[发明专利]一种确定发动机外涵内空气冷却器实时放热量的方法

说明书

本申请属于航空发动机热管理系统领域，特别涉及一种确定发动机外涵内空气冷却器实时放热量的方法，空气通过串联的第一换热器与第二换热器进行两次散热，方法包括获取第一换热器的第一冷却介质的吸热量；基于第一冷却介质的吸热量计算空气在第一换热器的空气放热量；基于所述空气放热量计算共有参数，基于共有参数计算第二换热器的目标参数；其中共有参数为空气在第一换热器与第二换热器中性质相同的参数，在技术上解决不能够通过直接利用流量计测试获得高温空气流量或者难以通过复杂标定方法来确定高温空气流量的难题，利用可测得的参数获得发动机运行时实时的放热量。

技术领域

本申请属于航空发动机热管理系统领域，特别涉及一种确定发动机外涵内空气冷却器实时放热量的方法。

背景技术

随着先进航空发动机的循环参数的提升，热端部件的冷却面临更加严峻的考验。承担发动机冷却功能设计的空气系统需要从压气机抽取合适压力和温度的冷气对涡轮热端部件进行冷却。为了降低冷却引气的温度，提升冷却气品质，先进动力的某些功能流路采用空气-空气换热器和燃油-空气换热器串联工作的方式对引气进行冷却，示意图见图1。其中，本文中的空气-空气换热器和燃油-空气换热器均可称为空气冷却器。空气-空气换热器是在发动机外涵道内布置换热器利用较冷的外涵气对高温的高压压气机引气进行一次冷却，燃油-空气换热器是将一次冷却后的热空气利用更低温度的燃油进行二次冷却，进一步降低引气温度满足设计要求，同时符合能量梯级利用的思路。

高温空气通过空气-空气换热器冷却的过程中向外涵道内放热，为了定量分析通过换热器的热交换对外涵气流以及发动机热力循环性能的实际影响，需要对该放热量进行精确的测试。但目前尚未有可行且简便的方法测试该放热量。

在专利201711341713.4(一种航空发动机空气管路流量校准的方法)提出的在航空发动机整机上获得与部件试验相同部位的总压、静压、总温测试数据，根据部件试验校准的截面流量特性，获得整机上通过该管路的流量方法，由于本情景下流路中存在换热器等复杂部件，因此，难以通过该发明方法标定流量。

因此，现有的技术方案有如下缺点：

技术方面：受流量计体积和可用管路空间限制，难以设计安装流量计；受流路中复杂部件的影响，难以通过已有标定方法获得该流量；成本方面：管路中安装流量计，增加系统的复杂性且可能空间不允许；效果方面：在管路中增加流量计，使得系统更加复杂，系统的安全可靠性降低。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种确定发动机外涵内空气冷却器实时放热量的方法，空气通过串联的第一换热器与第二换热器进行两次散热，所述方法包括：

获取第一换热器的第一冷却介质的吸热量；

基于第一冷却介质的吸热量计算空气在第一换热器的空气放热量；

基于所述空气放热量计算共有参数，基于共有参数计算第二换热器的目标参数；

其中共有参数为空气在第一换热器与第二换热器中性质相同的参数。

优选的是，所述共有参数为空气流量，所述目标参数为空气在第二换热器的放热量。

优选的是，获取第一换热器的第一冷却介质的吸热量方法包括：

测量第一冷却介质的进出口压差，并基于进出口压差以及第一冷却介质的阻力特性曲线获得第一冷却介质的流量；测量第一冷却介质入口温度和出口温度，并基于第一冷却介质的流量计算第一冷却介质的吸热量。

优选的是，第一冷却介质的阻力特性曲线的建立方法为：

对第一换热器进行部件试验，获取多个第一冷却介质的流量以及流量对应的第一冷却介质的进出口压差，将多个第一冷却介质的流量以及流量对应的第一冷却介质的进出口压差拟合成曲线。

优选的是，计算空气在第一换热器的空气放热量具体方法包括：