I毫米或略微更多并且壁厚度为约20至40微米。
[0223]图SC示出了这些导管120是如何经过这些折线部112’、114’的，其中短的径向部分122和J形箔或榫124位于这些折线部112’、114’的任一侧上以便引导流动离开这些径向部分122。这也示出在图7B中。在图7A中可见，在这些阻挡站116处，赛道区段阻挡元件125被钎焊至任意给定的螺旋区段108中的这四排氦导管120中每一排的内侧上，并且一个扁平垫片板126附接至这四排中的径向外部导管120的外侧上。这些阻挡元件125是通过将与氦导管120—样的导管压扁来制作的。这些阻挡元件和垫片板126轴向地延伸了在轴向方向上的所有200排导管120的全部长度。如图1lB所示，这21个螺旋区段108的阻挡站116是在存在纵梁构件90的地方基本上彼此对齐的，从而与这些矩阵导管120正交、但与从热交换器52的中央轴线128(参见图11A)出发的真实的径向方向R(参见图11B)略微角度偏离。因此，纵梁构件90上的靴形件116’接合第一螺旋区段108的底部阻挡元件125，并且径向力可以经阻挡站116被传输至垫片板126，该垫片板接合下一个嵌套在内的螺旋区段的另一个径向内部阻挡元件的底部。在第11个螺旋区段108之后，径向延伸的I形梁130可以将该基本上径向的载荷传输至下一个螺旋区段108。在另外七个螺旋区段108的另外七组阻挡元件125和垫片126之后，有另外一个基本上径向延伸的I形梁130用于传输径向载荷，并且然后存在另外三个区段108在径向方向上前行直到这些螺旋区段108(总计二十一个)已经完全被数完。这种构型仅是展示性的并且在其他实施例中可以不同。
[0224]当该热交换器在运行时，有基本上径向向内的空气流经所有导管120，从而对其施加基本上径向向内的空气动力学载荷。这个载荷由这些基本上对齐的垫片板126、阻挡元件125、1形梁130和纵梁构件90抵抗，这些部件是在径向方向上基本上对齐的。因此，尽管存在非常显著的空气动力学载荷，但这些导管120可以被稳固地支撑。
[0225]在一些情况下，特别是在高的马赫数下，具体在径向最外侧进入热交换器52的空气入口温度可能很显著，例如超过800°C或甚至1000°C。这种温度变化可能对这些导管120造成显著热变化，这些导管具体可能随着温度的升高而在长度上增长。因此，尽管入口集管导管106是相对于穿孔支撑滚筒84固定在位的，但这些出口集管110在这些导管120的长度增长时可能移动。每个螺旋区段108的垫片板126因此可能相对于阻挡元件125滑动，从而能够实现这些螺旋区段108相对于彼此基本上环圆周的滑动运动。在这些导管120由于升高的温度而变长的情况下，这些阻挡站116的穿过这些阻挡元件125、垫片板126和I形梁130的推力线可能旋转到与从交换器52的中心轴线152出发的真实径向方向R更加共线。这些阻挡元件125的队列被维持成与这些导管120基本上正交。因此，在导管120的周向(长度方向)区段中可以允许这些导管的热膨胀和收缩。自然，这些导管120和其他部件在随着温度膨胀和收缩时可以在径向方向上膨胀，并且为此还提供了公差。
[0226]在图7D中可见，每个入口集管导管106在其任一端处装配有多个入口集管配件140，并且这些出口集管导管110在其对应两端处装配有出口集管配件142。如图4A和58所示，在入口集管106的一端处的这些入口集管配件140通过多个柔性软管144流体地连接到用于氦流动的入口歧管146上，并且在其同一端处的这些出口集管配件142通过多个柔性软管148流体地连接到用于氦的氦出口环歧管150上。
[0227]在集管导管106的另一端处的这些入口集管配件140可以被封阻或者可以经由环歧管流体地连接到相邻集管配件140上。这同样适用于在这些出口集管导管110的另一端处的出口集管配件142。
[0228]例如在图1lA和IlB中可见，创建了多个总体上矩形的(但弧形的)凹座(或箱区段)160，这些凹座沿着热交换器52在相邻螺旋区段108的导管120之间、在I形梁130和相应折线部112’、114’的区域中轴向地一路延伸。这些总体上矩形的但弧形的凹座160容纳热交换器52的霜冻控制系统的捕捉元件162，将在下面进行描述。
