技术领域
[0001] 本公开的实施方式大体上涉及用于
涡轮风扇发动机的油冷却系统的领域，并且更具体地涉及用于将发动机喘振引气(surge bleed air)引入
热交换器下游的喷射器的主
喷嘴中以降低压
力从而增强通过换热器的流动的系统。
背景技术
[0002]
涡轮风扇发动机通常需要冷却发动机油。
现有技术系统采用一个或多个液体/液体热交换器(LLHEX)以使用
燃料冷却油以排出来自油的热量。发动机油被进给到LLHEX的第一侧的输入端，并且从
燃料箱泵送到发动机的燃料在被传送到燃料计量单元(FMU)之前通过第二侧进给以用于为发动机提供动力。在某些系统中，采用液体/空气热交换器(LAHEX)提供额外的油冷却，其中来自发动机风扇的旁通空气被提供给LAHEX的空气侧。LAHEX的空气侧的吸风口被设置在风扇管中，以在风扇区段和排出管将空气返回到风扇管之后收集风扇旁通空气。为了捕获通过LAHEX的足够流量，吸风口突出到风扇管中以在引入入口空气时通过
冲压空气效应恢复动态压力。排出管还可以突出到风扇管中以降低排出压力，以进一步增强通过LAHEX的流动。然而，这两个特征都会导致风扇管压力损失，并对发动机性能产生相关影响。使用齐平(flush)入口或出口配置需要明显更大的热交换器以提供必要的冷却。
[0003] 作为当前的替代方案，可以采用缩回到风扇管壁中的可变吸风口，以在油排热要求较低时减轻风扇管压力损失。类似地，排出管可以是可缩回的或者可能需要齐平以进一步减轻风扇管压力损失。然而，这种可缩回管的附加机械复杂性和相关的系统重量可能是不期望的。
[0004] 油冷却系统的关键性能点是每当节气
门减小时，例如在延长的爬升之后减少巡航状态。油是其中最热的条件之一，但由于发动机功率和相关燃料流量的减少，流入LLHEX的燃料较少，并且旁
通风扇空气由于较低的推力而减少，从而降低用于LAHEX效率的流量，这两者都会影响冷却油的能力。
发明内容
[0005] 本文公开的实施方式提供了一种
飞行器发动机系统，其具有带有
润滑油系统的涡轮风扇发动机。油泵被连接以将来自润滑油系统的油通
过冷却回路泵送到涡轮风扇发动机。冷却回路具有带有液体/空气热交换器(LAHEX)的引气增压发动机油冷却器组件，所述LAHEX被连接到油入口管道并且接收来自涡轮风扇发动机的高旁通风扇的风扇空气作为冷却
工作流体。LAHEX被连接到油出口管道。LAHEX下游的喷射器接收来自涡轮风扇发动机的
压缩机区段的引气。喷射器抽吸通过LAHEX的风扇空气。
[0006] 所公开的实施方式提供一种用于通过利用核心速度
传感器监测发动机核心速度来冷却涡轮风扇发动机油的方法。发动机油通过入口管道被提供用于在LAHEX中冷却，并且通过出口管道离开。如果核心速度正在降低，则控制输入被发送到排放
阀以打开阀门，以将喘振引气从发动机压缩机区段通过入口管道排放到引气增压发动机油组件的出口管中的喷射器。
附图说明
[0007] 引气增压发动机油冷却器的特征、功能和优点可以在本公开的各种实施方式中独立地实现或者可以在其他实施方式中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图看出。
[0008] 图1是采用引气增压发动机油冷却器的实施方式的涡轮风扇发动机系统的示意图；
[0009] 图2是引气增压发动机冷却器的详细描述；
[0010] 图3是用于控制排放阀操作的控
制模块的
框图；以及
[0011] 图4是使用所公开的实施方式的用于涡轮风扇发动机中的油冷却的方法的
流程图。
具体实施方式
