本申請請求享有Leamy等在2014年7月3日提交的名稱為“Jet Engine Cold Air Cooling System”的序列號為62/020512的美國臨時專利申請以及Leamy等在2014年7月9日提交的名稱為"Jet Engine Cold Air Cooling System"的序列號為62/022364的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，它們的公開內容通過引用并入本文中。

本發(fā)明的領域

本公開內容涉及噴氣發(fā)動機，并且更具體地涉及使用噴氣發(fā)動機放出空氣來用于冷卻與發(fā)動機或發(fā)動機所聯(lián)接的運載工具相關聯(lián)的熱負載。

本發(fā)明的背景

現(xiàn)代的噴氣式飛機將調節(jié)的空氣流從噴氣發(fā)動機引導至飛行器的占用的機艙和其它區(qū)域。通常稱為放出空氣的該空氣流可從噴氣發(fā)動機的高壓壓縮機(HPC)區(qū)段獲得。美國專利第5137230號和第5125597號描述了用于將放出空氣在機艙引入之前引導至進一步處理放出空氣的飛行器的環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)中的常規(guī)結構和方法。ECS結合各件設備，諸如空氣循環(huán)機(ACM)、調節(jié)閥、換熱器和其它設備，以在機艙引入之前調節(jié)發(fā)動機放出空氣。

放出空氣通常使用調節(jié)的流沿HPC區(qū)段從多個位置取得，以控制獲得放出空氣的程度。調節(jié)結構中有操作成允許或停止空氣流的止回閥，以及在其到達ECS之前減小獲取的放出空氣的壓力的下游調節(jié)閥。該減小壓力的放出空氣可引導至渦輪，在該處獲得功，其中來自渦輪的放出空氣出口壓力和溫度顯著減小。該減小壓力的放出空氣保持相對較熱，且隨后由通常稱為預冷器的與噴氣發(fā)動機相關聯(lián)的換熱器中的風扇空氣冷卻。從預冷器輸出的冷卻的放出空氣輸送至ECS，在該處，其在引入飛行器的占用的機艙或其它區(qū)域之前可進一步冷卻且壓力進一步調節(jié)。除將放出空氣供應至ECS之外，噴氣發(fā)動機提供冷源，其提供預冷空氣至飛行器且回過來作為循環(huán)的一部分接收來自飛行器的高溫空氣。

不論使用什么結構或方法，相對于供應至ECS的放出空氣保持不變的是：相比流過噴氣發(fā)動機的最低溫度的空氣在溫度上不能更低。此外，放出空氣總是使用流量控制閥從HPC調節(jié)，流量控制閥限制空氣流且操作成在到達預冷器之前逐步降低放出空氣壓力。因此，本領域中所需的是將放出空氣在低于另外流過噴氣發(fā)動機的最低溫度的空氣的溫度下輸送至ECS的結構和方法。

本發(fā)明的簡要描述

本發(fā)明的方面和優(yōu)點將在以下描述中闡明，或可從描述中清楚，或可通過實施本發(fā)明理解到。

大體上提供了與來自噴氣發(fā)動機壓縮機的放出空氣流體連通的冷卻系統(tǒng)。

在一個實施例中，冷卻系統(tǒng)包括：與來自噴氣發(fā)動機壓縮機的放出空氣流體連通的第一預冷器；與第一預冷器流體連通且在第一預冷器下游的換熱器；與第一預冷器流體連通且在第一預冷器下游的冷卻系統(tǒng)壓縮機，其中換熱器和冷卻系統(tǒng)壓縮機在從第一預冷器分開的流動通路中；與冷卻系統(tǒng)壓縮機流體連通且在冷卻系統(tǒng)壓縮機下游的冷卻系統(tǒng)預冷器；與冷卻系統(tǒng)預冷器流體連通且在冷卻系統(tǒng)預冷器下游的冷卻系統(tǒng)渦輪；以及在冷卻系統(tǒng)渦輪和換熱器下游的排放管道。

