冷卻系統(tǒng)的制作方法

依照VCAT部分1技術開發(fā)合同N00014-10-D-0010，US政府在本發(fā)明中可能享有某些權利。

技術領域

本主題大體上涉及用于燃氣渦輪發(fā)動機和/或飛行器的集成冷卻系統(tǒng)。

背景技術：

燃氣渦輪發(fā)動機大體上包括與彼此流動連通地布置的風扇和核心。包括各種附屬系統(tǒng)，以確保風扇和/或核心如所期望地操作。例如，主潤滑系統(tǒng)將潤滑劑提供至例如壓縮機區(qū)段、渦輪區(qū)段、和動力齒輪箱(如果提供)內(nèi)的軸承和齒輪嚙合件。除了對此種構件提供的潤滑特性之外，主潤滑系統(tǒng)從此種構件移除熱量，使得它們可在期望的溫度范圍內(nèi)操作。

燃氣渦輪發(fā)動機的其他附屬系統(tǒng)(諸如環(huán)境控制系統(tǒng))在操作期間也需要熱量移除。因此，燃氣渦輪發(fā)動機通常包括多個熱交換器，各熱交換器專門用于燃氣渦輪發(fā)動機的單獨的附屬系統(tǒng)。燃氣渦輪發(fā)動機的這些單獨的附屬系統(tǒng)中的至少某些在燃氣渦輪發(fā)動機運行周期的可能不同的階段需要最大的熱量移除。然而，因為熱交換器專門用于單獨的系統(tǒng)，故各熱交換器必須在尺寸方面設定為適應相應的附屬系統(tǒng)所需的最大熱量移除。此種構造可導致熱交換器的低效利用。例如，此種構造可導致某些熱交換器在最大容量下操作，而其他熱交換器在標稱容量下(或者一點也不)操作。

因此，能夠有效地分配熱交換器資源的用于燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)將是有益的。更具體而言，如下用于燃氣渦輪發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)將是特別有用的，該冷卻系統(tǒng)能夠有效地分配熱交換器資源，使得更少的熱交換器或更小的熱交換器可包括在燃氣渦輪發(fā)動機中(這還可影響尺寸、重量、和相關硬件的設計)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面和優(yōu)點將在下列描述中部分地闡述，或可從描述變得明顯，或可通過本發(fā)明的實施而習得。

在本公開的一個示范實施例中，提供熱管理系統(tǒng)，其用于至少部分地并入燃氣渦輪發(fā)動機或飛行器中的至少一者中。該熱管理系統(tǒng)包括熱傳輸母線和泵，該熱傳輸母線具有流過其的熱交換流體，該泵用于在該熱傳輸母線中生成熱交換流體的流。熱管理系統(tǒng)還包括多個熱源交換器，該多個熱源交換器與熱傳輸母線中的熱交換流體熱連通。該多個熱源交換器沿該熱傳輸母線布置。該熱管理系統(tǒng)還包括至少一個熱沉(heat sink)交換器，該至少一個熱沉交換器在該多個熱源交換器的下游的場所處與熱傳輸母線中的熱交換流體持久地或選擇性地熱連通。

在本公開的另一示范實施例中，提供燃氣渦輪發(fā)動機。該燃氣渦輪發(fā)動機包括壓縮機區(qū)段和主潤滑系統(tǒng)，該壓縮機區(qū)段通過一個或更多個軸而聯(lián)接至渦輪區(qū)段，該主潤滑系統(tǒng)用于對位于壓縮機區(qū)段或渦輪區(qū)段中的至少一者中的一個或更多個構件提供潤滑。該燃氣渦輪發(fā)動機還包括熱管理系統(tǒng)，該熱管理系統(tǒng)具有熱傳輸母線和多個熱源交換器，該熱傳輸母線具有流過其的熱交換流體，該多個熱源交換器與熱傳輸母線中的熱交換流體熱連通。該多個熱源交換器沿熱傳輸母線布置且包括熱交換器，該熱交換器用于熱量從主潤滑系統(tǒng)轉移至熱傳輸母線中的熱交換流體。該熱管理系統(tǒng)還包括至少一個熱沉交換器，該至少一個熱沉交換器在該多個熱源交換器的下游的場所處與熱傳輸母線中的熱交換流體持久地或選擇性地熱連通。

