ES2970454T3

ES2970454T3 - Sistema de refrigeración

Info

Publication number: ES2970454T3
Application number: ES19382916T
Authority: ES
Inventors: Parga Alberto Molina; Montero Carlos Casado
Original assignee: Airbus Operations SL
Current assignee: Airbus Operations SL
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2024-05-28
Anticipated expiration: 2039-10-21
Also published as: EP3812680B1; US20210114742A1; EP3812680A1; US11952140B2

Abstract

La invención está dirigida a un sistema de refrigeración para una aeronave, que comprende un intercambiador de calor para enfriar un fluido caliente con aire de refrigeración, una entrada de aire para el suministro de aire de refrigeración y un amplificador de aire de efecto Coanda para la creación de un flujo de aire de refrigeración. . (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de refrigeración

Campo técnico de la invención

La presente invención pertenece al campo de los sistemas de refrigeración para aeronaves, y se dirige a un sistema de refrigeración para una aeronave, que comprende un intercambiador de calor para refrigerar un fluido caliente con aire de refrigeración, una toma de aire para el suministro de aire de refrigeración y un amplificador de aire de efecto Coanda para crear un flujo de aire de refrigeración.

Antecedentes de la invención

El documento US 2014/367476 describe un sistema de refrigeración para una aeronave, que comprende un intercambiador de calor para refrigerar un fluido caliente con aire de refrigeración, por medio de un conducto de fluido caliente, cuyos conductos de fluido caliente están configurados para transferir calor entre un flujo de fluido caliente que fluye entre una entrada de fluido caliente y una salida de fluido caliente, y un flujo de aire de refrigeración que fluye entre una entrada de aire de refrigeración y una salida de aire de refrigeración. Este sistema comprende además una toma de aire para el suministro de aire de refrigeración desde el exterior del sistema de refrigeración al intercambiador de calor, en donde la toma de aire está en comunicación fluida con la entrada de aire de refrigeración del intercambiador de calor; y un amplificador de aire de efecto Coanda que comprende una entrada de amplificador de aire, una salida de amplificador de aire, una entrada de aire presurizado y una salida de aire presurizado configurada como una boquilla, el amplificador de aire de efecto Coanda que está adaptado para crear un flujo de aire de refrigeración entre la entrada de amplificador de aire y la salida de amplificador de aire inducidas por una corriente de aire presurizado inyectada a través de la boquilla, en donde la entrada de amplificador de aire está en comunicación fluida con la salida de aire de refrigeración del intercambiador de calor.

La mayoría de las aeronaves incorporan motores térmicos u otros elementos que generan calor residual, que se debe disipar para asegurar la correcta operación de la aeronave. Normalmente, la disipación del calor se logra por medio de sistemas de refrigeración optimizados para su uso en aeronaves.

Generalmente, estos sistemas de refrigeración adecuados para aeronaves comprenden intercambiadores de calor para refrigerar con aire un fluido calentado con el calor residual; independientemente de su configuración, los intercambiadores de calor normalmente constan de piezas metálicas y tienden a ser pesados. Esto da como resultado el aumento del peso muerto de la aeronave, lo cual es un efecto no deseado. Aunque se conocen muy pocos materiales alternativos más ligeros, el diseño y la configuración de los intercambiadores de calor se pueden mejorar con el fin de reducir su peso.

A este respecto, la tasa de transferencia de calor de un intercambiador de calor se puede mejorar aumentando la velocidad del flujo de refrigerante, con un sistema de convección forzada. Una solución conocida para establecer una convección forzada es el uso de ventiladores. Los ventiladores, en particular los ventiladores de aspas, producen un flujo de aire relativamente alto que enfría el fluido caliente.

Aunque los ventiladores de aspas son simples y baratos, son voluminosos y pesados y, por lo tanto, no resuelven el problema mencionado anteriormente. Además, requieren un motor dedicado y una fuente de energía. Este requisito aumenta aún más el peso del sistema de refrigeración y puede producir problemas con la integración de los intercambiadores de calor en la estructura de una aeronave, donde el espacio disponible es escaso.