在另一個實施例中，冷卻系統(tǒng)包括：與來自噴氣發(fā)動機壓縮機的放出空氣流體連通的第一預冷器；與第一預冷器流體連通且在第一預冷器下游的冷卻系統(tǒng)壓縮機；與冷卻系統(tǒng)壓縮機流體連通且在冷卻系統(tǒng)壓縮機下游的冷卻系統(tǒng)預冷器；與冷卻系統(tǒng)預冷器流體連通且在冷卻系統(tǒng)預冷器下游的冷卻系統(tǒng)渦輪；在冷卻系統(tǒng)渦輪下游的排放管道；以及與冷卻系統(tǒng)預冷器流體連通且在冷卻系統(tǒng)預冷器下游的旁通線路。旁通線路與排放管道流體連通且在排放管道上游，且提供冷卻系統(tǒng)渦輪的入口側與排放側之間的選擇性流體連通以旁通冷卻系統(tǒng)渦輪。

還提供了噴氣發(fā)動機，其包括：發(fā)動機壓縮機；與發(fā)動機壓縮機流動連通的燃燒器；與燃燒器流動連通以接收來自燃燒器的燃燒產物的發(fā)動機渦輪；以及與來自發(fā)動機壓縮機的放出空氣流體連通的如上文所述的冷卻系統(tǒng)。飛機包括這樣的噴氣發(fā)動機以及飛行器熱管理系統(tǒng)和飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)中的至少一者，其中排放管道與飛行器熱管理系統(tǒng)和飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)中的至少一者流體連通。

大體上還提供了用于冷卻噴氣發(fā)動機中的放出空氣的方法。在一個實施例中，該方法包括：從噴氣發(fā)動機壓縮機獲得放出空氣；將放出空氣引導至第一預冷器，其中放出空氣具有獲得溫度；將放出空氣的獲得溫度在第一預冷器中降低至第二溫度；此后，將放出空氣的第一部分引導至換熱器且將放出空氣的第二部分引導至冷卻系統(tǒng)壓縮機，使得第一部分和第二部分限定分開的流動通路；使放出空氣的第一部分流過換熱器以將第一部分的第二溫度降低至第三溫度；使放出空氣的第二部分按序流過冷卻系統(tǒng)壓縮機、冷卻系統(tǒng)預冷器和冷卻系統(tǒng)渦輪以將第二部分的第二溫度降低至第四溫度，其中第四溫度低于獲得溫度；且此后，在排放管道中混合第一部分和第二部分。

本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點將參照以下描述和所附權利要求變得更好理解。結合到本說明書中且構成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，且連同描述用于闡釋本發(fā)明的原理。

附圖的簡要描述

針對本領域的普通技術人員的包括其最佳模式的本發(fā)明的完整且開放的公開內容在參照附圖的說明書中提出，在附圖中：

圖1為通過舉例示為飛機的一部分的冷空氣冷卻系統(tǒng)的示例性實施例的示意圖；

圖2為通過舉例示為飛機的一部分的冷空氣冷卻系統(tǒng)的另一個示例性實施例的示意圖；

圖3為通過舉例示為飛機的一部分的冷空氣冷卻系統(tǒng)的還有另一個示例性實施例的示意圖；

圖4為通過舉例示為飛機的一部分的冷空氣冷卻系統(tǒng)的又一個示例性實施例的示意圖；

圖5為通過舉例示為飛機的一部分的冷空氣冷卻系統(tǒng)的還有另一個示例性實施例的示意圖；

圖6為根據(jù)本公開內容的結合冷空氣冷卻系統(tǒng)的飛機的立面透視圖；以及

圖7示出了根據(jù)本主題的方面的可用于飛行器內的燃氣渦輪發(fā)動機的一個實施例的截面視圖。

圖8示出了由本主題的方面體現(xiàn)的示例性方法的圖示。

圖9示出了由本主題的方面體現(xiàn)的另一示例性方法的圖示。

本發(fā)明的詳細描述

現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的實施例，其一個或多個示例在附圖中示出。各個示例通過闡釋本發(fā)明的方式提供而不限制本發(fā)明。實際上，本領域的技術人員將清楚的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可在本發(fā)明中作出各種改型和變型。例如，示為或描述為一個實施例的一部分的特征可結合另一個實施例使用以產生又一個實施例。因此，意在使本發(fā)明覆蓋歸入所附權利要求和其等同物的范圍內的此類改型和變型。

