本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)，具體是涉及一種引氣預(yù)冷方案及結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、渦輪作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的重要熱端部件，為了防止渦輪機(jī)匣部件超溫，需要對(duì)渦輪機(jī)匣部件進(jìn)行冷卻。典型的渦輪機(jī)匣部件引氣流路從壓氣機(jī)級(jí)間引出適宜溫度的壓縮空氣，借助引氣管將壓縮空氣輸送至渦輪端集氣腔，再通過空氣系統(tǒng)二次流網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)入渦輪端集氣腔的壓縮空氣輸送至需要冷卻的渦輪機(jī)匣部件內(nèi)部，然后排入渦輪流道，從而達(dá)到對(duì)渦輪機(jī)匣部件冷卻的目的。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)性能的不斷提升，渦輪流道壓力、溫度增加，需要從壓氣機(jī)更高壓力的級(jí)間引氣，這對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的熱循環(huán)效率不利，降低壓氣機(jī)效率，提高耗油率；同時(shí)壓氣機(jī)更高壓力的級(jí)間引氣溫度也惡化渦輪機(jī)匣部件的冷卻效果，增加安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，對(duì)壓氣機(jī)級(jí)間引氣進(jìn)行預(yù)冷是十分必要的。

2、針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)因引氣溫度提高而導(dǎo)致渦輪機(jī)匣部件冷卻效果變差問題，目前主要采用高性能換熱器(空-油換熱器)、引氣轉(zhuǎn)換等解決辦法。其中高性能換熱器(空-油換熱器)方案需要燃油或滑油作為冷源，系統(tǒng)復(fù)雜，同時(shí)，換熱器一旦出現(xiàn)燃油或滑油泄漏，將會(huì)引起航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)生火災(zāi)，甚至爆炸；引氣轉(zhuǎn)換方案需要配置引氣轉(zhuǎn)換活門裝置，在高溫條件下，引氣轉(zhuǎn)換裝置容易卡滯，導(dǎo)致引氣轉(zhuǎn)換功能失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有引氣預(yù)冷方案系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性差、安全性低等技術(shù)問題，提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性高的一種引氣預(yù)冷方案及結(jié)構(gòu)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)依次包括引氣端集氣腔、左端引氣管、引氣預(yù)冷器、右端引氣管和渦輪端集氣腔；

4、所述引氣端集氣腔用于收集并引導(dǎo)壓氣機(jī)級(jí)間引氣，引氣端集氣腔的出口接左端引氣管；

5、所述左端引氣管的一端與引氣預(yù)冷器連接，左端引氣管的另一端與引氣端集氣腔連接，左端引氣管用于將壓縮空氣從引氣端集氣腔引導(dǎo)至引氣預(yù)冷器；

6、所述引氣預(yù)冷器用于對(duì)內(nèi)引氣管中的壓縮空氣進(jìn)行預(yù)冷，引氣預(yù)冷器包括風(fēng)兜引氣管、風(fēng)兜排氣管、套管、內(nèi)引氣管；風(fēng)兜引氣管的一端設(shè)有風(fēng)兜引氣管法蘭邊，風(fēng)兜引氣管的另一端接套管；風(fēng)兜排氣管的一端接風(fēng)兜排氣管法蘭邊，風(fēng)兜排氣管的另一端接套管；套管的兩端分別設(shè)有套管左堵蓋和套管右堵蓋；套管左堵蓋與套管連接且與內(nèi)引氣管連接；套管右堵蓋也與套管和內(nèi)引氣管連接；內(nèi)引氣管的兩端分別設(shè)有內(nèi)引氣管左法蘭邊和內(nèi)引氣管右法蘭邊；套管的內(nèi)壁與內(nèi)引氣管的外壁之間形成外通氣腔；外通氣腔用于引導(dǎo)來自風(fēng)兜引氣管的低溫壓縮空氣對(duì)內(nèi)引氣管的外壁進(jìn)行強(qiáng)化冷卻之后，從風(fēng)兜排氣管排入外涵道平直段；同時(shí)，從壓氣機(jī)級(jí)間引氣口引出的壓縮空氣經(jīng)引氣孔進(jìn)入引氣端集氣腔，再通過左端引氣管將壓縮空氣引入引氣預(yù)冷器的內(nèi)引氣管中，在外通氣腔內(nèi)低溫壓縮空氣的強(qiáng)化冷卻作用下，內(nèi)引氣管內(nèi)的壓縮空氣被冷卻，溫度降低，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓氣機(jī)級(jí)間引氣的冷卻降溫；

7、所述右端引氣管的一端與引氣預(yù)冷器連接，右端引氣管的另一端與渦輪端集氣腔連接，右端引氣管用于將經(jīng)過預(yù)冷的壓縮空氣從引氣預(yù)冷器引導(dǎo)至渦輪端集氣腔；

