一种航空发动机燃油热管理架构的制作方法

1.本技术属于燃油热管理技术领域，具体涉及一种航空发动机燃油热管理架构。


背景技术：

2.随着飞机性能的提高，其机电系统散热量大幅增加，飞机上的冷源热沉包括燃油和冲压空气，但由于飞机隐身的要求限制了从机外引入冲压空气，而飞机复合材料的应用降低了燃油通过油箱结构向外散热的能力，因此，飞机只能更多的利用燃油的热沉，这使得发动机燃油进口温度不断升高，同时飞机将部分机电系统部件散热交由发动机燃油系统来进行散热，由于燃油结焦问题的存在，使得燃油的热沉有一定限制，同时发动机匹配高性能飞机，发动机自身滑油系统的散热本身已很困难，再加上飞机来的热量，这给发动机燃滑油综合热管理带来了新的挑战。因此，需要针对发动机燃油进口温度提升，飞机部件散热量提升，燃油热沉一定的情况下，深度挖掘发动机的冷源的散热能力，采用新的技术手段，设计满足飞机以及发动机需求的热管理架构。
3.图1给出了现有发动机燃油热管理系统示意图，如图1所示，燃滑油散热器包括两个，一个是发动机用燃滑油散热器，另一个是飞机机电系统用燃滑油散热器，其中，发动机用燃滑油散热器在低压泵与燃油滤之间，属于安装在热管理架构的前端，而飞机机电系统用燃滑油散热器位于高压泵与燃油分配器之间，属于安装在热管理架构的后端。现有的发动机燃油热管理系统技术方案存在如下缺点：
4.1、发动机滑油系统散热采用一个燃滑油散热器，部分燃油与滑油换热升温后直接进入燃烧室，部分燃油用于伺服系统作动(图中未画出)，燃滑油散热器出口的燃油温度需要满足燃油附件(高压泵)介质的耐温能力，导致在发动机燃油进口温度增加时，无法满足发动机滑油系统自身高温滑油的冷却需求；
5.2、发动机滑油系统燃滑油散热器必须放置于热管理架构前端，目的是为了在燃油温度较低时给燃油加热防止燃油滤结冰。
6.3、为了满足飞机机电系统散热的燃滑油散热器不得不放置于热管理架构后端，但是在燃油进口温度升高时无法满足飞机机电系统滑油温度的要求。
7.4、燃油热沉没有充分利用，由于燃油附件介质耐温能力限制以及飞机电机系统滑油温度限制，燃油最高可达到的温度距离结焦温度相差较远。