參照下列描述和所附權利要求，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解。并入本說明書中并組成其一部分的附圖例示了本發(fā)明的實施例，且與說明一起用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

本發(fā)明的針對本領域技術人員的完整且能夠實現(xiàn)的公開，包括其最佳實施方式，在參照附圖作出的說明書中得到闡述，在附圖中：

圖1是根據(jù)本主題的各種實施例的示范渦輪發(fā)動機的示意、截面圖。

圖2是根據(jù)本公開的示范實施例的熱管理系統(tǒng)的簡化示意圖。

圖3是根據(jù)本公開的另一示范實施例的熱管理系統(tǒng)的簡化示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細地參考本發(fā)明的現(xiàn)有實施例，其一個或更多個示例在附圖中例示出。詳細描述使用數(shù)字和字母標號，以參照圖中的特征。附圖和說明中的類似或相似的標號用于參照本發(fā)明的類似或相似的部分。如在本文中使用的，用語“第一”、“第二”、和“第三”可以可互換地用于將一個構件與另一個區(qū)分開，且不意圖表示單獨的構件的場所或重要性。用語“上游”和“下游”指關于流體通路中流體流的相對方向。例如，“上游”指流體從其流動的方向，且“下游”指流體流流往其的方向。

現(xiàn)在參考附圖，其中，相同的標號貫穿附圖指示同樣的元件，圖1是根據(jù)本公開的示范實施例的燃氣渦輪發(fā)動機的示意、截面圖。更具體而言，對于圖1的實施例，燃氣渦輪發(fā)動機為高旁通渦輪風扇噴氣式發(fā)動機10，在本文中稱作“渦輪風扇發(fā)動機10”。如圖1所示，渦輪風扇發(fā)動機10限定軸向方向A(其與提供以用于參考的縱向中心線12平行地延伸)和徑向方向R。一般來說，渦輪風扇發(fā)動機10包括風扇區(qū)段14和配置在風扇區(qū)段14的下游的核心渦輪發(fā)動機16。

所描繪的示范核心渦輪發(fā)動機16大體上包括基本上管狀的外殼體18，該外殼體18限定環(huán)形進口20。外殼體18以串流的關系包圍：壓縮機區(qū)段，其包括增壓機或低壓(LP)壓縮機22和高壓(HP)壓縮機24；燃燒區(qū)段26；渦輪區(qū)段，其包括高壓(HP)渦輪28和低壓(LP)渦輪30；和噴氣式排氣噴嘴區(qū)段32。高壓(HP)軸或轉軸34將HP渦輪28驅動地連接至HP壓縮機24。低壓(LP)軸或轉軸36將LP渦輪30驅動地連接至LP壓縮機22。

對于描繪的實施例，風扇區(qū)段14包括可變槳距風扇38，該可變槳距風扇38具有以間隔開的方式聯(lián)接至盤42的多個風扇葉片40。如所描繪的，風扇葉片40大體上沿徑向方向R從盤42向外延伸。各風扇葉片40能夠通過風扇葉片40操作地聯(lián)接至合適的促動部件44來圍繞傾斜軸線P相對于盤42旋轉，促動部件44構造成一致地集體改變風扇葉片40的槳距。風扇葉片40、盤42、和促動部件44能夠通過跨過動力齒輪箱46的LP軸36而圍繞縱向軸線12一起旋轉。動力齒輪箱46包括多個齒輪，以用于將LP軸36的轉速逐漸地降低至更有效率的旋轉風扇速度。

仍參考圖1的示范實施例，盤42由具有空氣動力學外形的可旋轉前轂48覆蓋，以促進通過多個風扇葉片40的空氣流。此外，示范風扇區(qū)段14包括環(huán)形風扇殼體或外機艙50，環(huán)形風扇殼體或外機艙50周向地環(huán)繞風扇38和/或核心渦輪發(fā)動機16的至少一部分。應當理解的是，機艙50可構造成通過多個周向地間隔的出口導向導葉52而相對于核心渦輪發(fā)動機16得到支撐。而且，機艙50的下游區(qū)段54可在核心渦輪發(fā)動機16的外部分上延伸，以便在其間限定旁通空氣流通道56。

