電熱的進口處防冰保護系統的製作方法
2023-06-26 06:02:31 1
專利名稱：電熱的進口處防冰保護系統的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及飛行器發動機的除冰系統，更具體地說涉及一種電熱的進口處防冰保護系統。
背景技術：
風扇模塊組件利用高壓縮機吹出的熱空氣來防止積冰。熱空氣藉助一個進氣管來供給風扇進氣殼體撐杆(struts)內的空腔中，從而為撐杆和頭錐部加熱。最終，該空氣被引導通過一系列超聲波鑽孔(大約每撐杆上約200個)來在進口導向葉片的壓力側產生一熱空氣薄層。該系統不僅會影響發動機性能，而且還嚴重限制有機基體複合材料的應用。
目前能夠製造風扇進口殼體的有機基體複合材料被限制為最高工作溫度為350。壓縮機排放的空氣溫度遠遠高於該限制溫度，排氣溫度由發動機轉速決定。在地面發動機慢車運轉時，壓縮機排氣溫度相對較低(在結冰環境下)，由於氣體在進口殼體的進氣管、撐杆、波導管以及閥內的流動路線過於曲折，因而在進口導向葉片上無法流過防結冰所需的足夠量的空氣。在最大功率運轉時，氣溫顯著升高，因而必須減小流量，以避免進口殼體過熱。而足以冷卻熱空氣的流量降低又會導致溫度太低而無法有效地在進口導向葉片上防結冰。曾考慮並分析過進行改進，即在風扇排氣中混合更熱的空氣。然而，這在所有情況下都不能產生令人滿意的效果。
金屬進口殼體也有局限性。在某些應用中所必需的腐蝕塗層的最大使用溫度限制為450。可以在更寬的特定範圍內進行除冰，但是在性能以及重量上的代價又太大。
因此，本發明的一個目的就是提供一種克服了上述缺點以及壞處的防冰保護系統。
發明內容
一種模塊風扇進口處防冰保護系統，包括一中心環、一外環和多個撐杆。各撐杆的第一端都連接在中心環上，第二端連在外環上。多個殼管件，且都被構形成能可拆卸連接到相應的撐杆上。另外，該殼管件各包括一電熱加熱元件。該系統優選還包括多個進口導向葉片，其各包括一個電熱加熱元件。
圖1是一帶有根據本發明的電熱防冰保護系統的模塊風扇進口殼體的透視圖。
圖2是圖1所示、帶有電熱加熱元件的風扇進口殼體的撐杆/外殼的放大透視圖。
圖3是帶有根據本發明的電熱加熱元件的進口導向葉片的透視圖。
圖4是圖3的進口導向葉片在線4-4處的剖面端視圖。
具體實施例方式
參見圖1和2，採用本發明的模塊風扇進口防冰保護系統一般用附圖標記10表示。系統10提供了一種可靠且低廉的裝置來為發動機風扇進口殼體和進口導向葉片防冰/除冰，與傳統的吹風系統相比其更適於應用在有機基體複合材料上。
系統10包括一中心環12、一外環14和多個撐杆16，各撐杆至少部分優選用有機基體複合材料製成。各撐杆16的第一端18連接在中心環上，第二端20連接在外環上，從而形成一個「環-撐杆-環」結構的進口殼體組件。
容納一軸承艙的「環-撐杆-環」結構的進口殼體組件、連接到機架上的前發動機連接件以及風扇進口導向葉片的連接件都是用造價低廉且重量輕的方法製造而成，例如有機基體複合材料和樹脂傳遞模塑法。多個殼管間22優選至少部分由有機基體複合材料製成。各殼管件22被構形成可拆卸連接在相應的撐杆16上以構成撐杆上的氣動表面。例如，殼管件22各限定出了一個縱向槽23，其可以罩在相應的撐杆16上(如圖1的箭頭A-A所示)以將殼管件可拆卸連接到撐杆上。殼管件22如果損塊、磨損、模塊的氣動/結構重疊或者其它的性能因素改變的話的可以很方便地進行更換。中心環12、外環14和多個撐杆16作為模塊風扇進口處防冰保護系統10的結構骨架並且通常不會改變。然而系統10能夠在殼管件22損塊或者磨損時不用拆開系統的主要部件就可以方便地更換殼管件22。
