專利名稱：操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和裝置的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明總的涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)；尤其，涉及操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和裝置。
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括高壓和低壓壓氣機(jī)，一個(gè)燃燒室和至少一個(gè)渦輪。壓氣機(jī)壓縮與燃料混合并通入燃燒室的空氣。然后，將混合物點(diǎn)火，產(chǎn)生熱的燃燒氣體。燃燒氣體通入渦輪中，渦輪從燃燒氣體中提取能量，供給壓氣機(jī)，并產(chǎn)生推動(dòng)飛機(jī)飛行或帶動(dòng)諸如發(fā)電機(jī)一類的負(fù)載的有用功。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)冰條件下工作時(shí)，冰可以積存在發(fā)動(dòng)機(jī)暴露的外部結(jié)構(gòu)上。更具體地說(shuō)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)以低功率長(zhǎng)時(shí)間地在結(jié)冰條件下工作，則積存在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)和發(fā)動(dòng)機(jī)暴露結(jié)構(gòu)上的冰可能很多。隨著時(shí)間的推移，發(fā)動(dòng)機(jī)的連續(xù)工作或者節(jié)流閥突然從較低功率工作切換至較高功率工作，可以造成積存的冰被高壓壓氣機(jī)吸收。這種稱為冰棚(iceshed)的狀態(tài)，可以使壓氣機(jī)的排氣溫度突然降低。隨著壓氣機(jī)排氣溫度的突然降低，在高壓壓氣機(jī)后部幾級(jí)中的正確的主體速度增加。后部幾級(jí)中正確的主體速度的突然增加，可能對(duì)壓氣機(jī)的失速安全系數(shù)有不利影響。
為了便于防止冰在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)和靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的暴露表面上積存，至少一些已知的發(fā)動(dòng)機(jī)包括一個(gè)控制系統(tǒng)，還可包括一個(gè)子系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可使發(fā)動(dòng)機(jī)以升高的工作溫度工作，而該子系統(tǒng)可將從發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)排出的高溫空氣通至暴露的表面上。然而，升高的工作溫度和放氣系統(tǒng)可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。因此，為了便于防止冰的積存，至少某些已知的發(fā)動(dòng)機(jī)在工作前要噴上防凍溶液。然而，在飛行過(guò)程中和隨著時(shí)間的推移，防凍溶液的有效性降低。更具體地說(shuō)，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，蒸發(fā)冷卻還會(huì)造成結(jié)冰和冰在發(fā)動(dòng)機(jī)的外表面—例如發(fā)動(dòng)機(jī)的前框架上積存。
發(fā)明概要按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種可防止冰積存在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上的操作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括將模片靠近發(fā)動(dòng)機(jī)外表面與發(fā)動(dòng)機(jī)連接；將貯液箱與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)連接使其與該膜片成流動(dòng)連通；和將液體從該貯液箱供給該膜片，以便于防止冰積存在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的外表面上。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種包括前框架的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的防冰系統(tǒng)。該防冰系統(tǒng)與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)連接，并包括半滲透性膜片和貯液箱。該半滲透性膜片與貯液箱成流動(dòng)連通，以便于防止在發(fā)動(dòng)機(jī)前框架上形成冰。
按照本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種飛機(jī)防冰系統(tǒng)。該系統(tǒng)與飛機(jī)連接，并包括半滲透性膜片和微孔膜片中的至少一種膜片，和以流動(dòng)連通關(guān)系連接的貯液箱。該貯液箱將液體供給半滲透性膜片和微孔膜片中的至少一種膜片，以便于防止在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的外表面上形成冰。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；和圖2為可以與圖1所示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用的一個(gè)防冰系統(tǒng)的示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明圖1為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖，它包括一個(gè)風(fēng)扇組件12，一個(gè)高壓壓氣機(jī)14和一個(gè)燃燒室16。發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)實(shí)施例為通用電氣公司(Cincinnati，Ohio)在商業(yè)上銷售的F110發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括串聯(lián)的，有軸向流動(dòng)關(guān)系的一個(gè)高壓渦輪18和一個(gè)低壓渦輪20。風(fēng)扇組件12和渦輪20由第一根軸24連接；而壓氣機(jī)14和渦輪18由第二根軸26連接。