在渦輪風扇發(fā)動機10的操作期間，大量的空氣58通過機艙50和/或風扇區(qū)段14的相關進口60進入渦輪風扇10。在大量的空氣58行進跨過風扇葉片40時，由箭頭62指示的空氣58的第一部分被引導或發(fā)送到旁通空氣流通道56中，且由箭頭64指示的空氣58的第二部分被引導或發(fā)送到LP壓縮機22中?？諝獾牡谝徊糠?2與空氣的第二部分64之間的比率通常稱為旁通比。然后空氣的第二部分64的壓力在其被發(fā)送通過高壓(HP)壓縮機24且到燃燒區(qū)段26中時增加，在燃燒區(qū)段26處，其與燃料混合且焚燒，以提供燃燒氣體66。隨后，燃燒氣體66被發(fā)送通過HP渦輪28和LP渦輪30，在此提取來自燃燒氣體66的熱能和/或動能的一部分。

燃燒氣體66然后被發(fā)送通過核心渦輪發(fā)動機16的噴氣式排氣噴嘴區(qū)段32以提供推進推力。同時，在空氣的第一部分62從渦輪風扇10的風扇噴嘴排氣區(qū)段76排出之前被發(fā)送通過旁通空氣流通道56時，該空氣的第一部分62的壓力顯著地增加，從而也提供推進推力。

而且，如示意性地描繪的，示范渦輪風扇發(fā)動機10還包括各種附屬系統(tǒng)，以輔助渦輪風扇發(fā)動機10和/或包括該渦輪風扇發(fā)動機10的飛行器的操作。例如，示范風扇渦輪發(fā)動機10還包括主潤滑系統(tǒng)78,，該主潤滑系統(tǒng)78構造成將潤滑劑提供至例如壓縮機區(qū)段(包括LP壓縮機22和HP壓縮機24)、渦輪區(qū)段(包括HP渦輪28和LP渦輪30)、HP轉軸34、LP轉軸36、和動力齒輪箱46中的各種軸承和齒輪嚙合件。由主潤滑系統(tǒng)78提供的潤滑劑可提高此種構件的使用壽命且可從此種構件移除一定量的熱量。此外，渦輪風扇發(fā)動機10包括壓縮機冷卻空氣(CCA)系統(tǒng)80，以用于將空氣從HP壓縮機24或LP壓縮機22中的一者或二者提供至HP渦輪28或LP渦輪30中的一者或二者。而且，示范渦輪風扇發(fā)動機10包括主動熱間隙控制(ACC)系統(tǒng)，以用于冷卻渦輪區(qū)段的殼體，以貫穿各種發(fā)動機操作條件將各種渦輪轉子葉片與渦輪殼體之間的間隙維持在期望范圍內(nèi)。此外，示范渦輪風扇發(fā)動機10包括發(fā)電機潤滑系統(tǒng)84，以用于對發(fā)電機提供潤滑，以及用于發(fā)電機的冷卻/熱量移除。發(fā)電機可將電功率提供至例如用于渦輪風扇發(fā)動機10的啟動馬達和/或渦輪風扇發(fā)動機10和/或包括渦輪風扇發(fā)動機10的飛行器的各種其他電子構件。

如還示意性地描繪的，示范渦輪風扇發(fā)動機10驅動或允許用于包括示范渦輪風扇發(fā)動機10的飛行器的各種其他附屬系統(tǒng)。例如，示范渦輪風扇發(fā)動機10將來自壓縮機區(qū)段的壓縮空氣提供至環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)86。ECS 86可對飛行器的艙室提供空氣供應，以用于加壓和熱控制。此外，可將空氣從示范渦輪風扇發(fā)動機10提供至電子冷卻系統(tǒng)88，以用于將渦輪風扇發(fā)動機10和/或飛行器的某些電子構件的溫度維持在期望的范圍內(nèi)。

