一种EMU冷却装置、航空发动机燃油系统及航空发动机的制作方法

一种emu冷却装置、航空发动机燃油系统及航空发动机
技术领域
1.本公开涉及航空发动机制造领域，尤其涉及一种emu冷却装置、航空发动机燃油系统及航空发动机。


背景技术：

2.由于航空发动机的结构复杂，机械故障往往难以在早期运行过程中发现，容易造成安全隐患。针对于此，在新型发动机中，工程师通过设置发动机监测单元(emu，engine monitoring unit)，以高性能的嵌入式计算机完成数据分析、故障告警，以及数据和故障的记录。emu记录的数据可被下载到地面设备，供给更深入的发动机健康状况分析，使维修排故更加及时且故障定位更加准确。
3.emu作为电子工作器件，在工作中会因电热效应而产生大量热量，使自身的温度升高，降低emu的工作可靠性与寿命。现阶段emu并未考虑降温冷却事宜，这导致emu的工作可靠性降低。而航空发动机油箱中的燃油在空中状态的温度较低，未经加热的燃油被喷送至燃烧室也容易因燃烧不充分而导致燃烧效率降低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开实施例提供一种emu冷却装置、航空发动机燃油系统及航空发动机，能够对工作中的emu的起到冷却作用，并升高燃油的温度，从而一方面降低emu超温带来的故障可能性，提高emu的可靠性，另一方面提升了燃油温度，从而提高了发动机的燃烧效率。
5.在本公开的一个方面，提供一种emu冷却装置，包括：
6.壳体；
7.emu电子元器件，设置于所述壳体的内部；以及
8.至少一条换热油路，密封设置于所述壳体的内部，被配置为通过流经自身的冷却油液带走所述emu电子元器件的发热量；
9.其中，所述换热油路的油液进口和油液出口分别设置于所述壳体上相对的两个侧壁。
10.在一些实施例中，所述壳体呈多棱柱结构，所述多棱柱结构的高度小于自身的底面边长，所述换热油路的截面形状呈扁平矩形，且所述扁平矩形的较短边平行于所述多棱柱结构的高度方向。
11.在一些实施例中，所述至少一条换热油路包括一条换热油路，所述换热油路设置于所述壳体沿高度方向的中部，并将所述壳体分为上、下两个区域，并且位于所述壳体上、下两个区域的所述emu电子元器件分别位于所述换热油路的两侧。
12.在一些实施例中，位于所述壳体上、下两个区域的所述emu电子元器件分别贴设于所述换热油路的上、下两个壁面。
13.在一些实施例中，所述壳体呈四棱柱结构，所述冷却装置还包括：
14.四个连接座组件，两两一组地分别固定设置于所述壳体上相对的两个侧壁的两端，用以实现所述壳体与航空发动机风扇机匣的相对固定；
15.其中，在所述壳体的四个侧壁中，所述连接座组件所在的两个侧壁相同于所述油液进口和所述油液出口所在的两个侧壁。
16.在一些实施例中，所述连接座组件包括：
17.第一座体，呈直角三棱柱结构，并通过自身底面的一个直角边所在的侧面贴设于所述壳体；
18.第二座体，呈圆柱体结构，并通过固定设置于所述圆柱体结构下底面的凸缘固定设置于所述风扇机匣；以及
19.中间连接件，设置于所述第一座体和所述第二座体之间，并连接于所述第二座体的底面的另一个直角边所在的侧面。
20.在一些实施例中，所述中间连接件与所述第二座体之间呈弹性连接，且所述中间连接件与所述第二座体之间还设有阻尼结构，用以吸收所述弹性连接的能量。
21.在本公开的另一个方面，提供一种航空发动机燃油系统，包括：
22.如前文任一实施例所述的emu冷却装置；
23.油箱，连通于所述emu冷却装置中换热油路的油液进口；以及
24.燃烧室，连通于所述emu冷却装置中换热油路的油液出口；
25.其中，流经所述emu冷却装置中换热油路的冷却油液为燃油。
26.在一些实施例中，所述燃油系统还包括：
27.燃油-滑油热交换器，通过内置的燃油流路连通于所述emu冷却装置与所述燃烧室之间，且内部还设有滑油流路，所述燃油流路与所述滑油流路互相贴近且互不连通，以使所述燃油流路中的燃油与所述滑油流路中的滑油互相独立地进行热量交换。
28.在一些实施例中，所述燃油系统还包括：
29.升压泵，连通于所述油箱的出口与所述燃油-滑油热交换器的燃油流路的进口之间，用于对燃油加压；
30.燃油过滤器，设置于所述燃油-滑油热交换器的燃油流路的出口，用于过滤燃油中的杂质；以及
31.高压齿轮泵，连通于所述燃油过滤器和所述燃烧室之间，用于将由所述燃油过滤器过滤的燃油泵送至所述燃烧室。
32.在一些实施例中，所述燃油系统还包括：
