進(jìn)氣道防冰裝置及民用渦扇發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種進(jìn)氣道防冰裝置及民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，裝置包括：引氣結(jié)構(gòu)、內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)、氣流加熱結(jié)構(gòu)和排氣結(jié)構(gòu)，引氣結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在風(fēng)扇整流罩外壁的引氣口和引氣導(dǎo)管，內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在風(fēng)扇艙內(nèi)，且與引氣導(dǎo)管相通，氣流加熱結(jié)構(gòu)包括防冰導(dǎo)管和位于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道唇口的D形環(huán)腔，防冰導(dǎo)管分別與內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)和D形環(huán)腔相通，排氣結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在D形環(huán)腔的出口和設(shè)置在風(fēng)扇整流罩外壁的排氣口，D形環(huán)腔的出口與排氣口相通。本發(fā)明利用引氣結(jié)構(gòu)獲取外部的環(huán)境空氣，并通過(guò)內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)將低溫的環(huán)境空氣與風(fēng)扇艙內(nèi)的待換熱部件進(jìn)行熱量交換，加熱后的空氣再被引入氣流加熱結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)進(jìn)氣道唇口進(jìn)行加熱，從而滿足發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的防冰需求。
【專利說(shuō)明】進(jìn)氣道防冰裝置及民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種進(jìn)氣道防冰裝置及民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)的生活水平不斷提高，民用航空作為一種方便快捷的出行方式得到了蓬勃的發(fā)展。與此同時(shí)，人們對(duì)民用飛機(jī)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性提出了更高的要求。民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)作為目前大型民航客機(jī)的動(dòng)力裝置，其進(jìn)氣道結(jié)冰問(wèn)題是影響整個(gè)動(dòng)力裝置性能和安全性的關(guān)鍵因素之一。由于進(jìn)氣道空氣處于抽吸狀態(tài)，氣流速度增加，靜溫降低，使得該部件極易結(jié)冰。而進(jìn)氣道結(jié)冰會(huì)改變進(jìn)氣系統(tǒng)的空氣動(dòng)力特性，增加流動(dòng)阻力，使進(jìn)氣流場(chǎng)分布不均，甚至發(fā)生氣流畸變，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致熄火停車(chē)。進(jìn)氣道結(jié)冰還可能會(huì)造成融化脫落的冰塊被發(fā)動(dòng)機(jī)吸入，產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)外來(lái)物損傷的嚴(yán)重問(wèn)題。因此，民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道均須采用防冰設(shè)計(jì)。
[0003]現(xiàn)有的民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道主要采用電防冰與氣防冰兩種方式。電防冰方式便于控制加熱的熱量，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，調(diào)節(jié)電加熱器的功率，因而電加熱器運(yùn)行對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)功率的影響相對(duì)較小，且不會(huì)產(chǎn)生氣流的沖擊效應(yīng)。采用電加熱系統(tǒng)，可以根據(jù)不同部位的結(jié)冰形式、結(jié)冰環(huán)境不同而調(diào)節(jié)加熱電量及加熱頻率，定向性更好。US20060237582A1提出了 一種雙層壁的進(jìn)氣道電防冰結(jié)構(gòu)，該進(jìn)氣道的內(nèi)層設(shè)計(jì)了 一個(gè)維修口，使得相關(guān)加熱器的維修和安裝非常方便。由于電加熱結(jié)構(gòu)需要從發(fā)動(dòng)機(jī)附件引入電源，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)供電負(fù)載，且在系統(tǒng)可靠性方面不如氣防冰，因而目前在主流民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中采用不多。
[0004]熱氣防冰系統(tǒng)一般采用引高壓壓氣機(jī)的高溫空氣，通過(guò)調(diào)壓活門(mén)或直接引氣輸送至進(jìn)氣道前緣，對(duì)需要防冰的部件加熱以起到防冰的作用。氣防冰方式具有熱量的可控性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，易于滿足防冰要求，應(yīng)用較廣泛等優(yōu)點(diǎn)，相關(guān)的研究和專利也較多。如US4738416通過(guò)鋪設(shè)一層與進(jìn)氣道壁具有類(lèi)似型面的金屬壁，形成一個(gè)較為狹窄的加熱通道，在引氣流量一定的情況下提高了氣流速度即強(qiáng)化了換熱效果，提高了防冰效率。US20080179448A1提出了一種帶有蜂窩結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣道熱氣防冰設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)氣防冰的同時(shí)抑制進(jìn)氣道噪聲。
