[发明专利]放气泄漏检测系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及2008年1月31日提交的题目为“Bleed Airflow Balancing Control Using Simplified Sensing”(代理人案号4439-53) 的普通转让的共同未决的美国专利申请No.12/023,585。

关于联邦资助研究或者研发的声明

技术领域

这里的技术涉及气动系统测试和故障检测，并且更加具体地涉及 其中发动机放气向空气放气管道提供加压热空气的飞机气动系统。这 里的技术进一步涉及燃气涡轮飞机发动机和飞机发动机气流控制，并 且涉及放气气流泄漏检测。

背景技术

如图1中所示，很多飞机上通常存在的这类燃气涡轮发动机10包 括压缩机20、燃烧器30和涡轮40。压缩机20压缩空气，空气然后与 燃料混合以由燃烧器30点燃。燃烧器30排出气体，该气体转动涡轮 40的叶片(一个或多个)。来自旋转涡轮40的动力运行压缩机20。

涡轮发动机压缩机能够设计成供应比运行发动机10所需更多的压 缩的加热空气。来自压缩机20的这种另外的压缩空气能够用于除了供 给燃烧器30之外的任务。例如，通常将来自压缩机20的压缩空气的 一部分放气，并且将泄放空气传送到飞机上的其他设施例如除冰器、 舱室加压系统等。

虽然将来自燃气涡轮发动机的热空气放气以用于其他目的是非常 有用的，但是还重要的是保证发动机的运行并不由于泄放空气系统而 以任何方式受到影响。如果泄放空气系统形成漏洞，则从发动机放出 的热空气能够泄漏并且损坏飞机结构。可替代地，热空气从泄放空气 管道泄漏到附近的其他感应构件上能够损坏那些其他的构件。因为飞 机经常处于运动中并且经受来自着陆、起飞和飞行湍流的应力和应变， 所以期望监视泄放空气管道的状态，以保证无任何泄漏发生。

从泄放空气管道检测泄漏的一种通常方式是通过监视管道上或靠 近管道的温度来进行。因此，一些飞机包括放气泄漏检测系统，以检 测来自泄放空气系统的泄漏何时发生。因为泄放空气被燃气涡轮发动 机加热，所以通常使用温度感测来检测泄放空气泄漏。

各种类型的温度传感器包括过去已经使用的热动开关。热动开关 的一种通常形式是具有遍及全世界很多家庭中控制中央加热的类型的 简单的温度调节器。这种热动开关由具有不同热膨胀系数的两个金属 条构成。这种熟知的双金属条响应于温度变化挠曲或弯曲。当温度超 过预定水平时，在两种不同金属之间的热膨胀提供足以引起双金属条 移动靠近电触点的弯曲作用力。这种热动开关是高度可靠的并且能够 用在泄放空气泄漏检测系统中。

例如，能够在泄放空气管道与管道系统的另一段联接处的每一个 点附近安装温度调节器。如果泄漏形成，则围绕管道系统接头的空气 温度增加并且所产生的加热提供足以致动温度调节器热动开关的能 量。

一种类型的现有技术放气泄漏检测系统被称作“过热检测系统” (“ODS”)。在这种系统中，外部与放气管道并联安装的电缆包括浸入 特殊盐溶液中的两根电阻丝。当发生泄漏时，管道外侧的温度升高， 并且加热引起两根电阻丝之间的当量电导显著降低。利用电子设备(例 如微处理器)检测到电导的这个变化，该电子设备关闭放气阀并且向 飞行员的控制面板提供“管道泄漏”信息。因为当量电导依赖于电缆的长 度，所以这个过热检测系统能够检测发生泄漏的准确位置。不幸的是， 过热检测系统是一种比较昂贵和复杂的系统。

另一种已知的现有技术过热检测系统使用传感器检测放气系统的 管道系统中的裂口。该传感器包括由几毫米厚的柱形丝构成的表面传 感器，该柱形丝在内芯与护套之间包含具有依赖于温度的电阻的填料。 在低于特定响应温度(能够在生产期间设于特定极限内)时，电阻是 高的。如果温度超过预定温度，则传感器电阻突然降低几个量级。能 够利用监视装置以电子方式检测到这种电阻变化。如果热空气通过漏 洞而从管道系统出现，则热空气加热周围的传感器，直至传感器超过 预定响应温度。监视系统检测到漏洞并且响应于突然的电阻变化。在 监视系统中的另外的电子设备能够控制例如通过关闭截流阀而中断泄 漏部分中的空气供应的元件。

一种另外的现有技术设备使用与截流阀串联连接的热动开关并且 还包括监视控制装置。只要已超过泄放空气管道内的预定限制温度， 该热动开关便中断闭合电路。该热动开关防止与放气管道内的温度有 关的可能的过热。