[发明专利]一种涵道空气冷却器

说明书

本申请属于航空发动机空气冷却器领域，具体涉及一种涵道空气冷却器。所述涵道空气冷却器安装在发动机外涵道，具有板翅换热芯体，板翅换热芯体底端通过两个底座分别固定在燃烧室机匣的散热出口与回流口上，所述板翅换热芯体包括多个隔板(7)，隔板(7)两侧分别具有热侧翅片(9)及冷侧翅片(6)，每个热侧翅片(9)包括三个翅片，第一翅片(91)位于外涵道来流的前侧，其具有自下向上的第一热流通道，第三翅片(93)位于外涵道来流的后侧，其具有自上向下的第三热流通道，第二翅片(92)位于板翅换热芯体中间部分，用于连接第一热流通道与第三热流通道。本申请提高了涵道空气冷却器紧凑度，有效地提升了换热效能。

技术领域

本申请属于航空发动机空气冷却器领域，具体涉及一种涵道空气冷却器。

背景技术

现代航空发动机对高效率和高可靠性的需求不断增强，提高涡轮前燃气进口温度和增加压气机压缩比是实现需求的有效手段，随之而来的是空气冷却品质的大幅度降低，这使得涡轮等高温部件的冷却更加困难，这也给航空发动机热管理系统带来极大的挑战，当涡轮前温度提高到一定程度时，冷却效果不能保证部件达到一定的冷却温度，结果可能直接导致涡轮叶片等热端部件的损坏。在现有的冷却技术和冷却条件下，热端部件的冷却已成为了制约发动机技术发展的瓶颈，因此有学者创新地提出了冷却冷却空气系统(CCA)的概念，通过采用在航空发动机上加装空气冷却器实现对于冷却空气的进一步冷却，但传统的民用空气冷却器体积重量相对较大、紧凑度较低、且具有较大的流动阻力，不能满足航空发动机的工作条件，尤其对于小涵道发动机来说，对于空气冷却器的空间尺寸要求极其苛刻，急需研制一种轻质、高效、高紧凑度的空气冷却器来满足航空发动机冷却冷却空气系统的需求，尤其是对于热侧高温高压流量较大的场景，需要设计多个模块的空气冷却器来解决其问题。

目前我国对于空气冷却器的研究相关技术方案尚不完善，现有国外31F发动机对于热侧大流量下的涵道换热器采用带有多个回弯的管式空气冷却器，安装在发动机外涵对高温空气进行冷却。

航空发动机CCA系统对于空气冷却器的性能要求是：高紧凑度与换热性能、较强的耐压能力以及高温高压气流冲击下较高的可靠性，现有的技术方案应用于CCA系统的针对热侧高温高压大流量条件下的空气冷却器型式为管式空气冷却器，其主要存在以下缺点：

1)由于管式空气冷却器单位体积换热面积小，现有方案换热管径向布置，需要涵道高度大，对于涵道高度小、散热要求高的发动机无法安装及满足散热要求，尤其对于阻力性能的要求。

2)由于管式空气冷却器的主要换热结构是换热管，需要进行连接结构设计使多根换热管某些部位连接在一起来提高整体的刚性，其整体抵抗振动的能力较差，同时其弯管处阻力损失大，加工难度大，强度薄弱，容易发生破坏。

3)由于热侧大流量的条件，因此空气冷却器需要进行模块化设计，管式空气冷却器由于其换热管结构的限制导致其换热效能相比于板翅式空气冷却器来说效能偏低，因此需要的模块数量多。同时，为了解决整机振动以及气流激振所带来的影响，管式空气冷却器必须设计各模块之间的连接弹性结构来减震，增加了额外不需要的重量。

发明内容

为了解决上述问题之一，本申请提供了一种涵道空气冷却器，解决涵道高度小、散热要求高的条件下阻力性能的问题；或者解决连接结构带来的设计困难的问题；或者解决大流量条件下模块数量较多且各模块之间要通过弹性结构相连接的问题。