專利名稱：一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種飛機(jī)短艙前緣防冰系統(tǒng)防冰結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
當(dāng)飛機(jī)穿過有過冷水珠的云層或者在有凍霧的地面工作時(shí)，裝載發(fā)動(dòng)機(jī)的短艙前 緣會(huì)結(jié)冰，這些地方若要是結(jié)冰就會(huì)大大地限制通過發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量，從而引起發(fā)動(dòng)機(jī) 性能損失并可能會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障，此外，脫落下來的冰塊被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)或者撞擊進(jìn)氣 道吸音材料襯層時(shí)可能造成損壞，所以短艙前緣的防冰設(shè)計(jì)是必要的。飛機(jī)的短艙前緣一 般采用熱氣防冰，主要第一是由于發(fā)動(dòng)機(jī)的熱氣源離得很近，第二這種防冰效果好，而且可 靠性高。防冰系統(tǒng)的熱空氣通常取自高壓壓氣機(jī)級(jí)，通過調(diào)壓活門用導(dǎo)管輸至短艙前緣部 位。傳統(tǒng)的短艙前緣防冰結(jié)構(gòu)如圖1所示，該圖為前緣結(jié)構(gòu)剖面圖，包括短艙外壁1、 環(huán)形熱氣管2和支板8，環(huán)形熱氣管2位于短艙外壁1與支板8形成的防冰腔4中，支板8 一端固定連接短艙外壁1，另一端與短艙外壁1之間設(shè)有排氣縫隙7。首先熱氣經(jīng)導(dǎo)氣管從 發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)引到短艙前緣內(nèi)部，引入的熱氣進(jìn)入環(huán)形熱氣管2中后，熱氣在里面作片 刻停留，然后從環(huán)形熱氣管2壁面處的出氣孔3中噴射而出，進(jìn)入到前緣的防冰腔4內(nèi)，整 個(gè)防冰腔4的截面約為半圓形，防冰腔4中間為環(huán)形熱氣管2，進(jìn)入防冰腔4內(nèi)的熱氣通過 對(duì)流換熱，將熱量主要傳給短艙前緣內(nèi)壁面5，然后熱量從內(nèi)壁面5通過導(dǎo)熱的方式傳遞到 前緣外壁面6，使得短艙外壁1的外壁面6溫度升高，以達(dá)到防冰目的，經(jīng)過換熱后的氣體 (乏氣)繞過熱氣管2通過支板8與短艙外壁1之間的排氣縫隙7排出防冰腔4，完成防冰 任務(wù)。支板8主要起支撐和阻擋熱氣的作用。鑒于傳統(tǒng)的熱氣防冰在熱量傳遞方式上主要依靠壁面的導(dǎo)熱進(jìn)行，我們知道導(dǎo)熱 是傳熱學(xué)中較為低等級(jí)的一種熱量傳遞方式，應(yīng)用在這里有兩個(gè)主要問題第一熱量以導(dǎo) 熱的方式傳遞，速度很慢，也就是說外壁面要達(dá)到防冰溫度的時(shí)效性較差；第二在這種防冰 方式中，熱氣僅僅通過內(nèi)壁面的換熱即完成使命，造成熱氣很多潛在的能量浪費(fèi)，進(jìn)而影響 發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，從而影響整個(gè)飛機(jī)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)防冰方式所造成的防冰時(shí)效性差、熱量利用率低等 弊端，為飛機(jī)短艙前緣提供一種高效并且及時(shí)的熱防護(hù)，達(dá)到立體防冰效果的飛機(jī)短艙前 緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)，包括短艙外壁、環(huán)形熱氣管和支板， 環(huán)形熱氣管位于短艙外壁與支板形成的防冰腔中，支板兩端固定連接短艙外壁，環(huán)形熱氣 管靠近短艙外壁前緣頂端一側(cè)開有出流孔，短艙外壁上設(shè)有氣膜孔。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明采用主動(dòng)防御策略，通過外壁面的氣膜孔引氣能迅速在結(jié)冰表面形成
3高溫氣體的熱覆蓋，在防冰時(shí)效性方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)；(2)本發(fā)明通過在環(huán)形熱氣管前端開設(shè)出流孔，既可以減少熱氣體在環(huán)形熱氣管 道內(nèi)的壓頭損失，也可以對(duì)內(nèi)壁面進(jìn)行強(qiáng)有力的沖擊換熱，提高熱利用率；(3)本發(fā)明是立體的熱防護(hù)，既有內(nèi)壁面的沖擊換熱、對(duì)流換熱、還有氣膜孔內(nèi)的 換熱以及由氣膜孔出去熱氣的外壁面換熱，所以本發(fā)明具有很高的熱量利用率，在減少發(fā) 動(dòng)機(jī)引起量方面具有廣闊的應(yīng)用前景；(4)由于本發(fā)明采用的是熱氣防冰，所以該結(jié)構(gòu)工作可靠性很高。


圖1現(xiàn)有傳統(tǒng)式短艙前緣防冰結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的短艙結(jié)構(gòu)整體輪廓圖。圖中1-短艙外壁2-環(huán)向熱氣管3-出氣孔 4-防冰腔5-內(nèi)壁面 6-前外壁面 7-排氣縫隙8-支板9-出流孔 10-氣膜孔