如本文使用的用語"第一"、"第二"和"第三"可互換使用以將一個構件與另一個區(qū)分開，且不意在表示獨立構件的位置或重要性。另外，用語"上游"和"下游"是指相對于流體通路中的流體流的相對方向。例如，"上游"是指流體從其流動的方向，且"下游"指流體流至的方向。

大體上提供了與來自噴氣發(fā)動機內的壓縮機的放出空氣流體連通的放出空氣冷卻系統(tǒng)。放出空氣冷卻系統(tǒng)大體上構造成冷卻接收的放出空氣，且將冷卻的空氣(例如，經(jīng)由來自放出空氣冷卻系統(tǒng)的排放管道)提供至飛行器熱管理系統(tǒng)和飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)中的至少一者。在一個實施例中，從冷卻系統(tǒng)輸出的冷卻的空氣具有低于進入和穿過發(fā)動機的空氣的平均流動通路溫度的溫度。大體上還提供了提供冷卻的流體(例如，冷卻的空氣)的方法，其中輸入空氣從噴氣發(fā)動機獲得(例如，來自發(fā)動機壓縮機的放出空氣)。

參看圖1和圖6，第一示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)100構造成將來自噴氣發(fā)動機112的高壓壓縮機(HPC)的未調節(jié)的放出空氣在低于發(fā)動機空氣流110的溫度下提供至飛行器122的飛行器熱管理系統(tǒng)和/或環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)121。為了本公開內容的目的，發(fā)動機冷卻流包括而不限于以下的一者或多者：風扇流空氣、吸入進氣口的入口空氣和沖壓空氣。按照以下示例性闡釋，噴氣發(fā)動機112的系統(tǒng)100將描述為與同飛行器122相關聯(lián)的結構流體連通。

參看圖1和圖6，常規(guī)熱管理系統(tǒng)(TMS)回路150用于將熱能引離飛行器122，且將此熱能輸送/泵送至噴氣發(fā)動機TMS 170。為了將與飛行器122相關聯(lián)的那些結構與發(fā)動機112的結構更好區(qū)分開，繪出了虛線124。因此，虛線124右側的結構以示例性方式繪出和描述為發(fā)動機112的一部分，而虛線124左側的那些結構以示例性方式繪出和描述為與發(fā)動機112分開且與飛行器122相關聯(lián)。然而，應當理解的是，與飛行器122相關聯(lián)的某些構件可改為發(fā)動機112的一部分，且反之亦然。因此，本領域的技術人員應當理解的是，結構和描述在本質上是示例性的，且作為發(fā)動機112的一部分或飛行器122的一部分的結構的確定不是限制性的。

參看圖1，示出了示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)100，且其包括來自發(fā)動機112的HPC區(qū)段的未調節(jié)的放出空氣入口供給200。該放出空氣入口供給200將高壓和高溫壓縮空氣供應至第一預冷器210。在示例性形式中，該第一預冷器210便于將熱能從高壓和高溫放出空氣傳遞至吸入發(fā)動機112中的較冷空氣。從預冷器210輸出的放出空氣可具有顯著降低的溫度，但其壓力并未顯著改變。該較低溫度的高壓空氣供給到冷卻系統(tǒng)壓縮機220中，其升高空氣的溫度和壓力。因此，從壓縮機220輸出的空氣顯著更加加壓且在溫度上高于輸出至壓縮機的空氣。從壓縮機輸出的該很高壓力的高溫空氣引導至冷卻系統(tǒng)預冷器230。舉例來說，冷卻系統(tǒng)預冷器230便于將熱能從很高壓力和高溫的放出空氣傳遞至吸入發(fā)動機112中的流動通路溫度空氣。從冷卻系統(tǒng)預冷器230輸出的放出空氣具有顯著降低的溫度，但其很高的壓力將不會顯著改變。從冷卻系統(tǒng)預冷器230輸出的該很高壓力、較低溫度的放出空氣引導到具有可變區(qū)域渦輪噴嘴(VATN)的冷卻系統(tǒng)渦輪240中。然而，應當注意的是，多位置渦輪噴嘴或固定區(qū)域渦輪噴嘴可替代可變區(qū)域渦輪噴嘴使用。由轉動渦輪240的很高壓力的放出空氣執(zhí)行的功用于對壓縮機220供能，其中輸出的放出空氣具有顯著降低的壓力和溫度。本領域的技術人員將理解渦輪240可機械地或流體地鏈接至壓縮機220，以傳遞由膨脹穿過渦輪的很高壓力的空氣產生的功。