Además, se sabe que los ventiladores generan una cantidad elevada de vibraciones y ruido, que puedan ser perjudiciales para la operación de la aeronave y molestos para los pasajeros.

Compendio de la invención

La presente invención proporciona una solución para los problemas antes mencionados, mediante un sistema de refrigeración según la reivindicación 1, una unidad de potencia según la reivindicación 7 y una aeronave según la reivindicación 11.

En las reivindicaciones dependientes, se definen realizaciones preferidas de la invención.

Según la invención, se proporciona un sistema de refrigeración para una aeronave que comprende

un intercambiador de calor para refrigerar un fluido caliente con aire de refrigeración, que comprende una entrada de aire de refrigeración en comunicación fluida con una salida de aire de refrigeración y una entrada de fluido caliente en comunicación fluida con una salida de fluido caliente por medio de uno o más conductos de fluido caliente, en donde el uno o más conductos de fluido caliente están configurados para transferir calor entre un flujo de fluido caliente que fluye entre la entrada de fluido caliente y la salida de fluido caliente, y un flujo de aire de refrigeración que fluye entre la entrada de aire de refrigeración y la salida de aire de refrigeración;

una toma de aire para el suministro de aire de refrigeración desde el exterior del sistema de refrigeración al intercambiador de calor, en donde la toma de aire está en comunicación fluida con la entrada de aire de refrigeración del intercambiador de calor; y

un amplificador de aire de efecto Coanda que comprende una entrada de amplificador de aire, una salida de amplificador de aire, una entrada de aire presurizado y una salida de aire presurizado configuradas como una boquilla, el amplificador de aire de efecto Coanda que está adaptado para crear un flujo de aire de refrigeración entre la entrada de amplificador de aire y la salida de amplificador de aire inducido por una corriente de aire presurizado inyectada a través de la boquilla, en donde la entrada de amplificador de aire está en comunicación fluida con la salida de aire de refrigeración del intercambiador de calor.

A lo largo de este documento se debería entender un amplificador de aire de efecto Coanda como un dispositivo capaz de crear un flujo de aire inducido acelerando un flujo de aire de baja energía por medio de la diferencia de presiones generada por la inyección de una corriente de aire de alta energía sobre una superficie perfilada, denominada perfil de efecto Coanda, que aprovecha las ventajas del efecto Coanda. El perfil de efecto Coanda se debería entender como un perfil cerrado según la dirección de la envergadura, y ligeramente curvado según la dirección de la cuerda. La forma específica del perfil según la dirección de la cuerda es dependiente de los parámetros de diseño y los efectos deseados del amplificador de aire, tales como la presión de la corriente de aire de la velocidad objetivo del flujo de aire de refrigeración.

En una realización, el amplificador de aire de efecto Coanda comprende un perfil de efecto Coanda colocado entre la entrada de amplificador de aire y la salida de amplificador de aire y la boquilla está configurada para la inyección de una corriente de aire sobre el perfil de efecto Coanda a una presión más alta que el aire de refrigeración, en donde la boquilla tiene una configuración cerrada y está situada entre la entrada de amplificador de aire y el perfil de efecto Coanda. El amplificador de aire de efecto Coanda comprende además una cámara en comunicación fluida con la boquilla para el suministro de aire a alta presión a la boquilla, de manera que la corriente de aire a alta presión sobre el perfil de efecto Coanda cree una región de baja presión en una parte del perfil de efecto Coanda, acelerando el flujo de aire de refrigeración.

El término aire de refrigeración se debería entender como la masa de aire que rodea la aeronave durante la operación, sustancialmente en las mismas condiciones termodinámicas, que se usa como aire de refrigeración para el intercambiador de calor.

Ventajosamente, el sistema de refrigeración con amplificador de aire de efecto Coanda comprende menos elementos y piezas móviles, mientras que se proporciona un flujo másico de aire más alto que las soluciones conocidas. También, el sistema de refrigeración no requiere un motor de accionamiento dedicado ni una fuente de energía asociada, siendo por lo tanto más ligero y sencillo que la técnica anterior.

