包括热交换器的飞行器制造技术

本发明专利技术提供了一种飞行器，该飞行器包括热交换组，该热交换组包括具有热侧和冷侧的能量回收模块，热侧与冷侧进行热接触从而引起热交换。热交换组还包括副热交换器和与涡轮机联接的压缩机。能量回收模块的热侧入口与引气管道流体连通，能量回收模块的冷侧入口与冲压空气管道流体连通，能量回收模块的热侧出口与压缩机入口流体连通，压缩机出口与副热交换器的热侧入口流体连通，副热交换器的热侧出口与涡轮机入口流体连通，以及副热交换器的冷侧入口与冲压空气管道流体连通。此外，能量回收模块包括转换装置，该转换装置适于通过在能量回收模块中的热侧与冷侧之间进行的热交换来产生能量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热交换器领域，特别涉及在飞行器中用于对来自飞行器发动机的引气的温度进行控制的热交换器。
技术介绍
飞行器包括用于处理贯穿所述飞行器的气流的若干系统。空气需要被给送至飞行器的一些部分比如空调，并且因此必须满足特定的压力值和温度值。现有技术中包括的飞行器通过设置热交换组来实现这些要求，所述热交换组通常包括一对热交换器，即主热交换器和副热交换器，例如在文献US 6,427,471 A1中所示的。来自发动机、辅助动力装置或地面源的热的高压的引气被导引至主热交换器的热侧。进而，(处于环境压力和温度的)冷空气进入副热交换器的冷侧。热空气被冷却并且然后进入压缩机。此后，所述热空气进入副热交换器的热侧，在该副热交换器的热侧所述热空气被进入所述副热交换器的冷侧的冷空气所冷却。此后，所述热空气在涡轮机中膨胀及冷却，所述热空气还移动至前述压缩机，并且流动至空调设备。进入副热交换器的冷侧的冷空气在对副热交换器的热侧中的空气进行冷却之后进入主热交换器的冷侧并且对副热交换器中的热侧进行冷却。此后，被加热的冷空气被排至周围环境。在上述文献中可以看到所有这些步骤。这种热交换组适于为来自发动机的空气提供适合的性能，使得其满足在客舱中或其他飞行器设施中的用途。然而，由于在主热交换器中对空气进行冷却，因此大于100kW的能量通常被耗费用于通过RAM风道至大气。通过本专利技术提高了该效率。
技术实现思路
本专利技术通过根据下面所述的飞行器提供了对该情况的效率的提高。本说明书(包括权利要求书、说明书和附图)所描述的所有特征可以以除了这种特征相互排斥的组合之外的任意组合的方式组合。本专利技术提供了飞行器，包括：发动机，该发动机具有引气端口，该引气端口适于使来自发动机的空气流入引气管道，冲压空气入口翻板，该冲压空气入口翻板适于使来自飞行器的外侧的空气流入冲压空气管道，热交换组，该热交换组包括能量回收模块，该能量回收模块具有热侧和冷侧，该热侧包括热侧入口和热侧出口，该冷侧包括冷侧入口和冷侧出口，该热侧通过一些转换装置与冷侧热接触，从而引起热交换，副热交换器，该副热交换器具有热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口，以及压缩机，该压缩机与涡轮机联接，该压缩机和涡轮机具有入口和出口，使得能量回收模块的热侧入口与引气管道流体连通，能量回收模块的冷侧入口与冲压空气管道流体连通，能量回收模块的热侧出口与压缩机入口流体连通，压缩机出口与副热交换器的热侧入口流体连通，副热交换器的热侧出口与涡轮机入口流体连通，副热交换器的冷侧入口与冲压空气管道流体连通，其中，转换装置适于通过在能量回收模块中在热侧与冷侧之间发生的
热交换来产生电能。该装置允许通过在能量回收模块中进行的热交换获得能量，从而提高热交换组的能源效率。能量可以转换成电力而非浪费热从而提供适于在ETOPS中使用的替代电源，而不是APU。该优点将能够实现不需要额外的燃料来面对一台发动机失效的情况。在具体实施方式中，转换装置包括：第一闭合回路，该第一闭合回路容置有第一工作流体，包括在闭合回路中的蒸发器，该蒸发器具有入口和出口，包括在闭合回路中的回路膨胀器，该回路膨胀器具有入口和出口，包括在闭合回路中的冷凝器，该冷凝器具有入口和出口，以及包括在闭合回路中的回路压缩机，该回路压缩机具有入口和出口，其中，蒸发器中的第一工作流体与能量回收模块的热侧进行热接触，蒸发器的出口与回路膨胀器的入口流体连接，并且膨胀器的出口与回路冷凝器的入口流体接触，并且其中，回路冷凝器中的第一工作流体与能量回收模块的冷侧进行热接触，回路冷凝器的出口与回路压缩机的入口流体连接，并且回路压缩机的出口与回路蒸发器的入口流体接触，因此，当第一工作流体经过膨胀器时，通过第一工作流体获得一些功。