現(xiàn)有渦輪風扇發(fā)動機10對于這些附屬系統(tǒng)中的各個包括單獨的熱交換器，以從此種系統(tǒng)中的空氣和/或潤滑移除熱量。然而，本公開的方面包括熱管理系統(tǒng)100(見圖2)，以用于從此種附屬系統(tǒng)中的一些或全部轉移熱量，以更有效率地移除此種熱量。

然而，應當理解的是，圖1中描繪的示范渦輪風扇發(fā)動機10僅作為示例，且在其他示范實施例中，本公開的其他方面可額外地或備選地應用至任何其他合適的燃氣渦輪發(fā)動機。例如，在其他示范實施例中，渦輪風扇發(fā)動機10可作為代替為任何其他合適的航空燃氣渦輪發(fā)動機，諸如渦輪噴氣式發(fā)動機、渦輪軸發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機等。此外，在另外其他實施例中，示范渦輪風扇發(fā)動機10可包括任何其他合適的附屬系統(tǒng)或可操作地連接至其。此外，或備選地，示范渦輪風扇發(fā)動機10可不包括上述附屬系統(tǒng)中的一個或更多個或可操作地連接至其。

現(xiàn)在參考圖2，提供根據(jù)本公開的示范實施例的熱管理系統(tǒng)100的示意、流程圖，該熱管理系統(tǒng)用于至少部分地并入圖1的示范渦輪風扇發(fā)動機10中。

如圖所示，熱管理系統(tǒng)100大體上包括熱傳輸母線102。熱傳輸母線102包括流過其的中間熱交換流體，且可由一個或更多個合適的流體導管形成。該熱交換流體可為具有高溫操作范圍的不可壓縮流體。例如，在某些實施例中，熱交換流體可為水和乙醇混合物、或任何合適的介電流體。泵104與熱交換流體流體連通地設在熱傳輸母線102中，以用于在熱傳輸母線102中生成熱交換流體的流。如在圖2中所見的，泵104可生成大體上沿順時針方向穿過熱傳輸母線102的熱交換流體的流。泵104可為包括葉輪的旋轉泵，或備選地可為任何其他合適的流體泵。此外，泵104可由電動馬達供能，或者備選地可與例如渦輪風扇發(fā)動機10的HP軸34或LP軸36機械地連通且由它們供能。

而且，示范熱管理系統(tǒng)100包括與熱傳輸母線102中的熱交換流體熱連通的多個熱源交換器106。該多個熱源交換器106構造成將熱量從渦輪風扇發(fā)動機10的附屬系統(tǒng)中的一個或更多個(或與渦輪風扇發(fā)動機10可操作地連通)轉移至熱傳輸母線102中的熱交換流體。例如，在某些示范實施例中，多個熱源交換器106可包括以下中的兩個或更多個：主潤滑系統(tǒng)熱交換器，其用于從主潤滑系統(tǒng)78轉移熱量；CCA系統(tǒng)熱源交換器，其用于從CCA系統(tǒng)80轉移熱量；ACC系統(tǒng)熱源交換器，其用于從ACC系統(tǒng)82轉移熱量；發(fā)電機潤滑系統(tǒng)熱源交換器，其用于從發(fā)電機潤滑系統(tǒng)84轉移熱量；ECS熱交換器，其用于從ECS 86轉移熱量；和電子冷卻系統(tǒng)熱交換器，其用于從電子冷卻系統(tǒng)88轉移熱量。因此，根據(jù)圖2的示范實施例的熱管理系統(tǒng)100可將熱量從各種獨立的系統(tǒng)轉移至熱傳輸母線102中的熱交換流體以用于移除。

對于所描繪的實施例，存在三個熱源交換器106，這三個熱源交換器106各自沿熱傳輸母線102串流地布置。然而，在其他示范實施例中，可包括任何其他合適數(shù)量的熱源交換器106，且熱源交換器106中的一個或更多個可沿熱傳輸母線102并流地布置。例如，在其他實施例中，可僅存在與熱傳輸母線102中的熱交換流體熱連通的至少兩個熱源交換器106，或備選地，可存在與熱傳輸母線102中的熱交換流體熱連通的至少四個熱源交換器106、至少五個熱源交換器106、或至少六個熱源交換器106。

