CN109723558B - 包括热管理系统的燃气涡轮发动机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及燃气涡轮发动机及其操作方法，该燃气涡轮发动机包括：外罩；风扇，所述风扇至少部分地由外罩围绕；涡轮机械，所述涡轮机械驱动地联接到风扇，并且至少部分地由外罩围绕。外罩与涡轮机械一起限定旁路气流通道。涡轮机械包括压缩机区段，所述压缩机区段部分地限定核心空气流动路径。涡轮机械还包括：热阱热交换器；和热管理管道组件，所述热管理管道组件限定在入口与出口之间延伸并沿径向方向安置在核心空气流动路径与旁路气流通道之间的热管理管道流动路径，所述出口选择性地与涡轮机械的核心隔室气流连通，并且热阱热交换器安置成与热管理涵道流动路径热连通，用于在操作期间将热量传递到通过热管理涵道流动路径的气流。

Description

包括热管理系统的燃气涡轮发动机及其操作方法

技术领域

本发明主题一般涉及一种热管理系统，并且更具体来说涉及一种具有用于排热的单独流动路径的燃气涡轮发动机及其操作方法。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括风扇和涡轮机械。涡轮机械通常包括入口、一个或多个压缩机、燃烧器和至少一个涡轮机。压缩机压缩空气，所述空气被引导到燃烧器，在燃烧器中与燃料混合。随后点燃混合物以产生热燃烧气体。燃烧气体随后被引导到涡轮机，所述涡轮机从燃烧气体中提取能量用于为压缩机提供动力，以及用于产生有用功以便推进飞行中的飞机或为诸如发电机的负载提供动力。

在至少某些实施例中，涡轮机械和风扇至少部分地由外罩围绕。在此类实施例中，外罩与涡轮机械一起限定旁路气流通道。另外，涡轮机械相对于外罩通过一个或多个出口导向轮叶/支柱支撑。

在燃气涡轮发动机的操作期间，各种系统可产生相对大量的热量。燃气涡轮发动机的热管理系统可从这些系统中的一个或多个收集热量，以将此类系统的温度保持在可接受的操作范围内。热管理系统可通过一个或多个热交换器排出此类热量。在至少某些实施例中，这些热交换器中的至少一个可集成到暴露于旁路气流通道的一个或多个部件中，诸如在涡轮机械与外罩之间延伸的一个或多个支柱。

然而，包括集成到暴露于旁路气流通道的一个或多个部件中的一个或多个热交换器可能对通过旁路气流通道的气流具有不利影响。因此，能够排出来自燃气涡轮发动机的各种部件的热量而不会不利地影响通过旁路气流通道的气流的热管理系统将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下说明中阐明，或根据所述说明可显而易见，或可以通过实施本发明了解到。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定轴向方向。燃气涡轮发动机包括：外罩；风扇，所述风扇至少部分地由外罩围绕；以及涡轮机械，所述涡轮机械驱动地联接到风扇，并且至少部分地由外罩围绕。外罩与涡轮机械一起限定旁路气流通道。涡轮机械包括压缩机区段，所述压缩机区段部分地限定核心空气流动路径，涡轮机械沿径向方向进一步限定核心空气流动路径外部的核心隔室。涡轮机械还包括：热阱热交换器；和热管理管道组件，所述热管理管道限定在入口与出口之间延伸并沿径向方向安置在核心空气流动路径与旁路气流通道之间的热管理管道流动路径，所述出口选择性地与核心隔室气流连通，并且热阱热交换器安置成与热管理管道流动路径热连通，用于在操作期间将热量传递到通过热管理管道流动路径的气流。

在某些示例性实施例中，涡轮机械的压缩机区段包括压缩机，其中热管理管道流动路径的入口在压缩机上游的某一位置处与核心空气流动路径气流连通。

例如，在某些示例性实施例中，压缩机是低压压缩机，其中压缩机区段进一步包括高压压缩机，并且其中核心隔室围绕高压压缩机的至少一部分。

在某些示例性实施例中，涡轮机械的压缩机区段包括具有压缩机转子叶片段的压缩机，并且其中热管理管道组件包括由压缩机的所述压缩机转子叶片段驱动的辅助风扇。

例如，在某些示例性实施例中，热管理管道组件的辅助风扇沿径向方向安置在压缩机的压缩机转子叶片段的外部。

在某些示例性实施例中，热管理管道组件进一步包括安置在热管理管道流动路径内的可变导向轮叶段。

例如，在某些示例性实施例中，可变导向轮叶段可在打开位置与关闭位置之间移动。

在某些示例性实施例中，热管理管道流动路径的出口是第一出口，其中热管理管道流动路径进一步包括选择性地与旁路气流通道气流连通的第二出口。

例如，在某些示例性实施例中，热管理管道组件进一步包括可变部件，所述可变部件可在第一位置与第二位置之间移动，其中当可变部件处于第一位置中时，热管理管道流动路径通过第一出口与核心隔室气流连通，并且其中当可变部件处于第二位置中时，热管理管道流动路径通过第二出口与旁路气流通道气流连通。

例如，在某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机进一步限定轴向方向，并且其中可变部件可大致沿轴向方向在第一位置与第二位置之间移动。

例如，在某些示例性实施例中，实质上所有通过热管理管道流动路径的气流配置成当可变部件处于第一位置中时通过第一出口离开，并且其中实质上所有通过热管理管道流动路径的气流配置成当可变部件处于第二位置中时通过第二出口离开。

在某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机进一步包括：冷却的冷却空气系统；辅助系统；环境控制系统；和润滑系统。热阱热交换器通过热管理系统与所述冷却的冷却空气系统、辅助系统、环境控制系统或润滑系统中的至少一个热连通。

在某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机是高旁通涡扇发动机，所述高旁通涡扇发动机限定大于约6:1且至多约30:1的旁通比。

在某些示例性实施例中，所述热管理管道流动路径是沿所述径向方向安置在所述核心空气流动路径外部的实质上环形的流动路径。

在某些示例性实施例中，涡轮机械限定通过热管理管道流动路径的气流与通过核心空气流动路径的气流的比率在约0.01:1与0.4:1之间。

在本公开的示例性方面，提供了一种用于操作燃气涡轮发动机的方法，所述燃气涡轮发动机具有风扇、涡轮机械和外罩，所述外罩与涡轮机械一起限定旁路气流通道。涡轮机械限定核心隔室，并且包括热阱热交换器和热管理管道组件，所述热管理管道组件限定热管理管道流动路径，所述热阱热交换器与热管理管道流动路径热连通。所述方法包括：提供通过热管理管道流动路径并在热阱热交换器上方的气流；确定燃气涡轮发动机在第一操作状态下操作；移动热管理管道组件的可变部件以将实质上所有通过热管理管道流动路径的气流引导到核心隔室；确定燃气涡轮发动机在第二操作状态下操作；以及移动热管理管道组件的可变部件以将实质上预定量的通过热管理管道流动路径的气流引导到旁路气流通道。