Además, según la invención, el sistema de refrigeración comprende una pluralidad de conductos de fluido caliente, en donde la pluralidad de conductos de fluido caliente están dispuestos en una configuración tubular que define un volumen interior hueco, y en donde el aire de refrigeración fluye entre los conductos de fluido caliente y a través del volumen interior hueco de la configuración tubular de los conductos de fluido caliente.

La configuración tubular de la pluralidad de conductos de fluido caliente define un volumen interior hueco para el paso de aire de refrigeración que permite el flujo sin obstáculos de aire de refrigeración calentado desde los conductos de fluido caliente.

En una realización particular uno o más conductos de fluido caliente, la entrada de fluido caliente y la salida de fluido caliente definen al menos parte de un circuito de fluido caliente.

Ventajosamente, los conductos de fluido caliente establecen una comunicación fluida entre la entrada de fluido caliente y la salida de fluido caliente, y sus paredes proporcionan una superficie de contacto térmica amplia con el aire de refrigeración, aumentando de este modo la transferencia de calor.

En una realización, el intercambiador de calor comprende además una pluralidad de circuitos de fluido caliente con entradas de fluido caliente y salidas de fluido caliente correspondientes.

Ventajosamente, una pluralidad de circuitos de fluido caliente, y sus entradas y salidas correspondientes, proporcionan la refrigeración simultánea de varios fluidos calientes con un único sistema de refrigeración.

En una realización particular los circuitos de fluido caliente están dispuestos en diferentes sectores de la configuración tubular.

Según esta realización, los circuitos de fluido caliente están dispuestos en diferentes sectores alrededor de la configuración tubular, es decir, como sectores de un cilindro hueco definido por planos que contienen el eje del cilindro.

En una realización, cada circuito de fluido caliente está en un sector específico, diferente del sector ocupado por otro circuito de fluido caliente.

Ventajosamente, esta configuración permite un intercambiador de calor compacto y simple, pero eficaz, para refrigerar un único o múltiples fluidos calientes.

En una realización, cada circuito de fluido caliente está configurado para transportar un fluido caliente diferente. Ventajosamente, cada circuito de fluido caliente está dedicado a un fluido diferente, permitiendo de este modo la refrigeración simultánea de fluidos calientes usados en diferentes subsistemas de la aeronave.

El fluido caliente se puede seleccionar de la lista que consta de: agua, aire, aceite lubricante, fluido refrigerante. El fluido caliente puede ser, por ejemplo, un aceite lubricante de un generador, un fluido refrigerante de motor o un aire a alta presión de un compresor.

En una realización particular el valor de al menos una dimensión de un conducto de fluido caliente de un primer circuito de fluido caliente es diferente del valor de la misma dimensión de un conducto de fluido caliente de un segundo circuito de fluido caliente.

Ventajosamente, los circuitos de fluido caliente están optimizados para las propiedades del fluido transportado, tales como densidad, viscosidad y capacidad calorífica; de este modo, para un valor objetivo dado de calor transferido, los circuitos que transportan fluidos de alta capacidad calorífica (tales como aceite o agua) se pueden reducir con respecto a los circuitos configurados para transportar fluidos con menor capacidad calorífica, tales como gases. En un segundo aspecto inventivo, la invención proporciona una unidad de potencia para una aeronave, que comprende un motor y un sistema de refrigeración según el primer aspecto inventivo.

Ventajosamente, el sistema de refrigeración descrito anteriormente se puede combinar con un motor, por ejemplo, con una turbina de gas de unidad de potencia auxiliar (APU), formando un conjunto o unidad.

En una realización particular el motor comprende una fuente de aire a alta presión configurada para alimentar la entrada de aire presurizado del amplificador de aire de efecto Coanda.

Ventajosamente, la fuente de aire a alta presión está comprendida en el mismo motor de la unidad de potencia, eliminando de este modo la necesidad de un compresor de aire dedicado. En el caso de un motor de turbina de gas, la fuente de aire presurizado se alimenta preferiblemente mediante una purga desde la etapa del compresor de motor.

