[发明专利]用于冷却在燃气涡轮发动机内的部件的系统和方法

说明书

一种被动热交换器包括蒸发器区段，该蒸发器区段包括与待冷却的燃气涡轮发动机部件的表面互补形成的热交换表面。该热交换表面构造成以传导接触的方式热联接到部件表面。热交换器还包括与蒸发器区段以被动对流连通的方式联接的冷凝器区段，以及工作流体，其被包含在蒸发器区段和冷凝器区段内，并构造成将热从蒸发器区段被动地对流传送到冷凝器区段。

技术领域

本公开的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及用于燃气涡轮发动机内的部件的冷却系统。

背景技术

诸如涡轮风扇的燃气涡轮发动机通常包括作为发动机架构的一部分的罩下隔室(undercowl compartment)。随着涡轮风扇被改进，其中的压力比增加，导致更高的发动机和罩下温度。罩下部件包括电子部件，诸如全权限数字发动机(或电子)控制(FADEC)。此外，罩下部件还包括非电子部件，诸如可变定子导叶(VSV)执行器、可变排放阀(VBV)执行器、高压涡轮主动间隙控制(HPTACC)阀和低压涡轮主动间隙控制(LPTACC)阀。罩下部件通常包括复杂的形状，其具有以多个取向限定的几何形状，该几何形状可能对发动机操作和发动机回吸(soak-back)期间的升高的温度特别敏感，其中，在发动机停机后的一段时间内，罩下部件保持静态操作。

至少一些已知的涡轮风扇用主动冷却系统来冷却罩下部件，该主动冷却系统包括具有专用冷却通道和热辐射护罩的电风扇。主动冷却系统的使用会增加发动机重量，这也会增加燃料消耗。此外，在回吸期间，由于发动机停机，因而需要由飞行器提供电力给电风扇，从而增加飞行器重量并增加飞行器电池尺寸。如果没有安装电风扇来用于回吸冷却，则在发动机操作可能延长之后，增加的部件温度可能对维护人员、维护和维修操作造成危害。其它已知的涡轮风扇将罩下部件定位在涡轮风扇内的远程位置处。但是，一些罩下部件无法远程定位，而能够远程定位的其它罩下部件需要增加的连接部件并使整个发动机维护和维修变得复杂。

发明内容

在一个方面，提供了一种被动热交换器。被动热交换器包括蒸发器区段，该蒸发器区段包括与待冷却的燃气涡轮发动机部件的表面互补形成的热交换表面。热交换表面构造成以传导接触的方式热联接到部件表面。热交换器还包括与蒸发器区段以被动对流流动连通的方式联接的冷凝器区段，以及工作流体，其被包含在蒸发器区段和冷凝器区段内，并构造成将热从蒸发器区段被动地对流传送到冷凝器区段。

在另一个实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括发动机和机舱，该机舱至少部分地围绕发动机并在其中限定罩下空间。罩下部件靠近发动机联接并定位于罩下空间内。罩下部件包括待冷却的表面。燃气涡轮发动机还包括部件冷却系统。部件冷却系统包括被动热交换器。被动热交换器包括蒸发器区段，该蒸发器区段包括与罩下部件表面互补形成的热交换表面。热交换表面构造成以传导接触的方式热联接到罩下部件表面。热交换器还包括与蒸发器区段以被动对流连通的方式联接的冷凝器区段，以及工作流体，其被包含在蒸发器区段和冷凝器区段内，并构造成将热从蒸发器区段被动地对流传送到冷凝器区段。

在又一个方面，提供了一种冷却燃气涡轮发动机的部件的方法。该部件包括待冷却的表面，该表面定位于燃气涡轮发动机的罩下空间中。该方法包括提供被动热交换器，其包括蒸发器区段和与蒸发器区段以被动对流流动连通方式联接的冷凝器区段，蒸发器区段包括热交换表面。与部件表面互补形成热交换表面，使得热交换表面以传导接触的方式热联接到部件表面。从燃气涡轮发动机部件接收热到蒸发器区段中。该方法还包括通过被包含在蒸发器区段和冷凝器区段内的工作流体将热穿过蒸发器区段被动地传输到冷凝器区段。

附图说明

当参考附图阅读接下来详细的说明书时，将更好地理解本公开的这些和其它特征、方面和优点，在这些附图中遍及附图相似的符号代表相似的零件，其中：

图1是按照本公开的示例实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面图；

图2是联接到图1中所示的涡轮风扇发动机的发动机部件的示例性冷却系统的示意性横截面视图；