本發明使得作為成本主要部分的模塊風扇進口處防冰保護系統10能遠離會使其腐蝕或者發生外部物質侵害的環境。殼管件22可以被設計成滿足下述要求在飛行條件或者性能都可能改變的系統設計和研發階段中所用的廉價可更換組件，或者在已確知的生產環境下所用的全壽命組件。模塊化設計使得可以為不同的用戶、任務或者國外銷售提供適當的特定性能。
如圖2所示，殼管件22各包括共模塑電熱加熱元件24。該電熱加熱元件24優選通過束線連接到控制系統(未示出)上，該控制系統可根據需要通過常規的類似於為機翼除冰的除冰邏輯(未示出)來循環開/關該系統。例如，對於一個十七撐杆的進口殼體來說，優選有六個獨立區域，各為三根撐杆16或者兩根撐杆以及頭錐部(未示出)提供動力。這種分區配置可以降低動力需求，而不會對防冰能力產生負面影響。
參考圖3和4，系統10優選還包括進口導向葉片26(僅示出了一個)，該葉片包括共模塑在一層內的電熱加熱元件28。該進口導向葉片26優選至少部分地由有機基體複合材料製成。系統10通過操作跟上述分區配置相同的控制系統可以比現有技術的防冰系統提供更多的優點，下文將對其進行解釋。
例如，已發現可以通過電熱加熱系統來獲得足夠熱的表面溫度來為模塊風扇進口處殼體進行防冰/除冰，而不會超過風扇進口殼體所用複合材料的限制溫度。另外，根據本發明實現的系統的可以大大減小重量。熱空氣系統以及其所必需的波導管、閥和進氣管總重量要比電熱系統重大約30磅。如果進行必要的改進，則節省的重量能達到50磅。
損傷容限(damage tolerance)也比現有的防冰保護系統得到了提高。在現有的熱空氣系統中，如果撐杆在沒有防冰熱空氣的點處損塊，則整個系統都會受到影響。相反，損壞根據本發明的一個單獨的電熱加熱撐杆只會影響特定的撐杆。另外，可以對電熱加熱元件進行冗餘設計(redundancy)，從而使得損壞只影響撐杆的一部分，或者用並行系統來完全彌補損壞區域的影響。
本發明的另一好處就是易於進行系統的定製以滿足用戶的需要。與熱空氣系統相比，對整個系統進行較少的改變就能適應需求的改變。
所屬領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本發明保護範圍的基礎上可以對本發明的上述實施例作出多種改型和替換。因此，說明書的前述部分僅僅是用來舉例說明，而不是對本發明的限制。
權利要求
1.一種模塊風扇進口處防冰保護系統，包括中心環；外環；多個撐杆，各撐杆的第一端連接在中心環上，第二端連在外環上；多個殼管件，各殼管件被構形成能可拆卸連接到相應的撐杆上，且各殼管件包括電熱加熱元件。
2.如權利要求1所述的模塊風扇進口處防冰保護系統，其特徵在於還包括多個進口導向葉片，其各包括電熱加熱元件。
3.如權利要求1所述的模塊風扇進口處防冰保護系統，其特徵在於該多個殼管件各限定出了用於罩在相應撐杆上的縱向槽。
4.如權利要求1所述的模塊風扇進口處防冰保護系統，其特徵在於中心環至少部分地用有機基體複合材料製成。
5.如權利要求1所述的模塊風扇進口處防冰保護系統，其特徵在於外環至少部分地用有機基體複合材料製成。
6.如權利要求1所述的模塊風扇進口處防冰保護系統，其特徵在於多個撐杆各至少部分地用有機基體複合材料製成。
7.如權利要求1所述的模塊風扇進口處防冰保護系統，其特徵在於多個殼管件各至少部分地用有機基體複合材料製成。
全文摘要
一種模塊風扇進口處防冰保護系統，包括一中心環、一外環和多個撐杆。各撐杆第一端連接在中心環上，第二端連在外環上。多個殼管件被構形成能可拆卸連接到相應的撐杆上。另外，該殼管件各包括一電熱加熱元件。該系統優選還包括多個進口導向葉片，其各包括一個電熱加熱元件。
文檔編號B64D15/12GK1876498SQ200610106060
公開日2006年12月13日 申請日期2006年5月30日 優先權日2005年5月31日
發明者F·J·小尤維諾, A·J·萬西克拉 申請人:聯合工藝公司