En una realización, una o más de las entradas de fluido caliente están en comunicación fluida con una fuente de fluido caliente del motor.

Ventajosamente, los fluidos calientes del motor, tales como aceite lubricante o agua de refrigeración se enfrían en el sistema de refrigeración.

En una realización particular, el sistema de refrigeración se aloja en un compartimento y el motor se aloja en un compartimento separado del compartimento que aloja el sistema de refrigeración.

Ventajosamente, en esta realización el motor se aloja en un compartimento separado diferente de manera que el calor generado por el motor no se transfiera al sistema de refrigeración o al aire de refrigeración, aumentando de este modo la eficiencia del sistema de refrigeración.

En un tercer aspecto inventivo, la invención proporciona una aeronave que comprende una unidad de potencia según el segundo aspecto inventivo.

En una realización particular, la unidad de potencia está situada en una sección de popa de la aeronave.

Ventajosamente, la ubicación de la unidad de potencia, en particular del sistema de refrigeración, en una sección de popa de la aeronave evita perturbaciones no deseadas del flujo de aire externo alrededor de la aeronave.

En una realización, el sistema de refrigeración se coloca cerca del motor, pero en un compartimento separado. Ventajosamente, el sistema de refrigeración se puede colocar cerca del motor, ahorrando de este modo espacio y reduciendo la distancia de transporte de los fluidos calientes. También ventajosamente, colocar el sistema de refrigeración fuera del compartimiento del motor ahorra espacio dentro del compartimiento del motor.

En una realización, el sistema de refrigeración se sitúa en una sección de la aeronave a popa de la sección de la aeronave que aloja el motor.

En una realización, la toma de aire para el suministro de aire de refrigeración al sistema de refrigeración está montada en una sección de la aeronave a popa de la sección de la aeronave que aloja el motor, en donde la toma de aire está configurada como una abertura en el revestimiento de la aeronave.

En una realización, una salida de aire del sistema de refrigeración está situada a popa del resto de los elementos del sistema de refrigeración.

En una realización particular, el sistema de refrigeración está colocado en un alojamiento con carriles.

Ventajosamente, en esta realización un conjunto de carriles fijados a la estructura de la aeronave, tales como los usados para la introducción y extracción de una APU en el alojamiento de la sección de cola de una aeronave, se usan para la fijación del sistema de refrigeración, de modo que el sistema de refrigeración se pueda introducir y extraer fácilmente, simplificando por lo tanto el mantenimiento del sistema de refrigeración.

Todas las características descritas en esta especificación (incluyendo las reivindicaciones, descripción y dibujos) y/o todos los pasos del método descrito se pueden combinar en cualquier combinación, con la excepción de combinaciones de tales características y/o pasos mutuamente excluyentes.

Descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención llegarán a ser claramente entendidas en vista de la descripción detallada de la invención que llega a ser evidente a partir de una realización preferida de la invención, dada solo como ejemplo y que no se limita a ella, con referencia a los dibujos.

Figura 1: Esta figura muestra una realización del sistema de refrigeración unido a la sección de cola de una aeronave.

Figura 2: Esta figura muestra el sistema de refrigeración parcialmente extraído de su alojamiento en la sección de cola de una aeronave.

Figura 3: Esta figura muestra el sistema de refrigeración unido a la sección de cola de una aeronave, con el carenado quitado.

Figuras 4a-4b: Estas figuras muestran una vista en sección de una realización de la unidad de potencia y del sistema de refrigeración.

Figura 5: Esta figura muestra una vista esquemática de la unidad de potencia en la sección de cola de una aeronave.

Figura 6: Esta figura muestra una vista en sección parcial de una realización del sistema de refrigeración.

Figura 7: Esta figura muestra una aeronave con un sistema de refrigeración según una realización de la invención.