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括短艙外壁1、環(huán)形 熱氣管2和支板8。環(huán)形熱氣管2位于短艙外壁1與支板8形成的防冰腔4中，支板8兩端固定連接 短艙外壁1，環(huán)形熱氣管2靠近短艙外壁1前緣頂端一側(cè)開有一排出流孔9，短艙外壁1上 設(shè)有氣膜孔10。所述的環(huán)形熱氣管2中出流孔9的尺寸根據(jù)具體發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形熱氣管2的大小確 定，，氣膜孔10沿短艙外壁1前緣周向及整個(gè)環(huán)向分布，氣膜孔10的孔排數(shù)根據(jù)具體發(fā)動(dòng) 機(jī)短艙大小確定，氣膜孔10的傾斜角度一般在30° 60°之間，孔徑基本在Imm量級(jí)左
右ο本發(fā)明與現(xiàn)有短艙前緣防冰結(jié)構(gòu)不同的是首先是防冰腔4內(nèi)的環(huán)形熱氣管2，傳 統(tǒng)式的環(huán)形熱氣管2是上面開很多出氣孔3，熱氣經(jīng)流出氣孔3出去，而本發(fā)明中環(huán)形熱氣 管2只開了靠近短艙外壁1前緣頂端側(cè)的一排出流孔9 ；其次是防冰腔4的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)式在 防冰腔4的右下方有排氣縫隙7，而本發(fā)明中沒有此結(jié)構(gòu)，支板8直接堵死；最后是短艙外 壁1的前緣，傳統(tǒng)式短艙外壁1前緣壁面是完整的封閉結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明中短艙外壁1的前緣 壁面開了許多排氣膜孔10。本發(fā)明所述的一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)在短艙中的位置剖面如圖3所 示，局部放大如圖2所示，一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)工作過程為首先熱氣經(jīng)導(dǎo)氣管從發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)引到短艙前緣內(nèi)部，引來的熱氣進(jìn)入環(huán)形熱 氣管2中，然后熱氣從環(huán)形熱氣管2的出流孔9噴射而出，進(jìn)入到前緣的防冰腔4內(nèi)，在防 冰腔4內(nèi)和內(nèi)壁面5進(jìn)行強(qiáng)烈的沖擊換熱和對(duì)流換熱，氣流在防冰腔4內(nèi)經(jīng)過旋流及換熱后，沿著短艙外壁1前緣壁面的許多排氣膜孔10射到短艙前緣的外壁面6，射出去的熱氣在 外界冷氣流的作用下緊緊覆蓋住短艙前緣外壁面6，使得前緣包圍在熱氣膜之中，達(dá)到防冰 目的。
權(quán)利要求
一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)，包括短艙外壁、環(huán)形熱氣管和支板，環(huán)形熱氣管位于短艙外壁與支板形成的防冰腔中，其特征在于，支板兩端固定連接短艙外壁，環(huán)形熱氣管靠近短艙外壁前緣頂端一側(cè)開有出流孔，短艙外壁上設(shè)有氣膜孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的出 流孔大小根據(jù)環(huán)形熱氣管的大小確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的出 流孔的孔排為一排。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的氣 膜孔沿短艙外壁前緣周向及整個(gè)環(huán)向分布，氣膜孔的孔排數(shù)根據(jù)飛機(jī)短艙大小確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的氣 膜孔的傾斜角度為30° 60°，孔徑為毫米量級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種飛機(jī)短艙前緣氣膜式防冰結(jié)構(gòu)，包括短艙外壁、環(huán)形熱氣管和支板，環(huán)形熱氣管位于短艙外壁與支板形成的防冰腔中，支板兩端固定連接短艙外壁，環(huán)形熱氣管靠近短艙外壁前緣頂端一側(cè)開有出流孔，短艙外壁上設(shè)有氣膜孔。本發(fā)明采用主動(dòng)防御策略，通過外壁面的氣膜孔引氣能迅速在結(jié)冰表面形成高溫氣體的熱覆蓋，在防冰時(shí)效性方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。而且本發(fā)明通過在環(huán)形熱氣管前端開設(shè)出流孔，既可以減少熱氣體在環(huán)形熱氣管道內(nèi)的壓頭損失，也可以對(duì)內(nèi)壁面進(jìn)行強(qiáng)有力的沖擊換熱，提高熱利用率。
文檔編號(hào)B64D15/04GK101962076SQ201010283009
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者劉沛清, 張斌, 田云, 賈玉紅 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)