在某些示例性方面，第一操作状态是高功率操作状态。

例如，在某些示例性方面，第二操作状态是低功率操作状态。

在某些示例性方面，涡轮机械的压缩机区段包括压缩机，其中热管理管道流动路径的入口在压缩机上游的某一位置处与核心空气流动路径气流连通。

在某些示例性方面，热管理管道流动路径是实质上环形的流动路径，所述流动路径沿径向方向安置在核心空气流动路径的外部并沿径向方向安置在旁路气流通道的内部。

技术方案1.一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定径向方向并且包括：

外罩；

风扇，所述风扇至少部分地由所述外罩围绕；和

涡轮机械，所述涡轮机械驱动地联接到所述风扇，并且至少部分地由所述外罩围绕，所述外罩与所述涡轮机械一起限定旁路气流通道，所述涡轮机械包括：

压缩机区段，所述压缩机区段部分地限定核心空气流动路径，所述涡轮机械沿所述径向方向进一步限定所述核心空气流动路径外部的核心隔室；

热阱热交换器；和

热管理管道组件，所述热管理管道组件限定了在入口与出口之间延伸并沿所述径向方向安置在所述核心空气流动路径与所述旁路气流通道之间的热管理管道流动路径，所述出口选择性地与所述核心隔室气流连通，并且所述热阱热交换器被安置成与所述热管理管道流动路径热连通，用于在操作期间将热量传递到流过所述热管理管道流动路径的气流。

技术方案2.如技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机械的所述压缩机区段包括压缩机，其中所述热管理管道流动路径的所述入口在所述压缩机上游的位置处与所述核心空气流动路径气流连通。

技术方案3.如技术方案2所述的燃气涡轮发动机，其中所述压缩机是低压压缩机，其中所述压缩机区段进一步包括高压压缩机，并且其中所述核心隔室围绕所述高压压缩机的至少一部分。

技术方案4.如技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机械的所述压缩机区段包括具有压缩机转子叶片级的压缩机，并且其中所述热管理管道组件包括由所述压缩机的所述压缩机转子叶片级驱动的辅助风扇。

技术方案5.如技术方案4所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道组件的所述辅助风扇沿所述径向方向安置在所述压缩机的所述压缩机转子叶片级的外部。

技术方案6.如技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道组件进一步包括安置在所述热管理管道流动路径内的可变导向轮叶级。

技术方案7.如技术方案6所述的燃气涡轮发动机，其中所述可变导向轮叶级可在打开位置与关闭位置之间移动。

技术方案8.如技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道流动路径的所述出口是第一出口，其中所述热管理管道流动路径进一步包括选择性地与所述旁路气流通道气流连通的第二出口。

技术方案9.如技术方案8所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道组件进一步包括可变部件，所述可变部件可在第一位置与第二位置之间移动，其中当所述可变部件处于所述第一位置中时，所述热管理管道流动路径通过所述第一出口与所述核心隔室气流连通，并且其中当所述可变部件处于所述第二位置中时，所述热管理管道流动路径通过所述第二出口与所述旁路气流通道气流连通。

技术方案10.如技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机进一步限定轴向方向，并且其中所述可变部件可大致沿所述轴向方向在所述第一位置与所述第二位置之间移动。

技术方案11.如技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中基本所有通过所述热管理管道流动路径的气流被配置成当所述可变部件处于所述第一位置中时通过所述第一出口离开，并且其中基本所有通过所述热管理管道流动路径的所述气流配置成当所述可变部件处于所述第二位置中时通过所述第二出口离开。

技术方案12.如技术方案1所述的燃气涡轮发动机，进一步包括：

冷却的冷却空气系统；

辅助系统；

环境控制系统；和

润滑系统，并且其中所述热阱热交换器通过所述热管理系统与所述冷却的冷却空气系统、所述辅助系统、所述环境控制系统或所述润滑系统中的至少一个热连通。

技术方案13.如技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机是高旁通涡扇发动机，所述高旁通涡扇发动机限定了大于约6:1且至多约30:1的旁通比。

技术方案14.如技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道流动路径是沿所述径向方向安置在所述核心空气流动路径外部的大致环形的流动路径。

技术方案15.如技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机械限定了通过所述热管理管道流动路径的气流与通过所述核心空气流动路径的气流的比率在约0.01:1与0.4:1之间。

技术方案16.一种用于操作燃气涡轮发动机的方法，所述燃气涡轮发动机具有风扇、涡轮机械和外罩，所述外罩与所述涡轮机械一起限定旁路气流通道，所述涡轮机械限定核心隔室并包括热阱热交换器和热管理管道组件，所述热管理管道组件限定了热管理管道流动路径，所述热阱热交换器与所述热管理管道流动路径热连通，所述方法包括：

提供通过所述热管理管道流动路径并且从所述热阱热交换器上流过的气流；

确定所述燃气涡轮发动机在第一操作状态下操作；

移动所述热管理管道组件的可变部件以将基本上所有通过所述热管理管道流动路径的所述气流引导到所述核心隔室；

确定所述燃气涡轮发动机在第二操作状态下操作；和

移动所述热管理管道组件的所述可变部件以将大致预定量的通过所述热管理管道流动路径的所述气流引导到所述旁路气流通道。

技术方案17.如技术方案16所述的方法，其中所述第一操作状态是高功率操作状态。

技术方案18.如技术方案17所述的方法，其中所述第二操作状态是低功率操作状态。

技术方案19.如技术方案16所述的方法，其中所述涡轮机械的所述压缩机区段包括压缩机，其中所述热管理管道流动路径的所述入口在所述压缩机上游的位置处与所述核心空气流动路径气流连通。

技术方案20.如技术方案16所述的方法，其中所述热管理管道流动路径是大致环形的流动路径，所述流动路径沿所述径向方向安置在所述核心空气流动路径的外部并沿所述径向方向安置在所述旁路气流通道的内部。

参考以下说明和所附权利要求书可以更好地理解本发明的这些以及其他特征、方面和优点。附图并入本说明书并构成本说明书的一部分，所述附图图示了本发明的各实施例，并与具体实施方式一起用于解释本发明的原理。

附图说明

本说明书参考附图、针对所属领域中的普通技术人员以完整且可实现的方式公开本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中：

图1是根据本发明主题的多个实施例的示例性燃气涡轮发动机的截面示意图。

图2是根据本公开的示例性实施例的热管理系统的简化示意图。

图3是根据本公开的示例性实施例的包括热管理系统的燃气涡轮发动机的一部分的截面示意图。

图4是根据本公开的示例性实施例的多个可变导向轮叶的示意图。

图5是根据本公开的示例性实施例的辅助风扇的轴向示意图。

图6是根据本公开的另一示例性实施例的包括热管理系统的燃气涡轮发动机的某一区段的截面示意图。

图7是根据本公开的又一示例性实施例的包括热管理系统的燃气涡轮发动机的某一区段的截面示意图。

图8是根据本公开的示例性方面的用于操作燃气涡轮发动机的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各项实施例，附图中示出了本发明实施例的一个或多个实例。具体实施方式中使用数字和字母标识来指代附图中的特征。附图和说明中类似或相同的标号用于指代本发明的类似或相同的部分。

本说明书中所用的术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件进行区分，并不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“前部”和“后部”是指燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机而言，“前部”是指更靠近发动机入口的位置，并且“后部”是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流动的来向，并且“下游”是指流体流动的去向。