Descripción detallada de la invención

Gracias a la presente invención es posible aumentar la eficiencia de un sistema de refrigeración (14) de una aeronave (16) y al mismo tiempo reducir el peso muerto de la aeronave (16). Como efecto adicional, el sistema de refrigeración (14) comprende menos piezas móviles, lo que simplifica las operaciones de mantenimiento, reduce los costes de producción y aumenta la fiabilidad general del sistema de refrigeración (14).

La Figura 1 muestra una realización preferida de la invención, en donde el sistema de refrigeración (14) se usa en combinación con un motor (13), formando un conjunto de unidad de potencia (15) instalado en una aeronave (16), preferiblemente en su sección de popa, en o cerca del cono de cola. El motor (13) de la unidad de potencia (15) puede ser una unidad de potencia auxiliar (APU) o cualquier otro tipo de motor. Además, el motor (13) no necesita ser un motor térmico, y puede ser también un motor eléctrico.

Las Figuras 4a y 4b muestran una vista en sección de una realización del sistema de refrigeración (14), que es el elemento responsable de la refrigeración del flujo de fluido caliente con el flujo de aire de refrigeración.

El sistema de refrigeración (14) comprende un intercambiador de calor (12), una toma de aire externa (11) para el suministro de aire de refrigeración desde el exterior del sistema de refrigeración (14) al intercambiador de calor (12), y un amplificador de aire de efecto Coanda (7).

El intercambiador de calor (12), representado en detalle en la Figura 4b, logra la transferencia de calor. Comprende una pluralidad de conductos de fluido caliente (3) dispuestos según una configuración tubular y que se extienden desde un primer extremo del intercambiador de calor (12) hasta un segundo extremo del intercambiador de calor (12), una entrada de aire de refrigeración (1) que en la realización mostrada corresponde con las aberturas dejadas entre los conductos de fluido caliente (3), y la salida de aire de refrigeración (2) en el segundo extremo del intercambiador de calor (12); adicionalmente el intercambiador de calor (12) comprende una entrada de fluido caliente (4) y una salida de fluido caliente (5) en comunicación fluida con los conductos de fluido caliente (3).

Al igual que otros intercambiadores de calor convencionales, el intercambiador de calor (12) representado transfiere calor entre un fluido caliente (o bien un gas o bien un líquido), que fluye desde la entrada de fluido caliente (4) hasta la salida de fluido caliente (5) a través de los conductos de fluido caliente (3), y un flujo de aire de refrigeración, que fluye desde la entrada de aire de refrigeración (1) hasta la salida de aire de refrigeración (2). El aire de refrigeración fluye primero entre los conductos de fluido caliente (3), y luego a través del volumen interior hueco creado por la configuración tubular del haz o haces de conductos de fluido caliente (3).

En esta realización, la configuración está optimizada para un caudal másico más alto de refrigerante (el aire de refrigeración) por medio de una configuración tubular.

La Figura 6 muestra el amplificador de aire (7) y el intercambiador de calor (12) con una sección parcial, mostrando la entrada de fluido caliente (4) en un primer extremo del intercambiador de calor (12), y la salida de fluido caliente (5) en un segundo extremo del intercambiador de calor (12), opuesto al primer extremo. En esta realización tanto la entrada de fluido caliente (4) como la salida de fluido caliente (5) tienen una configuración de cámara, y están en comunicación fluida con los conductos de fluido caliente (3). Como es evidente a partir de la Figura 6, en esta realización hay un gran número de conductos de fluido caliente (3) y tienen un diámetro pequeño en relación con la longitud de los conductos de fluido caliente (3). También, cada conducto de fluido caliente (3) está separado del conducto de fluido caliente (3) vecino por una distancia que es dependiente del rendimiento previsto del intercambiador de calor (12), pero debe permitir el paso del aire de refrigeración entre los conductos de fluido caliente (3); por lo tanto, la pluralidad de estas separaciones forman la entrada de aire de refrigeración (1).