[0229]如图4A和12A中所示，甲醇供应导管170将甲醇供送至甲醇注入环174的环形廊道172。廊道172中的这些部分176是导管214进入廊道172之处穿过这些导管的区段。该甲醇注入环具有围绕热交换器52周向间隔开成系列地定位的一系列180个注入器导管组件182(图12E)(这种安排在其他实施例中可以不同)，每个注入器导管组件182包括在形成环形廊道172的环形歧管173与另外一个支撑环175之间轴向延伸的注入器导管184，多个端塞192的渐缩末端190固定至该另外一个支撑环上。这些注入器导管184各自包括沿着导管184成系列并排间隔开的一系列22个注入孔194(在图12F中示出了其中一个)，这些孔194各自的直径是0.2_。每个导管的与该渐缩末端190相反的末端196固定至具有非圆形凸缘200的注入器配件198上，该非圆形凸缘具有平坦部202，该平坦部通过使平坦部202与附接至环173上的一个支撑环177中的对应结构匹配来使导管184在旋转意义上对齐。提供了一个圆形密封件204来密封在配件198的环形凹陷206中。
[0230]当运行甲醇栗210(图3)来沿着连接到甲醇供应导管170的管道212栗送甲醇时，迫使甲醇经过廊道172并且经过环173的多个供应通道214以及配件198的内部通道216，以便将甲醇栗送到这些导管184内部并且接着经这些注入孔194出来。因而，甲醇是在气流即将进入由这些导管120的螺旋区段108限定的体积中时注入气流中的。
[0231]甲醇能够防止在热交换器52中形成冰，冰可能阻碍穿过该热交换器的气流。甲醇降低在热交换器中冷凝出来的水滴的冰冻温度来实现这点，并且显著比例的甲醇和水一起被捕集器元件从气流中去除，现在将对此进行描述。
[0232]图1lB中所示的这两个凹座160中的每个外部凹座具有位于其中的九个相互间隔开的捕集器元件，并且这些凹座160中的每个内部凹座具有位于其中的七个捕集器元件162。参见附图中的图13A至14D，现在将描述这些捕集器元件162。这些图示出了具有九个捕集器元件的一个外部捕集器组件240。这些内部捕集器组件是类似的，除了捕集器元件的数量之外(因为它们仅具有七个)。如图13A和13H所示，每个捕集器组件240具有外部一排242四个捕集器元件162和内部一排244五个捕集器元件162。同样，在其他实施例中捕集器元件的数量和折线部以及(径向上)凹座排的数量可以不同。每个捕集器元件162包括液压成形导管246，该导管沿着其长度具有如图14A至14D所示的变化的截面。具体地，导管246在其对应末端248、250处截面是圆形的并且具有在多个峰254之间形成的八个凹座陷窝252，在此处导管246的截面如图14C所示，在这些峰254之间的中间点256处的截面如图14D所示，其中存在两个向外凹的部分258。如图131所示，这些导管246是用不锈钢50微米滤网258(在其他实施例中可以使用其他丝网)覆盖的，该滤网涂覆有润湿剂，例如硅石。每个丝网258是总体上圆柱形的(在其他实施例中可以改变)并且在每个凹座陷窝252处形成一对空腔260、262，使得在每个捕集器导管246中总计存在十六个空腔260、262。在每个空腔260、262中穿过导管246的壁定位了多个清除孔264—在其他实施例中这个数量可以不同。该捕集器组件240包括控制板270，并且每个捕集器导管246的一端248装配到非旋转配件272中，使得所有九个捕集器元件导管246与捕集器抽吸歧管组件274的内部连通，该捕集器抽吸歧管组件具有经由管路278(图3)通向抽吸源280的抽吸端口 276。这些捕集器元件162能够上下颠倒地工作并且也能在任何轴向加速或以其他方式加速的飞行工具中使用时工作。
[0233]如图13A和13D所示，这些捕集器元件246的远端282被端塞284牢固地封闭。
