[发明专利]航空发动机的冷却系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种航空发动机的冷却系统及其方法。

背景技术

滑油系统是航空涡扇发动机的一个重要的子系统，工作时发动机主轴承产生的热量、密封增压空气泄漏进轴承腔的热量、轴承腔壁和管路壁面传递的热量、传动装置中齿轮摩擦产生的热量等都是通过滑油带走，从而导致滑油温度升高，故在滑油再次使用前必须对其进行冷却。

目前大涵道比涡扇发动机常用的滑油冷却方案一般是使用燃滑油散热器。燃滑油散热器是用温度相对较低的燃油来冷却温度高的滑油，燃油在被加温后通入燃烧室燃烧能有效地提高燃烧效率。但是燃油在通入燃烧室之前的温度也有一定的限制，超过限制值则会影响燃烧性能，比如可能导致燃油结焦，进而堵塞燃油喷嘴。因此，燃滑油散热器对滑油的冷却能力也受到了限制，如果燃滑油散热器冷却能力不足，不能使滑油的温度降到合适的水平，则需要再加一个空气-滑油散热器来冷却滑油。随着航空技术的进步，先进大涵道比涡扇发动机的燃油消耗率越来越低，燃油从滑油带走的热量也随之下降，完全依靠燃油来冷却滑油已经难以保证燃滑油的温度在使用限制内，通常都需要加装空气-滑油散热器来冷却滑油。

空气-滑油散热器一般利用较冷的外涵道气流吹过散热器表面将滑油的热量传给空气从而冷却滑油。传统的空气-滑油散热器安装方式主要有两种。如图1所示，第一种方式是将空气-滑油散热器20’安装于中介机匣10的支板后面的外涵道中，这种安装方式使空气-滑油散热器处于发动机外涵道的气流之中，会对外涵道气流产生扰流阻碍的作用，从而在一定程度上影响发动机的推进效率。第二种安装方式则是将空气-滑油散热器20”安装于中介机匣10的外环的外壁上，同时在中介机匣外环的内壁设置一个可调活门，通过控制活门在发动机不同状态下的开启大小及迎风面大小，将适当流量的外涵道气流引至空气-滑油散热器中进行换热冷却，然后排出发动机外；这种安装方式虽然设置了可调活门，只在需要空气-滑油散热器工作时才打开，但因为引走了部分空气，造成了外涵道气流流量的损失，同样会降低发动机的推进效率，而且增加可调活门使系统复杂程度提高，设计难度增加。

综上所述，设计一种对发动机推进效率影响较低的空气-滑油冷却方案具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种大涵道比涡扇发动机的冷却系统及其方法，利用外涵道空气来冷却滑油，并使其对外涵道气流的扰流阻碍作用尽量小，从而尽量低地影响发动机的推进效率。

根据本发明的第一个方面，提供一种航空发动机的冷却系统，其包括所述航空发动机的中介机匣，所述中介机匣包括直径依次增大的内环、中环和外环，所述内环和所述中环之间通过多个径向延伸的内涵支板连接，所述中环和所述外环之间通过多个径向延伸的外涵支板连接，其中，至少一个所述外涵支板上设有空气-滑油散热器，所述散热器包括散热部件和与所述散热部件连通的滑油进口和滑油出口。

优选地，所述散热部件环绕所述外涵支板布置。

根据本发明的第二个方面，提供一种航空发动机的冷却系统，其包括所述航空发动机的中介机匣，所述中介机匣包括直径依次增大的内环、中环和外环，所述内环和所述中环之间通过多个径向延伸的内涵支板连接，所述中环和所述外环之间通过多个径向延伸的外涵支板连接，其中，至少一个所述外涵支板替换为空气-滑油散热器，所述散热器包括散热部件和与所述散热部件连通的滑油进口和滑油出口。

其中，所述滑油进口和/或所述滑油出口形成在所述外环上。

其中，所述散热部件为散热片或换热管。

根据本发明的第三个方面，提供一种航空发动机的冷却方法，其中，在所述航空发动机的中介机匣的中环和外环之间的至少一个外涵支板上设置空气-滑油散热器，所述散热器包括散热部件和与所述散热部件连通的滑油进口和滑油出口，滑油通过所述滑油进口进入所述散热器，将热量传递到所述散热器的散热部件，通过所述散热部件与流过的外涵道空气发生热交换并将热量传递给空气，然后滑油通过所述滑油出口流出所述散热器。

优选地，所述散热部件环绕所述外涵支板布置。

根据本发明的第四个方面，提供一种航空发动机的冷却方法，其中，将所述航空发动机的中介机匣的中环和外环之间的至少一个外涵支板替换为空气-滑油散热器，所述散热器包括散热部件和与所述散热部件连通的滑油进口和滑油出口，滑油通过所述滑油进口进入所述散热器，将热量传递到所述散热器的散热部件，通过所述散热部件与流过的外涵道空气发生热交换并将热量传递给空气，然后滑油通过所述滑油出口流出所述散热器。

其中，所述滑油进口和/或所述滑油出口形成在所述外环上。