[0005]然而，熱氣防冰都必須從發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)引氣(一般為高壓壓氣機(jī)引氣)，這必然帶來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的降低，因此如何在滿足發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰需求的同時(shí)，最大限度提高防冰熱氣的利用率，盡量減少發(fā)動(dòng)機(jī)引氣量是民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)氣防冰設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)及民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠在滿足發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰需求的同時(shí)，盡量避免降低發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種進(jìn)氣道防冰裝置，包括:引氣結(jié)構(gòu)、內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)、氣流加熱結(jié)構(gòu)和排氣結(jié)構(gòu)，所述引氣結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在風(fēng)扇整流罩外壁的引氣口和與所述引氣口相通的引氣導(dǎo)管，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在風(fēng)扇艙內(nèi)，且與所述引氣導(dǎo)管相通，所述氣流加熱結(jié)構(gòu)包括防冰導(dǎo)管和位于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道唇口的D形環(huán)腔，所述防冰導(dǎo)管分別與所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)和所述D形環(huán)腔相通，所述排氣結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述D形環(huán)腔的出口和設(shè)置在所述風(fēng)扇整流罩外壁的排氣口，所述D形環(huán)腔的出口與所述排氣口相通。
[0008]進(jìn)一步的，所述D形環(huán)腔由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道唇口的內(nèi)壁和外壁以及設(shè)置在所述風(fēng)扇艙內(nèi)的進(jìn)氣道隔框形成。
[0009]進(jìn)一步的，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為套設(shè)在待換熱部件外部的換熱盒和/或待換熱部件的內(nèi)部換熱通道。
[0010]進(jìn)一步的，所述待換熱部件為發(fā)動(dòng)機(jī)附件，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為套設(shè)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件外部的換熱盒，通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件表面的金屬壁面與流過(guò)換熱盒的低溫空氣進(jìn)行熱量交換。
[0011]進(jìn)一步的，所述換熱盒的容積在所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件的體積和所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件的體積的1.5倍之間。
[0012]進(jìn)一步的，所述待換熱部件為發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器(Engine ElectronicController，簡(jiǎn)稱EEC)，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為所述發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的內(nèi)部換熱通道，通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的內(nèi)部換熱通道與流過(guò)的低溫空氣進(jìn)行熱量交換。
[0013]進(jìn)一步的，所述引氣口為埋入式鏟形引氣口。
[0014]進(jìn)一步的，所述防冰導(dǎo)管的出氣端位于所述D形環(huán)腔的前部。
[0015]進(jìn)一步的，所述引氣導(dǎo)管和防冰導(dǎo)管的內(nèi)圓截面積不小于所述引氣口的內(nèi)圓面積的0.3倍，所述排氣口的內(nèi)圓面積不小于所述弓丨氣口的內(nèi)圓面積。
[0016]進(jìn)一步的，所述引氣口設(shè)置在所述風(fēng)扇整流罩的上部，所述排氣口設(shè)置在所述風(fēng)扇整流罩的下部。
