[发明专利]对燃气涡轮的进气口进行除冰的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于航空和工业应用的内燃发动机领域，具体地说不 排除地涉及装配到直升机上的例如涡轮发动机等航空燃气涡轮领域。

更具体地说，本发明涉及这样一种内燃发动机，例如燃气涡轮等， 其包括进气口并且用于冰在进气口中形成、尤其是冰在保护网栅上形 成的条件下，其中，保护网栅布置在所述进气口中并且具有防止异物 进入发动机的功能。

背景技术

众所周知，在一定气象条件下，会在燃气涡轮机的进气口中形成 冰，所累积的冰的量会将燃气涡轮的进气口局部地堵塞，可能导致燃 气涡轮完全或部分地损坏。

对于直升机，尤其在例如山脉上或靠近水域的寒冷且湿度高的环 境下进行操作时会出现这种结冰现象。

容易理解到结冰风险的存在将飞行器限制在地面上以避免在飞行 中出现失去动力或发动机停运的危险。

因此，本发明涉及用于对如下部件进行除冰的除冰装置：即诸如 形成(例如)直升机涡轮发动机的一部分的燃气涡轮之类的内燃发动 机的进气口。

在现有的这些除冰装置中，可以提及那些为了融化冰而从燃气涡 轮的压缩级出口吸入压缩空气的装置。

在这种装置中，将受压空气从压缩级的出气口吸入到进气口中以 对发动机的需要除冰的区域进行加热，例如，诸如发动机的进气管等 静止构件、或者通常以铰链来安装并且位于压缩机转轮的紧上游的诸 如预旋叶片之类的移动构件。这种装置的主要缺点在于因为它们占用 诸如燃气涡轮之类的发动机的热力循环所需能量的极大部分，因此会 消耗掉特别大量能量，从而极大地降低了发动机的总效率以及可用能 量的最大水平。这种形式的能量占用也不是非常有效率，这是因为空 气在所关注的区域中膨胀而使加热操作不期望地受到冷却。

当发动机是燃气涡轮时，另一个缺陷是当燃气涡轮空转时不可能 进行除冰，这是因为此时的压缩不能提供足够的具有能够执行除冰操 作的压力、温度和流量的空气。因此，在这种条件下，可以理解到在 准备降落的进场阶段期间以及在降落阶段本身期间除冰操作效率极 低。

发明内容

本发明提供了一种补救上述缺陷的除冰装置，该装置消耗很少能 量并且即使在涡轮空转甚至停转时也能够启动。

本发明借助如下事实实现上述目的：即根据本发明的除冰装置包 括允许空气进入所述发动机中的本质上为金属的罩子，所述罩子具有 允许空气进入所述罩子中的第一开口，第一开口设置有本质上为金属 的第一网栅，所述罩子还包括将空气导向发动机的入口的第二开口， 所述装置还包括以适用于使冰融化的频率在罩子中产生电磁波的波发 生器。

优选地，发动机是燃气涡轮，并且发动机入口由燃气涡轮的压缩 级的入口构成。

根据本发明，向罩子提供所产生的波以通过激发构成冰的水分子 而使容纳在罩子中或位于第一网栅上的冰融化从而升高冰的温度，使 冰融化。

此外，附着在本质上为金属的第一网栅上的冰也由本质上为金属 的网栅来加热，这是因为借助于在电磁波和第一网栅的本质上为金属 的特性之间产生的相互作用来提高网栅的温度。

在本发明的意思中，术语“本质上为金属”被用来说明所讨论的 部件(特别是罩子或第一网栅)可以由诸如复合材料等的绝缘材料制 成，但是具有基于金属的表面涂层。

这些部件，即罩子和网栅同样可以由金属材料或本质上为金属的 材料制成。

有益的是，这些部件能够在改善装置性能的同时降低装置的重量。

根据构成表面涂层的材料，可以根据所需获得的效果，在罩子的 壁上或至少在第一网栅上限定反射区域、吸收区域、或部分反射部分 吸收区域。

采用吸收材料用于构建因吸收电磁能而变热的壁，相反，采用诸 如金之类的电磁能反射材料以构建冰冷的壁。

还可以选择既能够吸收波又能够感应出电流的材料。材料的这种 特性具有如下具体优点：提高易于形成冰的壁的温度以避免形成冰。

结果，由于被吸收性材料吸收的电磁波的热效应和/或被电磁波激 励的冰的水分子产生的热效应而使冰融化，这些波被反射壁反射和/ 或由倏逝波构成。

因此，借助于本发明，可以有益地省略对预旋转叶片进行加热， 从而不必再提供用于这些叶片的具体除冰装置；这能够简化发动机的 设计。

有益的是，波的频率大致等于水分子的共振频率。

因此，电磁波优选的是微波。