[0012] 本文公开的实施方式提供了一种引气增压发动机油冷却器组件，其具有LAHEX，LAHEX具有使用发动机引气的喷射器，以减小空气侧排出管中的压力，从而改善LAHEX的效率。风扇旁通空气用于LAHEX的空气侧入口。入口管和排放管道二者都具有与发动机风扇管齐平的孔，减小风扇管压降。可以实现LAHEX尺寸的减小，因为空气将被迫通过翅片并且翅片两端的压降可以更高。适应油冷却系统的关键操作条件是，每当发动机减速时，空气从压缩机排出以避免
失速。这种喘振引气通常倾泻在外而没有额外使用。本实施方式提供了控制能力以采用喘振引气，该喘振引气是引起LAHEX的临界尺寸调节的条件的副产品，以提高引气增压发动机油冷却器组件效率，从而提高整体系统效率。
[0013] 参考附图，图1示出采用引气增压发动机油冷却器组件10的实施方式的飞行器发动机系统8的总体布置。涡轮风扇发动机12具有润滑油系统，例如回油泵14和用于在发动机中使用的润滑油的油箱16。具有相关
过滤器20的油泵18被连接以将来自油箱16的油泵送通过冷却回路22。至少一个热交换器在冷却回路中提供液体到空气或液体到液体的冷却。在图1的示例性布置中，至少一个LLHEX采用燃料提供油冷却，该燃料从飞行器燃料箱通过供给管路23泵送通过燃料计量单元(FMU)29供发动机
燃烧器31使用，作为冷却工作流体。对于所示的示例，主燃料/油LLHEX 24被连接以从第一级燃料泵26通过进给管路23接收燃料，并通过第二进给管路27将燃料提供给将燃料供应到燃烧器供应入口30的第二级燃料泵28。也可以采用伺服燃料加热器LLHEX 32从第二级燃料泵28旁通燃料通过伺服回路34。主燃料/油LLHEX 24和伺服燃料加热器LLHEX 32二者都提供油冷却。
[0014] 对于所公开的示例性布置，引气增压发动机油冷却器组件10被连接在主燃料/油LLHEX 24和伺服燃料加热器LLHEX 32之间的油冷却回路22中。主燃料/油LLHEX 24和伺服燃料加热器LLHEX 32可以用于补充由引气增压发动机油冷却器组件10提供的冷却。引气增压发动机油冷却器组件10采用LAHEX 36，LAHEX 36具有空气侧，其接收来自涡轮风扇发动机12的高旁通风扇40的风扇空气(由箭头38表示)作为冷却工作流体。LAHEX 36下游的喷射器42接收来自涡轮风扇发动机12的压缩机区段46的发动机引气(由箭头44表示)。
[0015] 如图2所示，引气增压发动机油冷却器组件10采用入口管48，入口管48具有与风扇管54的壁52齐平的入口孔50。LAWEX 36在空气侧入口56处连接到入口管48。出口管58从LAHEX 36的空气侧出口60延伸到风扇管54的壁52中的齐平出口孔62。油通过油入口管道64被提供到LAHEX 36的液体侧，在示例性实施方式中该入口管道64被连接在伺服燃料加热器LLHEX 32，并且冷却的油通过油出口管道66离开LAHEX 36，在示例性
实施例中该油出口管道66被连接到主燃料/油LLHEX 24。在没有伺服燃料加热器LLHEX 32的实施方式中，油入口管道64被直接连接到油泵18和/或过滤器20。在没有主燃料/油LLHEX 24的实施方式中，油出口管道66可以被连接以直接供给涡轮风扇发动机。
[0016] 出口管58包含喷射器42，喷射器42具有主喷嘴68，主喷嘴68喷射通过排放管道70接收的发动机引气44。排放阀72控制排放管道70中的流动，这将在随后更详细地描述。排放阀至少具有第一打开
位置和关闭位置，第一打开位置提供通过排放管道的流动，而关闭位置阻止通过排放管道的流动。从主喷嘴68离开的喷射的引气(由箭头73表示)夹带在第二喷嘴76中的加热的离开风扇空气(由箭头74表示)，第二喷嘴76通过LAHEX 36泵送风扇空气38。通