[0017]進(jìn)一步的，所述引氣口包括第一引氣口和第二引氣口，所述排氣口包括第一排氣口和第二排氣口，所述引氣導(dǎo)管包括第一引氣導(dǎo)管和第二引氣導(dǎo)管，所述防冰導(dǎo)管包括第一防冰導(dǎo)管和第二防冰導(dǎo)管，在所述風(fēng)扇艙內(nèi)的待換熱部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)附件和發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器，所述第一引氣口通過(guò)所述第一引氣導(dǎo)管連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件外部的換熱盒，且所述換熱盒通過(guò)所述第一防冰導(dǎo)管連接到所述D形環(huán)腔的內(nèi)部，所述第二引氣口通過(guò)所述第二引氣導(dǎo)管連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的內(nèi)部換熱通道，且所述內(nèi)部換熱通道通過(guò)所述第二防冰導(dǎo)管連接到所述D形環(huán)腔的內(nèi)部。
[0018]進(jìn)一步的，所述第一防冰導(dǎo)管進(jìn)入所述D形環(huán)腔的入口與所述D形環(huán)腔的出口的周向夾角不小于90度，所述第二防冰導(dǎo)管進(jìn)入所述D形環(huán)腔的入口與所述D形環(huán)腔的出口的周向夾角不小于90度。
[0019]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用引氣結(jié)構(gòu)獲取外部的環(huán)境空氣，并通過(guò)內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)將低溫的環(huán)境空氣與風(fēng)扇艙內(nèi)的待換熱部件進(jìn)行熱量交換，加熱后的空氣再被引入氣流加熱結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)進(jìn)氣道唇口進(jìn)行加熱，從而達(dá)到進(jìn)氣道防冰的目的，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的防冰需求，而且由于本發(fā)明的引氣結(jié)構(gòu)不需要從發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，因此也不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能造成影響，再加上無(wú)需在發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)置防冰引氣管路，也相對(duì)減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量；同時(shí)利用低溫的環(huán)境空氣在內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)與風(fēng)扇艙內(nèi)的待換熱部件進(jìn)行熱量交換，實(shí)現(xiàn)了待換熱部件和風(fēng)扇艙的冷卻，確保了待換熱部件和風(fēng)扇艙的正常工作。[0020]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述D形環(huán)腔由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道唇口的內(nèi)壁和外壁以及設(shè)置在所述風(fēng)扇艙內(nèi)的進(jìn)氣道隔框形成。D形環(huán)腔可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)于進(jìn)氣道唇口部位的集中加熱，達(dá)到更好的進(jìn)氣道防冰效果。
[0021]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為套設(shè)在待換熱部件外部的換熱盒和/或待換熱部件的內(nèi)部換熱通道。內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)根據(jù)待換熱部件的不同而選擇外部或內(nèi)部的換熱方式，例如當(dāng)待換熱部件為發(fā)動(dòng)機(jī)附件時(shí)，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為套設(shè)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件外部的換熱盒，通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件表面的金屬壁面與流過(guò)換熱盒的低溫空氣進(jìn)行熱量交換；當(dāng)待換熱部件為EEC時(shí)，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為所述EEC的內(nèi)部換熱通道，通過(guò)所述EEC的內(nèi)部換熱通道與流過(guò)的低溫空氣進(jìn)行熱量交換。
[0022]對(duì)于待換熱部件為發(fā)動(dòng)機(jī)附件，內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為換熱盒，則優(yōu)選換熱盒的容積在所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件的體積和所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件的體積的1.5倍之間，以便保證發(fā)動(dòng)機(jī)附件對(duì)通過(guò)的低溫空氣的加熱效果。
[0023]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述引氣口為埋入式鏟形引氣口，這種結(jié)構(gòu)形式具有較低的迎風(fēng)阻力，可以最大程度上降低對(duì)短艙起動(dòng)性能的影響。
[0024]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述防冰導(dǎo)管的出氣端位于所述D形環(huán)腔的前部，即靠近發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的進(jìn)口位置，以便保證來(lái)自內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)的高溫氣流充分的對(duì)D形環(huán)腔的加熱效果。