除非在本文中另外指明，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等等是指直接联接、固定或附接以及通过一个或多个中间部件或特征间接联接、固定或附接两者。

除非上下文明确另作规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”也含有复数意义。

本说明书全文和权利要求书中所用的近似语言适用于修饰能够在允许范围内变动而不改变相关对象的基本功能的任何数量表示。因此，由一个或多个术语例如“大约”、“近似”和“大体上”修饰的值并不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，所述近似语言可以与用于测量值的仪器的精度，或者用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度相对应。例如，所述近似语言可以指在10％的容限内。

在此处以及说明书及权利要求书的各处中，范围限制将相互组合并互换地使用；除非上下文或语言另作说明，否则此类范围是确定的并且包括其中包括的所有子范围。例如，本说明书中所公开的所有范围包括端点，并且所述端点可以彼此独立地组合。

现参照附图，其中相同数字在所有图形中表示相同元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的截面示意图。更具体来说，对于图1所示的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡扇喷气发动机10，在本说明书中称为“涡扇发动机10”。如图1中所示，涡扇发动机10限定轴向方向A(平行于被提供用于参照的纵向中心线12延伸)和径向方向R。通常，涡扇发动机10包括风扇区段14以及安置在风扇区段14下游的涡轮机械(turbomachine)16。

图示的示例性涡轮机16大体上包括界定环状入口20的大体呈管状的外壳18。外壳18包围：压缩机区段，所述压缩机区段包括升压机或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮机区段，所述涡轮机区段包括高压(HP)涡轮机28和低压(LP)涡轮机30；和喷射排气喷嘴区段32，上述各区段呈连续流关系。压缩机区段、燃烧区段26、涡轮机区段和排气喷嘴区段32共同至少部分地限定通过涡轮机械16的核心空气流动路径37。高压(HP)轴或线轴34驱动地将HP涡轮机28连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36驱动地将LP涡轮机30连接到LP压缩机22。

对于所示的实施例，风扇区段14包括可变节距风扇38，所述可变节距风扇具有以隔开的方式联接到轮盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40大体上沿径向方向R从轮盘42向外延伸。可通过将风扇叶片40操作性地联接到适宜致动构件44，所述致动构件配置成共同地统一更改风扇叶片40的节距，来使得每个风扇叶片40可相对于轮盘42围绕俯仰轴P旋转。风扇叶片40、轮盘42和致动构件44可通过跨动力齿轮箱46的LP轴36共同地围绕纵向轴线12旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，所述多个齿轮用于将LP轴36的旋转速度逐级降低到更有效的风扇旋转速度。

仍然参考图1所示的示例性实施例，轮盘42被可旋转前轮毂48覆盖，所述可旋转前轮毂呈空气动力轮廓，以促进气流通过多个风扇叶片40。另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外罩50，所述壳体或外罩周向围绕风扇38和/或涡轮机械16的至少一部分。此外，外罩50相对于涡轮机械16由多个周向隔开的出口导向轮叶52支撑。此外，外罩50在涡轮机械16的外部部分上方延伸，以便限定介于两者之间的旁路气流通道56。

在涡扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58通过外罩50和/或风扇区段14的相关入口60进入涡扇10。随着所述体积的空气58穿越风扇叶片40，用箭头62指示的空气58的第一部分被转向或引导到旁通气流通道56中，并且用箭头64表示的空气58的第二部分被转向或引导到LP压缩机22中。第一空气部分62与第二空气部分64之间的比率通常称为旁通比。如上所述，对于所示的实施例，涡扇发动机10是高旁通涡扇发动机10。因此，对于所示的实施例，由涡扇发动机10限定的旁通比大于约6:1且至多约30:1。

随后，随着第二空气部分64被引导通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26中，在所述燃烧区段中与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66，所述第二空气部分的压力增大。随后，燃烧气体66被引导通过HP涡轮机28和LP涡轮机30，其中从燃烧气体66提取一部分热能和/或动能。

燃烧气体66随后被引导通过涡轮机械16的喷射排气喷嘴区段32，以提供推进力。同时，随着第一空气部分62被引导通过旁路气流通道56，之后从涡扇发动机10的风扇喷嘴排气区段76排出，第一空气部分62的压力大幅升高，因而也提供了推动力。

此外，如图示意性所示，示例性涡扇发动机10进一步包括各种附件系统，以辅助涡扇发动机10和/或包括涡扇发动机10的飞机(例如，图3)的操作。例如，示例性涡扇发动机10进一步包括主润滑系统78，所述主润滑系统配置成向例如压缩机区段(包括LP压缩机22和HP压缩机24)、涡轮机区段(包括HP涡轮机28和LP涡轮机30)、HP线轴34、LP线轴36和动力齿轮箱46中的各种轴承和齿轮啮合提供润滑剂。由主润滑系统78提供的润滑剂可增加这些部件的使用寿命并可从这些部件中移除一定量的热量。另外，涡扇发动机10包括冷却的冷却空气(CCA)系统80(有时也称为“压缩机冷却空气系统”)，用于将来自HP压缩机24或LP压缩机22中的一者或两者的空气提供给HP涡轮机28或LP涡轮机30中的一者或两者。此外，示例性涡扇发动机10包括主动热间隙控制(ACC)系统82，用于冷却涡轮机区段的壳体，以在各种发动机操作状态下将各个涡轮机转子叶片与涡轮机壳体之间的间隙保持在期望范围内。此外，示例性涡扇发动机10包括发电机润滑系统84，用于为电子发电机提供润滑，以及为电子发电机提供冷却/热移除。电子发电机可向例如涡扇发动机10的启动电动机和/或涡扇发动机10的各种其他电子部件和/或包括涡扇发动机10的飞机提供电力。

还如示意性所绘示，所绘示的示例性涡扇发动机10驱动或启用各种其他附件系统，例如用于包括示例性涡扇发动机10的飞机(未示出)。例如，示例性涡扇发动机10将压缩空气从压缩机区段提供给环境控制系统(ECS)86。ECS 86可向飞机机舱提供空气供应以进行加压和热控制。另外，可从示例性涡扇发动机10向电子冷却系统88提供空气，用于将涡扇发动机10和/或飞机的某些电子部件的温度维持在期望范围内。

现有涡扇发动机10和/或飞机包括用于这些附件系统中的每一个的单独热交换器，以从这些系统中的空气和/或润滑中移除热量。然而，本公开的方面可包括热管理系统100(参照图2)，所述热管理系统用于从一些或所有此类附件系统传递热量以更有效地移除这种热量和/或利用这种热量。

然而，应理解，图1中所示的示例性涡扇发动机10仅用于示例，而在其他示例性实施例中，本公开的方面可另外或替代地应用于任何其他适宜的燃气涡轮发动机。例如，在其他示例性实施例中，涡扇发动机10可替代地是任何其他适宜的航空燃气涡轮发动机，诸如涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。另外，在其他示例性实施例中，示例性涡扇发动机10可包括或可操作地连接到任何其他适宜附件系统，并且可以任何其他适宜方式配置。另外地或替代地，示例性涡扇发动机10可不包括或可操作地连接到上文论述的附件系统中的一者或多者。