33.可调式节流阀，设置于所述高压齿轮泵的出口与所述燃烧室之间，用于控制所述高压齿轮泵向所述燃烧室的泵送流量；以及
34.压降控制阀，被配置为基于所述可调式节流阀的进出口压力差，调整自所述可调式节流阀回流至所述emu冷却装置进口的溢流油路的流量。
35.在本公开的另一个方面，提供一种航空发动机，包括如前文任一实施例所述的emu冷却装置。
36.因此，根据本公开实施例，能够对工作中的emu的起到冷却作用，并升高燃油的温度，从而一方面降低emu超温带来的故障可能性，提高emu的可靠性，另一方面提升了燃油温度，从而提高了发动机的燃烧效率。
附图说明
37.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
38.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
39.图1是根据本公开一些实施例的emu冷却装置的主视角度的结构示意图；
40.图2是根据本公开一些实施例的emu冷却装置的立体结构示意图；
41.图3是根据本公开一些实施例的航空发动机燃油系统的结构示意图；
42.图中：
43.1，壳体；2，emu电子元器件；3，换热油路；31，油液进口；32，油液出口；4，连接座组件；41，第一座体；42，第二座体；43，中间连接件；5，emu冷却装置；6，油箱；7，燃烧室；8，燃油-滑油热交换器；9，升压泵；10，燃油过滤器；11，高压齿轮泵；12，可调式节流阀；13，压降控制阀；a，燃油；a，燃油溢流；b，滑油。
44.应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
45.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
46.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
47.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
48.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
49.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
50.如图1～3所示，在本公开的一个方面，提供一种emu冷却装置5，包括：
51.壳体1；
52.emu电子元器件2，设置于壳体1的内部；以及
53.至少一条换热油路3，密封设置于壳体1的内部，被配置为通过流经自身的冷却油液带走emu电子元器件2的发热量；
54.其中，换热油路3的油液进口31和油液出口32分别设置于壳体1上相对的两个侧壁。
55.由此，通过使低温的冷却油液流经换热油路3，带走壳体1内emu电子元器件2的发热，从而对emu起到降温作用。此处的冷却油液可以选用燃油、滑油，也可以选用比热更高的油液，例如氟利昂，以强化换热效果。
56.壳体1内部的换热油路3可以设置为一条，但是为了强化换热效果，在不影响壳体1内emu电子元器件2布局的前提下，壳体1内部的换热油路3也可以为多条。此时，多条换热油路3可以共用同一个燃油进口和燃油出口，以降低制造难度与密封难度；也可以分别具有各自的燃油进口和燃油出口，以精确控制各条换热油路3的冷却油液的流量。
57.如图1所示，在一些实施例中，壳体1呈多棱柱结构，多棱柱结构的高度小于自身的底面边长，换热油路3的截面形状呈扁平矩形，且扁平矩形的较短边平行于多棱柱结构的高度方向。
58.截面形状呈扁平矩形的换热油路3能够尽可能地扩大自身上、下壁面的面积，从而扩大冷却油液与壳体1内emu电子元器件2的接触面积，从而提高换热系数。另一方面，呈扁平矩形的换热油路3还能以较小的截面积降低流经自身的冷却油液的流速，从而使冷却油液的换热更加充分。
59.在一些实施例中，当换热油路3的数量为一条时，为了加强换热效果，换热油路3被设置于壳体1沿高度方向的中部，并将壳体1分为上、下两个区域，并且位于壳体1上、下两个区域的emu电子元器件2分别位于换热油路3的两侧，从而同时利用换热油路3的上、下壁面进行导热，以最大的接触面积提高换热效率。
60.为了进一步减少emu电子元器件2与换热油路3之间的热阻，在一些实施例中，位于壳体1上、下两个区域的emu电子元器件2分别贴设于换热油路3的上、下两个壁面。
61.由此，换热油路3的壁面将作为冷却油液与emu电子元器件2的唯一中间介质帮助两者进行导热，不再有空气夹层或其他结构影响冷却油液与emu电子元器件2之间的接触热阻。