过喷射器迫使风扇空气通过LAHEX允许翅片两端的压降较高，从而增加效率或减小LAHEX的尺寸。组合的混合流(由箭头78表示)通过出口孔62排出到风扇管54中。
[0017] 排放阀72的控制如图3所示完成。发动机
电子控制器80接收来自核心速度传感器82和油温传感器84的输入。在
节点102处，阀
控制模块86确定核心47是否正在减速(N2_
加速度<0)。如果是肯定的，则在节点104处，在控制输入88上向排放阀72发出打开排放阀
信号106。如果核心速度没有减速，则在节点108处阀控制模块确定油
温度是否超过
阈值温度值。
如果是肯定的，则在节点110处，发出阀打开
控制信号，从而允许引气流动。如果核心速度没有减速且油温度不超过阈值，则在控制输入88上发出阀关闭控制信号112，从而防止引气流动。
[0018] 阀控制模块86中采用的控制逻辑意味着排放阀72将在核心47的减速期间打开，以保护可操作裕度，即使油温度不高于触发阈值。这是可以接受的，因为冷却回路22采用
旁通阀90(如图1所示)，或者替代地，回路中的各个热交换器可以具有单独的旁通阀，其中单独的逻辑模块绕过油冷却回路22或热交换器以防止油变得太冷。这两个系统之间不需要相互作用。
[0019] 采用本文公开的实施方式的用于冷却涡轮风扇发动机油的方法400在图4中示出。在步骤402处，利用油温传感器84监测发动机油温度，并且利用核心速度传感器82监测发动机核心速度。如果核心速度正在降低，则在步骤404处，向排放阀72发出控制输入88以打开阀，从而通过排放管道70将喘振引气排放到引气增压发动机油冷却器组件10的出口管58中的喷射器42。在步骤405处，通过
抽取引气44，增强压缩机区段46的稳定裕度。如果发动机油的温度超过阈值，则在步骤406处向排放阀72发送控制输入88以打开阀。在步骤407处，通过油入口管道64提供的发动机油在LAHEX 36中被冷却并通过油出口管道66离开。在步骤408处，通过入口管48进入的风扇空气38在LAHEX 36中被加热。在步骤409处，通过喷射器42的主喷嘴68喷射的引气夹带通过次喷嘴76中的LAHEX 36抽吸的加热的风扇空气74。在步骤
410处由引气增压发动机油冷却器组件10的出口管58中的喷射器42引起的压力降低导致泵送风扇空气通过LAHEX 36，从而增加翅片效率，并且在步骤412处进一步引起来自风扇管54的增强的风扇空气38通过齐平入口孔50被吸入入口管48中。在步骤414处，混合流78的激励速度将混合流通过出口管58的齐平出口孔62排出到风扇管54中。在步骤416处，引入混合流
78的加热的风扇空气74在风扇管54中提供额外的推力恢复。
[0020] 此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
[0021] 条款1.一种飞行器发动机系统(8)，其包括：
[0022] 涡轮风扇发动机(12)，其具有润滑油系统(14、16)；
[0023] 油泵(18)，其被连接以将来自所述润滑油系统(14、16)的油通过冷却回路(22)泵送到所述涡轮风扇发动机(12)，所述冷却回路(22)具有引气增压发动机油冷却器组件(10)，所述引气增压发动机油冷却器组件(10)带有：
[0024] 液体/空气热交换器(LAHEX)(36)，其被连接到油入口管道(64)并且从所述涡轮风扇发动机(12)的高旁通风扇(40)接收风扇空气(38)作为冷却工作流体，所述LAHEX(36)被连接到油出口管道(66)，以及
[0025] 所述LAHEX(36)下游的喷射器(42)，其接收来自所述涡轮风扇发动机(12)的压缩机区段(46)的引气(44)，所述喷射器(42)抽吸通过所述LAHEX(36)的风扇空气(38)。