现在参考图2，提供了将根据本公开的示例性实施例的热管理系统100至少部分地合并到燃气涡轮发动机(诸如图1的示例性涡扇发动机10)中的示意性流程图。

如图所示，热管理系统100通常包括热传输总线102。热传输总线102包括流过其中的中间热交换流体，并且可由一个或多个适宜流体管道形成。热交换流体可以是具有高温操作范围的不可压缩流体。例如，在某些实施方案中，热交换流体可以是水和乙醇混合物，或任何适宜介电流体。然而，另外地或替代地，热交换流体可以是气体，诸如从压缩机中提取的空气、高压二氧化碳或超临界二氧化碳。此外，另外地或替代地，热交换流体可以是液体和蒸汽的组合，如在蒸汽压缩制冷循环中。

泵104设置成与热传输总线102中的热交换流体流体连通，以在热传输总线102中/通过所述热传输总线产生热交换流体的流动。如图2所示，泵104可通过热传输总线102大致沿顺时针方向产生热交换流体的流动。泵104可以是包括叶轮的旋转泵，或者可以是任何其他适宜流体泵。另外，泵104可由电动机提供动力，或者替代地可与例如涡扇发动机10的HP轴34或LP轴36机械连通并由其提供动力。在其他实施例中，泵104可由辅助涡轮机提供动力，所述辅助涡轮机又可由来自燃气涡轮发动机的压缩机区段的引气提供动力，在燃气涡轮发动机中合并有系统100。

此外，示例性热管理系统100包括与热传输总线102中的热交换流体热连通的一个或多个热源热交换器106。具体来说，所绘示的热管理系统100包括多个热源热交换器106。多个热源热交换器106配置成将热量从涡扇发动机10的附件系统中的一者或多者(或可与涡扇发动机10一起操作)传递到热传输总线102中的热交换流体。例如，在某些示例性实施例中，多个热源热交换器106可包括以下项中的一个或多个：主润滑系统热交换器，用于从主润滑系统78传递热量；CCA系统热源交换器，用于从CCA系统80传递热量；ACC系统热源交换器，用于从ACC系统82传递热量；发电机润滑系统热源交换器，用于从发电机润滑系统84传递热量；ECS热交换器，用于从ECS 86传递热量；电子冷却系统热交换器，用于从电子冷却系统88传递热量；蒸汽压缩系统热交换器；空气循环系统热交换器；辅助系统热源交换器；和热回收热交换器，位于例如涡轮机区段或排气区段中，用于从通过其中的气流中回收热量。举例来说，辅助系统热源交换器可配置成从雷达系统、防御系统、乘客娱乐系统等中的一者或多者传递热量。因此，根据图2示例性实施例的热管理系统100可将热量从各种独立系统传递到热传输总线102中的热交换流体以便移除。

对于所示的实施例，存在三个热源热交换器106，所述三个热源热交换器106各自沿热传输总线102呈连续流动布置。然而，在其他示例性实施例中，可包括任何其他适宜数量的热源热交换器106，并且所述热源热交换器106中的一者或多者可沿热传输总线102呈并行流动布置。例如，在其他实施例中，可存在与热传输总线中的热交换流体热连通的单个热源交换器106，或者替代地，可存在与热传输总线102中的热交换流体热连通的至少两个热源热交换器106、至少四个热源热交换器106、至少五个热源热交换器106或至少六个热源热交换器106。

另外，图2的示例性热管理系统100进一步包括与热传输总线102中的热交换流体热连通的一个或多个热阱热交换器(heat sink heat exchanger)108。所述一个或多个热阱热交换器108位于多个热源热交换器106的下游，并且配置用于从热传输总线102中的热交换流体移除热量。更具体来说，对于所示的实施例，热管理系统100包括单个热阱热交换器108。如下文将论述的，热阱热交换器108可安置在燃气涡轮发动机的热管理管道组件的热管理管道流动路径中(参见例如图3)。

然而，应理解，在其他实施例中，除了所示的热阱热交换器108之外，热管理系统100可包括任何其他适宜数量的热阱热交换器，诸如RAM热交换器、燃料热交换器、风扇流热交换器、引气热交换器、发动机中冷器热交换器或空气循环系统热交换器的冷空气输出中的一个或多个。更具体来说，如果包括RAM热交换器，则RAM热交换器可配置为集成到涡扇发动机10或包括涡扇发动机10的飞机中的一者或两者中的“空气到热交换流体”热交换器。在操作期间，RAM热交换器可通过在RAM热交换器上流动一定量的RAM空气来从其中的任何热交换流体中移除热量。另外，如果包括燃料热交换器，则燃料热交换器可以是“流体到热交换流体”热交换器，其中来自热交换流体的热量传递到用于涡扇发动机10的液体燃料流。此外，如果包括风扇流热交换器，则风扇流热交换器通常可以是“空气到热交换流体”热交换器，热交换器使例如旁路空气在热交换流体上方流动以从热交换流体中移除热量。进一步地，如果包括引气热交换器，则引气热交换器通常可以是“空气到热交换流体”热交换器，热交换器使例如来自LP压缩机的引气在热交换流体上方流动以从热交换流体中移除热量。

仍参照图2所示的示例性实施例，应理解，热阱热交换器108和多个热源交换器106各个选择性地与热传输总线102热连通(并且选择性地与热传输总线102中的热交换流体流体连通)。更具体来说，所示的热管理系统100包括多个旁路管线101，用于选择性地绕过多个热源热交换器106的热阱热交换器108和每个热源交换器106。每个旁路管线101在上游接合点103与下游接合点105之间延伸——上游接合点103恰好位于相应的热阱热交换器108或热源热交换器106的上游，并且下游接合点105恰好位于相应的热阱热交换器108或热源热交换器106的下游。另外，每个旁路管线101在相应的上游接合点103处经由三通散热阀107与热传输总线102相遇。三通散热阀107各个包括与热传输总线102流体连接的入口，与热传输总线102流体连接的第一出口，以及与旁路管线101流体连接的第二出口。三通散热阀107各个可以是可变通量三通阀，使得三通散热阀107可改变从入口到第一出口和/或第二出口的通量。例如，三通散热阀107可配置用于提供从入口到第一出口的热交换流体的百分之零(0％)与百分之百(100％)之间的任何位置，并且类似地，三通散热阀107可配置用于提供从入口到第二出口的热交换流体的百分之零(0％)和百分之百(100％)之间的任何位置。

应注意，三通散热阀107可通过一个或多个有线或无线通信总线(以虚线所示)与涡扇发动机10和/或包括涡扇发动机10的飞机的控制器109可操作地通信。控制器109可基于例如涡扇发动机10和/或飞机的操作状态、热交换流体的温度和/或任何其他适宜变量绕过一个或多个热阱热交换器108和/或热源交换器106中的一个或多个。或者，控制器109可基于用户输入绕过一个或多个热阱热交换器108和/或热源交换器106中的一个或多个。

进一步地，每个旁路管线101还在相应的下游接合点105处与热传输总线102相遇。在每个热阱热交换器108与下游接合点105之间，热传输总线102包括止回阀111，用于确保热交换流体的适当流动方向。更具体来说，止回阀111防止热交换流体从下游接合点105流向相应的热阱热交换器108。