此外，圖2的示范熱管理系統(tǒng)100還包括至少一個熱沉交換器108，該熱沉交換器108與熱傳輸母線102中的熱交換流體持久地或選擇性地熱連通。該至少一個熱沉交換器108位于多個熱源交換器106的下游，且構造成用于將熱量從熱傳輸母線102中的熱交換流體轉移至例如大氣、燃料、風扇射流等。例如，在某些實施例中，該至少一個熱沉熱交換器108可包括RAM熱交換器、燃料熱交換器、風扇射流熱交換器、或放出空氣熱交換器中的至少一個。該RAM熱交換器可構造為“空氣到熱交換流體”熱交換器，其集成到渦輪風扇發(fā)動機10或包括渦輪風扇發(fā)動機10的飛行器中的一者或二者中。在操作期間，RAM熱交換器可通過使一定量的RAM空氣流動越過RAM熱交換器來從其中的任何熱交換流體移除熱量。此外，燃料熱交換器為“流體到熱交換流體”熱交換器，其中，來自熱交換流體的熱量被轉移至用于渦輪風扇發(fā)動機10的液體燃料的射流。而且，風扇射流熱交換器一般是“空氣到熱交換流體”熱交換器，其使例如旁通空氣流動越過熱交換流體以從熱交換流體移除熱量。此外，放出空氣熱交換器一般為“空氣到熱交換流體”熱交換器，其使例如來自LP壓縮機的放出空氣流動越過熱交換流體以從熱交換流體移除熱量。

對于圖2的實施例，所描繪的熱管理系統(tǒng)100的至少一個熱沉交換器108包括多個單獨的熱沉交換器108。更具體而言，對于圖2的實施例，該至少一個熱沉交換器108包括串聯(lián)地布置的三個熱沉交換器108。這三個熱沉交換器108構造為RAM熱交換器、燃料熱交換器、和風扇射流熱交換器。然而，在其他示范實施例中，該至少一個熱沉交換器108可包括任何其他合適數(shù)量的熱沉交換器108。例如，在其他示范實施例中，可提供單個熱沉交換器108，可提供至少兩個熱沉交換器108，可提供至少四個熱沉交換器108，或可提供至少五個熱沉交換器108。此外，在另外其他實施例中，至少一個熱沉交換器108中的兩個或更多個可備選地與彼此并流地布置。

所描繪的多個熱沉交換器108與熱傳輸母線102中的熱交換流體選擇性地熱連通。更具體而言，所描繪的熱管理系統(tǒng)100包括多個旁通線路110，以用于選擇性地繞過多個熱沉交換器108中的各熱沉交換器108。各旁通線路110在上游接合點112與下游接合點114之間延伸，該上游接合點112位于相應熱沉交換器108的正上游，且該下游接合點114位于相應熱沉交換器108的正下游。此外，各旁通線路110經(jīng)由三通熱沉閥116而與熱傳輸母線102在相應的上游接合點112處會合。三通熱沉閥116各自包括進口、第一出口、和第二出口，該進口與熱傳輸母線102流體地連接，該第一出口與熱傳輸母線102流體地連接，該第二出口與旁通線路110流體地連接。三通熱沉閥116可各自為可變通過量三通閥，使得該三通熱沉閥116可改變從進口到第一和/或第二出口的通過量。例如，三通熱沉閥116可構造成用于提供大約在從進口到第一出口的熱交換流體的百分之零(0%)與百分之一百(100%)之間，且類似地，三通熱沉閥116可構造成用于提供大約在從進口到第二出口的熱交換流體的百分之零(0%)和百分之一百(100%)之間。

值得注意的是，三通熱沉閥116可與渦輪風扇發(fā)動機10和/或包括渦輪風扇發(fā)動機10的飛行器的控制器可操作地通信。該控制器可基于例如渦輪風扇發(fā)動機10和/或飛行器的操作條件、熱交換流體的溫度、和/或任何其他合適的變量而繞過至少一個熱沉交換器108中的一個或更多個。備選地，該控制器可基于用戶輸入來繞過至少一個熱沉交換器108中的一個或更多個。

