專利名稱：一種航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置。
背景技術(shù)：
目前，在燃?xì)廨啓C(jī)中，有在風(fēng)扇/低壓壓氣機(jī)和高壓壓氣機(jī)中間加裝中間冷卻器，將流道內(nèi)的空氣通過中間冷卻器進(jìn)行冷去的間冷循環(huán)裝置，也有將渦輪后熱空氣通過回?zé)崞餮b置，將熱量引到壓氣機(jī)出口的回?zé)嵫h(huán)裝置，這兩種裝置一般是用在地面燃機(jī)上的，結(jié)構(gòu)笨重且效率較低，無法實(shí)現(xiàn)在航空發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過在航空發(fā)動機(jī)外涵道增加一種結(jié)構(gòu)小巧的，基于渦流制冷原理設(shè)計的間冷回?zé)嵫b置，通過向該裝置引入經(jīng)過發(fā)動機(jī)風(fēng)扇或低壓壓氣機(jī)增壓后的高壓氣體，在該裝置中產(chǎn)生的相對低溫冷氣通過管路引到高壓壓氣機(jī)進(jìn)口，將該裝置產(chǎn)生的相對高溫氣體通過管路引到高壓壓氣機(jī)出口，可實(shí)現(xiàn)間冷回?zé)峒夹g(shù)在航空發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用，大幅提高航空發(fā)動機(jī)的整機(jī)性能，特提供了一種航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置。本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置，其特征在于所述的航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置包括，風(fēng)扇/低壓壓氣機(jī)1，高壓壓氣機(jī)2，渦輪3，負(fù)載4，間冷回?zé)嵫b置5，燃燒室6 ;其中間冷回?zé)嵫b置5是基于渦流制冷原理，通過向間冷回?zé)嵫b置5引入經(jīng)過發(fā)動機(jī)風(fēng)扇或低壓壓氣機(jī)增壓后的高壓氣體9，在渦流室里產(chǎn)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(jī)前，實(shí)現(xiàn)間冷功能，熱氣流8引到高壓壓氣機(jī)出口，實(shí)現(xiàn)回?zé)峁δ?。所述的間冷回?zé)嵫b置5包括噴嘴501，冷氣流收集管502，熱氣流收集管503，渦流室 504 ；其中引入發(fā)動機(jī)風(fēng)扇/低壓壓氣機(jī)增壓后的高壓氣體，經(jīng)過噴嘴501的氣流達(dá)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(jìn)入渦流室504，氣流先在渦流室504的周邊部分形成旋轉(zhuǎn)的自由渦流，然后由自由渦流的擴(kuò)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(zhuǎn)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；由于氣流層之間有摩擦，內(nèi)層的角速度要下降，外層的角度速要提高，因而內(nèi)層氣流便將本身一部分動能傳給外層氣流，于是內(nèi)層氣流就降溫，當(dāng)氣流經(jīng)隔板孔流出時，便有較低的溫度T。，經(jīng)冷氣流收集管502收集，而周邊部分的氣流經(jīng)熱端管子時，由于摩擦而使動能又轉(zhuǎn)化成熱能，因而流出的氣流便有較高的溫度Th，經(jīng)熱氣流收集管503收集；沿航空發(fā)動機(jī)外涵機(jī)匣圓周分布的多個間冷回?zé)嵫b置5的最小單元，產(chǎn)生大量的冷、熱氣流，經(jīng)冷、熱氣流收集管收集后，實(shí)現(xiàn)間冷回?zé)峁δ堋Ｈ鐖D3所示，本發(fā)明的核心裝置，基于渦流制冷原理設(shè)計的間冷回?zé)嵫b置5，沿發(fā)動機(jī)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(jīng)基于渦流制冷原理設(shè)計的間冷回?zé)嵫b置5進(jìn)行冷熱分離后，將分離出的冷空氣沿冷卻空氣流路7引至發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)進(jìn)口，起到間冷作用，將分離出的熱空氣沿?zé)峥諝饬髀?引至發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)出口，起到回?zé)嶙饔?。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明經(jīng)虛擬仿真計算驗(yàn)證，能夠達(dá)到預(yù)期目的，它可以大幅提高壓氣機(jī)效率，從而提高整機(jī)性能。以目前市場上民用普通的渦流管在發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)機(jī)匣上組成圓周陣列，作為該發(fā)明的冷氣及熱氣發(fā)生裝置，將經(jīng)過外涵道10 %的空氣，分離成冷熱兩股氣流，可產(chǎn)生相當(dāng)于外涵道6%以上的，相對低于高壓壓氣機(jī)進(jìn)氣截面50度的冷空氣，以及相當(dāng)于外涵道4%左右的，相對高于高壓壓氣機(jī)出口截面30度的熱空氣，經(jīng)熱力循環(huán)估算，可提高發(fā)動機(jī)整機(jī)效率約3%，同時可降低發(fā)動機(jī)耗油率約2%。如果采用效率更高的渦流管，對發(fā)動機(jī)整機(jī)性能的改善還要有所增加。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖I為航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置示意圖；圖2為間冷回?zé)嵫b置最小單元示意圖；圖3為加裝本發(fā)明的航空發(fā)動機(jī)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I本實(shí)施例提供了一種航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置，其特征在于所述的航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置包括，風(fēng)扇/低壓壓氣機(jī)1，高壓壓氣機(jī)2，渦輪3，負(fù)載4，間冷回?zé)嵫b置5，燃燒室6 ;其中間冷回?zé)嵫b置5是基于渦流制冷原理，通過向間冷回?zé)嵫b置5弓丨入經(jīng)過發(fā)動機(jī)風(fēng)扇或低壓壓氣機(jī)增壓后的高壓氣體9，在渦流室里產(chǎn)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(jī)前，實(shí)現(xiàn)間冷功能，熱氣流8引到高壓壓氣機(jī)出口，實(shí)現(xiàn)回?zé)峁δ?。