滑油換熱器

背景相關

航空發動機作為飛機的核心部件，對飛機的性能起至關重要的作用。航空發動機由眾多不同的子系統組成，是一個複雜而又龐大的整體。在航空發動機運行過程中，隨著飛機飛行狀態及外部環境的變化，其內部的熱力性能也隨之改變。為了保證航空發動機整體在複雜多變的環境下安全可靠的運行，要求各子系統能夠緊密配合，達到預定的性能要求。滑油系統作為航空發動機眾多子系統之一，扮演著為內部進行散熱及潤滑的角色，即：向航空發動機各部件提供滑油，減少相對運動部件之間的摩擦，避免磨損，同時帶走摩擦所產生的熱量以及相對運動面問的夾雜物。

對於不同的航空發動機結構，為了能使滑油溫度在一定的範圍內工作，並根據飛行姿態，飛行速度的不同，可以採取不同的冷卻形式。渦輪噴氣式發動機一般採用燃油-滑油換熱器；渦輪軸或渦漿發動機採用空氣-滑油散熱器；部分渦扇發動機除採用燃油-滑油換熱器外，還採用空氣-滑油散熱器，一主一輔共同冷卻。

滑油換熱器作為航空發動機滑油系統中最主要的部件，主要用來降低滑油溫度，同時把熱量傳給燃油，使滑油溫度保持在允許的範圍之內，在各類航空發動機中有著廣泛的套用。其熱力性能直接決定了滑油系統的溫度水平，影響著航空發動機的效能和安全，因此，對航空滑油換熱器開展研究有重要的意義。

性能指標

散熱性能曲線

滑油換熱器的散熱性能曲線在滑油系統熱平衡計算以及滑油系統設計中有非常重要的作用。燃-滑油換熱器的散熱性能曲線一般表達為單位溫差換熱量隨燃油流量變化的關係曲線。根據航空滑油換熱器散熱性能曲線，利用燃、滑油進口溫度可以確定燃油的流量，為燃油調節器提供依據。

換熱效率

換熱效率是航空滑油換熱器重要的換熱性能指標之一，主要表征了熱側滑油的冷卻程度。

綜合評價方法

換熱與流動的綜合評價方法通常：對於換熱器的評價，一般採用換熱量或換熱係數和壓降作為評價標準，但是若單一或分別利用兩項指標的絕對值大小對換熱器進行性能評價並不能客觀的表征綜合性能的優劣。通常所採取的強化傳熱的措施往往會導致流動阻力的增加。

最佳化設計方案

雙殼程形式

為了提高某型航空燃力骨油換熱器殼側換熱係數，將原始的<1-5>型管殼式換熱器變為<2-6>型管殼式換熟器，結構圖如圖。雙殼程結構即在原始的航空燃，滑油換熱器結構基礎上，增加一塊縱向折流板，將原始的單殼程變為雙殼程流道，且平均分布；並在每一流道設定6組單弓形折流板，折流板缺口切率為28%，殼程進出口接管位置處於殼體異側；換熱管總數目基本保持不變，變為6管程分布，每一個管程的換熱管數目相當。

三殼程形式

通過對雙殼程航空滑油換熱器的研究，以根據某型航空滑油換熱器特殊的套用背景及要求，現提出三殼程改進結構，將原始的<1-5>型管殼式換熱器變為<3-5>型管殼式換熱器，三殼程結構即在原始的航空燃艚油換熱器結構基礎上，增加兩塊縱向折流板，並在殼程出口處設定一末端折流板，將原始的單殼程結構變為三殼程流道，且平均分布；並在每一流道設定4組單弓形折流板，折流板缺口切率為28%；換熱管總數目以及排布與原始的航空燃砑骨油換熱器相同，仍為5管程分布。該三殼程改進結構僅僅是殼程內部結構發生改變，換熱器外形尺寸以及殼程與管程的進出口接管位置保持不變，滿足其套用要求。