[0025]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述引氣導(dǎo)管和防冰導(dǎo)管的內(nèi)圓截面積不小于所述引氣口的內(nèi)圓面積的0.3倍，所述排氣口的內(nèi)圓面積不小于所述引氣口的內(nèi)圓面積，以便減小氣流在風(fēng)扇艙、D形環(huán)腔以及導(dǎo)管內(nèi)的流動(dòng)損失。
[0026]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述引氣口設(shè)置在所述風(fēng)扇整流罩的上部，所述排氣口設(shè)置在所述風(fēng)扇整流罩的下部。這樣進(jìn)排氣口的布置，能夠讓環(huán)境氣流在風(fēng)扇艙內(nèi)進(jìn)行充分的熱交換，使得氣流能夠?qū)︼L(fēng)扇艙絕大部分的空間實(shí)施有效通風(fēng)和冷卻。
[0027]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述引氣口包括第一弓I氣口和第二引氣口，所述排氣口包括第一排氣口和第二排氣口，所述引氣導(dǎo)管包括第一引氣導(dǎo)管和第二引氣導(dǎo)管，所述防冰導(dǎo)管包括第一防冰導(dǎo)管和第二防冰導(dǎo)管，在所述風(fēng)扇艙內(nèi)的待換熱部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)附件和EEC，所述第一引氣口通過(guò)所述第一引氣導(dǎo)管連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件外部的換熱盒，且所述換熱盒通過(guò)所述第一防冰導(dǎo)管連接到所述D形環(huán)腔的內(nèi)部，所述第二引氣口通過(guò)所述第二引氣導(dǎo)管連接到所述EEC的內(nèi)部換熱通道，且所述內(nèi)部換熱通道通過(guò)所述第二防冰導(dǎo)管連接到所述D形環(huán)腔的內(nèi)部。同時(shí)利用發(fā)動(dòng)機(jī)附件和EEC進(jìn)行空氣加熱，并將加熱后的高溫空氣引到D形環(huán)腔進(jìn)行熱氣防冰，可以實(shí)現(xiàn)更好的防冰效果，也同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)附件和EEC均實(shí)現(xiàn)了冷卻作用，確保了發(fā)動(dòng)機(jī)附件和EEC的正常工作。
[0028]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第一防冰導(dǎo)管進(jìn)入所述D形環(huán)腔的入口與所述D形環(huán)腔的出口的周向夾角不小于90度，所述第二防冰導(dǎo)管進(jìn)入所述D形環(huán)腔的入口與所述D形環(huán)腔的出口的周向夾角不小于90度，以便保證來(lái)自內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)的高溫氣流充分的對(duì)D形環(huán)腔的加熱效果。
[0029]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，包括風(fēng)扇和風(fēng)扇艙，其中還包括前述的進(jìn)氣道防冰裝置。
[0030]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)由于采用了前述的進(jìn)氣道防冰裝置，不僅可以達(dá)到進(jìn)氣道防冰的目的，而且由于無(wú)需從發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，因此也不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能造成影響，再加上無(wú)需在發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)置防冰引氣管路，也相對(duì)減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量；同時(shí)利用低溫的環(huán)境空氣在內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)與風(fēng)扇艙內(nèi)的待換熱部件進(jìn)行熱量交換，實(shí)現(xiàn)了待換熱部件和風(fēng)扇艙的冷卻，確保了待換熱部件和風(fēng)扇艙的正常工作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0032]圖1為本發(fā)明進(jìn)氣道防冰裝置的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2為本發(fā)明進(jìn)氣道防冰裝置的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3為本發(fā)明進(jìn)氣道防冰裝置實(shí)施例的D形環(huán)腔內(nèi)的空氣周向流動(dòng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0036]本發(fā)明的進(jìn)氣道防冰裝置至少由引氣結(jié)構(gòu)、內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)、氣流加熱結(jié)構(gòu)和排氣結(jié)構(gòu)四部分結(jié)構(gòu)組成，引氣結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)引入外部的環(huán)境空氣，內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)將風(fēng)扇艙內(nèi)的發(fā)熱部件所產(chǎn)生的熱量與引入的低溫空氣進(jìn)行交換，使得環(huán)境空氣被加溫成高溫空氣，而高溫空氣被引入到氣流加熱結(jié)構(gòu)來(lái)提高進(jìn)氣道位置的溫度，抑制冰層的形成，而在氣流加熱結(jié)構(gòu)中循環(huán)后變冷的空氣再通過(guò)排氣結(jié)構(gòu)排出。