在示例性形式中，從渦輪240輸出到排放管道245中的放出空氣的溫度低于進入發(fā)動機112中的空氣的平均流動通路溫度。這與現(xiàn)有技術的放出空氣冷卻系統(tǒng)明顯相反，現(xiàn)有技術的放出空氣冷卻系統(tǒng)不能將放出空氣在低于進入發(fā)動機112的平均流動通路溫度的溫度下輸送至飛行器122。

如圖2中所示，備選的示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)280包括第一示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)100的結構，且僅出于說明目的，將闡釋為結合第一示例性實施例中的TMS循環(huán)150使用。因此，相似的參考標號表示如按照第一示例性實施例論述的相似結構，且將不重復以促進簡潔。

除第一示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)的結構外，該第一備選示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)280包括旁通線路290和與旁通線路串聯(lián)的控制閥292。在示例性形式中，旁通線路290連接在渦輪240的入口與出口之間，以選擇性地允許從冷卻系統(tǒng)預冷器230排放的空氣引導至ECS 121而不行進穿過渦輪。舉例來說，控制閥292通信地聯(lián)接到與從渦輪240排放的空氣熱連通的熱電偶(未示出)。

取決于發(fā)動機112和環(huán)境空氣性質(溫度、壓力等)的操作條件，可能有利的是具有旁通渦輪240的放出空氣。例如，如果從渦輪240排放的空氣的溫度太低，則控制閥292可從熱電偶接收溫度讀數(shù)，且基于程序參數(shù)，打開或關閉與旁通線路290串聯(lián)的閥，以便將輸送到飛行器122的放出空氣的溫度提高和控制在預定范圍內。備選地或此外，控制閥292可與渦輪240的排放口處的壓力傳感器通信。在排放壓力太低的情況中，控制閥292可從壓力傳感器接收壓力讀數(shù)，且基于程序參數(shù)，打開或關閉與旁通線路290串聯(lián)的閥，以便將輸送至飛行器122的放出空氣的壓力提高和控制在預定范圍內。盡管前述旁通描述為具有主動管理，但本領域的技術人員將理解到被動管理同樣可行。

如圖3中所示，另一個備選示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)700包括第一備選示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)280的結構。因此，相似的參考標號表示如按照第一備選示例性實施例論述的相似結構，且將不重復以促進簡潔。

除第一備選示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)280的結構外，該另一個備選示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)700包括旁通線路710，以及在第一預冷器210的出口側下游且與其流體連通的控制閥720。在示例性形式中，旁通線路710連接在換熱器730的出口與渦輪240的出口之間，以選擇性地允許從換熱器730排放的空氣向渦輪240下游引導。換熱器730接收吸入發(fā)動機112中的平均流動通路空氣，且使用該空氣作為冷源來將熱能從流出第一預冷器210的較高溫度的空氣傳遞。舉例來說，控制閥720可通信地聯(lián)接到與從渦輪240排放的空氣熱連通的熱電偶(未示出)。備選地，控制閥720可被動地控制且定位在換熱器730下游，以便提高輸送至飛行器122的空氣的溫度和/或壓力。