仍参照图2，所示的示例性热管理系统100配置成使用单相不可压缩热传输流体。然而，应理解，在其他实施例中，热管理系统100可替代地使用相变流体。在此类实施例中，热管理系统100可包括用于压缩热传输总线102中的热交换流体的压缩机，以及用于使热传输总线102中的热交换流体膨胀的膨胀装置。

另外，应理解，热管理系统100仅作为示例提供，并且在其他示例性实施例中，热管理系统100可以任何其他适宜方式配置。例如，在其他示例性实施例中，热管理系统100可包括任何其他适宜数量的热源热交换器和/或热阱热交换器。此外，在其他实施例中，热管理系统100可另外或替代地利用任何其他适宜热阱热交换器，并且可与燃气涡轮发动机的任何其他适宜系统一起操作以从燃气涡轮发动机的子系统移除热量。

此外，应理解，尽管对于图2的实施例，热管理系统100被描绘为“热总线”系统，所述系统包括配置成使用中间流体将热量从一个或多个热源传递到一个或多个热沉的中间热总线(即，总线102)，在其他实施例中，热管理系统100可以任何其他适宜方式配置。例如，在其他实施例中，热管理系统100可配置成冷却气流，诸如用于冷却的冷却空气系统(例如，CCA系统80)的气流，并且可将这种气流直接流到热阱热交换器用于冷却。也可以采用其他配置。

现参照图3，提供了根据本公开的示例性实施例的包括热管理系统100的燃气涡轮发动机的特写截面图。燃气涡轮发动机可以与上文参照图1描述的示例性涡扇发动机10类似的方式配置，并且进一步地，热管理系统100可以与上文参照图2描述的示例性热管理系统100类似的方式配置。因此，相同或类似编号可指代相同或类似零件。

如图所示，图2的示例性燃气涡轮发动机通常包括风扇38和驱动地联接到风扇38的涡轮机械16。尽管未示出，但应理解，燃气涡轮发动机进一步包括外罩50，其中风扇38至少部分地由外罩50围绕，并且进一步地，其中涡轮机械16也至少部分地由外罩50围绕(参见图1)。进一步地，外罩50与涡轮机械16一起(即，在外罩50与涡轮机械16之间)限定旁路气流通道56(也参见图1)，并且更具体来说，与涡轮机械16的外壳18一起限定旁路气流通道56。以这种方式，燃气涡轮发动机可被称为涡扇发动机10。进一步地，从图3和上文参照图1的论述应理解，燃气涡轮发动机可进一步限定相对高的旁通比，因此可称为高旁通涡扇发动机。

仍参照图3，所示的示例性涡轮机械16通常包括压缩机区段，所述压缩机区段至少部分地限定核心空气流动路径37。另外，压缩机区段通常包括低压(“LP”)压缩机22和高压(“HP”)压缩机24。LP压缩机22联接到LP线轴36并由其驱动。更具体来说，LP压缩机22通常包括多级110的LP压缩机转子叶片，其中每个级110的LP压缩机转子叶片联接到相应的转子112，并且多个转子112联接在一起和/或联接到LP线轴36。在相邻LP压缩机转子叶片级110之间，LP压缩机22进一步包括多级114的导向轮叶，其中的一个或多个可以是可变导向轮叶。类似地，HP压缩机24联接到HP线轴34并由其驱动。与LP压缩机22一样，HP压缩机24通常包括多个级116的HP压缩机转子叶片，其中每个级116的HP压缩机转子叶片联接到相应的转子118，并且多个转子118联接在一起和/或联接到HP线轴34。进一步地，在相邻HP压缩机转子叶片级116之间，HP压缩机24进一步包括多级120的导向轮叶，其中的一个或多个可以是可变导向轮叶。

涡轮机械16沿径向方向R进一步限定核心空气流动路径37外部的核心隔室122，并且对于所示的实施例，至少部分地围绕HP压缩机24。如将理解的，在燃气涡轮发动机的高功率操作期间，由于例如HP压缩机24和/或燃烧区段26的相对高的温度，核心隔室122可能经受相对高的温度。因此，如下文将更详细论述的，图3的燃气涡轮发动机可配置成在这些高功率操作的某些操作期间向核心隔室122提供冷却空气。例如，在某些实施例中，燃气涡轮发动机的“高功率”操作可包括例如燃气涡轮发动机的起飞和爬升操作。

此外，图3的示例性燃气涡轮发动机，并且更具体来说，图3的燃气涡轮发动机的涡轮机械16，还包括热管理管道组件124。热管理管道组件124限定在入口128与出口130(标记为“130A”和“130B”，在下文论述)之间延伸的热管理管道流动路径126，并且沿径向方向R安置在核心空气流动路径37与旁路气流通道56之间。因此，应理解，热管理管道流动路径126位于涡轮机械16的外壳18的内部。对于所示的实施例，热管理管道组件124包括一个或多个内部壳体构件132，其中一个或多个内部壳体构件132限定热管理管道流动路径126。然而，应注意，在其他实施例中，热管理管道组件124可包括限定热管理管道流动路径126的一个或多个其他部件，并且进一步地，可与涡轮机械16的一个或多个其他部件集成以限定热管理管道流动路径126。

如上所述，对于所示的实施例，热管理管道流动路径126在入口128与出口130之间延伸。对于所示的实施例，入口128在压缩机区段的压缩机上游的位置处与核心空气流动路径37气流连通，并且更具体来说，在压缩机区段的LP压缩机22上游的位置处气流连通。以这种方式，热管理管道流动路径126可配置成在压缩机区段上游的位置处从核心空气流动路径37接收空气流134，并且更具体来说，在压缩机区段的LP压缩机22上游的位置处接收。然而，在其他实施例中，热管理管道流动路径126的入口128可另外地或替代地与旁路气流通道56气流连通，例如，在靠近涡轮机械16的入口20的位置处(即，由壳体18限定的入口20)。例如，热管理管道流动路径126的入口128可沿轴向方向A在HP压缩机24的前部位置处与旁路气流通道56气流连通，并且更具体来说，沿轴向方向A在LP压缩机22的前部位置处气流连通。

热管理管道组件124进一步包括可变导向轮叶级136，所述可变导向轮叶级安置在热管理管道流动路径126的入口128附近，并且更具体来说，沿轴向方向A安置在入口128的下游和压缩机区段的LP压缩机22的前部。然而，应注意，在其他实施例中，可变导向轮叶级136可替代地安置在任何其他适宜位置。

现在还简要地参照图4，提供可变导向轮叶级136的多个可变导向轮叶138的径向截面视图，应理解，可变导向轮叶级136可在打开位置(所绘示)与关闭位置(以虚线所绘示)之间移动。更具体来说，对于所示的实施例，可变导向轮叶级136中的每个可变导向轮叶138可在打开位置(所绘示)与关闭位置(以虚线所绘示)之间围绕轴线140移动。在打开位置中，如图所示，可变导向轮叶级配置成允许最大量的气流134通过热管理管道流动路径126。相反，当可变导向轮叶级136处于关闭位置中时，如虚线所绘示，可变导向轮叶级136配置成使通过热管理管道流动路径126的气流134的量最小化。另外，可变导向轮叶级136可移动到第一位置与第二位置之间的各中间位置，以例如调节入口流动区域，和/或修改气流134通过热管理管道流动路径126的旋动或以其他方式改变气流134通过热管理管道流动路径126的气流方向。