[0037]圖1和圖2分別為兩種進(jìn)氣道防冰裝置的實(shí)施例，在這兩個(gè)實(shí)施例中，引氣結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在風(fēng)扇整流罩外壁的引氣口和與引氣口相通的引氣導(dǎo)管，內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在風(fēng)扇艙12內(nèi)，且與引氣導(dǎo)管相通。氣流加熱結(jié)構(gòu)包括防冰導(dǎo)管和位于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道唇口的D形環(huán)腔17，防冰導(dǎo)管分別與內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)和D形環(huán)腔17相通，排氣結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在D形環(huán)腔17的出口 15和設(shè)置在風(fēng)扇整流罩外壁2的排氣口 13，D形環(huán)腔的出口 15與排氣口相通。
[0038]內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)至少有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是套設(shè)在待換熱部件外部的換熱盒，另一種是待換熱部件的內(nèi)部換熱通道。在圖1實(shí)施例中，待換熱部件為發(fā)動(dòng)機(jī)附件6，在發(fā)動(dòng)機(jī)附件6外部套設(shè)有換熱盒7，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)附件6表面的金屬壁面與流過(guò)換熱盒7的低溫空氣進(jìn)行熱量交換。在圖2實(shí)施例中，待換熱部件為EEC22，內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)就是EEC的內(nèi)部換熱通道(圖中未示出)，通過(guò)EEC22的內(nèi)部換熱通道與流過(guò)的低溫空氣進(jìn)行熱量交換。
[0039]引氣口可采用埋入式鏟形引氣口的結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式具有較低的迎風(fēng)阻力，可以最大程度上降低對(duì)短艙起動(dòng)性能的影響。
[0040]D形環(huán)腔17可由發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道唇口的內(nèi)壁I和外壁2以及設(shè)置在風(fēng)扇艙12內(nèi)的進(jìn)氣道隔框16形成。從圖1和圖2中看，D形環(huán)腔17的截面類(lèi)似于反寫(xiě)的字母“D”，實(shí)際上這個(gè)空間是個(gè)基本封閉的環(huán)形腔體，只有防冰導(dǎo)管的插入口和進(jìn)氣道隔框16上的出口可以分別與內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)和風(fēng)扇艙12連通。這種基本封閉的D形環(huán)腔可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)于進(jìn)氣道唇口部位的集中加熱，達(dá)到更好的進(jìn)氣道防冰效果。
[0041]如圖1和圖2所示，防冰導(dǎo)管的出氣端位于D形環(huán)腔17的前部即靠近發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的進(jìn)口位置，空氣流動(dòng)的方向已在圖中已帶箭頭的曲線示意性的標(biāo)出，以便保證來(lái)自內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)的高溫氣流充分的對(duì)D形環(huán)腔的加熱效果。
[0042]對(duì)于圖1實(shí)施例來(lái)說(shuō)，較冷的外部環(huán)境空氣可以通過(guò)第一引氣口 3進(jìn)入第一引氣導(dǎo)管5，再經(jīng)過(guò)第一引氣導(dǎo)管5進(jìn)入到換熱盒7，通過(guò)在換熱盒內(nèi)的熱量交換從低溫空氣轉(zhuǎn)換為高溫空氣，高溫空氣通過(guò)第一防冰導(dǎo)管4進(jìn)入到D形環(huán)腔17，高溫空氣在D形環(huán)腔17與D形環(huán)腔的外壁進(jìn)行熱量交換，達(dá)到防冰的效果，并且變冷的空氣再?gòu)某隹?15進(jìn)入風(fēng)扇艙12，再經(jīng)過(guò)風(fēng)扇艙12從第一排氣口 13排出。
[0043]圖2實(shí)施例與圖1實(shí)施例的原理類(lèi)似，只是內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)存在區(qū)別，即較冷的外部環(huán)境空氣可以通過(guò)第二引氣口 19進(jìn)入第二引氣導(dǎo)管21，再經(jīng)過(guò)第二引氣導(dǎo)管21進(jìn)入到EEC22，通過(guò)在EEC22的內(nèi)部換熱通道從低溫空氣轉(zhuǎn)換為高溫空氣，高溫空氣通過(guò)第二防冰導(dǎo)管20進(jìn)入到D形環(huán)腔17，高溫空氣在D形環(huán)腔17與D形環(huán)腔的外壁進(jìn)行熱量交換，達(dá)到防冰的效果，并且變冷的空氣再?gòu)某隹?15進(jìn)入風(fēng)扇艙12，再經(jīng)過(guò)風(fēng)扇艙12從第二排氣口23排出。
[0044]在圖1實(shí)施例中，換熱盒7的容積V7可以設(shè)置成在發(fā)動(dòng)機(jī)附件6的體積V6和發(fā)動(dòng)機(jī)附件6的體積V6的1.5倍之間，以便保證發(fā)動(dòng)機(jī)附件對(duì)通過(guò)的低溫空氣的加熱效果。
[0045]為了減少氣流在風(fēng)扇艙、D形環(huán)腔以及導(dǎo)管內(nèi)的流動(dòng)損失，引氣導(dǎo)管和防冰導(dǎo)管的內(nèi)圓截面積St優(yōu)選不小于引氣口的內(nèi)圓面積Si的0.3倍，排氣口的內(nèi)圓面積S。優(yōu)選不小于引氣口的內(nèi)圓面積S”