排放閥712可選地定位在旁通線路710中且與換熱器730流體連通，并且在換熱器730下游，但在排放管道245上游。排放閥712構造成控制從換熱器730到排放管道245的流體流。排放閥712可從熱電偶接收溫度讀數(shù)，且基于程序參數(shù)，打開或關閉與旁通線路710串聯(lián)的閥，以便將輸送至飛行器122的放出空氣的溫度提高和控制在預定范圍內。備選地或此外，排放閥712可與渦輪240的排放口處的壓力傳感器通信。在排放壓力太低的情況中，排放閥712可從壓力傳感器接收壓力讀數(shù)，且基于程序參數(shù)，打開或關閉與旁通線路710串聯(lián)的閥，以便將輸送至飛行器122的放出空氣的壓力提高和控制在預定范圍內。盡管前述旁通描述為具有主動管理，但本領域的技術人員將理解到被動管理同樣可行。

取決于發(fā)動機112和環(huán)境空氣性質(溫度、壓力等)的操作條件，可能有利的是使放出空氣旁通渦輪240。例如，如果從渦輪240排放的空氣的溫度太低，則控制閥720可從熱電偶接收溫度讀數(shù)，且基于程序參數(shù)，打開或關閉與旁通線路710串聯(lián)的閥，以便將輸送到飛行器122的放出空氣的溫度提高和控制在預定范圍內。備選地或此外，控制閥720可與渦輪240的排放口處的壓力傳感器通信。在排放壓力太低的情況中，控制閥720可從壓力傳感器接收壓力讀數(shù)，且基于程序參數(shù)，打開或關閉與旁通線路710串聯(lián)的閥，以便將輸送至飛行器122的放出空氣的壓力提高和控制在預定范圍內。

參看圖4，第二示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)300構造成將來自噴氣發(fā)動機112的高壓壓縮機(HPC)區(qū)段的未調節(jié)的放出空氣在低于流入發(fā)動機112中的空氣的溫度的溫度下供應至飛行器122。僅為了說明的目的，第二示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)300將闡釋為結合來自第一示例性實施例的TMS循環(huán)150使用。因此，相似的參考標號表示如按照第一示例性實施例論述的相似結構，且將不重復以促進簡潔。

正如第一示例性實施例那樣，第二示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)300包括來自發(fā)動機112的HPC區(qū)段的未調節(jié)的放出空氣入口供給400。該放出空氣入口供給400將高壓和高溫壓縮空氣供應至第一預冷器410。在示例性形式中，該第一預冷器410便于將熱能從高壓和高溫放出空氣傳遞至吸入發(fā)動機112中的空氣。從預冷器410輸出的放出空氣可具有顯著降低的溫度，但其壓力將不會顯著改變。該較低溫度的高壓空氣供給到具有可變區(qū)域渦輪噴嘴的渦輪440中。正如前述實施例那樣，可變區(qū)域渦輪噴嘴可由多位置渦輪噴嘴或固定區(qū)域渦輪噴嘴替換。

由轉動渦輪440的高壓放出空氣執(zhí)行的功可用于對與發(fā)動機112或飛行器122相關聯(lián)的其它設備供能，其中輸出的放出空氣具有顯著降低的壓力和溫度。舉例來說，渦輪440可用于對發(fā)電機475供能，使齒輪箱480的齒輪機械地旋轉，驅動泵485，或用于傳遞與發(fā)動機112或飛行器122相關聯(lián)的功的前述機械裝置的任何組合。本領域的技術人員將理解的是，渦輪440可機械地或流體地鏈接到前述構件中的一個或多個，以利用由旋轉渦輪的高壓放出空氣執(zhí)行的功。在示例性形式中，從渦輪440輸出的放出空氣的溫度低于流出預冷器410的空氣的流動通路溫度。這又與現(xiàn)有技術的放出空氣冷卻系統(tǒng)明顯相反，現(xiàn)有技術的放出空氣冷卻系統(tǒng)不能將放出空氣在低于進入發(fā)動機112的環(huán)境流動通路空氣的溫度下輸送至飛行器122。

