CN102317160A - 除冰设备，尤其用于飞行器发动机机舱的除冰设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别地用于飞行器发动机机舱的除冰设备(1)，所述除冰设备(1)包括至少两个导电带(5)，所述至少两个导电带(5)中的每一个均由至少一个基本沿所述带(5)的长度取向的主导体(7)制成，其特征在于，所述带(5)包括直线形元件(13)和弯曲元件(17)，所述带(5)包括由多个所述弯曲元件(17)结合形成的螺旋件(15)，相邻的带(5)被至少成对地嵌套在一起。

Description

除冰设备,尤其用于飞行器发动机机舱的除冰设备
本发明涉及一种用于飞行器发动机机舱的进气口唇缘的除冰设备。
飞行器涡轮喷气发动机机舱的结构通常包括：位于涡轮喷气发动机上游的进气口，用于围绕涡轮喷气发动机的风扇的中间区段，以及容纳推力反向器装置并用于围绕涡轮喷气发动机的气体发生器的下游区段。该发动机机舱通常止于喷嘴，该喷嘴的出口位于涡轮喷气发动机的下游。
飞行器发动机机舱的进气口一方面包括进气口唇缘，该进气口唇缘适于允许将需要供给涡轮喷气发动机内的风扇和压缩机的空气朝向涡轮喷气发动机最佳地收集；另一方面包括下游结构，所述唇缘紧固在该下游结构上，并用于适当地将空气导向风扇叶片。该组件附接在风扇壳体(其属于发动机机舱的上游区段)的上游。
冰在飞行器机翼的前沿或涡轮喷气发动机的进气口唇缘上的形成造成了大量问题，包括：重量的增加、左舷和右舷部分之间的不平衡、以及在涡轮喷气发动机进气口的特定情况下，自然条件下形成的冰块会进入涡轮喷气发动机并引发巨大的损害，或者对飞行器的机架(例如，发动机机舱的根部、机翼、尾翼组或机身)造成冲击。特别地，根据温度和湿度情况，冰会形成在发动机机舱上的进气口唇缘的外表面处。冰或霜的存在改变了进气口的空气动力性能，并且扰乱了空气朝风扇的流动。少量的冰可能会从进气口唇缘上脱落，并且与涡轮喷气发动机的部件(诸如，风扇的叶片或飞行器的机架)发生碰撞。
涡轮喷气发动机的性能与通过进气口收集的空气的数量和质量相关，当冰或霜形成在进气口唇缘上时，应当对进气口唇缘除冰。为此，在航空领域已经开发出了许多除冰或防冰系统。在此提醒，除冰包括排出已经形成的冰，防冰包括防止任何冰的形成。
在涡轮喷气发动机包括由合成材料制成的部件(诸如风扇叶片)的情况下，防冰是必要的：在该情况下，必须消除任何冰进入发动机的风险，以及必须消除在冲击情况下合成材料所带来的大量损害的风险。
在本说明书的剩余部分中，术语“除冰”不加区分地指代除冰或防冰。
现有技术中的除冰系统公知的是电气系统。利用飞行器的电力供应构件产生的电流，给一个电阻阵列供电。这些电阻通常布置在前沿或进气口唇缘的表层中。这些电气系统完全暴露于各种各样的冲击中，并且在穿孔损害的情况下，他们会在修复方面出现问题，即使不是不能被修复。
在现有技术中还已知，尤其从欧洲专利EP 1495 963已知在进气口唇缘的外壁上应用加热电阻。该加热电阻容易受到许多冲击，从而导致其过早的耗损，或者甚至故障。
加热电阻的故障会导致进气口唇缘上的冰或霜的积聚，并因此降低涡轮喷气发动机的性能。
进一步地，现有技术水平的除冰系统可由成复数带布置的导体构成，这些导体带由不同电源供电以限制由于电力断路而造成的断电问题。然而，在间歇性电力故障的情况下，尽管设备的部分仍然被供电，但是冰块会出现在未供电的带的整个长度上。
这些冰块很大，并且当其从壁上脱落会造成极大的损害。
因为脱落的风险是经常发生的，这种损害更容易成为事实，这是因为随着冰的沉积，该区域由于冰的积累而变得与外界气流热隔离，并且由于邻近区域仍然被供电而唇缘的壁的温度通过热传导效应而增加。减少这些积聚物的尺寸的利益因此是可以理解的。