62.如图2所示，在一些实施例中，壳体1呈四棱柱结构，冷却装置还包括：
63.四个连接座组件4，两两一组地分别固定设置于壳体1上相对的两个侧壁的两端，用以实现壳体1与航空发动机风扇机匣的相对固定；
64.其中，在壳体1的四个侧壁中，连接座组件4所在的两个侧壁相同于油液进口31和油液出口32所在的两个侧壁。
65.由于连接座组件4与油液进口31、油液出口32处在同一对壁面，因此对连接座组件4的装配和对油液进口31、油液出口32的导通能够在同一平面内进行，降低了两者共同适配的难度。并且壳体1上另一对相对的侧面上既无连接结构，又无导通结构，能够减少对emu冷却装置5周边附件结构的干扰，在一定程度上降低航空发动机的机匣上燃、滑油附件的设置难度。
66.在一些实施例中，连接座组件4包括：
67.第一座体41，呈直角三棱柱结构，并通过自身底面的一个直角边所在的侧面贴设于壳体1；
68.第二座体42，呈圆柱体结构，并通过固定设置于圆柱体结构下底面的凸缘固定设置于风扇机匣；以及
69.中间连接件43，设置于第一座体41和第二座体42之间，并连接于第二座体42的底面的另一个直角边所在的侧面。
70.为了减少航空发动机自身振动对emu电子元器件2的影响，在一些实施例中，中间连接件43与第二座体42之间呈弹性连接，且中间连接件43与第二座体42之间还设有阻尼结构，用以吸收弹性连接的能量。
71.在本公开的另一个方面，提供一种航空发动机燃油系统，包括：
72.如前文任一实施例的emu冷却装置5；
73.油箱6，连通于emu冷却装置5中换热油路3的油液进口31；以及
74.燃烧室7，连通于emu冷却装置5中换热油路3的油液出口32；
75.其中，流经emu冷却装置5中换热油路3的冷却油液为燃油。
76.由此，同时解决了航空发动机的emu冷却问题和燃油升温问题：在一些实施例中，emu电子元器件2的工作温度处于40～60℃之间，经过emu冷却装置5内的燃油冷却后，emu电子元器件2的温度能够降低15～25℃，而燃油则能够提高5～20℃。
77.可见，设置于航空发动机燃油系统中的emu冷却装置5，一方面能够降低emu电子元器件2的工作温度，使其始终工作在合理的温度范围内，另一方面能够提高流出油箱6的燃油温度，使之从高空状态的0～20℃升高温度，从而提高了燃油的燃烧效果与航空发动机的热效率。
78.当然，在一些实施例中，也可以对emu电子元器件2进行温度监控，并基于该温度控制流经emu冷却装置5的燃油流量，从而维持emu电子元器件2的工作温度处于合理范围内。在这一实施例下，由油箱6至燃烧室7的至少部分燃油被引入emu冷却装置5中，而其他部分燃油则不经由emu冷却装置5或可受控地按一定比例进入emu冷却装置5中。
79.为了进一步提高进入燃烧室7的燃油温度，在一些实施例中，燃油系统还包括：
80.燃油-滑油热交换器8，通过内置的燃油流路连通于emu冷却装置5与燃烧室7之间，且内部还设有滑油流路，燃油流路与滑油流路互相贴近且互不连通，以使燃油流路中的燃油与滑油流路中的滑油互相独立地进行热量交换。
81.为了满足进入燃烧室7的燃油压力、流量与杂质含量要求，在一些实施例中，燃油系统还包括：
82.升压泵9，连通于油箱6的出口与燃油-滑油热交换器8的燃油流路的进口之间，用于对燃油加压；
83.燃油过滤器10，设置于燃油-滑油热交换器8的燃油流路的出口，用于过滤燃油中的杂质；以及
84.高压齿轮泵11，连通于燃油过滤器10和燃烧室7之间，用于将由燃油过滤器10过滤的燃油泵送至燃烧室7。
85.在一些实施例中，燃油系统还包括：
86.可调式节流阀12，设置于高压齿轮泵11的出口与燃烧室7之间，用于控制高压齿轮
泵11向燃烧室7的泵送流量；以及
87.压降控制阀，被配置为基于可调式节流阀12的进出口压力差，调整自可调式节流阀12回流至emu冷却装置5进口的溢流油路的流量。
88.在本公开的另一个方面，提供一种航空发动机，包括如前文任一实施例的emu冷却装置5。
89.因此，根据本公开实施例，能够对工作中的emu的起到冷却作用，并升高燃油的温度，从而一方面降低emu超温带来的故障可能性，提高emu的可靠性，另一方面提升了燃油温度，从而提高了发动机的燃烧效率。
90.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
91.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。