[0046]在引氣口和排氣口的位置設(shè)置上，為了讓環(huán)境氣流在風(fēng)扇艙內(nèi)進(jìn)行充分的熱交換，使得氣流能夠?qū)︼L(fēng)扇艙絕大部分的空間實(shí)施有效通風(fēng)和冷卻，可將引氣口設(shè)置在風(fēng)扇整流罩的上部，排氣口設(shè)置在所述風(fēng)扇整流罩的下部。
[0047]在另一個(gè)實(shí)施例中，可以有兩個(gè)以上的內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的，引氣口可以包括第一引氣口 3和第二引氣口 19，引氣導(dǎo)管可以包括第一引氣導(dǎo)管5和第二引氣導(dǎo)管21，防冰導(dǎo)管可以包括第一防冰導(dǎo)管4和第二防冰導(dǎo)管20，排氣口可以包括第一排氣口 13和第二排氣口 23。外部的環(huán)境空氣可以分別通過(guò)兩個(gè)通道進(jìn)入到D形環(huán)腔中，再?gòu)腄形環(huán)腔中排出。
[0048]這兩個(gè)內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)所采用的待換熱部件分別是在風(fēng)扇艙12內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)附件6和EEC22，第一引氣口 3通過(guò)第一引氣導(dǎo)管5連接到發(fā)動(dòng)機(jī)附件6外部的換熱盒7，且換熱盒7通過(guò)第一防冰導(dǎo)管4連接到D形環(huán)腔17的內(nèi)部，第二引氣口 19通過(guò)第二引氣導(dǎo)管21連接到EEC22的內(nèi)部換熱通道，且內(nèi)部換熱通道通過(guò)第二防冰導(dǎo)管20連接到D形環(huán)腔17的內(nèi)部。
[0049]圖3給出了本發(fā)明進(jìn)氣道防冰裝置實(shí)施例的D形環(huán)腔內(nèi)的空氣周向流動(dòng)示意圖。圖3中的帶箭頭的短線和曲線代表氣流動(dòng)的方向，由此可以看到從第一防冰導(dǎo)管4和第二防冰導(dǎo)管20中排出的高溫空氣在D形環(huán)腔內(nèi)循環(huán)的情況，冷卻后的空氣再經(jīng)過(guò)D形環(huán)腔的出口 15排出到風(fēng)扇艙內(nèi)。從圖3中可以看到第一防冰導(dǎo)管4進(jìn)入D形環(huán)腔的入口與D形環(huán)腔的出口 15的周向夾角不小于90度，第二防冰導(dǎo)管20進(jìn)入D形環(huán)腔的入口與D形環(huán)腔的出口的周向夾角不小于90度。
[0050]為保證環(huán)境空氣能夠進(jìn)入風(fēng)扇艙和D形環(huán)腔，第一引氣口 3的靜壓P3不應(yīng)小于第一排氣口 13的靜壓P13的1.2倍，第二引氣口 19的靜壓P19不應(yīng)小于第二排氣口 23的靜壓P23 的 1.2 倍。[0051]上述描述的幾個(gè)進(jìn)氣道防冰裝置的實(shí)施例可以應(yīng)用于各類(lèi)有防冰需求的發(fā)動(dòng)機(jī)中，尤其適合應(yīng)用在民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)包括風(fēng)扇和風(fēng)扇艙12，風(fēng)扇由風(fēng)扇帽罩11和風(fēng)扇支板14構(gòu)成,風(fēng)扇艙12由風(fēng)扇整流罩8、風(fēng)扇艙防火墻9、風(fēng)扇機(jī)匣10及進(jìn)氣道隔框16組成，風(fēng)扇設(shè)置在風(fēng)扇機(jī)匣10內(nèi)。發(fā)動(dòng)機(jī)附件6和EEC22均設(shè)置在風(fēng)扇艙12內(nèi)。
[0052]通過(guò)前面描述的本發(fā)明進(jìn)氣道防冰裝置以及民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0053]1、低溫的環(huán)境空氣進(jìn)入風(fēng)扇艙后，通過(guò)與發(fā)動(dòng)機(jī)附件和/或EEC的熱量交換，將發(fā)動(dòng)機(jī)附件和/或EEC的熱量用于加熱進(jìn)氣道唇口的D形環(huán)腔，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)氣道防冰，滿足進(jìn)氣道防冰的需求；
[0054]2、低溫的環(huán)境空氣進(jìn)入風(fēng)扇艙與發(fā)動(dòng)機(jī)附件和/或EEC進(jìn)行熱量交換，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)附件和/或EEC形成冷卻，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)附件和/或EEC以及風(fēng)扇艙的溫度，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)附件和/或EEC以及風(fēng)扇艙的正常工作；
[0055]3、相比于傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)引氣防冰，由于本發(fā)明不需要從發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，從而有效地避免了因防冰引氣而造成發(fā)動(dòng)機(jī)性能降低；
[0056]4、從附件泄漏出的高溫燃滑油蒸汽經(jīng)過(guò)進(jìn)氣道唇口 D形腔的熱量交換后，燃滑油氣體溫度降低，從而有效降低燃滑油蒸汽在風(fēng)扇艙著火的可能性。
