一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器制造技术

本公开提供了一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，包括至少一个横管、至少一个竖管和至少一个接头，所述横管与所述竖管均为中空管，所述横管通过所述接头与所述竖管相连通构成内部流道；每个所述横管上沿其长度方向间隔装有数个翅片。本实施例通过利用所述冷却液快速将热量传到所述横管，并利用空气横掠所述翅片将热量散出，达到快速散热的效果，解决了现有换热器加工困难、可靠性差等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器
本公开涉及换热器，尤其涉及一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器。
技术介绍
航空涡轮发动机具有的水平起降、可重复使用和高比冲的特点，使其成为高速飞行器的优选方案。目前有两种主要方案，一是采用涡轮机与冲压发动机结合形成组合式发动机(TBCC)，这种方案的关键问题之一是涡轮机的最高飞行速度与冲压发动机的最低启动速度之间有差距，称作“推力鸿沟”；另一种是采用进气预冷，即通过预冷换热器或喷水装置将涡轮机进口温度降低，抵消高速飞行时气动加热效应造成的进气温度升高，使涡轮机可以在更高的速度下飞行。英国REI公司的“弯刀”和“佩刀”发动机的预冷系统最有代表性，这种预冷器共由16000根薄壁换热毛细管组成，换热毛细管直径仅为0.88mm，壁厚0.04mm，总长达到20km；内部为超临界氦作为冷却剂，具有极高的内部压力。换热系数与通道直径成反比，毛细管直径减小使其具有极强的冷却能力，但其缺点是加工难度大，尤其是对毛细管的焊接工艺提出极高的要求，因为一方面管内部压力大、另一方面毛细管壁厚极小。密布的毛细管焊点对焊接技术提出了巨大的挑战。
技术实现思路
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，具体实现方式：一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，包括至少一个横管、至少一个竖管和至少一个接头，所述横管与所述竖管均为中空管，所述横管通过所述接头与所述竖管相连通构成内部流道；每个所述横管上沿其长度方向间隔装有数个翅片。r>进一步地，数个所述翅片的宽度从横管中心位置向横管两端递减。进一步地，所述横管长度了L，所述翅片距离所述横管中心位置的长度为a，所述翅片的宽度为c，则c≤2*(L/2-a)。进一步地，每个所述翅片均以所述横管为中心轴对称。进一步地，数个所述翅片的长度均相同。进一步地，所述接头包括接头本体和设置于所述接头本体上的至少一组N通接口，每组所述N通接口的N个接口通过设置于接头本体内的接头流道相互连通；每组所述N通接口的N个接口分别设置于所述接头本体相邻的N个侧面；其中N≥2。进一步地，N＝3。进一步地，所述接头本体的形状为正方体或长方体。进一步地，所述N通接口的数量为两组，并沿所述接头本体的对角布置。进一步地，所述横管、所述竖管和所述翅片均主要由导热材质制成，所述内部流道中流通有冷却液。附图说明附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1是本公开的换热器的结构示意图；图2是图1的俯视结构示意图；图3是本公开的横管和换热器的组合结构示意图；图4是图3中A向的结构示意图；图5是本公开的接头的结构示意图；图6是本公开的接头的透视结构示意图。横管1、竖管2、翅片3、接头4、三通接口5、接头流道6。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。参照图1-图6，一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，包括至少一个横管1、至少一个竖管2和至少一个接头4，所述横管1与所述竖管2均为中空管，所述横管1通过所述接头4与所述竖管2相连通构成内部流道；每个所述横管1上沿其长度方向间隔装有数个翅片3。本实施例通过所述翅片3增加有效散热面积，强化所述横管1的散热能力。本实施例中，所述横管1、所述竖管2和所述翅片3均主要由导热材质制成，优选的可以采用铜、不锈钢、高温合金、铝合金等金属材质，也可以选用碳纤维、石墨烯等非金属材质，或者采用金属与金属复合、金属与非金属复合、非金属与非金属复合等复合材质，以增强导热性能。