技术实现要素：

8.为了解决上述问题之一，本技术提供了一种航空发动机燃油热管理架构，将飞机机电系统用燃滑油散热器放置于架构前部，满足机电系统滑油温度要求，同时将发动机用燃滑油散热器拆分为两个，一个放置在燃油附件前端保证燃油滤不结冰的同时满足燃油附件介质耐温能力，另外一个放置在燃油附件后端继续为发动机滑油系统散热，从而可以充分利用燃油的热沉。
9.本技术提供的航空发动机燃油热管理架构，包括低压泵、燃油滤、高压泵、燃油分
配器、第一燃滑油散热器、第二燃滑油散热器及第三燃滑油散热器；
10.其中，所述低压泵前端连接飞机来油管路，低压泵后端连接所述第一燃滑油散热器的燃油进口；
11.所述第一燃滑油散热器的燃油出口连接所述第一燃滑油散热器的燃油进口，所述第一燃滑油散热器具有连接飞机机电系统用滑油的第一滑油管路；
12.所述第二燃滑油散热器的燃油出口连接燃油滤，燃油滤后端连接高压泵，高压泵后端连接第三燃滑油散热器的燃油进口，第三燃滑油散热器的燃油出口连接燃油分配器，所述燃油分配器用于分配设定量的燃油给燃烧室；
13.所述第二燃滑油散热器具有第二滑油管路，所述第三燃滑油散热器具有第三滑油管路，所述第二滑油管路前端连接在发动机系统用滑油管路的出口，所述第二滑油管路后端连接在所述第三滑油管路前端，所述第三滑油管路后端连接在发动机系统用滑油管路的进口。
14.优选的是，所述第一燃滑油散热器的第一滑油管路前端串联有空气滑油散热器。
15.优选的是，所述第一燃滑油散热器的第一滑油管路并联有空气滑油散热器，所述第一燃滑油散热器与所述空气滑油散热器通过流量分配装置分配滑油流量。
16.优选的是，所述空气滑油散热器内空气包括外涵空气、风扇前空气或增压级空气。
17.优选的是，所述第二燃滑油散热器的第二滑油管路前端串联有发动机滑油系统用空气滑油散热器。
18.优选的是，所述第二燃滑油散热器的第二滑油管路并联有发动机滑油系统用空气滑油散热器。
19.本技术将飞机机电系统用的第一燃滑油散热器置于整个架构前端，当发动机燃油进口温度升高时，仍然能够保证飞机机电系统滑油散热以及温度要求。另一方面，本技术增加了一个发动机系统使用的第二燃滑油散热器，放置于燃油滤前，防止飞机机电系统散热量不足，防止燃油滤结冰，本技术在满足燃油附件介质的耐温能力要求的同时能够将燃油热沉充分利用。
附图说明
20.图1为现有的发动机燃油热管理系统示意图。
21.图2为本技术航空发动机燃油热管理架构的一优选实施例的结构示意图。
22.其中，1-低压泵，2-燃油滤，3-高压泵，4-燃油分配器，5-第一燃滑油散热器，6-发动机滑油系统用空气滑油散热器，7-第二燃滑油散热器，8-第三燃滑油散热器，9-控制系统调节器。
具体实施方式
23.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，
本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
24.本技术要解决的技术问题如下：
25.1、解决发动机进口燃油温度升高的条件下满足发动机滑油系统高温滑油的散热要求；
26.2、解决不得不将发动机滑油系统用燃滑油散热器放置在架构前端的问题；
27.3、解决发动机进口燃油温度升高的条件下飞机机电系统滑油温度不满足要求的问题；
28.4、解决燃油热沉利用不充分的问题。
29.为此，本技术提供了一种航空发动机燃油热管理架构，如图2所示，主要包括低压泵1、燃油滤2、高压泵3、燃油分配器4、第一燃滑油散热器5、第二燃滑油散热器7及第三燃滑油散热器8；
30.其中，所述低压泵1前端连接飞机来油管路，低压泵1后端连接所述第一燃滑油散热器5的燃油进口；
31.所述第一燃滑油散热器5的燃油出口连接所述第一燃滑油散热器7的燃油进口，所述第一燃滑油散热器5具有连接飞机机电系统用滑油的第一滑油管路；
32.所述第二燃滑油散热器7的燃油出口连接燃油滤2，燃油滤2后端连接高压泵3，高压泵3后端连接第三燃滑油散热器8的燃油进口，第三燃滑油散热器8的燃油出口连接燃油分配器4，所述燃油分配器4用于分配设定量的燃油给燃烧室；
33.所述第二燃滑油散热器7具有第二滑油管路，所述第三燃滑油散热器8具有第三滑油管路，所述第二滑油管路前端连接在发动机系统用滑油管路的出口，所述第二滑油管路后端连接在所述第三滑油管路前端，所述第三滑油管路后端连接在发动机系统用滑油管路的进口。
34.参考图2，飞机来油经低压泵增压后，燃油流经飞机机电系统使用的第一燃滑油散热器5，然后经过发动机滑油系统使用的第二燃滑油散热器7，此时燃油被滑油加热，再流经燃油滤2，之后流入高压泵，经过高压泵3的燃油压力大幅增加，部分燃油再流经发动机滑油系统使用的第三燃滑油散热器8，再由燃油分配器4流入燃烧室进行燃烧，部分燃油由控制系统调节器9控制伺服机构作动，在系统内循环。
35.在一些可选实施方式中，所述第一燃滑油散热器5的第一滑油管路前端串联有空气滑油散热器。
36.在一些可选实施方式中，所述第一燃滑油散热器5的第一滑油管路并联有空气滑油散热器，所述第一燃滑油散热器5与所述空气滑油散热器通过流量分配装置分配滑油流量。
37.在一些可选实施方式中，所述空气滑油散热器内空气包括外涵空气、风扇前空气或增压级空气。
38.在一些可选实施方式中，所述第二燃滑油散热器7的第二滑油管路前端串联有发动机滑油系统用空气滑油散热器6。
39.在一些可选实施方式中，所述第二燃滑油散热器7的第二滑油管路并联有发动机滑油系统用空气滑油散热器6。当进行并联时，需要根据各状态发动机滑油系统散热量不同
而进行滑油流量分配控制。
40.本技术将飞机机电系统使用的第一燃滑油散热器5置于整个架构前端，保证飞机机电系统滑油散热以及温度要求，若燃油进口温度较高或飞机机电系统某些情况下散热量较大，可在该第一燃滑油散热器5前串联或者并联空气滑油散热器。当燃油进口温度较高，发动机滑油系统本身散热量较大的情况下，可在发动机系统使用的第二燃滑油散热器7前串联/并联空气滑油散热器，图2中给出了串联的方案。本技术将发动机燃滑油散热器分为两个燃滑油散热器，解决了在某些燃油进口温度较低的状态燃油滤结冰的问题，同时解决了当燃油进口温度较高时，燃油附件(高压泵)介质耐温能力较低发动机滑油系统散热的问题，从而保证了燃油热沉的充分利用。
41.对比图1及图2，按照图1给出的现有的发动机燃油热管理系统，假设飞机来油温度为40℃，经发动机滑油系统散热后燃油温度升高40℃，燃油变为80℃，小于高压泵介质工作温度限制90℃，飞机机电系统滑油散热后要求滑油温度不高于100℃，此时燃油可以满足飞机机电系统滑油散热要求，进入燃烧室的燃油温度远低于燃油结焦温度150℃，燃油热沉利用不够充分。现飞机来油温度升高至60℃，根据传热学理论，发动机滑油系统散热量不变的情况下，燃油温升要大于40℃，此时燃油温度以大于100℃，大于高压泵介质工作温度限制90℃，也无法满足飞机机电系统滑油散热后要求滑油温度不高于100℃的要求，此时图1给出的现有技术方案不能够满足热管理需求。
42.按照图2给出的本技术的发动机燃油热管理装置，飞机来油温度为60℃，可以满足飞机机电系统滑油散热后要求滑油温度不高于100℃的要求，同时若散热量要求较大，可在前端串联一个空气滑油散热器。此时根据发动机滑油系统散热要求，在满足高压泵介质工作温度限制90℃的前提下设计发动机滑油系统使用的第二燃滑油散热器7，同样也可以增加空气滑油散热器，后经过高压泵和控制系统调节器后，发动机滑油系统使用的第三燃滑油散热器8可继续为高温滑油散热，可以充分利用燃油热沉。
43.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本技术作了详尽的描述，但在本技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术要求保护的范围。