參看圖5，第三示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)500構造成將來自噴氣發(fā)動機112的高壓壓縮機(HPC)區(qū)段的未調節(jié)的放出空氣在低于流入發(fā)動機112中的空氣的溫度的溫度下供應至飛行器122。僅為了說明的目的，第三示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)500將闡釋為結合來自第一示例性實施例的TMS循環(huán)150使用。因此，相似的參考標號表示如按照第一示例性實施例論述的相似結構，且將不重復以促進簡潔。

正如第一示例性實施例那樣，第三示例性冷空氣冷卻系統(tǒng)500包括來自發(fā)動機112的HPC區(qū)段的未調節(jié)的放出空氣入口供給600。該放出空氣入口供給600將高壓和高溫壓縮空氣供應至第一預冷器610。在示例性形式中，該第一預冷器610便于將熱能從高壓和高溫放出空氣傳遞至吸入發(fā)動機112中的空氣。從預冷器610輸出的放出空氣可具有顯著降低的溫度，但其壓力將不會顯著改變。該較低溫度的高壓空氣供給到具有可變區(qū)域渦輪噴嘴的渦輪640中。正如前述實施例那樣，多位置渦輪噴嘴或固定區(qū)域渦輪噴嘴可替代可變區(qū)域渦輪噴嘴使用。

由轉動渦輪640的高壓放出空氣執(zhí)行的功可用于對與發(fā)動機112或飛行器122相關聯(lián)的其它設備供能，其中輸出的放出空氣具有顯著降低的壓力和溫度。舉例來說，渦輪640用于對發(fā)動機冷卻器660的出口側上的壓縮機650供能。舉例來說，發(fā)動機冷卻器660經(jīng)由入口670在預定壓力下吸入流動通路溫度空氣。流動通路溫度空氣用作冷源來將熱引離與冷卻器600相關聯(lián)的熱源，且在低于壓縮機650的出口壓力排放口680的壓力下流出冷卻器?？邕^壓縮機650的壓差操作成將空氣吸入壓縮機且最終穿過入口670。本領域的技術人員將理解到，渦輪640可機械地或流體地鏈接至壓縮機650，以利用由旋轉渦輪的高壓放出空氣執(zhí)行的功。在示例性形式中，從渦輪640輸出的放出空氣的溫度低于流出預冷器610的空氣的流動通路溫度。這再次與現(xiàn)有技術的放出空氣冷卻系統(tǒng)明顯相反，現(xiàn)有技術的放出空氣冷卻系統(tǒng)不能將放出空氣在低于進入發(fā)動機112的空氣的溫度下輸送到飛行器122中。此外，放出空氣輸出(即，輸出流體)可具有低于放出空氣的獲得溫度的大約一半的輸出溫度(例如，小于獲得溫度的大約三分之一)。

參看圖8，示出了將調節(jié)的空氣提供至具有熱負載的飛行器熱管理系統(tǒng)的示例性方法800。該方法包括在802處從噴氣發(fā)動機到第一預冷器中的接收和冷卻。大體上，未調節(jié)的空氣在接收到第一預冷器中時具有輸入壓力和輸入溫度。然后，第一預冷器可將未調節(jié)的空氣冷卻至第一溫度。未調節(jié)的空氣的第一部分803然后可在804處經(jīng)由壓縮機(例如，冷卻系統(tǒng)壓縮機)壓縮機至第一壓力。未調節(jié)的空氣的第一部分然后可在806處可選地冷卻(例如，在冷卻系統(tǒng)預冷器中)。未調節(jié)的空氣的第一部分然后在808處接收到具有可變區(qū)域渦輪噴嘴的渦輪中(例如，在冷卻系統(tǒng)渦輪中)。未調節(jié)的空氣的第二部分809在810處經(jīng)由第二預冷器冷卻至第二溫度。如圖所示，未調節(jié)的空氣的第一部分和未調節(jié)的空氣的第二部分在分開的流動通路中。最后，未調節(jié)的空氣的第二部分中的未調節(jié)的空氣的第一部分在812處通過從渦輪獲得功調節(jié)至選擇成滿足飛行器熱管理系統(tǒng)的要求的排放溫度和排放壓力。在某些實施例中，獲得的功可提供至用于傳遞功的機械裝置，諸如壓縮機、齒輪箱、發(fā)電機或泵。