在具体实施方式中，转换装置还包括中间交换区域，在该中间交换区域处第一闭合回路的包括在回路膨胀器的出口与冷凝器的入口之间的部分和第一闭合回路的包括在回路压缩机的出口与蒸发器的入口之间的部分进行热接触。在具体实施方式中，该转换装置包括：至少四个活塞组件，每个活塞组件具有冷侧和热侧，至少四个回热器，每个回热器具有冷侧和热侧，其中，活塞组件和回热器设置在包含第二工作流体的第二闭合
回路中，该第二工作流体在活塞组件内和回热器内流动，使得每个回热器与在其之前和在其之后的两个活塞组件流体连接，并且每个活塞组件与在其之前和在其之后的两个回热器流体连接，其中，在每个活塞组件与在其之后的回热器之间设置有第二闭合回路的允许第二工作流体与能量回收模块的热侧进行热交换的区域，以及其中，在每个回热器与在其之后的活塞组件之间设置有第二闭合回路的允许第二工作流体与能量回收模块的冷侧进行热交换的区域，因此，当第二工作流体经过活塞组件时，通过第二工作流体获得一些功。在特定实施方式中，所述功通过发电机转换成电能。在特定实施方式中，副热交换器还包括旁通阀，该旁通阀放置在辅助通道中并且适于通过建立压缩机的入口与涡轮机的出口之间的流体接触来绕过压缩机和涡轮机。在特定实施方式中，转换装置以紧凑的模块的方式设置以使其尺寸最小化。附图说明通过对本专利技术做出的详细说明将更清楚地理解本专利技术的这些以及其他特征和优点，其通过参照附图仅以示例且并不作为对其限制的方式给出的根据本专利技术的优选实施方式而变得明显。图1示出了根据本专利技术的飞行器。图2示出了根据本专利技术的飞行器中包括的热交换组的示意图。图3示出了根据本专利技术的飞行器的第一实施方式中包括的转换装置的示意图。图4示出了根据本专利技术的飞行器的第二实施方式中包括的转换装置的示意图。具体实施方式已经概述了本专利技术的目的，在下文中将描述具体的非限制性的实施方式。图1示出了根据本专利技术的飞行器。该飞行器1包括：发动机2，该发动机2具有适于使来自发动机的空气流入引气管道3的引气端口，冲压空气入口翻板4，该冲压空气入口翻板4适于使来自飞行器的外侧的空气流入冲压空气管道5，以及热交换组10，该热交换组10接纳引气管道3和冲压空气管道5。图2示出了根据本专利技术的飞行器中包括的热交换组10的细节。该热交换组10包括能量回收模块11和副热交换器12。能量回收模块11具有热侧和冷侧，该热侧包括热侧入口111和热侧出口112，该冷侧包括冷侧入口113和冷侧出口114。热侧通过一些转换装置6与冷侧热接触，从而引起热交换。副热交换器12具有热侧入口121、热侧出口122、冷侧入口123和冷侧出口124。热交换组还包括压缩机13，该压缩机13与涡轮机14联接，压缩机13和涡轮机14具有入口和出口。所有这些元件以下列方式设置：●能量回收模块11的热侧入口111与引气管道3流体连通，●能量回收模块11的冷侧入口113与冲压空气管道5流体连通，●能量回收模块11的热侧出口112与压缩机入口流体连通，●压缩机出口与副热交换器12的热侧入口121流体连通，●副热交换器12的热侧出口122与涡轮机入口流体连通，●副热交换器12的冷侧入口与冲压空气管道5流体连通，其中转换装置6适于通过在能量回收模块11中的热侧与冷侧之间进行的热交换产生电能。压缩机13对从能量回收模块11的热侧出口112接收的热流进行压缩，并且使来自副热交换器12的热侧出口122接收的热流膨胀。