所述的間冷回?zé)嵫b置5包括噴嘴501，冷氣流收集管502，熱氣流收集管503，渦流室 504 ；其中引入發(fā)動機(jī)風(fēng)扇/低壓壓氣機(jī)增壓后的高壓氣體，經(jīng)過噴嘴501的氣流達(dá)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(jìn)入渦流室504，氣流先在渦流室504的周邊部分形成旋轉(zhuǎn)的自由渦流，然后由自由渦流的擴(kuò)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(zhuǎn)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；由于氣流層之間有摩擦，內(nèi)層的角速度要下降，外層的角度速要提高，因而內(nèi)層氣流便將本身一部分動能傳給外層氣流，于是內(nèi)層氣流就降溫，當(dāng)氣流經(jīng)隔板孔流出時，便有較低的溫度T。，經(jīng)冷氣流收集管502收集，而周邊部分的氣流經(jīng)熱端管子時，由于摩擦而使動能又轉(zhuǎn)化成熱能，因而流出的氣流便有較高的溫度Th，經(jīng)熱氣流收集管503收集；沿航空發(fā)動機(jī)外涵機(jī)匣圓周分布的多個間冷回?zé)嵫b置5的最小單元，產(chǎn)生大量的冷、熱氣流，經(jīng)冷、熱氣流收集管收集后，實(shí)現(xiàn)間冷回?zé)峁δ堋?br> 如圖3所示，本發(fā)明的核心裝置，基于渦流制冷原理設(shè)計的間冷回?zé)嵫b置5，沿發(fā)動機(jī)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(jīng)基于渦流制冷原理設(shè)計的間冷回?zé)嵫b置5進(jìn)行冷熱分離后，將分離出的冷空氣沿冷卻空氣流路7引至發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)進(jìn)口，起到間冷作用，將分離出的熱空氣沿?zé)峥諝饬髀?引至發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)出口 ，起到回?zé)嶙饔谩?br> 權(quán)利要求
1.一種航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置，其特征在于所述的航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置包括，風(fēng)扇/低壓壓氣機(jī)(1)，高壓壓氣機(jī)(2)，渦輪(3)，負(fù)載(4)，間冷回?zé)嵫b置(5)，燃燒室(6)； 其中間冷回?zé)嵫b置(5)是基于渦流制冷原理，通過向間冷回?zé)嵫b置(5)引入經(jīng)過發(fā)動機(jī)風(fēng)扇或低壓壓氣機(jī)增壓后的高壓氣體(9)，在渦流室里產(chǎn)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(jī)前，實(shí)現(xiàn)間冷功能，熱氣流(8)引到高壓壓氣機(jī)出口，實(shí)現(xiàn)回?zé)峁δ堋?br> 2.按照權(quán)利要求I所述的航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置，其特征在于所述的間冷回?zé)嵫b置(5)包括噴嘴(501)，冷氣流收集管(502)，熱氣流收集管(503)，渦流室(504)； 其中引入發(fā)動機(jī)風(fēng)扇/低壓壓氣機(jī)增壓后的高壓氣體，經(jīng)過噴嘴(501)的氣流達(dá)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(jìn)入渦流室(504)，氣流先在渦流 室(504)的周邊部分形成旋轉(zhuǎn)的自由渦流，然后由自由渦流的擴(kuò)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(zhuǎn)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；由于氣流層之間有摩擦，內(nèi)層的角速度要下降，外層的角度速要提高，因而內(nèi)層氣流便將本身一部分動能傳給外層氣流，于是內(nèi)層氣流就降溫，當(dāng)氣流經(jīng)隔板孔流出時，便有較低的溫度T。，經(jīng)冷氣流收集管(502)收集，而周邊部分的氣流經(jīng)熱端管子時，由于摩擦而使動能又轉(zhuǎn)化成熱能，因而流出的氣流便有較高的溫度Th，經(jīng)熱氣流收集管(503)收集；沿航空發(fā)動機(jī)外涵機(jī)匣圓周分布的多個間冷回?zé)嵫b置(5)的最小單元，產(chǎn)生大量的冷、熱氣流，經(jīng)冷、熱氣流收集管收集后，實(shí)現(xiàn)間冷回?zé)峁δ堋?br> 全文摘要
一種航空發(fā)動機(jī)間冷回?zé)嵫b置，包括風(fēng)扇/低壓壓氣機(jī)，高壓壓氣機(jī)，渦輪，負(fù)載，間冷回?zé)嵫b置，燃燒室；其中間冷回?zé)嵫b置是基于渦流制冷原理，通過向間冷回?zé)嵫b置引入經(jīng)過發(fā)動機(jī)風(fēng)扇或低壓壓氣機(jī)增壓后的高壓氣體，在渦流室里產(chǎn)生的渦流使氣流分離成冷、熱兩股氣流，其中冷氣流，引到高壓壓氣機(jī)前，實(shí)現(xiàn)間冷功能，熱氣流引到高壓壓氣機(jī)出口，實(shí)現(xiàn)回?zé)峁δ?。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)大幅提高壓氣機(jī)效率，從而提高整機(jī)性能。以目前市場上民用普通的渦流管在發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)機(jī)匣上組成圓周陣列，作為該發(fā)明的冷氣及熱氣發(fā)生裝置，提高發(fā)動機(jī)整機(jī)效率約3％，可降低發(fā)動機(jī)耗油率約2％。
文檔編號F02C7/12GK102966439SQ20121045526
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者石巖, 王偉, 高鴿, 于文懷, 周年發(fā) 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司