心裝置，基於渦流製冷原理設計的航空發動機間冷回熱結構，沿發動機外涵道周向組成圓周陣列，通過吸入從外涵道來流空氣9，經基於渦流製冷原理設計的航空發動機間冷回熱結構進行冷熱分離後，將分離出的冷空氣沿冷卻空氣流路7引至發動機高壓壓氣機進口，起到間冷作用，將分離出的熱空氣沿熱空氣流路8引至發動機高壓壓氣機出口，起到回熱作用。
權利要求1.一種航空發動機間冷回熱結構，其特徵在於:所述的航空發動機間冷回熱結構(5)包括噴嘴(501)，冷氣流收集管(502)，熱氣流收集管(503)，渦流室(504);噴嘴(501)分別與冷氣流收集管(502)、熱氣流收集管(503)和渦流室(504)連接，渦流室(504)為圓柱狀，熱氣流收集管(503)之間平行排布，冷氣流收集管(502)之間同軸布置。
專利摘要一種航空發動機間冷回熱結構，其特徵在於所述的航空發動機間冷回熱結構包括噴嘴，冷氣流收集管，熱氣流收集管，渦流室；噴嘴分別與冷氣流收集管、熱氣流收集管和渦流室連接，渦流室為圓柱狀，熱氣流收集管之間平行排布，冷氣流收集管之間同軸布置。本實用新型的優點本實用新型所述的航空發動機間冷回熱結構，能夠達到預期目的，它可以大幅提高壓氣機效率，從而提高整機性能。可提高發動機整機效率約3％，同時可降低發動機耗油率約2％，採用效率更高的渦流管，對發動機整機性能的改善還要有所增加。
文檔編號F02C7/12GK202970912SQ20122063183
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者石巖, 王偉, 高鴿 申請人:瀋陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司