參看圖9，示出了將調節(jié)的空氣提供至具有熱負載的飛行器熱管理系統(tǒng)的示例性方法900。該方法包括在902處從噴氣發(fā)動機到第一預冷器中的接收和冷卻。大體上，未調節(jié)的空氣在接收到第一預冷器中時具有輸入壓力和輸入溫度。然后，第一預冷器可將未調節(jié)的空氣冷卻至第一溫度。未調節(jié)的空氣然后在904處經(jīng)由壓縮機(例如，在冷卻系統(tǒng)壓縮機中)壓縮至第一壓力。然后，壓縮的未調節(jié)的空氣可以在906處可選地冷卻(例如，在冷卻系統(tǒng)預冷器中)。未調節(jié)的空氣的第一部分907然后在908處接收和膨脹到具有可變區(qū)域渦輪噴嘴的渦輪中。未調節(jié)的空氣的第二部分909在910處從冷卻系統(tǒng)壓縮機旁通渦輪。在排放管道中，未調節(jié)的空氣的第一部分和未調節(jié)的空氣的第二部分在912處通過從渦輪獲得功調節(jié)至選擇成滿足飛行器熱管理系統(tǒng)的要求的排放溫度和排放壓力。在某些實施例中，獲得的功可提供至用于傳遞功的機械裝置，諸如壓縮機、齒輪箱、發(fā)電機或泵。

在此方法中，第一預冷器和第二預冷器可使用來自噴氣發(fā)動機的風扇流空氣作為冷源流體，其中風扇流空氣具有風扇流溫度和風扇流壓力。在一個實施例中，排放溫度低于風扇流溫度。例如，噴氣發(fā)動機可在海平面靜態(tài)條件下以在怠速時高于大約17psi和/或在起飛時高于大約30psi的風扇流壓力操作。

調節(jié)的空氣可提供飛行器熱管理系統(tǒng)的熱負載的大于大約10%的降低，諸如大于大約60%。例如，調節(jié)的空氣可對大約90kW的熱負載提供大于大約4kW的熱負載降低。

然而，應當注意的是，除流動通路空氣外的空氣可用作預冷器210、230、410、610、730中的任一者的冷源。此外，盡管前述示例性實施例已描述為包括預冷器，但應當理解的是，預冷器與換熱器是同義的。

還應當理解的是，盡管系統(tǒng)100、280、300、500、700已描述為與噴氣發(fā)動機112相關聯(lián)，但也在本公開內容的范圍內的是使這些系統(tǒng)與其它運載工具流體連通來用于水上或陸地上(例如，船或機動車輛)。

圖7示出了根據(jù)本主題的方面的可用于飛行器內的燃氣渦輪發(fā)動機112的一個實施例的截面視圖，其中發(fā)動機112示為具有出于參照目的延伸穿過其間的縱向或軸向中心線軸線12。盡管示為渦扇噴氣發(fā)動機，但任何適合的噴氣發(fā)動機都可結合本文所述的冷卻系統(tǒng)使用。例如，適合的噴氣發(fā)動機包括但不限于高旁通渦扇發(fā)動機、低旁通渦扇發(fā)動機、渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機、渦輪軸發(fā)動機、螺旋槳風扇發(fā)動機等。