此外，各旁通線路110還在相應的下游接合點114處與熱傳輸母線102會合。在各熱沉交換器108與下游接合點114之間，熱傳輸母線102包括止回閥118，以用于確保熱交換流體的適當流動方向。更具體而言，止回閥118防止熱交換流體從下游接合點114朝相應的熱沉交換器108流動。

圖2的熱管理系統(tǒng)100可從渦輪風扇發(fā)動機10和/或飛行器的各種附屬系統(tǒng)更有效率地移除熱量。例如，取決于渦輪風扇發(fā)動機10和/或飛行器的各種操作條件，該各種附屬系統(tǒng)可生成變動量的熱量。然而，不是所有的附屬系統(tǒng)都限定相同的熱量樣式(即，不是所有的附屬系統(tǒng)都同時地發(fā)熱和冷卻)。例如，主潤滑系統(tǒng)78可能在渦輪風扇發(fā)動機10的高負載條件期間要求最大量的熱量移除。然而，相反，ECS 86可能在高海拔飛行期間要求最大量的熱量移除。因此，通過結合用于各種不同附屬系統(tǒng)的熱量移除，可要求更少的熱交換器來移除期望量的熱量，并且/或者可需要更小的熱交換器以移除期望量的熱量。

此外，由于與熱傳輸母線102中的熱交換流體選擇性地熱連通的各種熱沉交換器108的構造，可以以更有效率的方式從各種附屬系統(tǒng)移除熱量。例如，當要求從熱交換流體移除相對少量的熱量時，可使用最有效率的熱沉交換器108且繞過其他。然而，當要求從熱交換流體移除相對大量的熱量時，還可使用額外的熱沉交換器108。值得注意的是，此種構造可允許利用燃料熱交換器，而沒有將燃料加熱至需要包括除氧系統(tǒng)的點的風險。例如，當燃料的溫度增大超過預定界限(從而要求除氧系統(tǒng))時，現(xiàn)有的燃料熱交換器有燃料系統(tǒng)內(nèi)的燃料焦化或沉積物形成的風險。然而，由于用于所描繪的實施例的各種熱沉交換器108的冗余和選擇性的構造，可在燃料到達此種預定界限之前停止使用燃料熱交換器。

此外，在包括具有旁通能力的多個熱沉交換器108的示范實施例中，例如，額外的熱沉交換器具有對熱管理系統(tǒng)100增加冗余性的益處。例如，在熱沉交換器108中的一個或更多個或熱傳輸母線102的相關部分故障的情況下，熱交換流體可被繞至此種故障發(fā)送，且系統(tǒng)100可持續(xù)提供至少一些熱量移除。

此外，應當理解的是，在至少某些示范實施例中，熱管理系統(tǒng)100可額外地構造成加熱油，例如，當在寒冷條件下操作時或當起動飛行器和/或發(fā)動機時。例如，在某些示范實施例中，熱管理系統(tǒng)100可繞過熱沉交換器108的各個，使得來自熱源交換器106中的一個的熱量可用于加熱來自熱源中的不同的一個的油。例如，來自熱源交換器106中的一個的熱量可用于加熱來自主潤滑系統(tǒng)78的潤滑油，以允許動力齒輪箱46中的適當?shù)臐櫥驼承浴?/p>

仍參考圖2，所描繪的示范熱管理系統(tǒng)100還使用制冷循環(huán)以從各種熱源交換器106更有效率地移除熱量。具體而言，熱管理系統(tǒng)100包括壓縮機120和膨脹裝置122，該壓縮機120用于壓縮熱傳輸母線102中的熱交換流體，該膨脹裝置122用于使熱傳輸母線102中的熱交換流體膨脹。值得注意的是，通過此種構造(和其他)，熱交換流體可以不是不可壓縮流體。壓縮機120在熱源交換器106的下游和至少一個熱沉交換器108的上游的場所處與熱交換流體選擇性地流體連通。相反，膨脹裝置122在至少一個熱沉交換器108的下游和熱源交換器106的上游的場所處與熱交換流體選擇性地流體連通。在此種示范實施例中，壓縮機120可由例如電動馬達驅動，或者備選地，可與渦輪風扇發(fā)動機10的旋轉構件(諸如HP軸34或LP軸36)機械地連通且由其驅動。值得注意的是，通過此種構造，一個或更多個熱沉交換器108作用為冷凝器，且多個熱源交換器106作用為蒸發(fā)器。此種構造可允許從各種熱源交換器106的更有效率的熱量移除，和對一個或更多個熱沉交換器108的熱轉移。還應理解的是，在某些示范實施例中，膨脹裝置122可用作動力生成裝置，該動力生成裝置構造成由穿過其的熱交換流體的流動來生成旋轉動力。

