[发明专利]一种飞机发动机进气道除冰系统

说明书

技术领域

本发明属于飞行器设计与制造领域，具体涉及一种飞机的发动机进气道除冰系统。

背景技术

当飞机在结冰气象条件下飞行时，某些部件的迎风表面就会与大气中的水滴撞击、积聚而结冰。大量的事故和研究都表明，飞机关键部位的积冰，即使是少量的，也会导致飞机的升力下降，飞行阻力增大，从而引起飞机的操纵性和稳定性等气动品质的恶化。发动机进气道及进气部件结冰，破坏了飞机设计的气动外形，减小了进气道面积、同时也减小了飞机发动机的压气机每相邻叶片间的空气流通面积，使进入发动机的空气流量减少，因而发动机功率下降。为了保障发动机的转速和推力，这时必须加大燃油比流量，这样除增大燃油比消耗外，还会使涡轮前燃气温度升高，若超过允许值则会烧坏涡轮叶片，导致发动机停车。

而由于结冰的不对称性及压气机叶片上冰层的不均匀脱落，都会破坏转子的动平衡，它除造成动力装置及飞机的振动外，严重时还会导致发动机轴承的损坏，脱落的冰层随高速气流进入压气机，打在叶片上还可能造成压气机损坏。因此开展飞机防冰技术的研究是飞机不可忽视的重要方面，对飞机安全具有重要意义。

针对飞机的不同部位，目前的防冰方法有：

1.从发动机压气机引气的热气防冰系统

主要用于机翼、尾翼前缘和发动机进气道唇口和进气部件的防冰，通过热气的加热使防护表面的温度达到结冰条件下过冷水滴的蒸发温度，从而避免过冷水滴在结冰表面冻结结冰。

2.周期气囊式除冰系统

利用发动机引气供给气囊气动通道，使之周期性地膨胀或收缩，破坏冰层与飞机表面的结合力，再在气动力的作用下达到除冰的目的。主要用于机翼、尾翼前缘的除冰，需要的引气比起热气防冰系统小很多，当防冰热气供给不足时，可作为替代的结冰防护措施。

3.电热防冰系统

即可持续加热起防冰作用，又可周期加热作为除冰系统。主要用于螺旋桨桨叶、整流帽罩和风挡的防冰。

4.TKS系统

西锐SR22的翼面防冰全部采用这种方式。在主翼及尾翼前缘设置全展防冰带，防冰带直接做成不锈钢前缘，防冰表面全部采用激光微孔工艺加工，这些微孔我们用肉眼看不到，在左主翼根部有一个防冰液箱，防冰液通过增压泵增压后从全展防冰带的这些微孔里渗出来布满整个前缘，从而达到防冰的目的。

除上述电热系统外，低能耗的电斥除冰、电脉冲除冰和其它新型防冰方法，如超生波、形状记忆合金和高频电子除冰等也可作为引气防冰的替代方案，这些方案的关键技术仍在开发和实验阶段，需要在使用中进一步验证其可行性和可靠性。

除了上述这些主动除冰的方法外，目前国际上还广泛采用在飞机易结冰部位涂装低表面能疏水涂层的方法来起到被动防冰的作用。该涂层除了可以降低过冷水滴在机体表面的凝结程度，在飞机通过加热主动除冰时，还可以使机体表面冰层融化形成的水滴尽快脱离机体，从而防止重结冰。这种方法相对前述几种方法具有成本低、耗能小、实现难度低等特点，是一种很重要的飞机表面防除冰辅助手段。但是，目前的大多数低表面能疏水涂层的性能尚不能完全满足飞机表面防除冰的安全要求。

其中，热气防冰和电热防冰在防冰系统中占有绝对优势。电热防冰一般适用于功率较小或者使用热气防冰不方便的部件，如风挡玻璃测温测压探头，若有螺旋桨等较大部件，则采用周期性电热防冰系统交替加温。且电热防冰系统比较复杂，加温元件制造比较困难，导线和加温元件有可能烧坏，维护工作比较复杂；发动机压气机的热气防冰，控制比较困难，很少采用周期热气防冰系统，且效率不高。针对发动机进气道前缘的除冰，普遍采用的是发动机压气机引气的热气防冰。存在的主要问题是，防冰系统工作从发动机压气机内引气，发动机的特性可能因此变化，会引起发动机的推力减小。发动机压气机流量减少还可能会导致压气机失速，使压气机叶片产生交变应力而导致疲劳受损。

发明内容

为解决现有技术中热气防冰采用从发动机压气机中的热气，导致影响发动机的工作性能与能耗高的技术问题，本发明提供了一种直接从发动机的排气管中采气、对发动机的进气道进行除冰的系统。