[0234]可以看到，这些捕集器控制板270包括多个贯穿其中的圆形孔290。热交换器52的这些出口集管导管110穿过这些孔290。还可以看到，捕集器板270包括九个额外孔292。其原因是，围绕热交换器52周向间隔开的相邻捕集器组件240是在其相反两端处安排有歧管272和端塞284的。因此，这些孔292用来接合在相邻捕集器组件240的捕集器元件162的圆形末端250周围，使得所有捕集器导管246都在两端被支撑。在抽吸端口 276处施加了真空时，在这些清除孔266处存在抽吸作用。在捕集器元件162的区域中存在液态形式的甲醇和水的情况下，当该液体触到硅石涂覆的丝网258时被润湿到丝网258上并且被抽吸穿过丝网(这些空腔262由于小的丝网孔而在低压力下工作)、进入空腔262、260/凹座252中、接着穿过这些清除孔266并且沿着这些捕集器导管246内部到达对应的歧管274和抽吸端口 276。这些清除孔266将带有液体的、抽吸穿过的空气流速控制在低水平。以此方式，进入空气中的显著比例的水蒸气可以从该流中被去除，使得热交换器52不被冰堵塞。虽然在图131中为清楚起见将丝网258示出为具有圆形截面，但如图14F所示，该丝网事实上在空腔262/260/凹座252上伸展成更平的构型。如图14E所示，这些峰(凸台254)被配置成总体上平坦的。这些凸台254接合该丝网258而将这些凹座彼此分开。因此，如果一个凹座失去其整体性，例如碎片侵入热交换器中，其他凹座252仍将工作。
[0235]如图4B所示，这些外部捕集器抽吸歧管组件274通过柔性S形真空导管300(S形允许存在制造差异和热膨胀但在其他实施例中不需要采用)连接到环形霜冻控制捕集器环歧管302上，并且这些内部捕集器元件歧管板304 (对应于歧管板274，但仅针对七个捕集器元件)通过类似的S形柔性软管306连接到霜冻控制捕集器环歧管308上。环308通向真空出口管道309，并且环306通向真空出口管道307，这两个真空出口管道均经由管路278通向真空源280。
[0236]由于在热交换器的相反轴向末端处存在类似的真空歧管板272、304，在该端处也提供了 S形柔性软管300、306和霜冻控制捕集器环歧管的类似安排，如图5B所示用相似的参考号表示相似的特征。
[0237]从图13H中将注意到，捕集器元件162之间的沿着每排242、244的长度的间距是大致为这些捕集器元件162的直径的三分之一。还将注意到，排242中的捕集器元件162与排244中的捕集器元件之间的距离是大致相同的或略微更小的。当液滴400接近外部排242时，它们可以前行并大致如箭头402所示进行转向。液滴流经导管120的矩阵并且在导管上生长的同时被加速进入外部排242的捕集器元件162之间空隙中的气流侧向地聚集。因此，这些液体400趋向于被第一排242中的捕集器元件162转向成几乎笔直地朝下一排244中的捕集器元件162前行。在实际中，这意味着在排242中的捕集器元件162可以充当钝体，并且被捕集器组件240提取的水中约5%可以是在前排242(在气流方向的意义上)中提取的并且95%是在下一排244中提取的。在其他实施例中，排242的前排捕集器元件162可以用没有丝网或抽吸功能的固体来代替。
[0238]当热交换器52在运行中时，这些内部捕集器元件和/或外部捕集器元件处的温度可以由温度传感器350来监测，该温度传感器可以发送数据给控制器352 (图3 )，该控制器可以控制阀，例如带有换向器部分356以改变穿过热交换器52的氦流的阀354。以此方式或以类似的方式，这些捕集器元件162处的温度可以受到控制。从气流中去除的水和甲醇可以被加回到接近火箭喷管40的气流中并且在一些实施例中可以增加2%的推力。从该交通工具中损失甲醇的重量也可能是希望的，以便响应于发动机推力而在飞行过程后期实现更高的交通工具速度。在此描述的霜冻控制系统典型地可以从空气中去除99%的水含量。刚才描述的由控制器352提供的控制可以使得在水-甲醇固液相图上，当温度接近约-1OOtC时，最冷的捕集器元件162附近的环境是在约65mole%或约82wt%甲醇的区域内。即使该热交换器可以在该热交换器的空气出口附近将空气冷却至低至其液化点(若必须的话)，但该霜冻控制系统是被设置成使得去除大部分的水，而使得处于较高温度下的甲醇进一步回到热交换器中。在低到约_50°C以下并且一直低到_140°C附近的非常低的温度下，任何剩余的甲醇-水液体含量(如果固化的话)将直接变成冰块而不是可以在更高温度下通过蒸气的直接升华形成的柔软的霜冻，并且因此造成较少堵塞问题。
