[实用新型]航空发动机及其预冷防冰复合系统

说明书

本实用新型提供一种预冷防冰复合系统，布置在航空发动机中，预冷防冰复合系统具有设置于核心机舱的换热位，还具有冷却气路和防冰气路，冷却气路将冷却气流从燃烧室机匣引出至换热位，防冰气路将外涵气流从外涵道引出至换热位，冷却气流与外涵气流在换热位进行热交换，冷却气路将热交换后的冷却气流引入高压涡轮机匣内，作为用于预冷高压涡轮叶片的涡轮冷却气，并且，防冰气路将热交换后的外涵气流引向分流环唇口，作为用于预热分流环唇口的防冰热气。本实用新型还提供一种包括上述预冷防冰复合系统的航空发动机。上述预冷防冰复合系统不仅可以降低涡轮冷却气温度，还可以降低防冰热气对核心机内部功率的耗费。

技术领域

本实用新型涉及一种航空发动机，更具体地，涉及一种布置在航空发动机中的预冷防冰复合系统。

背景技术

在航空发动机中，为了使涡轮叶片能够长期在高温下工作，必须向涡轮叶片引入冷却空气进行冷却。传统高压涡轮冷却气流路原理如图1所示，高压压气机末端气流流经燃烧室机匣内部外环腔，再进入高压涡轮，流经高压涡轮叶片，实施冷却。随着高压压气机压比的提高，用于冷却高压涡轮叶片的涡轮冷却气温度也随之升高，耗费的冷却气量随之增高，也增加了发动机耗油量。也即，目前的涡轮叶片冷却方案中，存在高压涡轮叶片冷却气温度较高的问题。

在高空低温环境飞行时，航空发动机的分流环唇口和短舱唇口会出现结冰现象，这不仅会降低发动机起动性能，而且冰块有可能会脱落掉进发动机内部，引起其他故障。目前很多发动机采用热气防冰方式，例如，在唇口内周向均布喷出热气的小孔，从高压压气机内部引出一股热气，利用热气流直接喷洒在易结冰的唇口位置，使热气流热量传递到唇口的外表面，来实现防冰功能。以LEAP系列发动机为例，通过从高压压气机七级导叶位置引出两股高温高压气体，分别通向短舱进气道唇口位置和发动机分流环前段，通过喷洒热气来实现防冰功能。无论是分流环防冰还是短舱防冰，所需热气都要从高压压气机内部引出，通过直接喷洒热气的方式实现防冰功能。而由于这些热气是直接从发动机核心机内部引出的高温高压气体，因而会对发动机的功率造成一定的消耗，或者，需要从发动机内部提取一部分功率，这对发动机性能造成了一定程度的降低。也即，目前的唇口防冰预热方案中，存在发动机防冰引气消耗发动机功率的问题。

发明人分析认为，如果能够利用一些附加手段，使得用于冷却高压涡轮叶片的冷却气也即涡轮冷却气温度降低，那么前面提及的高压涡轮叶片冷却中的问题即可迎刃而解。另外，如果可以改进防冰系统的一些设计，使得防冰热气的来源不耗费核心机内部功率，而没有这部分功率消耗，可以进一步降低发动机的耗油率，这对发动机性能提高也必然会是有益的。

因此，需要提供一种解决方案，可以解决上面提及的两个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种预冷防冰复合系统，不仅可以降低涡轮冷却气温度，还可以降低防冰热气对核心机内部功率的耗费。

本实用新型提供一种预冷防冰复合系统，布置在航空发动机中，所述预冷防冰复合系统具有设置于核心机舱的换热位，还具有冷却气路和防冰气路，所述冷却气路将冷却气流从燃烧室机匣引出至所述换热位，所述防冰气路将外涵气流从外涵道引出至所述换热位，所述冷却气流与所述外涵气流在所述换热位进行热交换，所述冷却气路将热交换后的所述冷却气流引入高压涡轮机匣内，作为用于预冷高压涡轮叶片的涡轮冷却气，并且，所述防冰气路将热交换后的所述外涵气流引向分流环唇口，作为用于预热分流环唇口的防冰热气。

在一个实施方式中，在所述换热位设置有换热器，所述换热器包括外罩和设置于所述外罩内的换热管，所述换热器包括外罩和设置于所述外罩内的换热管，所述冷却气流与所述外涵气流中的第一方流经所述换热管，所述冷却气流与所述外涵气流中的第二方流经所述外罩和所述换热管之间的空间，借此实现所述冷却气流与所述外涵气流的热交换。

在一个实施方式中，所述冷却气流流经所述换热管。

在一个实施方式中，所述换热管包括并联的多个螺旋管。