本技术介绍了一种专为涡扇发动机设计的多级CCA换热系统,该系统由外涵道构成,其进气端配备空气-空气换热器,出气端则设有空气-煤油换热器,旨在提升换热效率,优化发动机性能。
背景技术
未来高性能航空发动机将具有更高的循环参数、更高的效率,但同时也带来了更加突出的热防护及热控制问题,以及更严格的能量高效利用需求;一方面热端部件等关键部件需要合适的热环境,另一方面需要统筹分配能量以保证发动机的总体性能。为满足发动机安全可靠工作,主发动机与空气系统存在冷却气体交互,对冷却气流量、温度及压力提出要求。
CCA技术使用的热沉包括发动机外涵空气、航空煤油及冲压空气等,通过上述低温工质从压气机引出的冷却空气提取热量,从而提高冷却空气的品质,帮助解决航空发动机热防护及热控制问题。CCA技术的核心部件是换热器,根据冷却工质分为空气-空气换热器与空气-煤油换热器。
空气-空气换热器具有工质来源广泛、不需要额外携带冷却剂的优点,然而空气作为换热介质本身存在热容低、密度低、气-固壁-气的换热系数相对不高的缺点,使空气-空气换热器易导致较大的压力损失,结构紧凑度不足,难以在高热负荷环境下工作,在某些场景下的应用受到限制。
空气-煤油换热器结构紧凑,空气-煤油的对流换热系数一般比空气-空气的对流换热系数大1~2个数量级。航空煤油作为工质时,较大的热容使空气-煤油换热器需求工质量小,从而减小阻力,较高的换热系数则让空气-煤油换热器可以在高热负荷下工作。然而航空煤油作为一种有机工质,在高温下有可能产生结焦,结焦沉积在换热单元固壁上,导致固壁热阻变化升高,甚至堵塞管路,进而影响到空气-煤油换热器的换热效率及安全性。
实现思路