在该附图中，副热交换器12还包括旁通阀15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行器(1)，包括：发动机(2)，所述发动机(2)具有引气端口，所述引气端口适于使来自所述发动机的空气流入引气管道(3)，冲压空气入口翻板(4)，所述冲压空气入口翻板(4)适于使来自所述飞行器的外侧的空气流入冲压空气管道(5)，热交换组(10)，所述热交换组(10)包括能量回收模块(11)，所述能量回收模块(11)具有热侧和冷侧，所述热侧包括热侧入口(111)和热侧出口(112)，所述冷侧包括冷侧入口(113)和冷侧出口(114)，所述热侧通过一些转换装置(6)与所述冷侧热接触，从而引起热交换，副热交换器(12)，所述副热交换器(12)具有热侧入口(121)、热侧出口(122)、冷侧入口(123)和冷侧出口(124)，以及压缩机(13)，所述压缩机(13)与涡轮机(14)联接，所述压缩机(13)和所述涡轮机(14)具有入口和出口，使得所述能量回收模块(11)的所述热侧入口(111)与所述引气管道(3)流体连通，所述能量回收模块(11)的所述冷侧入口(113)与所述冲压空气管道(5)流体连通，所述能量回收模块(11)的所述热侧出口(112)与所述压缩机的所述入口流体连通，所述压缩机的所述出口与所述副热交换器(12)的所述热侧入口(121)流体连通，所述副热交换器(12)的所述热侧出口(122)与所述涡轮机的所述入口流体连通，所述副热交换器(12)的所述冷侧入口与所述冲压空气管道(5)流体连通，其中，所述转换装置(6)适于通过在所述能量回收模块(11)中在所述热侧与所述冷侧之间发生的热交换来产生电能(W)。...

【技术特征摘要】
2015.03.16 EP 15382117.81.一种飞行器(1)，包括：发动机(2)，所述发动机(2)具有引气端口，所述引气端口适于使来自所述发动机的空气流入引气管道(3)，冲压空气入口翻板(4)，所述冲压空气入口翻板(4)适于使来自所述飞行器的外侧的空气流入冲压空气管道(5)，热交换组(10)，所述热交换组(10)包括能量回收模块(11)，所述能量回收模块(11)具有热侧和冷侧，所述热侧包括热侧入口(111)和热侧出口(112)，所述冷侧包括冷侧入口(113)和冷侧出口(114)，所述热侧通过一些转换装置(6)与所述冷侧热接触，从而引起热交换，副热交换器(12)，所述副热交换器(12)具有热侧入口(121)、热侧出口(122)、冷侧入口(123)和冷侧出口(124)，以及压缩机(13)，所述压缩机(13)与涡轮机(14)联接，所述压缩机(13)和所述涡轮机(14)具有入口和出口，使得所述能量回收模块(11)的所述热侧入口(111)与所述引气管道(3)流体连通，所述能量回收模块(11)的所述冷侧入口(113)与所述冲压空气管道(5)流体连通，所述能量回收模块(11)的所述热侧出口(112)与所述压缩机的所述入口流体连通，所述压缩机的所述出口与所述副热交换器(12)的所述热侧入口(121)流体连通，所述副热交换器(12)的所述热侧出口(122)与所述涡轮机的所述入口流体连通，所述副热交换器(12)的所述冷侧入口与所述冲压空气管道(5)流体连通，其中，所述转换装置(6)适于通过在所述能量回收模块(11)中
\t在所述热侧与所述冷侧之间发生的热交换来产生电能(W)。2.根据权利要求1所述的飞行器(1)，其中，所述转换装置(6)包括：第一闭合回路(20)，所述第一闭合回路(20)容置有第一工作流体，包括在所述第一闭合回路中的回路蒸发器(21)，所述回路蒸发器具有入口(211)和出口(212)，包括在所述第一闭合回路中的回路膨胀器(21)，所述回路膨胀器(22)具有入口(221)和出口(222)，包括在所述第一闭合回路中的回路冷凝器(23)，所述回路冷凝器(23)具有入口(231)和出口(232)，以及包括在所述第一闭合回路中的回路压缩机(24)，所述回路压缩机(24)具有入口(241)和出口(242)，其中，所述回路蒸发器中的第一工作流体与所述能量回收模块(11)的所述热侧进行热接触，所述回路蒸发器(21)的所述出口(212)与所述回路膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·维森特奥利韦罗斯，
申请(专利权)人：空中客车营运有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES