[发明专利]包括热管理系统的燃气涡轮发动机及其操作方法

说明书

本公开内容涉及燃气涡轮发动机及其操作方法，该燃气涡轮发动机包括：外罩；风扇，所述风扇至少部分地由外罩围绕；涡轮机械，所述涡轮机械驱动地联接到风扇，并且至少部分地由外罩围绕。外罩与涡轮机械一起限定旁路气流通道。涡轮机械包括压缩机区段，所述压缩机区段部分地限定核心空气流动路径。涡轮机械还包括：热阱热交换器；和热管理管道组件，所述热管理管道组件限定在入口与出口之间延伸并沿径向方向安置在核心空气流动路径与旁路气流通道之间的热管理管道流动路径，所述出口选择性地与涡轮机械的核心隔室气流连通，并且热阱热交换器安置成与热管理涵道流动路径热连通，用于在操作期间将热量传递到通过热管理涵道流动路径的气流。

技术领域

本发明主题一般涉及一种热管理系统，并且更具体来说涉及一种具有用于排热的单独流动路径的燃气涡轮发动机及其操作方法。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括风扇和涡轮机械。涡轮机械通常包括入口、一个或多个压缩机、燃烧器和至少一个涡轮机。压缩机压缩空气，所述空气被引导到燃烧器，在燃烧器中与燃料混合。随后点燃混合物以产生热燃烧气体。燃烧气体随后被引导到涡轮机，所述涡轮机从燃烧气体中提取能量用于为压缩机提供动力，以及用于产生有用功以便推进飞行中的飞机或为诸如发电机的负载提供动力。

在至少某些实施例中，涡轮机械和风扇至少部分地由外罩围绕。在此类实施例中，外罩与涡轮机械一起限定旁路气流通道。另外，涡轮机械相对于外罩通过一个或多个出口导向轮叶/支柱支撑。

在燃气涡轮发动机的操作期间，各种系统可产生相对大量的热量。燃气涡轮发动机的热管理系统可从这些系统中的一个或多个收集热量，以将此类系统的温度保持在可接受的操作范围内。热管理系统可通过一个或多个热交换器排出此类热量。在至少某些实施例中，这些热交换器中的至少一个可集成到暴露于旁路气流通道的一个或多个部件中，诸如在涡轮机械与外罩之间延伸的一个或多个支柱。

然而，包括集成到暴露于旁路气流通道的一个或多个部件中的一个或多个热交换器可能对通过旁路气流通道的气流具有不利影响。因此，能够排出来自燃气涡轮发动机的各种部件的热量而不会不利地影响通过旁路气流通道的气流的热管理系统将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下说明中阐明，或根据所述说明可显而易见，或可以通过实施本发明了解到。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定轴向方向。燃气涡轮发动机包括：外罩；风扇，所述风扇至少部分地由外罩围绕；以及涡轮机械，所述涡轮机械驱动地联接到风扇，并且至少部分地由外罩围绕。外罩与涡轮机械一起限定旁路气流通道。涡轮机械包括压缩机区段，所述压缩机区段部分地限定核心空气流动路径，涡轮机械沿径向方向进一步限定核心空气流动路径外部的核心隔室。涡轮机械还包括：热阱热交换器；和热管理管道组件，所述热管理管道限定在入口与出口之间延伸并沿径向方向安置在核心空气流动路径与旁路气流通道之间的热管理管道流动路径，所述出口选择性地与核心隔室气流连通，并且热阱热交换器安置成与热管理管道流动路径热连通，用于在操作期间将热量传递到通过热管理管道流动路径的气流。

在某些示例性实施例中，涡轮机械的压缩机区段包括压缩机，其中热管理管道流动路径的入口在压缩机上游的某一位置处与核心空气流动路径气流连通。

例如，在某些示例性实施例中，压缩机是低压压缩机，其中压缩机区段进一步包括高压压缩机，并且其中核心隔室围绕高压压缩机的至少一部分。

在某些示例性实施例中，涡轮机械的压缩机区段包括具有压缩机转子叶片段的压缩机，并且其中热管理管道组件包括由压缩机的所述压缩机转子叶片段驱动的辅助风扇。

例如，在某些示例性实施例中，热管理管道组件的辅助风扇沿径向方向安置在压缩机的压缩机转子叶片段的外部。

在某些示例性实施例中，热管理管道组件进一步包括安置在热管理管道流动路径内的可变导向轮叶段。