注意，应理解，对于所示的实施例，热管理管道组件124可配置成将通过核心空气流动路径37的气流64的相对大区段引导到热管理管道流动路径126。例如，在某些示例性实施例中，通过热管理管道流动路径126的气流134与通过核心空气流动路径37的气流64的比率可在约0.01:1与约0.4:1之间，诸如在约0.05:1与约0.30:1之间，诸如在约0.05:1与约0.20:1之间。为了确定此比率，通过核心空气流动路径37的气流64的量是在到热管理管道流动路径126的入口128的紧邻下游位置处通过核心空气流动路径37的气流量(前提是到热管理管道流动路径126的入口128与核心空气流动路径37气流连通；否则通过核心空气流动路径37的气流量是指通过涡轮机械16的入口20的气流64的量)。

因此，应理解，对于某些示例性方面，可变导向轮叶级136可至少部分地基于热管理系统100的散热需求而在打开位置与关闭位置之间移动。

仍参照图3，并且现在也参照图5，热管理管道组件124进一步包括辅助风扇142。图5提供了涡轮机械16的LP压缩机22和热管理管道组件124的辅助风扇142的轴向视图。如图3和图5所示，热管理管道组件124的辅助风扇142通过LP压缩机22联接到LP线轴36。另外，热管理管道组件124的辅助风扇142沿径向方向R安置在压缩机的压缩机转子叶片级110的外部，并且更具体来说，沿径向方向R安置在LP压缩机22的LP压缩机转子叶片最前级110的外部。应注意，如图5所示，并且应理解，由热管理管道组件124限定的热管理管道流动路径126是沿径向方向R安置在核心空气流动路径37外部的大致环形的流动路径。

如图3和图5中示意性所示，辅助风扇142包括附接到实心环146的辅助风扇叶片级144。实心环146又附接到LP压缩机转子叶片级110的LP压缩机转子叶片的径向外端148，并且所述实心环可与LP压缩机转子叶片级110一起旋转(并由其驱动)。辅助风扇142可配置成在操作期间增加通过热管理管道流动路径126的气流的流动压力。

如上所述，对于所示的实施例，辅助风扇142联接到LP压缩机22的LP压缩机转子叶片第一最前段110。然而，应理解，在其他示例性实施例中，辅助风扇142可替代地联接到LP压缩机转子叶片的任何其他适宜段110(或者如果/当热管理管道组件124安置在其他位置时连接到另一个压缩机的转子叶片级)。另外地或替代地，在其他示例性实施例中，辅助风扇142可配置为LP压缩机22的一个或多个段的延伸部。例如，在某些示例性实施例中，LP压缩机22的LP压缩机转子叶片最前段110可延伸到热管理管道流动路径126中，并且以与图3和图5中所示的示例性辅助风扇142的示例性风扇叶片144相同的方式运作。此类配置可类似于例如减震凸肩(part-span shroud)。

再次参照图3，并且现在也参照图6，应理解，热管理管道组件124的热管理管道流动路径126的出口130选择性地与由涡轮机械16限定的核心隔室122气流连通。更具体来说，对于所示的实施例，热管理管道流动路径126的出口130是第一出口130A，并且热管理管道流动路径126进一步包括第二出口130B，其中第二出口130B选择性地与旁路气流通道56气流连通。

为了在热管理管道流动路径126与核心隔室122和旁路气流通道56之间提供这种选择性气流连通，热管理管道组件124进一步包括可在第一位置与第二位置之间移动的可变部件150。图3描绘了处于第一位置中的可变部件150，以及图6描绘了处于第二位置中的可变部件150。如图所示，可变部件150通常可沿轴向方向A在第一位置与第二位置之间移动。例如，在某些实施例中，可变部件150可被称为滑动门，可沿轨道使用致动构件(未示出)沿轴向方向A在第一位置与第二位置之间移动。

如图所示，当可变部件150处于第一位置(图3)中时，第一出口130A通过第一出口130A与核心隔室122气流连通。相反，当可变部件150处于第二位置(图6)中时，热管理管道流动路径126通过第二出口130B与旁路气流通道56气流连通。更具体来说，当可变部件150处于第一位置中时，基本上所有通过热管理管道流动路径126的气流134配置成通过第一出口130A离开热管理管道流动路径126。相反，当可变部件150处于第二位置中时，基本上所有通过热管理管道流动路径126的气流134配置成通过第二出口130B离开热管理管道流动路径126。

应注意，在某些示例性实施例中，可变部件150可另外或替代地可移动到第一位置与第二位置之间的一个或多个中间位置，以改变从第一出口130A和第二出口130B离开热管理管道流动路径126的气流134的比率。

此外，应理解，在其他示例性实施例中，可提供任何其他适宜配置，以使热管理管道流动路径126选择性地分别通过第一出口130A和第二出口130B与核心隔室122和/或旁路气流通道56气流连通。例如，在其他实施例中，热管理管道组件124可包括可在打开位置与关闭位置之间独立致动的单独阻挡门，以允许或阻挡气流134从热管理管道流动路径126到核心隔室122和/或旁路气流通道56。另外或替代地，在其他实施例中，外壳18可包括限制气流34从中流过的翼片(例如，副翼)，导致转向气流通过通道130A进入核心隔室122。也可以采用其他配置。

仍参照图3和图6，应理解，涡轮机械16进一步包括热阱热交换器152。更具体来说，如前所述，燃气涡轮发动机包括热管理系统100，其中热管理系统100包括热阱热交换器152，所述热阱热交换器安置在涡轮机械16内。

如图所示，热阱热交换器152安置成与热管理管道流动路径126热连通，用于在操作期间将热量传递到通过热管理管道流动路径126的气流134。更具体来说，对于所示的实施例，热阱热交换器152安置在热管理管道流动路径126内，以在操作期间将热量传递到通过热管理管道流动路径126的气流134。在某些实施例中，热阱热交换器152可以是例如上文参照图2描述的热管理系统100的示例性热阱热交换器108。以这种方式，热阱热交换器152可热联接到燃气涡轮发动机的冷却的冷却空气系统(例如，系统80)、燃气涡轮发动机的辅助系统(诸如电子冷却系统88和/或环境控制系统86)或通过热管理系统100的燃气涡轮发动机的润滑系统(例如，系统78)(图1中所示并在上文描述的示例性系统78、80、86和88)中的至少一个。

此外，对于所示的实施例，热阱热交换器152位于入口导向轮叶级136和辅助风扇142的下游，并且位于可变几何形状部件150的上游。利用这种配置，热阱热交换器152可用作辅助风扇142的去旋流器(即，使气流134从风扇142上去旋)。然而，应理解，在其他示例性实施例中，热管理管道组件124的这些各种部件可替代地以任何其他适宜顺序布置。例如，简要地参照图7，提供了根据本公开的另一示例性实施例的包括热管理系统的燃气涡轮发动机的一部分的截面示意图。图7的示例性燃气涡轮发动机可以与图3和6的示例性燃气涡轮发动机实质上相同的方式配置。然而，对于图7的示例性实施例，热阱热交换器152替代地安置在辅助风扇142的上游。以这种方式，热阱热交换器152可用作辅助风扇142的外来碎屑筛。另外，在此类示例性方面中，辅助风扇142联接到LP压缩机22的LP压缩机转子叶片最后段110并由其驱动。应注意，在此类实施例中，当向旁路气流通道56提供此类气流134时，可变几何构件150可用作辅助风扇142的去旋流器(应注意，将气流134旋转到核心隔室122可为有益的，以获得可用流动能量的更均匀的流动分配和使用)。因此，例如，在某些示例性实施例中，可变几何构件150可包括轮叶或其他去旋特征以提供此类益处。