[0026] 条款2.根据条款1所述的飞行器发动机系统(8)，其中，所述冷却回路(22)还包括至少一个热交换器(24、32)，所述至少一个热交换器被连接以提供油冷却以补充所述引气增压发动机油冷却器组件(10)。
[0027] 条款3.根据条款1-2中任一项所述的飞行器发动机系统(8)，其中，所述至少一个热交换器包括主燃料/油LLHEX(24)，所述主燃料/油LLHEX(24)被连接以提供采用燃料的油冷却，所述燃料从飞行器燃料箱泵送通过进给管路(23)以供发动机燃烧器(31)使用、作为通过第一进给管路(23)从燃料泵(26)接收燃料以将该燃料供应到燃烧器供应入口(30)的液体冷却工作流体，所述主燃料/油LLHEX(24)被连接到所述油出口管道(66)。
[0028] 条款4.根据条款1-3中任一项所述的飞行器发动机系统(8)，其还包括伺服燃料加热器LLHEX(32)，所述伺服燃料加热器LLHEX(32)被连接以通过伺服回路(34)从第二级燃料泵(28)旁通燃料，所述伺服燃料加热器LLHEX(32)被连接到油入口管道(64)。
[0029] 条款5.根据条款1-4中任一项所述的飞行器发动机系统(8)，其中所述引气增压发动机油冷却器组件(10)还包括：
[0030] 在所述LAHEX(36)的空气侧入口(56)处的入口管(48)，其被连接到风扇管(54)以接收所述风扇空气(38)；和
[0031] 来自所述LAHEX(36)的空气侧出口(60)的出口管(58)，其被连接到所述风扇管(54)以排出所述风扇空气(38)，所述喷射器(42)具有主喷嘴(68)以将所述引气(44)喷射到所述出口管中。
[0032] 条款6.根据条款1-5中任一项所述的飞行器发动机系统(8)，其中所述入口管(48)具有与所述风扇管(54)齐平的入口孔(50)。
[0033] 条款7.根据条款1-6中任一项所述的飞行器发动机系统(8)，其中所述出口管(58)具有与所述风扇管(54)齐平的出口孔(62)。
[0034] 条款8.根据条款1-7中任一项所述的飞行器发动机系统(8)，其还包括：
[0035] 排放阀(72)，其通过排放管道(70)连接到所述主喷嘴(68)，所述排放阀(72)具有防止引气(44)流到所述排放管道(70)的关闭位置和允许引气(44)流到所述排放管道(70)的打开位置，以及
[0036] 阀控制模块(86)，其响应于所述涡轮风扇发动机(12)的核心的减速，向所述排放阀(72)发出控制信号(88)以将所述排放阀(72)置于所述打开位置。
[0037] 条款9.根据条款1-8中任一项所述的飞行器发动机系统(8)，其中所述阀控制模块(86)还响应于来自温度传感器(84)的信号(88)，向所述排放阀(72)发出所述控制信号，以在超过阈值温度时将所述排放阀(72)置于所述打开位置。
[0038] 条款10.一种引气增压发动机油冷却器组件(10)，其包括：
[0039] 液体/空气热交换器(LAHEX)(36)，其被连接到油入口管道(64)并且从涡轮风扇发动机(12)的高旁通风扇(40)接收风扇空气(38)作为冷却工作流体，所述LAHEX(36)被连接到油出口管道(66)，以及
[0040] 在所述LAHEX(36)下游的喷射器(42)，其从涡轮风扇发动机(12)的压缩机区段(46)接收引气(44)，所述喷射器(42)抽吸通过LAHEX(36)的风扇空气(38)。
[0041] 条款11.根据条款10所述的引气增压发动机油冷却器组件(10)，其还包括：
[0042] 在所述LAHEX(36)的空气侧入口(56)处的入口管(48)，其被连接到风扇管(54)以接收风扇空气(38)；和