8、所述渦輪端集氣腔用于接收經(jīng)過引氣預(yù)冷器預(yù)冷后的壓縮空氣。

9、進(jìn)一步的，所述左端引氣管包括左端引氣管進(jìn)口法蘭邊、左端彎管段、左端引氣管出口法蘭邊；左端引氣管進(jìn)口法蘭邊與引氣端集氣腔連接，左端引氣管出口法蘭邊與引氣預(yù)冷器連接。

10、進(jìn)一步的，所述右端引氣管包含右端引氣管進(jìn)口法蘭邊、右端彎管段、右端引氣管出口法蘭邊；所述右端引氣管進(jìn)口法蘭邊與引氣預(yù)冷器連接，右端引氣管出口法蘭邊與渦輪端集氣腔連接；

11、進(jìn)一步的，所述左端引氣管、右端引氣管與引氣預(yù)冷器之間分別通過螺栓連接。

12、優(yōu)選的，所述風(fēng)兜引氣管法蘭邊與風(fēng)兜引氣管焊接、風(fēng)兜排氣管法蘭邊與風(fēng)兜排氣管焊接、風(fēng)兜引氣管和風(fēng)兜排氣管與套管焊接、套管左堵蓋與套管焊接、套管與套管右堵蓋焊接、套管左堵蓋和套管右堵蓋分別與內(nèi)引氣管焊接；內(nèi)引氣管左法蘭邊和內(nèi)引氣管右法蘭邊分別與內(nèi)引氣管焊接。

13、優(yōu)選的，所述左端引氣管進(jìn)口法蘭邊與左端彎管段焊接、左端彎管段與左端引氣管出口法蘭邊40焊接。

14、優(yōu)選的，所述右端引氣管進(jìn)口法蘭邊與右端彎管段焊接、右端彎管段與右端引氣管出口法蘭邊焊接。

15、使用時(shí)，在外涵道內(nèi)側(cè)整流機(jī)匣壁面設(shè)置安裝窗口，將風(fēng)兜引氣管和風(fēng)兜排氣管通過安裝窗口設(shè)在外涵道平直段內(nèi)；外涵道內(nèi)的低溫壓縮空氣經(jīng)風(fēng)兜引氣管引入至外通氣腔，對(duì)內(nèi)引氣管的外壁進(jìn)行強(qiáng)化冷卻之后，從風(fēng)兜排氣管排入外涵道平直段；同時(shí)，從壓氣機(jī)級(jí)間引氣口引出的壓縮空氣經(jīng)引氣孔進(jìn)入引氣端集氣腔，再通過左端引氣管將壓縮空氣引入引氣預(yù)冷器的內(nèi)引氣管中，在外通氣腔內(nèi)低溫壓縮空氣的強(qiáng)化冷卻作用下，內(nèi)引氣管內(nèi)的壓縮空氣被冷卻，溫度降低，然后通過右端引氣管排入渦輪端集氣腔，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓氣機(jī)級(jí)間引氣冷卻的目的。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

17、本發(fā)明利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)外涵低溫空氣對(duì)壓氣機(jī)級(jí)間引氣進(jìn)行預(yù)冷，有效提升壓氣機(jī)級(jí)間引氣品質(zhì)，冷卻方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性高。引入引氣預(yù)冷器，在確保內(nèi)引氣管內(nèi)氣體流阻特性的條件下，對(duì)內(nèi)引氣管內(nèi)壓縮空氣進(jìn)行預(yù)冷卻，有助于提高系統(tǒng)的冷卻效率和經(jīng)濟(jì)性。預(yù)冷器的設(shè)計(jì)考慮到高效的強(qiáng)化換熱，通過風(fēng)兜引氣管和風(fēng)兜排氣管的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)冷卻效果。各部分連接采用焊接和螺栓連接相結(jié)合的方式，保證結(jié)構(gòu)的可靠性和密封性，減少氣體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠的焊接工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓氣機(jī)級(jí)間引氣的有效冷卻，從而提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的整體性能和運(yùn)行安全性。引氣預(yù)冷器密封性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高。系統(tǒng)組件之間通過法蘭邊和螺栓連接，便于裝配和維護(hù)，提高系統(tǒng)的靈活性和可維護(hù)性。

技術(shù)特征：

1.一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于依次設(shè)有引氣端集氣腔、左端引氣管、引氣預(yù)冷器、右端引氣管和渦輪端集氣腔；