También se puede observar la configuración tubular de los conductos de fluido caliente (3), con filas de conductos (3) formando varias circunferencias colocadas de manera concéntrica. Esta configuración tubular crea un volumen interior hueco en el núcleo del intercambiador de calor (12), que está en comunicación con el amplificador de aire (7) por medio de la salida de aire de refrigeración (2), en el segundo extremo del intercambiador de calor (12). En una realización sencilla, todos los conductos de fluido caliente (3) son parte de un único circuito de fluido caliente (6); no obstante, la realización de la Figura 6 comprende tres circuitos de fluido caliente (6) (no mostrados en esta vista), cada uno de ellos con entradas de fluido caliente (4) y salidas (5) respectivas, colocadas en un sector de la configuración tubular; en esta vista, el circuito de fluido caliente (6) representado ocupa un sector de aproximadamente 120°.

Una de las ventajas de la realización con varios circuitos de fluido caliente (6) es la capacidad de refrigerar varios fluidos calientes al mismo tiempo, por ejemplo, aire comprimido y aceite lubricante. Dado que estos dos fluidos tienen propiedades físicas diferentes, la relación de transferencia de calor es diferente para cada fluido. Por consiguiente, las dimensiones de los elementos de los circuitos de fluido caliente (6), que comprenden la entrada de fluido caliente (4), la salida de fluido caliente (5) y los conductos de fluido caliente (3), se diseñan preferiblemente dependiendo de las propiedades físicas específicas del fluido, tales como densidad, capacidad calorífica, viscosidad, etc.

En una realización preferente, el intercambiador de calor (12) comprende tres circuitos de fluido caliente (6) para líquido refrigerante de motor, aceite de generador y aire comprimido, con sus entradas (4), salidas (5) y conductos (3) correspondientes.

Volviendo ahora a las Figuras 2 y 3, se puede observar una realización específica de la toma de aire externa (11), en forma de aberturas entre largueros de una sección de cono de cola en la parte inmediatamente aguas arriba del alojamiento del sistema de refrigeración (14). El propósito de la toma de aire externa (11) está estableciendo una comunicación fluida entre la masa de aire que rodea la aeronave (16), es decir, el aire externo, con la entrada de aire de refrigeración (1). La toma de aire externa (11) proporciona la mayor parte del aire de refrigeración, y se abre ventajosamente al exterior de la aeronave (16) durante la operación del sistema de refrigeración (14). Una realización alternativa (no mostrada en las figuras) comprende una escotilla o puerta motorizada que cierra una abertura en el revestimiento de la aeronave (16); la sección transversal de abertura efectiva de la toma de aire externa (11) de este modo se puede regular como una válvula, controlando por ello la cantidad de aire de refrigeración alimentado al intercambiador de calor (12).

El amplificador de aire de efecto Coanda (7), o simplemente amplificador de aire (7), es un dispositivo que aprovecha los beneficios del efecto Coanda para crear un mayor flujo másico, o flujo de fluido inducido, con una corriente de fluido más pequeña de alta velocidad, en este caso aire; la Figura 4b muestra una realización del amplificador de aire (7), que comprende una boquilla (8) para inyectar una corriente de aire a alta presión (o velocidad, dependiendo del grado de expansión) sobre un perfil de efecto Coanda (9). Aunque la forma del perfil de efecto Coanda (9) depende de los requisitos y parámetros de diseño, en la mayoría de los casos tiene un perfil ligeramente curvado y convexo desde el punto de vista de la corriente. La corriente de aire a alta presión se proyecta sobre el perfil (9), aproximadamente en una dirección tangente con respecto a la superficie del perfil (9), de manera que la corriente se desvíe hacia la superficie del perfil (9) siguiendo su curvatura, generando una región de baja presión en la superficie del perfil (9); como resultado, el aire circundante se empuja hacia la superficie del perfil (9), o bien creando un flujo de aire o bien acelerando un flujo existente.

La corriente de alta presión inyectada sobre el perfil de efecto Coanda (9) se genera alimentando aire a alta presión en una cámara (10) con una configuración cerrada, y proyectándolo sobre el perfil (9) a través de una boquilla (8) con una configuración también cerrada. De nuevo, la forma específica de la boquilla (8) (tal como el área y la forma de la abertura) depende de los requisitos y parámetros de diseño particulares. En cualquier caso, la boquilla (8) está colocada favorablemente aguas arriba del perfil (9), para hacer uso de toda la superficie del perfil (9).