现在返回参照图3和6，当包括所示的热阱热交换器152的示例性热管理系统100以与图2的示例性热管理系统100类似的方式配置时，热阱热交换器152可以是“液体到空气”热交换器(即，热总线流体到空气热交换器)。然而，如上所述，在其他实施例中，图2的热管理系统100可包括任何其他适宜类型的热交换流体(例如，气体、液体/气体混合物、超临界气体)，和/或热管理系统100可以任何其他适宜方式配置。因此，在其他实施例中，热阱热交换器152可以替代地是例如“空气到空气”热交换器，经配置为与另一个气流交换热量，或者更确切地说，为另一个气流提供热量。例如，在某些实施例中，热阱热交换器152可配置成从来自HP压缩机24的引气(例如，作为冷却的冷却空气系统的一部分，诸如系统80)向通过热管理管道流动路径126的气流134提供热量。

进一步地，应理解，使热阱热交换器152能够有效地将热量传递到通过热管理管道流动路径126的气流134是热管理管道组件124的主要功能。因此，热管理管道组件124可被称为用于热管理系统100的“专用”热管理管道组件124。

进一步地，应理解，尽管通过热管理管道流动路径126的气流134接受来自热阱热交换器152的热量，但是热阱热交换器152下游的气流134仍然可相对于涡轮机械16的其他部件处于低温下。因此，将此类气流134通过第一出口130A提供到核心隔室122可允许此类气流134冷却暴露于核心隔室122的涡轮机械16的某些部件。具体来说，向核心隔室122提供通过第一出口130A的气流134可允许气流134冷却HP压缩机24、燃烧区段26等的各方面。因此，在某些高功率操作状态期间，诸如在起飞操作状态、爬升操作状态等期间，可变部件150可移动到第一位置(图3)，以允许基本上所有通过热管理管道流动路径126的气流134被提供到核心隔室122，以冷却暴露于其中的一个或多个部件。

也应理解，向旁路气流通道56提供来自热管理管道流动路径126通过第二出口130B的气流134可通过向旁路气流通道56添加能量来增加燃气涡轮发动机的推力产生。因此，在不需要额外冷却核心隔室122的某些发动机操作期间，诸如在某些相对低功率操作状态期间，例如巡航操作状态和空转操作状态，可变部件150可移动到第二位置(图6)，以将通过热管理管道流动路径126的气流134输送到旁路气流通道56，以提高燃气涡轮发动机的整体效率。

此类配置可提高燃气涡轮发动机诸如涡扇发动机的整体效率，并且尤其是可允许有效地排出相对大量的热量，而无需燃气涡轮发动机的旁路气流通道中的大的潜在破坏性的热交换器。更具体来说，通过将热阱热交换器安置在燃气涡轮发动机的涡轮机械内的专用热管理管道流动路径中，可排出相对大量的热量，而无需将潜在破坏性的热阱热交换器安置在旁路气流通道内或集成到旁路气流通道内的一个或多个部件中。

然而，应理解，在其他示例性实施例中，热管理管道组件可具有任何其他适宜配置，使得热管理管道流动路径在涡轮机械内的任何其他适宜位置之间延伸。例如，在其他示例性实施例中，热管理管道流动路径的入口可安置在任何其他适宜位置(诸如在与旁路气流通道直接气流连通的位置，与涡轮机械的入口轴向对准，安置在LP压缩机的下游和HP压缩机的上游等)。此外，在其他实施例中，出口，并且更具体来说，第一出口，也可安置在任何其他适宜位置，并且配置成向涡轮机械内的任何其他隔室提供气流。此外，在其他示例性实施例中，热管理管道组件可包括本文未描述的任何其他部件，或者替代地，可不包括本文描述的部件中的每一个。例如，在其他示例性实施例中，热管理管道组件可不包括可变导向轮叶级，或者替代地，可不包括可在第一位置与第二位置之间移动的可变部件。

现参照图8，提供了根据本公开的示例性方面的用于操作燃气涡轮发动机的方法200的流程图。燃气涡轮发动机可根据上文参照图1至图6描述的一个或多个示例性实施例来配置。因此，燃气涡轮发动机通常可包括风扇、涡轮机械和外罩，外罩与涡轮机械一起限定旁路气流通道。涡轮机械可限定核心隔室，并且包括热阱热交换器和热管理管道组件。热管理管道组件可限定热管理管道流动路径，其中热阱热交换器与热管理管道流动路径热连通。

如图8所示，方法200通常包括在(202)处提供通过热管理管道流动路径并且从热阱热交换器上流过的气流。在(202)处提供通过热管理管道流动路径并且从热阱热交换器上流过的气流可以包括在(204)处将热量从热阱热交换器传递到通过热管理管道流动路径的气流。

方法200还包括在(206)处确定燃气涡轮发动机在第一操作状态下操作，并且在(208)处移动热管理管道组件的可变部件以将基本上所有通过热管理管道流动路径的气流引导到涡轮机械的核心隔室。更具体来说，对于所示的示例性方面，在(208)处移动热管理管道组件的可变部件以将基本上所有通过热管理管道流动路径的气流引导到核心隔室包括响应于在(206)处确定燃气涡轮发动机在第一操作状态下操作而移动热管理管道组件的可变部件。应注意，在某些示例性方面，第一操作状态可以是高功率操作状态，诸如起飞操作状态或爬升操作状态。以这种方式，提供给涡轮机械的核心隔室的气流可为暴露于核心隔室的涡轮机械的一个或多个部件提供冷却。

方法200进一步包括在(210)处确定燃气涡轮发动机在第二操作状态下操作，并且在(212)处移动热管理管道组件的可变部件以将大致预定量的通过热管理管道流动路径的气流引导到旁路气流通道。更具体来说，在(212)处移动热管理管道组件的可变部件以将大致预定量的通过热管理管道流动路径的气流引导到旁路气流通道包括响应于在(210)处确定燃气涡轮发动机在第二操作状态下操作而移动热管理管道组件的可变部件。在某些方面，预定量可以是基本上所有通过热管理管道流动路径的气流，或者替代地，可以是确定提供涡轮机械的核心隔室所需的最小冷却量的量之间的一些，同时向旁路气流通道提供剩余部分。

应注意，在某些示例性方面，第二操作状态可以是低功率操作状态(即，相对于高功率操作状态的低功率操作状态)，诸如巡航操作状态或空转操作状态。以这种方式，当不需要暴露核心隔室的冷却部件时，方法200可通过向旁通气流通道添加能量(即，增加推力产生量)来提高燃气涡轮发动机的总效率。