[0239]如图15所示，这些螺旋区段108可以被修改成结合有中间集管440。中间集管440可以具有两组孔，从入口集管106出来的所有导管120可以通过钎焊固定至其中一组孔上而通向出口集管110的所有导管120可以如此固定至另一组孔上。中间集管440可以具有外导管442，这些导管120连通到该外导管中。入口集管440可以包括内部导管444，该内部导管具有沿着其长度成系列地定位在多个间隔开的位置处的一系列注入器孔446以用于将氦注入中间集管440中。因此，在中间集管440下游的这些导管120可以比上游的导管120携带更大质量流速的氦。这在循环设计中可以是对于能够实质性地改变热交换特性极其有用的，例如来防止在高的飞行马赫数下超过容许的金属温度，并且仅一个热交换器52基本上提供可以像两个不同的、有两种不同的冷却剂流(氦和另一种冷却剂)在其中流动的热交换器起作用的一种系统。这可以示意性地在图16中看到，其中看到空气沿着一条路径450流动，并且入口集管106可以在概念上被当成是在热交换器52中的入口点处，中间集管440在中间点处，而出口集管110在出口点处。示意性地示出了控制阀452，以用于控制冷却剂进入中间集管440的流量。
[0240]如图19A至19B所示，在位于排242、244的捕集器元件162的径向外部的每个凹座160中定位了垫片板500。图19A示出了用于这些外部凹座160的垫片板500，这些内部凹座带有七个具有类似垫片板500的捕集器元件162(但可以改变纵向槽缝512、514、516的数量，例如减少)。每个垫片板具有第一侧壁502、顶壁504、和第二侧壁506。每个侧壁502、506包括连接至顶壁504上的向下倾斜的部分508，该向下倾斜的部分508连接至侧壁502的总体上径向延伸的下部部分510上。顶壁504总体上沿着其长度一路限定了三个纵向延伸槽缝512、514、516，这些槽缝512、514、516被一系列小的交叉连接件518中断。这三个槽缝512、514、516沿着相应径向路径与第二排244捕集器元件126的三个最中间的捕集器元件126对齐。因此，如图19D中所示的这五条气流线520所示，这些垫片板500中的槽缝512、514、516趋向于帮助将流动引导到第二排244的捕集器元件126上。这种安排可以进行如下修改:省略第一排242捕集器元件126并且潜在地将每个垫片板500的顶壁504放置得更靠近剩余的“第二”排244，而槽缝512、514、516仍与其捕集器元件126基本上对齐。在一些实施例中，这些垫片板可以针对这排中的每个捕集器元件126有一个槽缝(或缝隙)。不一定存在三个槽缝。例如可以存在五个。
[0241]这些垫片板500是可选的。它们局部地增大气流速度，使得空气动力学力超越重力。重力可能趋向于致使液滴在捕集器元件之间沿对角线移动而不撞击它们且不被捕捉至IJ。这些垫片板500因此有助于对水/防冻剂液滴产生空气动力学载荷，这些载荷趋向于将液滴引导到捕集器元件126、244上。在其他实施例中为类似的目的可以使用除垫片板500之外的结构。
[0242]如图20A和图9B所示，该热交换器配备有前舱壁530和相应的后舱壁532，这些舱壁基本上是彼此的镜像。这些舱壁530、532用附接件紧固，以允许由于热膨胀而移动。如图20A所示，前舱壁520具有内环534，该内环围绕支撑滚筒84就坐并且固定至其上。内环534通过一系列总体上径向延伸的辐条536与舱壁530的外环538相连接。这些辐条536的外端540连接至甲醇注入环174上。如图20B所示，外部集管固持弹簧542是弹簧加载到舱壁530的环538上的，并且每个捕集器组件控制板270上附接了用于集管导管110的接片垫圈544。弹簧542向导管120矩阵施加轻的径向夹紧载荷，同时允许热膨胀。
[0243]