[發明專利]一種確定發動機外涵內空氣冷卻器實時放熱量的方法

在審

• 申請號: 202211111641.5
• 申請日: 2022-09-13
• 公開（公告）號: CN115524130A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 梁義強;姜楠;吳凌虹;劉國朝;沈毅;劉太秋
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01K17/12
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準

本申請屬于航空發動機熱管理系統領域，特別涉及一種確定發動機外涵內空氣冷卻器實時放熱量的方法，空氣通過串聯的第一換熱器與第二換熱器進行兩次散熱，方法包括獲取第一換熱器的第一冷卻介質的吸熱量；基于第一冷卻介質的吸熱量計算空氣在第一換熱器的空氣放熱量；基于所述空氣放熱量計算共有參數，基于共有參數計算第二換熱器的目標參數；其中共有參數為空氣在第一換熱器與第二換熱器中性質相同的參數，在技術上解決不能夠通過直接利用流量計測試獲得高溫空氣流量或者難以通過復雜標定方法來確定高溫空氣流量的難題，利用可測得的參數獲得發動機運行時實時的放熱量。

技術領域

本申請屬于航空發動機熱管理系統領域，特別涉及一種確定發動機外涵內空氣冷卻器實時放熱量的方法。

背景技術

隨著先進航空發動機的循環參數的提升，熱端部件的冷卻面臨更加嚴峻的考驗。承擔發動機冷卻功能設計的空氣系統需要從壓氣機抽取合適壓力和溫度的冷氣對渦輪熱端部件進行冷卻。為了降低冷卻引氣的溫度，提升冷卻氣品質，先進動力的某些功能流路采用空氣-空氣換熱器和燃油-空氣換熱器串聯工作的方式對引氣進行冷卻，示意圖見圖1。其中，本文中的空氣-空氣換熱器和燃油-空氣換熱器均可稱為空氣冷卻器。空氣-空氣換熱器是在發動機外涵道內布置換熱器利用較冷的外涵氣對高溫的高壓壓氣機引氣進行一次冷卻，燃油-空氣換熱器是將一次冷卻后的熱空氣利用更低溫度的燃油進行二次冷卻，進一步降低引氣溫度滿足設計要求，同時符合能量梯級利用的思路。

高溫空氣通過空氣-空氣換熱器冷卻的過程中向外涵道內放熱，為了定量分析通過換熱器的熱交換對外涵氣流以及發動機熱力循環性能的實際影響，需要對該放熱量進行精確的測試。但目前尚未有可行且簡便的方法測試該放熱量。

在專利201711341713.4(一種航空發動機空氣管路流量校準的方法)提出的在航空發動機整機上獲得與部件試驗相同部位的總壓、靜壓、總溫測試數據，根據部件試驗校準的截面流量特性，獲得整機上通過該管路的流量方法，由于本情景下流路中存在換熱器等復雜部件，因此，難以通過該發明方法標定流量。

因此，現有的技術方案有如下缺點：

技術方面：受流量計體積和可用管路空間限制，難以設計安裝流量計；受流路中復雜部件的影響，難以通過已有標定方法獲得該流量；成本方面：管路中安裝流量計，增加系統的復雜性且可能空間不允許；效果方面：在管路中增加流量計，使得系統更加復雜，系統的安全可靠性降低。

發明內容

為了解決上述問題，本申請提供了一種確定發動機外涵內空氣冷卻器實時放熱量的方法，空氣通過串聯的第一換熱器與第二換熱器進行兩次散熱，所述方法包括：

獲取第一換熱器的第一冷卻介質的吸熱量；

基于第一冷卻介質的吸熱量計算空氣在第一換熱器的空氣放熱量；

基于所述空氣放熱量計算共有參數，基于共有參數計算第二換熱器的目標參數；

其中共有參數為空氣在第一換熱器與第二換熱器中性質相同的參數。

優選的是，所述共有參數為空氣流量，所述目標參數為空氣在第二換熱器的放熱量。

優選的是，獲取第一換熱器的第一冷卻介質的吸熱量方法包括：

測量第一冷卻介質的進出口壓差，并基于進出口壓差以及第一冷卻介質的阻力特性曲線獲得第一冷卻介質的流量；測量第一冷卻介質入口溫度和出口溫度，并基于第一冷卻介質的流量計算第一冷卻介質的吸熱量。

優選的是，第一冷卻介質的阻力特性曲線的建立方法為：

對第一換熱器進行部件試驗，獲取多個第一冷卻介質的流量以及流量對應的第一冷卻介質的進出口壓差，將多個第一冷卻介質的流量以及流量對應的第一冷卻介質的進出口壓差擬合成曲線。

優選的是，計算空氣在第一換熱器的空氣放熱量具體方法包括：