渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)及防冰方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)及防冰方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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。進(jìn)氣道結(jié)冰，還會(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)外來物損傷的嚴(yán)重問題。因此，目前民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道均采用防冰設(shè)計(jì)。
[0003]目前民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道主要采用電防冰與氣防冰兩種方式。電防冰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。專利文獻(xiàn)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)層具有了一個(gè)維修口，使得相關(guān)加熱器的維修和安裝非常方便。但是由于電加熱結(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。熱氣防冰系統(tǒng)一般采用引高壓壓氣機(jī)的高溫空氣，通過調(diào)壓活門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。氣防冰的優(yōu)點(diǎn)在于: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，相關(guān)的研究和專利也較多。如專利文獻(xiàn)US4738416通過鋪設(shè)一層與進(jìn)氣道壁具有類似型面的金屬壁，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。再如專利文獻(xiàn)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。
[0004]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】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)，其能減少了防冰的引氣量，從而減少了發(fā)動(dòng)機(jī)效率損失。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)所述目的的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是，包括從發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)引氣的引氣總管、與引氣總管連接的集氣盒、從集氣盒中分出的多根加熱支管、設(shè)置在進(jìn)氣道唇口的防冰部位內(nèi)部的多個(gè)防冰環(huán)腔，各加熱支管設(shè)置有支管閥門，防冰熱氣從引氣總管引入，流入到集氣盒，再從集氣盒根據(jù)支管閥門的開啟情況選擇性地分配到至少部分加熱支管，再通過加熱支管輸送到對(duì)應(yīng)的防冰環(huán)腔，從防冰環(huán)腔的排氣口流出。
[0008]所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，至少部分所述防冰環(huán)腔設(shè)置有換熱結(jié)構(gòu)。
[0009]所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述換熱結(jié)構(gòu)為換熱肋片。
[0010]所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，至少部分所述防冰環(huán)腔的靠近排氣口的位置設(shè)置有換熱結(jié)構(gòu)。
[0011]所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，多個(gè)所述換熱結(jié)構(gòu)在所述防冰環(huán)腔內(nèi)交錯(cuò)布置。
[0012]所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，多個(gè)所述換熱結(jié)構(gòu)以所述防冰環(huán)腔的進(jìn)氣口和排氣口的連線為中心對(duì)稱設(shè)置。
[0013]所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述支管閥門開度調(diào)節(jié)個(gè)數(shù)不小于3個(gè)，能用于控制防冰熱氣的流量大小，每個(gè)防冰環(huán)腔對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣道內(nèi)壁表面布置有結(jié)冰探測(cè)器，以便于通過探測(cè)進(jìn)氣道表面的結(jié)冰厚度來預(yù)測(cè)進(jìn)氣道的結(jié)冰情況，結(jié)冰探測(cè)器的信號(hào)用于調(diào)節(jié)每個(gè)加熱支管閥門的開閉。
[0014]所述的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，防冰環(huán)腔的個(gè)數(shù)不小于5，且各防冰環(huán)腔間距< 5mm，防冰環(huán)腔寬度不大于2cm。
[0015]為實(shí)現(xiàn)所述目的的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰方法，其特點(diǎn)是，包括:
[0016]將防冰熱氣通過引氣總管流入一個(gè)集氣盒，從集氣盒中分出幾根加熱支管，并根據(jù)進(jìn)氣道結(jié)冰量及結(jié)冰分布情況，選擇性地開啟至少部分加熱支管的支管閥門，從而分別對(duì)每個(gè)防冰環(huán)腔內(nèi)熱氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過這些支管將防冰熱氣輸送至各多個(gè)獨(dú)立的防冰環(huán)腔內(nèi)。
[0017]所述的方法，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是:
[0018]在進(jìn)氣道結(jié)冰量較大的飛行階段，此時(shí)由于結(jié)冰量和結(jié)冰面積較大，所有加熱支管的支管閥門均打開；
[0019]在飛機(jī)巡航或結(jié)冰量較少的氣象條件下，將最易結(jié)冰部位的防冰環(huán)腔加熱支管閥門打開，將防冰熱氣導(dǎo)入防冰環(huán)腔進(jìn)行防冰加熱；
[0020]對(duì)于防冰環(huán)腔內(nèi)某些換熱效果較差部位，通過在環(huán)腔敷設(shè)換熱肋片方式強(qiáng)化換熱效果。
[0021]本發(fā)明提供了一種分區(qū)單獨(dú)加熱進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)。，將進(jìn)氣道唇口等結(jié)冰量較大部位進(jìn)行加熱，并通過控制閥門調(diào)節(jié)加熱氣量，對(duì)進(jìn)氣道結(jié)冰較少或不結(jié)冰部位，則減少加熱空氣流量或不加熱，一方面，能夠提供結(jié)冰量較大部位的加熱效果，提高了防冰效率，另一方面，減少了對(duì)結(jié)冰量少或非結(jié)冰部位加熱氣量，減少了防冰的引氣量，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)效率損失。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中:
[0023]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中利用環(huán)腔定向加熱的進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖2為沿圖1中A — A方向向左剖開的剖視圖。
[0025]圖3為圖2所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)變化例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為圖3中B處的局部放大視圖。
[0027]圖5為圖4所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)變化例的示意圖。
[0028]圖6為圖4所示結(jié)構(gòu)的另一個(gè)變化例的示意圖。
[0029]圖7為圖4所示結(jié)構(gòu)的再一個(gè)變化例的示意圖。
[0030]圖8為圖1中一個(gè)防冰環(huán)腔的橫斷面形狀的示意圖。
[0031 ]圖9為圖8所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)變化例的示意圖。
[0032]圖10為圖8所不結(jié)構(gòu)的另一個(gè)變化例的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034]在以下的描述中，參考各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可在沒有一個(gè)或多個(gè)特定細(xì)節(jié)的情況下或者與其它替換和/或附加方法、材料或組件一起實(shí)施各實(shí)施例。在其它情形中，未示出或未詳細(xì)描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以免使本發(fā)明的各實(shí)施例的諸方面晦澀。類似地，為了解釋的目的，闡述了特定數(shù)量、材料和配置，以便提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的全面理解。然而，本發(fā)明可在沒有特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。此夕卜，應(yīng)理解附圖中示出的各實(shí)施例是說明性表示且不一定按比例繪制。
[0035]圖1至圖2顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。需要注意的是，這些以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本發(fā)明實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。
[0036]如圖1和圖2所示，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道防冰結(jié)構(gòu)包括從發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)引氣的引氣總管9、與引氣總管9連接的集氣盒8、從集氣盒8中分出的多根加熱支管7、設(shè)置在進(jìn)氣道16的防冰部位即進(jìn)氣道唇口 10內(nèi)部的多個(gè)防冰環(huán)腔1、2、3、4、5，各加熱支管設(shè)置有支管閥門6，這樣，防冰熱氣從引氣總管9引入，流入到集氣盒8，再從集氣盒8根據(jù)支管閥門6的開啟情況(含開度情況)選擇性地分配到至少部分加熱支管，再通過該部分加熱支管輸送到對(duì)應(yīng)的防冰環(huán)腔1、2、3、4、5，從防冰環(huán)腔1、2、3、4、5的排氣口流出。
[0037]在圖中，引氣總管9的右端連接的發(fā)動(dòng)機(jī)核心可以是高壓壓氣機(jī)。集氣盒8設(shè)置在進(jìn)氣道的空腔的上部