本发明的目的在于消除上述提到的全部或部分缺陷。
根据第一方面，本发明的目的是利用一种除冰设备来实现的，该除冰设备尤其为一种用于飞行器发动机机舱的除冰设备，其包括至少两个导电带，其中每一个导电带均由至少一个基本沿所述带的长度取向的主导体制成，其特征在于，所述带包括直线形元件和弯曲元件；所述带包括由多个弯曲元件结合形成的螺旋件；相邻的带被至少成对地嵌套在一起。
这种布置能够在电源故障后带不工作时或受到冲击后带故障时限制被供电的两个带之间的未加热区域的表面。
在具有未嵌套的邻近带的方案中，在带断电的情况下或者对带产生了太大的损害以至于其不能工作的情况下，考虑到在带的纵向方向上的温度的一致性，所形成的冰聚集物的分布长度明显很长。这种温度的一致性会引起整个聚集物的同时脱离，这可能会在飞行过程中对装置的结构造成极大的损害。
在以上描述的本发明的示例下，在带损坏或故障的情况下，嵌套带的设置能够改变除冰区域和未除冰区域之间的距离，从而使得冰的融化从不沿着带均匀分布。此外，以上描述的根据本发明的设备能够极大地减小冰聚集物的尺寸。
本发明的涵义中的术语“导体”指代的是包括导电性材料的电线，其具有根据除冰设备的大小、紧凑性、执行除冰功能所消耗的电量而选择的电阻。
根据本发明的除冰设备的其他可选特征：
所述弯曲元件成基本90°角度弯曲。
至少一个所述带包括至少两个主导体：因此能够在一个带中将至少两个主导体彼此连接；
优选地，所述带设有周期性(périodiquement)定位的横向导体，所述横向导体能够重新分布至少两个主导体之间的电流：横向导体的使用尤其有利——因为其能够防止设备的间歇性断电。因此，当通过横向导体周期性地彼此连接的一组主导体损坏而不再向断点下游传导电流时，构建了损坏区域的两个横向导体重新建立传递并确保连续性，从而整个带在断点下游保持完整地供电；这种形成在不同导体之间的串并联的结合，确保了带中的电连续性(即使带的一个或多个导体损坏)；
更加优选地，所述横向导体能够重新分布同一带中的所有主导体之间的电流：这种经济和易实现的设置包括将横向导体连接至所有的主导体以形成串并联连接的导体阵列；
优选有利地，所述螺旋件的所述横向导体适于重新分布同一螺旋件中的所有主导体之间的电流：这种设置能够确保与受损害的区域尽可能近的螺旋件中的电连续性，其中，该区域由于引起螺旋件中的一个或更多电线断开的冲击而损害；
更加优选地，所述横向导体循着至少一个取向定位，该至少一个取向选自：与所述主导体的方向垂直的取向以及与所述主导体的方向相倾斜的取向：这种设置能够使得主导体在其所有的区间段中具有电阻均一性，这些将在说明书的剩余部分中被进一步地阐述；
所述带由具有声学穿孔式样的表面支承，所述导体绕开所述穿孔式样；
所述嵌套带由不同的电源供电：本发明的涵义中的术语“不同的电源”(或“不同的电力供应”)意指多个电源(或另一种电源)，其还能够定义成多相电源(例如三相电源)情况下的多个相；在对并联连接并嵌套的一组带供电的一个或多个电源故障的情况下，由于故障后仍然工作的带周围的未加热区域是不均匀的，冰聚集物的大小会受到限制；
优选地，所述带至少被三个一组地嵌套，并且所述至少三个嵌套的相邻的带中的两端的带由至少两个主导体制成，所述两端的带被定位成其主导体的至少一半位于能够经受冲击的区域之外，尤其是位于能够经受来自冰雹的冲击的区域之外；
更优选地，所述除冰设备由三相电源供电，从而三个相邻的带被嵌套并且其中的每一个带由三相中的一相供电：此种布置易于实现并能够仅使用一个电源，在三相电源的情况下，实现了与通过三个不同的电源连接邻近的带的情况相同的效果；最终能节省空间并能减轻重量；
更加优选地，所述三个带被设置成星型结构。
根据第二方面，本发明涉及一种结合了上述的除冰设备的飞行器进气口唇缘。
