[发明专利]航空发动机进气道支板的防冰系统及防冰方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空发动机的防冰系统，尤其是一种航空发动机进气道支板的防冰系统及防冰方法。

背景技术

飞机结冰问题是危及飞行安全的严重问题，与结冰有关的飞行事故每年都有发生。航空燃气涡轮发动机是飞机结冰部件中最为敏感的部分，由于发动机高速旋转，使进气道空气处于抽吸状态，气流加速，静温下降，使得航空发动机进气系统更容易受到结冰天气的影响，更易于结冰。一旦发动机进气系统结冰，会改变进气系统的空气动力特性，增加流动阻力，使进气流场分布不均，轻时发生气流畸变，从而影响发动机的工作稳定性，严重时它可能导致熄火停车，造成致命后果。如果发动机进气系统结冰，防冰系统开启滞后，还会造成融化脱落的冰块被发动机吸入，产生发动机被外来物损伤的严重问题。据美国国家运输安全委员会NTSB统计在1998-2007年间，由于结冰而引起的飞行事故达264起，其中引起重大事故94起，死亡202人。俄罗斯对航空发动机结冰事故调查发现，由于结冰常常会引起航空发动机气动稳定性不足、空中自动熄火等严重威胁飞行安全的事故。

航空发动机进气系统的结冰和防冰问题的研究关系到航空安全问题，因此在航空发达国家对其研究非常重视。影响航空发动机进气部件结冰和防冰的因素很多，需要针对发动机的工作状态和飞行环境做具体的分析和设计。针对航空发动机进气系统的结冰及防冰性能，研究人员开展了大量的计算分析和实验研究。欧美一些航空发达国家对于影响航空发动机结冰的气象条件、飞行参数、部件结构参数等已有了一定认识，但由于结冰受非常多的因素影响，如云层液态水的含量(LWC)、过冷水滴的温度、过冷水滴的尺寸、飞机的飞行速度和姿态、发动机进气部件结构形式和材料的表面特性等，航空发动机进气系统结冰和防冰机理研究仍是一个非常复杂的问题。

近些年来，国内在飞机机翼的水撞击特性、冰增长的计算、防冰负荷分析等方面都取得了一定的进展，如针对我国第一架支线客机ARJ21已经开展了全机三维水撞击特性的计算分析，以及关键部件的积冰计算分析，开展了冰型对飞机气动性能的影响风洞实验研究等。相比飞机机翼的结冰问题研究来说，国内在飞机发动机部件的结冰/防冰研究工作相对来说还比较少。

航空发动机进口部件(如进气道支板)的防冰一般采用热气防冰系统，热气是从压气机中间级引出，通过管路导入需要防冰的部件内部通道，加热部件使部件表面温度保持在冰点之上，从而防止冰在进口部件表面的聚集。热气防冰系统由于需要从发动机的压气机引气，会使得发动机的效率有所下降。此外，现有发动机进口部件的空腔结构较为简单，热气仅仅能够与进口部件进行热交换，且热交换效率不高。因此，有必要提供一种换热效果更好的防冰系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航空发动机进气道支板的防冰系统及防冰方法，以解决现有防冰系统换热效果较差的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种航空发动机进气道支板的防冰系统，包括隔离单元和热介质输送单元，所述进气道支板具有空腔，所述空腔具有入口端和出口端，所述隔离单元固定在所述空腔内，用于将所述空腔分为多个相互连通的通道空腔，所述热介质输送单元输送的热介质经所述入口端进入所述通道空腔中，并从所述出口端排出。

进一步地，至少一个所述通道空腔内固定有扰流片，所述扰流片固定在进气道支板上或固定在隔离单元上。

进一步地，所述扰流片的数量为多个，所述进气道支板及隔离单元上分别固定有所述扰流片。

进一步地，位于所述进气道支板前缘处的一个所述通道空腔的宽度小于其他所述通道空腔的宽度。

进一步地，位于所述进气道支板前缘处的一个所述通道空腔内固定有扰流片，所述扰流片固定在进气道支板上或固定在隔离单元上，位于所述进气道支板前缘处的一个所述通道空腔与所述入口端连接，位于所述进气道支板后缘处的一个所述通道空腔与所述出口端连接。

进一步地，所述隔离单元采用隔离板结构。

进一步地，所述热介质为热气或热油。

进一步地，所述热介质为热油，所述热介质输送单元用于输送发动机润滑系统提供的热滑油。

进一步地，所述进气道支板包括支板本体、入口圆管、入口渐变段、出口导向段、出口渐变段和出口圆管，所述支板本体具有所述空腔，所述支板本体通过入口渐变段与入口圆管连接，所述支板本体还依次通过出口导向段、出口渐变段与出口圆管连接，热介质依次经所述入口圆管和入口渐变段进入支板本体的空腔中，并依次经所述出口导向段、出口渐变段和出口圆管排出，所述出口导向段用于改变热介质的流出方向。