2.如權(quán)利要求1所述一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于所述左端引氣管包括左端引氣管進(jìn)口法蘭邊、左端彎管段、左端引氣管出口法蘭邊；左端引氣管進(jìn)口法蘭邊與引氣端集氣腔連接，左端引氣管出口法蘭邊與引氣預(yù)冷器連接。

3.如權(quán)利要求1所述一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于所述右端引氣管包含右端引氣管進(jìn)口法蘭邊、右端彎管段、右端引氣管出口法蘭邊；所述右端引氣管進(jìn)口法蘭邊與引氣預(yù)冷器連接，右端引氣管出口法蘭邊與渦輪端集氣腔連接。

4.如權(quán)利要求1所述一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于所述左端引氣管、右端引氣管與引氣預(yù)冷器之間分別通過螺栓連接。

5.如權(quán)利要求1所述一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于所述風(fēng)兜引氣管包括風(fēng)兜引氣管法蘭邊、平直段、彎管段；所述風(fēng)兜引氣管法蘭邊與平直段連接。

6.如權(quán)利要求1所述一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于所述風(fēng)兜排氣管包括風(fēng)兜排氣管法蘭邊、平直段、彎管段；所述風(fēng)兜排氣管法蘭邊與平直段連接。

7.如權(quán)利要求1所述一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于所述風(fēng)兜引氣管法蘭邊與風(fēng)兜引氣管焊接、風(fēng)兜排氣管法蘭邊與風(fēng)兜排氣管焊接、風(fēng)兜引氣管和風(fēng)兜排氣管與套管焊接、套管左堵蓋與套管焊接、套管與套管右堵蓋焊接、套管左堵蓋和套管右堵蓋分別與內(nèi)引氣管焊接；內(nèi)引氣管左法蘭邊和內(nèi)引氣管右法蘭邊分別與內(nèi)引氣管焊接。

8.如權(quán)利要求2所述一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于所述左端引氣管進(jìn)口法蘭邊與左端彎管段焊接、左端彎管段與左端引氣管出口法蘭邊焊接。

9.如權(quán)利要求3所述一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于所述右端引氣管進(jìn)口法蘭邊與右端彎管段焊接、右端彎管段與右端引氣管出口法蘭邊焊接。

10.如權(quán)利要求1所述一種引氣預(yù)冷結(jié)構(gòu)，其特征在于在外涵道內(nèi)側(cè)整流機(jī)匣壁面設(shè)置安裝窗口，將風(fēng)兜引氣管的平直段和風(fēng)兜排氣管的平直段通過安裝窗口設(shè)在外涵道平直段內(nèi)；外涵道內(nèi)的低溫壓縮空氣經(jīng)風(fēng)兜引氣管引入至外通氣腔，對(duì)內(nèi)引氣管的外壁進(jìn)行強(qiáng)化冷卻之后，從風(fēng)兜排氣管排入外涵道平直段；同時(shí)，從壓氣機(jī)級(jí)間引氣口引出的壓縮空氣經(jīng)引氣孔進(jìn)入引氣端集氣腔，再通過左端引氣管將壓縮空氣引入引氣預(yù)冷器的內(nèi)引氣管中，在外通氣腔內(nèi)低溫壓縮空氣的強(qiáng)化冷卻作用下，內(nèi)引氣管內(nèi)的壓縮空氣被冷卻，溫度降低，通過右端引氣管排入渦輪端集氣腔，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓氣機(jī)級(jí)間引氣冷卻。

技術(shù)總結(jié)
一種引氣預(yù)冷方案及結(jié)構(gòu)，涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。包括引氣端集氣腔、渦輪端集氣腔、左端引氣管、右端引氣管、引氣預(yù)冷器。外涵道內(nèi)的低溫壓縮空氣經(jīng)風(fēng)兜引氣管引入至外通氣腔，對(duì)內(nèi)引氣管的外壁強(qiáng)化冷卻后，從風(fēng)兜排氣管排入外涵道平直段；從壓氣機(jī)級(jí)間引氣口引出的壓縮空氣經(jīng)引氣孔進(jìn)入引氣端集氣腔，再通過左端引氣管將壓縮空氣引入引氣預(yù)冷器的內(nèi)引氣管中，在外通氣腔內(nèi)低溫壓縮空氣的強(qiáng)化冷卻作用下，內(nèi)引氣管內(nèi)的壓縮空氣被冷卻，溫度降低，然后通過右端引氣管排入渦輪端集氣腔，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓氣機(jī)級(jí)間引氣冷卻的目的。利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)外涵低溫空氣對(duì)壓氣機(jī)級(jí)間引氣進(jìn)行預(yù)冷，冷卻方案簡(jiǎn)單、安全性高；結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)單、可靠性高。

技術(shù)研發(fā)人員：吳超林,董一巍,郭文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14