[0057]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，包括:引氣結(jié)構(gòu)、內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)、氣流加熱結(jié)構(gòu)和排氣結(jié)構(gòu)，所述引氣結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在風(fēng)扇整流罩外壁的引氣口和與所述引氣口相通的引氣導(dǎo)管，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在風(fēng)扇艙內(nèi)，且與所述引氣導(dǎo)管相通，所述氣流加熱結(jié)構(gòu)包括防冰導(dǎo)管和位于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道唇口的D形環(huán)腔，所述防冰導(dǎo)管分別與所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)和所述D形環(huán)腔相通，所述排氣結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述D形環(huán)腔的出口和設(shè)置在所述風(fēng)扇整流罩外壁的排氣口，所述D形環(huán)腔的出口與所述排氣口相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述D形環(huán)腔由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道唇口的內(nèi)壁和外壁以及設(shè)置在所述風(fēng)扇艙內(nèi)的進(jìn)氣道隔框形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為套設(shè)在待換熱部件外部的換熱盒和/或待換熱部件的內(nèi)部換熱通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述待換熱部件為發(fā)動(dòng)機(jī)附件，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為套設(shè)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件外部的換熱盒，通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件表面的金屬壁面與流過(guò)換熱盒的低溫空氣進(jìn)行熱量交換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述換熱盒的容積在所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件的體積和所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件的體積的1.5倍之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述待換熱部件為發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器，所述內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)為所述發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的內(nèi)部換熱通道，通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的內(nèi)部換熱通道與流過(guò)的低溫空氣進(jìn)行熱量交換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述引氣口為埋入式鏟形引氣口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述防冰導(dǎo)管的出氣端位于所述D形環(huán)腔的前部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述引氣導(dǎo)管和防冰導(dǎo)管的內(nèi)圓截面積不小于所述引氣口的內(nèi)圓面積的0.3倍,所述排氣口的內(nèi)圓面積不小于所述引氣口的內(nèi)圓面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述引氣口設(shè)置在所述風(fēng)扇整流罩的上部，所述排氣口設(shè)置在所述風(fēng)扇整流罩的下部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述引氣口包括第一引氣口和第二引氣口，所述排氣口包括第一排氣口和第二排氣口，所述引氣導(dǎo)管包括第一引氣導(dǎo)管和第二引氣導(dǎo)管，所述防冰導(dǎo)管包括第一防冰導(dǎo)管和第二防冰導(dǎo)管，在所述風(fēng)扇艙內(nèi)的待換熱部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)附件和發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器，所述第一引氣口通過(guò)所述第一引氣導(dǎo)管連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)附件外部的換熱盒，且所述換熱盒通過(guò)所述第一防冰導(dǎo)管連接到所述D形環(huán)腔的內(nèi)部，所述第二引氣口通過(guò)所述第二引氣導(dǎo)管連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的內(nèi)部換熱通道，且所述內(nèi)部換熱通道通過(guò)所述第二防冰導(dǎo)管連接到所述D形環(huán)腔的內(nèi)部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的進(jìn)氣道防冰裝置，其特征在于，所述第一防冰導(dǎo)管進(jìn)入所述D形環(huán)腔的入口與所述D形環(huán)腔的出口的周向夾角不小于90度，所述第二防冰導(dǎo)管進(jìn)入所述D形環(huán)腔的入口與所述D形環(huán)腔的出口的周向夾角不小于90度。
13.一種民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，包括風(fēng)扇和風(fēng)扇艙，其特征在于，還包括權(quán)利要求f 12任一所述的進(jìn)氣道防冰裝置。
【文檔編號(hào)】F02C7/047GK103850800SQ201210496822
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】陳俊, 王維, 李永國(guó), 張建東 申請(qǐng)人:中航商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司