如所描繪的，熱傳輸母線102額外地包括壓縮機旁通線路124和膨脹裝置旁通線路126，該壓縮機旁通線路124用于選擇性地繞過壓縮機120，該膨脹裝置旁通線路126用于選擇性地繞過膨脹裝置122。而且，三通壓縮機旁通閥128定位在上游接合點130處，以用于選擇性地繞過壓縮機120，且類似地，三通膨脹裝置旁通閥132定位在上游接合點134處，以用于選擇性地繞過膨脹裝置122。三通壓縮機旁通閥128和三通膨脹裝置旁通閥132可各自以與上面描述為用于繞過相應熱沉交換器108的操作的示范三通熱沉閥116基本上相同的方式構造。

此外，圖2的示范熱管理系統(tǒng)100包括用于對飛行器的某些構件進行防凍的特征。具體而言，示范熱管理系統(tǒng)100包括防凍模塊(de-icing module)136，該防凍模塊136在多個熱源交換器106的下游和至少一個熱沉交換器108的上游的場所處與熱傳輸母線102中的熱交換流體熱連通。防凍模塊136可構造成使用來自熱傳輸母線102中的熱交換流體的熱量，以使飛行器的易受結冰影響的構件變暖。取決于例如飛行器和大氣條件，冰可傾向于在飛行器的機身、飛行器的機翼等上形成。因此，在某些實施例中，防凍模塊136可包括一個或更多個流體線路(未示出)，該一個或更多個流體線路與例如飛行器的機身、飛行器的機翼等的表面熱連通地安裝。當使用時，防凍模塊136的流體線路可提供熱傳輸母線102中的熱交換流體的穿過其的流動，或者備選地，可具有單獨的防凍流體，該單獨的防凍流體使用例如防凍熱交換器(未示出)來從熱交換流體轉移熱量。

與上述各種熱管理系統(tǒng)100構件一樣，熱管理系統(tǒng)100額外地包括旁通線路138，以用于選擇性地繞過防凍模塊136。三通防凍模塊閥140定位在上游接合點142處，以用于選擇性地啟用防凍模塊136。三通防凍模塊閥140可以以與上面描述為用于繞過相應的熱沉交換器108的操作的示范三通熱沉閥116基本上相同的方式構造。

此外，圖2的示范熱管理系統(tǒng)100額外地包括燃料致冷器(fuel chiller)144，該燃料致冷器144在多個熱源交換器106的上游和至少一個熱沉交換器108的下游的場所處與熱傳輸母線102中的熱交換流體選擇性地熱連通。燃料致冷器144可構造成從渦輪風扇發(fā)動機10的燃料移除熱量，以輔助將燃料維持在期望的溫度范圍內(nèi)。與圖2的熱管理系統(tǒng)100的各種其他構件一樣，熱管理系統(tǒng)100額外地包括用于選擇性地繞過燃料致冷器144的燃料致冷器旁通線路146、和三通燃料致冷器旁通閥148。三通燃料致冷器旁通閥148位于上游接合點150處且流體地連接熱傳輸母線102和燃料致冷器旁通線路146。燃料致冷器旁通閥148可為可變通過量三通閥，其以與上面描述為用于繞過相應的熱沉交換器108的操作示范三通熱沉閥116基本上相同的方式構造。