Una configuración preferida del perfil de efecto Coanda (9), como ocurre con el intercambiador de calor (12), es una configuración tubular, preferiblemente sustancialmente cilíndrica. Dicha configuración permite la creación de un flujo dentro del amplificador de aire de efecto Coanda (7), evitando perturbaciones externas del flujo. También, el perfil (9) está colocado preferiblemente aguas abajo de la boquilla (8); con el fin de que funcione correctamente, el perfil (9) se debería disponer con su parte curva que se extiende en el sentido de la cuerda, y el perfil que se extiende en la dirección de la envergadura de manera que forme una superficie cerrada.

La cámara (10) está configurada aproximadamente como un toro, con una o más aberturas de entrada para alimentar aire comprimido, y una abertura de salida formada por la boquilla (8). Preferiblemente, la boquilla (8) se extiende de manera ininterrumpida a lo largo de todo el perímetro del amplificador de aire (7), pero se puede dividir por razones estructurales o constructivas.

Las Figuras 1 y 5 muestran una realización de la unidad de potencia (15), definida como el conjunto de un motor (13) y un sistema de refrigeración (14) como se describió anteriormente.

En la mayoría de los casos, el sistema de refrigeración (14) estará dedicado a la refrigeración del motor (13) y, por conveniencia, se debería colocar cerca del motor (13). De este modo, si el motor (13) es una APU de turbina de gas, los fluidos calientes del motor (13) tales como aceite lubricante del generador y refrigerante de agua, se pueden extraer por medio de conductos, y alimentar a los circuitos de fluido caliente (6) correspondientes del intercambiador de calor (12). Además, la alta presión de la etapa de compresor del motor (13) se puede refrigerar antes de entrar en una cámara de combustión.

La mayoría de los motores, incluso los motores eléctricos, producen calor residual; si este calor residual llega al intercambiador de calor (12) por conducción de calor o aumenta la temperatura del aire de refrigeración, la eficiencia del sistema de refrigeración (14) se puede reducir significativamente. Por lo tanto es beneficioso tener el motor (13) alojado en un espacio diferente al sistema de refrigeración (14), por ejemplo, como se muestra en las Figuras 1 y 5, alojando el motor (13) en un compartimento separado; o en una configuración más sencilla, no representada en las figuras, dividiendo el alojamiento de la unidad de potencia (15) con un mamparo aislado.

La flexibilidad del sistema de refrigeración (14) permite la instalación de las fuentes de fluidos calientes en una ubicación distante; por ejemplo, el sistema de refrigeración (14) se puede colocar en la sección de popa de la aeronave (16) mientras que el motor (13) se puede colocar en una sección media de la aeronave (16), debido a un mejor equilibrio de la aeronave (16), disponibilidad de espacio, etc.

En una realización preferida, como se muestra en las Figuras 1 y 2, todo el conjunto de la unidad de potencia (15) se introduce en la aeronave (16); una posición ventajosa para el sistema de refrigeración (14) es el cono de cola de la aeronave (16), donde el flujo de escape del aire de refrigeración (en esta etapa caliente) sería menos perturbador para la operación de la aeronave (16). También, el cono de cola es una sección de la aeronave (16) que no es muy adecuada para el almacenamiento de carga y que se puede usar mejor de esta forma.

En la misma realización de las Figuras 1 y 2, el sistema de refrigeración (14) está configurado como un paquete o cartucho, con dimensiones estandarizadas; preferiblemente, la configuración del cartucho es de manera que se pueda introducir en la bahía de la APU. Con ese fin, el cartucho del sistema de refrigeración (14) puede comprender ranuras de guía que coinciden con los carriles de guía de APU existentes.