[0043] 来自所述LAHEX(36)的空气侧出口(60)的出口管(58)，其被连接到风扇管(54)以排出所述风扇空气(38)，所述喷射器(42)具有主喷嘴(68)以将引气(44)喷射到出口管中。
[0044] 条款12.根据条款10至11中任一项所述的引气增压发动机油冷却器组件(10)，其中所述入口管具有与所述风扇管(54)齐平的入口孔(50)。
[0045] 条款13.根据条款10至12中任一项所述的引气增压发动机油冷却器组件(10)，其中所述出口管具有与所述风扇管(54)齐平的出口孔(62)。
[0046] 条款14.根据条款10至13中任一项所述的引气增压发动机油冷却器组件(10)，其还包括：
[0047] 排放阀(72)，其通过排放管道(70)连接到所述主喷嘴(68)，所述排放阀(72)具有防止引气(44)流到所述排放管道(70)的关闭位置和允许引气(44)流到所述排放管道(70)的打开位置，以及
[0048] 阀控制模块(86)，其响应于所述涡轮风扇发动机(12)的核心的减速，向所述排放阀(72)发出控制信号(88)以将所述排放阀(72)置于所述打开位置。
[0049] 条款15.根据条款10至14中任一项所述的引气增压发动机油冷却器组件(10)，其中所述阀控制模块(86)还响应于来自温度传感器(84)的信号(88)，向所述排放阀(72)发出所述控制信号，以在超过阈值温度时将所述排放阀(72)置于所述打开位置。
[0050] 条款16.一种用于冷却涡轮风扇发动机(12)油的方法，其包括：
[0051] 利用核心速度传感器监测发动机核心速度；
[0052] 通过入口管道提供发动机油，用于在液体/空气热交换器即LAHEX(36)中冷却，所述发动机油通过出口管道离开；
[0053] 如果核心速度正在降低，则向排放阀(72)发出控制输入以打开所述排放阀(72)，从而将喘振引气(44)从发动机压缩机区段(46)通过排放管道(70)排放到引气增压发动机油冷却器组件(10)的出口管中的喷射器(42)。
[0054] 条款17.根据条款16所述的方法，其还包括通过抽取所述引气(44)增强所述发动机压缩机区段(46)的稳定裕度。
[0055] 条款18.根据条款16至17中任一项所述的方法，其还包括：
[0056] 利用温度传感器(84)监测发动机油温度；以及
[0057] 如果所述发动机油的温度超过阈值，则向所述排放阀(72)发出所述控制输入以打开所述排放阀(72)。
[0058] 条款19.根据条款16至18中任一项所述的方法，其还包括：
[0059] 使用通过所述喷射器(42)的主喷嘴(68)喷射的引气(44)夹带在通过第二喷嘴中所述LAHEX(36)抽吸的加热的风扇空气(38)，以产生混合流；
[0060] 通过所述引气增压发动机油冷却器组件(10)的所述出口管中的所述喷射器(42)引起压力降低，使得泵送风扇空气(38)通过所述LAHEX(36)增加翅片效率并且引起增强的所述风扇空气(38)从风扇管(54)通过齐平入口孔吸入所述引气增压发动机油冷却器组件(10)的入口管中。
[0061] 条款20.根据条款16至19中任一项所述的方法，其还包括：利用激励速度将混合流通过所述出口管的齐平出口孔排出到所述风扇管(54)中，所述加热的风扇空气(38)被引入混合流中，从而在所述风扇管(54)中提供额外的推力恢复。
[0062] 现在已经根据
专利法规的要求详细描述了本公开的各种实施方式，本领域技术人员将认识到对本文公开的具体实施方式的
修改和替换。这些修改在如随附
权利要求所限定的本公开的范围和意图内。