然而，應當理解的是，熱管理系統(tǒng)100僅是作為示例提供的，且在其他示范實施例中，熱管理系統(tǒng)100可以以任何其他合適的方式構造。例如，在其他示范實施例中，熱管理系統(tǒng)100可以不構造作為制冷劑循環(huán)，即，熱管理系統(tǒng)100可以不包括壓縮機120或膨脹裝置122中的一者或二者。此外，在其他示范實施例中，熱管理系統(tǒng)100可以不包括圖2中描繪的某些其他構件，諸如防凍模塊136和/或燃料致冷器144，或者備選地，可包括未在本文中描述的其他構件。

根據(jù)本公開的示范實施例的熱管理系統(tǒng)可允許燃氣渦輪發(fā)動機和包括此種燃氣渦輪發(fā)動機的飛行器更有效率地操作。更具體而言，包括根據(jù)本公開的示范實施例的熱管理系統(tǒng)可允許減小燃氣渦輪發(fā)動機的核心的體積，因為可要求更少的熱交換器和/或更小的熱交換器以維持期望的量的熱量移除。此外，使用根據(jù)本公開的示范實施例的熱管理系統(tǒng)移除的熱量可允許將此種熱量重定向至需要熱量來操作的一個或更多個附屬系統(tǒng)。

現(xiàn)在參考圖3，提供根據(jù)本公開的另一示范實施例的熱管理系統(tǒng)100。圖3中示意性地描繪的示范熱管理系統(tǒng)100可以以與參考圖2在上面描述的示范熱管理系統(tǒng)100基本上相同的方式構造。已在圖3中使用相似的標號以標識與圖2的熱管理系統(tǒng)100相同或類似的構件。

對于圖3的實施例，熱管理系統(tǒng)100并入飛行器200中且至少部分地并入燃氣渦輪發(fā)動機中。具體而言，熱管理系統(tǒng)100并入飛行器200和第一渦輪風扇發(fā)動機202和/或第二渦輪風扇發(fā)動機204中。第一和第二渦輪風扇發(fā)動機202、204可以各自以與在上面參考圖1描述的示范渦輪風扇發(fā)動機10基本上相同的方式構造。

此外，如所描繪的，圖3的示范熱管理系統(tǒng)100包括熱傳輸母線102，以及泵104，該熱傳輸母線102具有流過其的熱交換流體，泵用于在熱傳輸母線102中生成熱交換流體的流。此外，示范熱管理系統(tǒng)100包括多個熱源交換器106和至少一個熱沉交換器108。該多個熱源交換器106與熱傳輸母線102中的熱交換流體熱連通，且該至少一個熱沉交換器108與熱傳輸母線102中的熱交換流體持久地或選擇性地熱連通。

與在上面參考圖2描述的示范熱管理系統(tǒng)100一樣，對于圖3的示范熱管理系統(tǒng)100，該至少一個熱沉交換器108定位在多個熱源交換器106下游的場所處。然而，對于圖3的實施例，示范熱管理系統(tǒng)100可集成到飛行器200和渦輪風扇發(fā)動機202二者中。例如，在圖3的示范實施例中，熱源交換器106中的一個或更多個可位于渦輪風扇發(fā)動機202中，且熱源交換器106中的一個或更多個可位于飛行器200中。類似地，熱沉交換器108中的一個或更多個可位于渦輪風扇發(fā)動機202中，且熱沉交換器108中的一個或更多個可位于飛行器200中。

此外，示范熱管理系統(tǒng)100的其他元件可定位在任何合適的場所處。例如，如示意性地描繪的，圖3的熱管理系統(tǒng)100包括防凍模塊136，該防凍模塊136具有熱線路206(以虛線繪出)，以用于加熱飛行器200的某些構件。因此，防凍模塊136的熱線路206可防止或矯正例如飛行器200的機翼210的前緣208上的結冰條件。

本書面說明使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳實施方式，并且還使任何本領域技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制造并且使用任何裝置或系統(tǒng)，并執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的可申請專利的范圍由權利要求限定，并且可包括由本領域技術人員想到的其他示例。如果這些其他示例包括不與權利要求的字面語言不同的結構元件，或者如果這些其他示例包括與權利要求的字面語言無顯著差別的等同結構元件，則這些其他示例意圖在權利要求的范圍內(nèi)。