La Figura 7 muestra una aeronave (16) con un sistema de refrigeración (14) como se describió anteriormente, colocado en la sección de popa de la aeronave (16).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de refrigeración (14) para una aeronave (16), que comprende

un intercambiador de calor (12) para refrigerar un fluido caliente con aire de refrigeración, que comprende una entrada de aire de refrigeración (1) en comunicación fluida con una salida de aire de refrigeración (2) y una entrada de fluido caliente (4) en comunicación fluida con una salida de fluido caliente (5) por medio de una pluralidad de conductos de fluido caliente (3),

en donde la pluralidad de conductos de fluido caliente (3) están configurados para transferir calor entre un flujo de fluido caliente que fluye entre la entrada de fluido caliente (4) y la salida de fluido caliente (5) y un flujo de aire de refrigeración que fluye entre la entrada de aire de refrigeración (1) y la salida de aire de refrigeración (2);

una entrada de aire (11) para el suministro de aire de refrigeración desde el exterior del sistema de refrigeración (14) al intercambiador de calor (12), en donde la entrada de aire (11) está en comunicación fluida con la entrada de aire de refrigeración (1) del intercambiador de calor (12); y

un amplificador de aire de efecto Coanda (7) que comprende una entrada de amplificador de aire, una salida de amplificador de aire, una entrada de aire presurizado y una salida de aire presurizado configuradas como una boquilla (8), el amplificador de aire de efecto Coanda (7) que está adaptado para crear un flujo de aire de refrigeración entre la entrada de amplificador de aire y la salida de amplificador de aire inducido por una corriente de aire presurizado inyectada a través de la boquilla (8), en donde la entrada de amplificador de aire está en comunicación fluida con la salida de aire de refrigeración (2) del intercambiador de calor (12),

en donde la pluralidad de conductos de fluido caliente (3) están dispuestos en una configuración tubular que define un volumen interior hueco, y en donde el aire de refrigeración fluye entre los conductos de fluido caliente (3) y a través del volumen interior hueco de la configuración tubular de los conductos de fluido caliente (3).

2. El sistema de refrigeración (14) según la reivindicación anterior, en donde la pluralidad de conductos de fluido caliente (3), la entrada de fluido caliente (4) y la salida de fluido caliente (5) definen al menos parte de un circuito de fluido caliente (6).

3. El sistema de refrigeración (14) según la reivindicación anterior, en donde el intercambiador de calor (12) comprende una pluralidad de circuitos de fluido caliente (6) con entradas de fluido caliente (4) y salidas de fluido caliente (5) correspondientes.

4. El sistema de refrigeración (14) según la reivindicación anterior, en donde los circuitos de fluido caliente (6) están dispuestos en diferentes sectores de la configuración tubular.

5. El sistema de refrigeración (14) según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4 anteriores, en donde cada circuito de fluido caliente (6) está configurado para transportar un fluido caliente diferente.

6. El sistema de refrigeración (14) según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5 anteriores, en donde el valor de al menos una dimensión de un conducto de fluido caliente (3) de un primer circuito de fluido caliente (6) es diferente del valor de la misma dimensión de un conducto de fluido caliente (3) de un segundo circuito de fluido caliente (6).

7. Una unidad de potencia (15) para una aeronave (16), que comprende un motor (13) y un sistema de refrigeración sistema (14) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

8. La unidad de potencia (15) según la reivindicación anterior, que comprende además una fuente de aire a alta presión configurado para alimentar la entrada de aire presurizado del amplificador de aire de efecto Coanda (7).

9. La unidad de potencia (15) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8 anteriores, en donde una o más entradas de fluido caliente (4) están en comunicación fluida con una fuente de fluido caliente del motor (13).

10. La unidad de potencia (15) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 anteriores, en donde el sistema de refrigeración (14) se aloja en un compartimento, y el motor (13) se aloja en un compartimento separado del compartimento que aloja el sistema de refrigeración (14).

11. Una aeronave (16) que comprende una unidad de potencia (15) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 anteriores.

12. La aeronave (16) según la reivindicación anterior, en donde la unidad de potencia (15) está situada en una sección de popa de la aeronave.

13. La aeronave (16) según la reivindicación anterior, en donde el sistema de refrigeración (14) está colocado en un alojamiento con carriles.