此外，应理解，在至少某些示例性实施例中，热管理管道组件可进一步包括一个或多个部件，用于改变通过热管理管道流动路径的气流量。例如，示例性热管理管道组件可进一步包括可变导向轮叶级、辅助风扇或两者。还应理解，可变几何形状部件可用于改变通过热管理管道流动路径的气流量。

在此类示例性方面中，方法200进一步包括在(214)处确定燃气涡轮发动机在第三操作状态下操作。第三操作状态可以是瞬态操作状态(即，从相对高功率操作模式转换到相对低功率操作模式的操作状态，或反之亦然)。此外，方法200包括在(216)处增加通过热管理管道流动路径的气流，或更具体来说，增加通过热管理管道流动路径的气流与通过燃气涡轮发动机的核心空气流动路径的气流的比率。例如，在(216)处增加通过热管理管道流动路径的气流可有效地包括使通过核心空气流动路径的气流排出。应注意，在某些示例性方面，在(216)处增加通过热管理管道流动路径的气流可包括响应于在(214)处确定燃气涡轮发动机在第三操作状态下操作而增加通过热管理管道流动路径的气流。此外，在某些示例性方面，在(216)处增加通过热管理管道流动路径的气流可包括以下中的一个或多个：移动热管理管道组件的可变几何形状部件，改变热测量管道组件的入口导向轮叶级的桨距角，和/或改变热管理管道组件的辅助风扇的多个风扇叶片的桨距角。

仍参照图8，方法200可另外包括用于辅助燃气涡轮发动机关闭的方面。更具体来说，如图所示，方法200进一步包括在(218)处将可变几何形状部件安置在中间位置中，使得燃气涡轮发动机的涡轮机械的核心隔室在至少某些示例性方面通过热管理管道流动路径与燃气涡轮发动机的旁路气流通道气流连通。将可变几何形状部件安置在中间位置中(218)可允许涡轮机械内相对较热的下罩空气在发动机停机状态期间排放到环境位置(即，通过热管理管道流动路径和旁路气流通道)，而无需旋转涡轮机械的一个或多个转子。

本说明书使用各个实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定，并且可包括所属领域中的技术人员得出的其他实例。如果此类其他实例所包括的结构要素与权利要求书的书面语言无不同，或者如果其包括与权利要求书的书面语言无实质不同的等效结构要素，则此类其他实例应被确定为在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定径向方向并且包括：

外罩；

风扇，所述风扇至少部分地由所述外罩围绕；

涡轮机械，所述涡轮机械驱动地联接到所述风扇，并且至少部分地由所述外罩围绕，所述外罩与所述涡轮机械一起限定旁路气流通道，所述涡轮机械包括：

压缩机区段，所述压缩机区段部分地限定核心空气流动路径，所述涡轮机械沿所述径向方向进一步限定所述核心空气流动路径外部的核心隔室；

热阱热交换器；和

热管理管道组件，所述热管理管道组件限定了在入口与出口之间延伸并沿所述径向方向安置在所述核心空气流动路径与所述旁路气流通道之间的热管理管道流动路径，所述出口选择性地与所述核心隔室和所述旁路气流通道气流连通，并且所述热阱热交换器被安置成与所述热管理管道流动路径热连通，用于在操作期间将热量传递到流过所述热管理管道流动路径的气流。

2.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机械的所述压缩机区段包括压缩机，其中所述热管理管道流动路径的所述入口在所述压缩机上游的位置处与所述核心空气流动路径气流连通。

3.如权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其中所述压缩机是低压压缩机，其中所述压缩机区段进一步包括高压压缩机，并且其中所述核心隔室围绕所述高压压缩机的至少一部分。

4.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机械的所述压缩机区段包括具有压缩机转子叶片级的压缩机，并且其中所述热管理管道组件包括由所述压缩机的所述压缩机转子叶片级驱动的辅助风扇。

5.如权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道组件的所述辅助风扇沿所述径向方向安置在所述压缩机的所述压缩机转子叶片级的外部。

6.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道组件进一步包括安置在所述热管理管道流动路径内的可变导向轮叶级。

7.如权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其中所述可变导向轮叶级可在打开位置与关闭位置之间移动。

8.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道流动路径的所述出口是第一出口，其中所述热管理管道流动路径进一步包括选择性地与所述旁路气流通道气流连通的第二出口。

9.如权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道组件进一步包括可变部件，所述可变部件可在第一位置与第二位置之间移动，其中当所述可变部件处于所述第一位置中时，所述热管理管道流动路径通过所述第一出口与所述核心隔室气流连通，并且其中当所述可变部件处于所述第二位置中时，所述热管理管道流动路径通过所述第二出口与所述旁路气流通道气流连通。

10.如权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机进一步限定轴向方向，并且其中所述可变部件可大致沿所述轴向方向在所述第一位置与所述第二位置之间移动。

11.如权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中基本所有通过所述热管理管道流动路径的气流被配置成当所述可变部件处于所述第一位置中时通过所述第一出口离开，并且其中基本所有通过所述热管理管道流动路径的所述气流配置成当所述可变部件处于所述第二位置中时通过所述第二出口离开。

12.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，进一步包括：

冷却的冷却空气系统；

辅助系统；

环境控制系统；和

润滑系统，并且其中所述热阱热交换器通过热管理系统与所述冷却的冷却空气系统、所述辅助系统、所述环境控制系统或所述润滑系统中的至少一个热连通。

13.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机是高旁通涡扇发动机，所述高旁通涡扇发动机限定了大于6∶1且至多30∶1的旁通比。

14.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述热管理管道流动路径是沿所述径向方向安置在所述核心空气流动路径外部的大致环形的流动路径。

15.如权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述涡轮机械限定了通过所述热管理管道流动路径的气流与通过所述核心空气流动路径的气流的比率在0.01∶1与0.4∶1之间。

16.一种用于操作燃气涡轮发动机的方法，所述燃气涡轮发动机具有风扇、涡轮机械和外罩，所述外罩与所述涡轮机械一起限定旁路气流通道，所述涡轮机械限定核心隔室并包括热阱热交换器和热管理管道组件，所述热管理管道组件限定了热管理管道流动路径，所述热阱热交换器与所述热管理管道流动路径热连通，所述方法包括：

提供通过所述热管理管道流动路径并且从所述热阱热交换器上流过的气流；

确定所述燃气涡轮发动机在第一操作状态下操作；

移动所述热管理管道组件的可变部件以将基本上所有通过所述热管理管道流动路径的所述气流引导到所述核心隔室；

确定所述燃气涡轮发动机在第二操作状态下操作；和

移动所述热管理管道组件的所述可变部件以将大致预定量的通过所述热管理管道流动路径的所述气流引导到所述旁路气流通道。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述第一操作状态是高功率操作状态。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述第二操作状态是低功率操作状态。

19.如权利要求16所述的方法，其中所述涡轮机械的压缩机区段包括压缩机，其中所述热管理管道流动路径的入口在所述压缩机上游的位置处与核心空气流动路径气流连通。

20.如权利要求16所述的方法，其中所述热管理管道流动路径是大致环形的流动路径，所述流动路径沿径向方向安置在核心空气流动路径的外部并沿所述径向方向安置在所述旁路气流通道的内部。

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