根据参考附图所作的以下描述，将了解本发明的其他特征和有益效果。
图1示出了现有技术水平的具有两个电源的除冰系统的详细视图；
图2示出了现有技术水平的具有两个电源(其中之一具有电力供应障碍)的除冰系统的详细视图；
图3示出了根据本发明的具有两个电源的设备的详细视图；
图4示出了根据本发明的具有两个电源(其中之一具有电力供应障碍)的设备的详细视图；
图5示出了根据本发明的由三相电网供电的设备的详细视图；
图6示出了由三相系统供电的带的布置的示意图；
图7示出了带有横向导体23的根据本发明的设备的带的详细视图；
图8示出了由包含穿孔式样的结构支承的根据本发明的设备的弯曲元件的详细视图；
图9示出了由包含穿孔式样的结构支承的根据本发明的设备的带的详细视图。
在本发明的涵义中，术语“直线形元件”指代的是包括所有的主导体的带的线性条。
在本发明的涵义中，术语“弯曲元件”的意思是指包括带的部分主导体的带有弯曲的条。将多个弯曲元件结合能够形成螺旋式样。
图1示出了一种现有技术水平的带有两个电源的除冰系统，该除冰系统结合了分别由第一电源(未示出)和第二电源供电的第一组带1和第二组带3。每个带5由一组平行的主导体7形成，该主导体7沿着待除冰的表面分布，并且电流9如箭头所示通过该主导体7。
图2示出了现有技术水平的相同的除冰系统，但是该除冰系统中的电源之一已经损坏或故障后不再工作。冰聚集物11形成在未除冰表面上并且占据了带5的整个未供电长度。沿带5的温度的一致性使得冰聚集物11在带5的整个长度上同时地脱离，结果大块的冰被剥离，这会引起严重的损害。
图3示出了根据本发明的设备的实施例，该设备包括第一组带1和第二组带3，每组带由不同的电源供电。带组1和3包含直线形元件13和螺旋件15。螺旋件15例如通过结合以90°弯曲的元件而形成。带5的嵌套层次没有限制。通过表面单元增加带5的长度可能是很有意义的，这使得能够增加其电阻并因此允许使用电阻较小的材料，或增加电网的供给电压并因此减少对于唇缘和电源之间的连接所需的线缆的尺寸。
图4示出了根据本发明的相同实施例，适用于该实施例的带组3的电源在故障后不再工作。容易想到，相对猛烈的冲击会能够局部性地产生同样的效果，并且会中断电流9在组3的带1中的流通。由于等温线19的构造，并且由于电力故障后的未加热区域21不是线性的而是非常局部的，图4中所示的冰聚集物11的形态与小堆冰的形态相对应。
在除冰系统连接至三相电网的情况下，设备被制成带有三个电源(每一相一个电源)，其中每一相为一组带5供电。图5示出了一个实施例，尤其有利地，在三相电源的使用过程中，其中三个带5a，5b，5c中的每一个带均由三相中的一相供电，并且均被嵌套在同一个螺旋件15中。在三相电源的情况下(其中的电源不是同相的)，带5可优选的设置成星型结构(见图6)。
有利地，对该除冰系统设置三个嵌套的带5a，5b，5c，从而两端的带5a和5c的主导体7的至少部分(优选地为一半)处于可能经受冲击(该冲击例如来自冰雹)的区域之外。被冰雹冲击的区域尤其位于最上游的飞行器发动机机舱的进气口唇缘的一部分中。因此，在多重冲击造成穿过冲击区域的所有的主导体7损坏的情况下，仅仅部分损坏的两端的带5a和5c执行在冲击区域上的除冰功能。此种在可能受冲击的区域上或其周围的布置可被归纳成一组多于三个的嵌套带5，其中的两端的带确保减小冰聚集物的尺寸的等温线19的构造。当然，当嵌套带设有横向导体23时此种布置最优地工作，更详细地描述请参见说明书的剩余部分。