同时，在所述内部流道中流通有冷却液。通过冷却液加速换热速度，提高换热效果，本实施例中所述冷却液可选用液态金属、水、乙二醇、有机工质等作为冷却液。所述液体金属包括镓铟合金、钾钠合金等。本实施例通过利用所述冷却液快速将热量传到所述横管1，并利用空气横掠所述翅片3将热量散出，达到快速散热的效果，解决了现有换热器加工困难、可靠性差等问题。本实施例中，数个所述翅片3的宽度从所述横管1中心位置向所述横管1两端递减。递减方式具体的来说，可以符合以下公式：假设，所述横管1长度了L，所述翅片3距离所述横管1中心位置的长度为a，所述翅片3的宽度为c，则c≤2*(L/2-a)。同时，本实施例中，所述翅片3均匀间隔排列，每个所述翅片3均以所述横管1为中心轴对称。此时，位于所述横管1中心位置的所述翅片3最宽，位于所述横管1两端的所述翅片3最窄，而且所述翅片3宽度：以所述横管1为底边，从所述横管1中心位置向所述横管1的两端均匀递减，从横截面看，所有所述翅片3边缘部连线与所述横管1构成等腰三角形；其中，以等腰直角三角形为最佳方案，此时，如数个所述翅片3的长度均相同，则所述横管1和所述翅片3构成的立方体或长方体。不仅能够有效提升散热面积，增强散热效果，而且由于形状规整，有利于根据实际应用的需求进行多个所述横管1的自由组合，提升整体散热效率。本实施例中，所述翅片3可以通胀管工艺等连接到所述横管1上。通过胀管工艺，由于管的弹性变形将管紧紧固死，而达到紧固连接的目的，能够保证所述翅片3与所述横管1之间连接部的严密性，这样所述横管1不仅能够经受内部流体的压力，而且还能承受一定的拉伸载荷，提高对所述翅片3的承载能力。本实施例中，所述接头4包括接头本体和设置于所述接头本体上的至少一组N通接口，每组所述N通接口的N个接口通过设置于所述接头本体内的接头4流道相互连通；每组所述N通接口的N个接口分别设置于所述接头本体相邻的N个侧面；其中N≥2。根据实际应用的需求，本实施例通过接头4，可以将多个横管1与多个竖管2进行组合，以构成不同形状、大小和散热效率的换热器。所述接头4根据N通接口的组数等，分为内部接头4和端壁接头4。以三通接口5为例，即，当N＝3。所述接头本体的形状为正方体或长方体；当所述接头4为内部接头4时，在所述接头4的所述接头本体上设置两组三通接口5，将两组三通接口5沿所述接头本体的对角布置；当所述接头4为端壁接头4时，在所述接头4的所述接头本体上设置一组三通接口5。参照图1-图6，本实施例以所述横管1数量为4个，所述竖管2数量为2个为例，用所述接头4将所述横管1和所述竖管2连接起来，可根据发动机空间大小和散热需求灵活设置换热器尺寸，选择所述横管1、所述竖管2和所述翅片3的尺寸。在组装后，可在所述横管1与所述接头4的连接处、以及所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，其特征在于，包括至少一个横管、至少一个竖管和至少一个接头，所述横管与所述竖管均为中空管，所述横管通过所述接头与所述竖管相连通构成内部流道；每个所述横管上沿其长度方向间隔装有数个翅片。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，其特征在于，包括至少一个横管、至少一个竖管和至少一个接头，所述横管与所述竖管均为中空管，所述横管通过所述接头与所述竖管相连通构成内部流道；每个所述横管上沿其长度方向间隔装有数个翅片。


2.如权利要求1所述的一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，其特征在于，数个所述翅片的宽度从横管中心位置向横管两端递减。


3.如权利要求2所述的一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，其特征在于，所述横管长度了L，所述翅片距离所述横管中心位置的长度为a，所述翅片的宽度为c，则c≤2*(L/2-a)。


4.如权利要求1-3任一项所述的一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，其特征在于，每个所述翅片均以所述横管为中心轴对称。


5.如权利要求1-3任一项所述的一种用于高速吸气式发动机的拼接式换热器，其特征在于，数个所述翅片的长度均相同。

【专利技术属性】
技术研发人员：苗辉，王爱峰，唐诗白，朱江楠，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11