如圖7中所示，示例性發(fā)動機112可包括核心燃氣渦輪發(fā)動機(大體上由參考標號14指出)和定位在其上游的風扇區(qū)段16。核心發(fā)動機14大體上可包括限定環(huán)形入口20的大致管狀的外殼18。此外，外殼18還可包圍和支撐增壓壓縮機22，以用于將進入核心發(fā)動機14的空氣的壓力升高到第一壓力水平。高壓、多級、軸流式壓縮機24然后可從增壓壓縮機22接收加壓空氣，且進一步升高此空氣的壓力。流出高壓壓縮機24的加壓空氣然后可流至燃燒器26，燃料在燃燒器26內噴射到加壓空氣流中，所得的混合物在燃燒器26內燃燒。高能燃燒產物從燃燒器26沿發(fā)動機10的熱氣體通路引導至第一(高壓)渦輪28以用于經(jīng)由第一(高壓)傳動軸30驅動高壓壓縮機24，且然后引導至第二(低壓)渦輪32以用于經(jīng)由大體上與第一傳動軸30同軸的第二(低壓)傳動軸34驅動增壓壓縮機22和風扇區(qū)段16。在驅動各個渦輪28和32之后，燃燒產物可經(jīng)由排氣噴嘴36從核心發(fā)動機14排出來提供推進噴氣推力。

此外，如圖7中所示，發(fā)動機10的風扇區(qū)段16可大體上包括可旋轉的軸流式風扇轉子38，其構造成由環(huán)形風扇殼40包繞。本領域的普通技術人員將認識到，風扇殼40可構造成相對于核心發(fā)動機14由多個大致沿徑向延伸的周向間隔開的出口導向導葉42支撐。因此，風扇殼40可包圍風扇轉子38和其對應的風扇轉子葉片44。此外，風扇殼40的下游區(qū)段46可越過核心發(fā)動機14的外部延伸，以便限定提供額外推進噴氣推力的輔助或旁通空氣流管道48。

在發(fā)動機10的操作期間，應當認識到的是，初始空氣流(由箭頭50指出)可通過風扇殼40的相關聯(lián)的入口52進入發(fā)動機10?？諝饬?0然后穿過風扇葉片44，且分成移動穿過管道48的第一壓縮空氣流(由箭頭54指出)和進入增壓壓縮機22的第二壓縮空氣流(由箭頭56指出)。第二壓縮空氣流56的壓力然后增大且進入高壓壓縮機24(如箭頭58指出)。在與燃料混合且在燃燒器26內燃燒之后，燃燒產物60流出燃燒器26且流過第一渦輪28。此后，燃燒產物60流過第二渦輪32且流出排氣噴嘴36以向發(fā)動機10提供推力。

如本文使用的流動通路溫度是指流體(即，空氣)在其流過噴氣發(fā)動機的預定區(qū)段/級時的中值溫度。更具體而言，流動通路溫度相比吸入噴氣發(fā)動機的進氣口的空氣的最低溫度不能更低。當空氣吸入進氣口且壓縮時，空氣將在溫度上升高，且因此具有壓縮機區(qū)段的端部附近的流動通路溫度，其高于進氣口處的空氣的流動通路溫度。

還應當理解的是，盡管已經(jīng)在飛行器的背景中描述了前述示例性實施例，但本公開內容同樣適用于除飛行器之外的運載工具。具有艙或其它冷卻需要的任何運載工具都可使用本公開內容來解決。例如，噴氣供能的船可受益于本公開內容的示例性實施例，以向艙和/或與船相關聯(lián)的電子裝置提供冷卻。因此，前述公開內容絕不限于應用于飛行器，而是適用于在任何有益之處使用噴氣動力提供冷卻流的任何運載工具。本領域的技術人員將容易認識到本公開內容在其它運載工具的背景中的效用。

根據(jù)以上描述，本領域的普通技術人員將清楚的是，盡管本文所述的方法和設備構成本公開內容的示例性實施例，但將理解的是，本文包含的公開內容不限于以上確切實施例，且可在不會脫離本公開內容的范圍的情況下作出改變。類似地，將理解的是，不需要滿足本公開內容的任何或所有的確定的優(yōu)點或目的以便落入本公開內容的范圍內，因為可存在本公開內容的固有和/或不可預見的優(yōu)點，即使它們可能并未在本文中明確論述。