如前所述，可以为设备的使用设置嵌套带5，带5还包括定位成穿过一组主导体7的横向导体23。此带5包括一组通过横向导体23周期性地彼此相连的一组主导体7，从而形成串并联的组合，并确保带5中的电连续性(即使带5的一个或多个导体损坏)。在带有嵌套带5的设备具有多个电源的情况下(诸如以上所描述的根据本发明的设备)，横向导体23优选地被定位成：对于直线形元件13，横向导体23与同一带5的所有主导体7正交地交叉；对于螺旋件15，横向导体23与同一螺旋件的所有主导体7正交地和倾斜地交叉(见图7)。此种布置使得能够确保：在两个横向导体23之间的主导体7的长度(在图7中由双箭头所示)是相同的，因此他们的电阻也是相同的。这使得电势差为零，从而在正常工作时，不会将电流9输送至横向导体23，而仅仅在主导体7中的一个或更多被损坏时才将电流9输至横向导体23。
图8示出了根据本发明的设备的带5中的导体的构造，其中的带5的弯曲元件17的主导体7绕开了待除冰的表面的结构中的声学(吸音)穿孔式样29。图9示出了根据本发明的设备的带5中的导体的构造，其中的主导体7和横向导体23绕开了待除冰的表面的结构中的声学(吸音)穿孔式样29。
当然，本发明不限于以上描述或示出的仅简单地作为示例的实施方式。

Claims (12)

1.一种除冰设备(1)，尤其用于飞行器发动机机舱，所述除冰设备(1)包括至少两个导电带(5)，所述至少两个导电带(5)中的每一个均由至少一个基本沿所述带(5)的长度取向的主导体(7)制成，其特征在于，所述带(5)包括直线形元件(13)和弯曲元件(17)；所述带(5)包括由多个所述弯曲元件(17)结合形成的螺旋件(15)；相邻的带(5)被至少成对地嵌套在一起；所述嵌套的带(5)由不同的电源供电。
2.根据权利要求1所述的除冰设备(1)，其特征在于，所述弯曲元件(17)成基本90度角度弯曲。
3.根据权利要求1或2所述的除冰设备(1)，其特征在于，至少一个所述带(5)包括至少两个主导体(7)。
4.根据权利要求3所述的除冰设备(1)，其特征在于，所述带(5)设有周期性地定位的横向导体(23)，所述横向导体(23)能够重新分布至少两个主导体(7)之间的电流(9)。
5.根据权利要求4所述的除冰设备(1)，其特征在于，所述横向导体(23)能够重新分布同一带(5)中的所有主导体(7)之间的电流(9)。
6.根据权利要求4或5所述的除冰设备(1)，其特征在于，所述螺旋件(15)的所述横向导体(23)适于重新分布同一螺旋件(15)中的所有主导体(7)之间的电流(9)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的除冰设备(1)，其特征在于，所述横向导体(26)循着至少一个取向定位，该至少一个取向选自：与所述主导体(7)的方向垂直的取向以及与所述主导体(7)的方向相倾斜的取向。
8.根据前述权利要求中任一项所述的除冰设备(1)，其特征在于，所述带(5)由具有声学穿孔式样(29)的表面支承，所述导体(7，23)绕开所述穿孔式样(29)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的除冰设备(1)，其特征在于，所述带(5)至少被三个一组地嵌套，并且所述至少三个嵌套的相邻的带(5)中的两端的带(5a，5c)由至少两个主导体(7)制成，所述两端的带(5a，5c)被定位成其主导体(7)的至少一半位于能够经受冲击的区域之外，尤其是位于能够经受来自冰雹的冲击的区域之外。
10.根据权利要求9所述的除冰设备(1)，其特征在于，所述除冰设备(1)由三相电源供电，从而三个相邻的带(5)被嵌套并且其中的每一个带由三相中的一相供电。
11.根据权利要求9或10所述的除冰设备(1)，其特征在于，所述三个带(5)被设置成星型结构。
12.一种飞行器进气口唇缘，结合了根据前述权利要求中任一项所述的除冰设备(1)。
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