發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括一個(gè)支承一個(gè)軸承(沒(méi)有示出)的環(huán)形前框架40。該軸承又支承著軸(例如軸24)的一個(gè)末端，可使該軸轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)在圓周上隔開一定距離的入口導(dǎo)向葉片組件42，在一個(gè)結(jié)構(gòu)殼體外環(huán)(圖1中沒(méi)有示出)和中心輪轂44之間延伸，并將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)10下游的氣流導(dǎo)入壓氣機(jī)14中。
工作時(shí)，空氣流過(guò)入口導(dǎo)向葉片組件42和風(fēng)扇組件12，使壓縮空氣從風(fēng)扇組件12供給高壓壓氣機(jī)14中。高度壓縮的壓縮空氣再輸供給燃燒室16。從燃燒室16出來(lái)的氣流，驅(qū)動(dòng)渦輪18和20轉(zhuǎn)動(dòng)，并從燃?xì)鉁u輪機(jī)10中排出。發(fā)動(dòng)機(jī)10在設(shè)計(jì)工況和偏離設(shè)計(jì)工況之間的工況范圍內(nèi)工作。
圖2為可以與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(例如圖1所示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10)一起使用的一個(gè)防冰系統(tǒng)60的示意圖。在另一個(gè)實(shí)施例中，防冰系統(tǒng)60用于防止冰沿著飛機(jī)(沒(méi)有示出)的暴露表面(沒(méi)有示出)一例如(但不是僅限于)控制表面(沒(méi)有示出)-積存。防冰系統(tǒng)60包括一個(gè)貯液箱62，一個(gè)液體泵64和一個(gè)半滲透性的膜片66。防冰系統(tǒng)60的另一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)經(jīng)機(jī)加工的微孔膜片，而不是半滲透性膜片66。具體地說(shuō)，半滲透性膜片66，與外表面68連接，以便于防止冰沿著暴露的表面(例如表面68)積存。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，半滲透性膜片66與發(fā)動(dòng)機(jī)前框架40的前緣表面68連接，以便于防止冰在前框架40上積存。更具體地說(shuō)，半滲透性膜片66與和表面68連接的一個(gè)分配器或隔片80連接。隔片80保證，在半滲透性膜片66和表面68之間形成一個(gè)流動(dòng)通道間隙82。
泵64和貯液箱62連接成彼此流動(dòng)連通且與膜片66與間隔82連通。因此，防冰系統(tǒng)60與間隙82及膜片66或流體連通，使系統(tǒng)60形成一個(gè)擬閉環(huán)系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，因?yàn)槟て?6具有半滲透性，因此，一部分通過(guò)防冰系統(tǒng)60循環(huán)的液體，利用燈芯效應(yīng)通過(guò)膜片66，而剩余的液體通過(guò)系統(tǒng)60再循環(huán)。關(guān)于燈芯效應(yīng)將在下面更詳細(xì)地說(shuō)明。在一個(gè)實(shí)施例中，防冰系統(tǒng)60與以處理器為基礎(chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)連接。這里所用的術(shù)語(yǔ)“處理器”是指微處理器，專用的集成電路(ASIC)，邏輯電路和可使防冰系統(tǒng)60工作的任何其他電路或處理器。
在工作過(guò)程中，液體由泵64從貯液箱62供給間隙82中。該液體可防止冰在表面68上積存。在一個(gè)實(shí)施例中，該液體為乙二醇或乙醇與水混合的混合物，它可為液體或固體狀態(tài)，可以暴露在表面68或膜片66上。這種液體混合物可將冰點(diǎn)溫度降至-50°F。更具體地說(shuō)，該液體由泵64送至間隙82中，并且一部分液體從膜片66的內(nèi)表面90分散至膜片66的外表面92。在一個(gè)實(shí)施例中，分散在表面92上的液體，在一個(gè)稱為冰點(diǎn)抑制的過(guò)程中，將與表面92接觸的水的冰點(diǎn)降低，以防止冰在表面68上積存。
在另一個(gè)實(shí)施例中，分散在表面92上的液體降低表面68上液體的粘度，以便于防止冰積存在表面68上。在一個(gè)實(shí)施例中，碳?xì)浠衔镉捅灰后w混合物在防冰系統(tǒng)60內(nèi)循環(huán)，以便于降低表面液體粘度。這樣，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)冰條件下工作時(shí)，防冰系統(tǒng)60可提高壓氣機(jī)的失速安全系數(shù)，并防止壓氣機(jī)的冰棚現(xiàn)象產(chǎn)生。因此，系統(tǒng)60可以在冰棚吸收后，防止發(fā)動(dòng)機(jī)10喘振。另外，因?yàn)橐后w不需要在高的工作溫度下在系統(tǒng)60內(nèi)循環(huán)，因此，可以使用各種材料來(lái)制造防冰系統(tǒng)60。
上述的防冰系統(tǒng)成本低廉，并且在防止冰沿著暴露的表面積存方面很可靠。通過(guò)該系統(tǒng)供應(yīng)的液體，可以廉價(jià)的方式，按燈芯效應(yīng)經(jīng)半滲透性膜片分散。因?yàn)闊o(wú)使用放氣，因此防冰系統(tǒng)在防止冰積存時(shí)不會(huì)犧牲發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，或不需要昂貴的可膨脹的軟外殼。結(jié)果，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)冰條件下工作時(shí)，冰控制系統(tǒng)可提高壓氣機(jī)的失速安全系數(shù)；并且在壓氣機(jī)出現(xiàn)冰棚現(xiàn)象以后或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料減少時(shí)，壓氣機(jī)的失速安全系數(shù)也不會(huì)顯得不足。
雖然利用各種具體的實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但業(yè)內(nèi)行家知道，在權(quán)利要求書規(guī)定的精神和范圍內(nèi)，可對(duì)本發(fā)明作改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種便于防止冰積存在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上的操作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的方法，所述方法包括將膜片(66)靠近發(fā)動(dòng)機(jī)外表面(68)的與發(fā)動(dòng)機(jī)連接；將貯液箱(62)與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)連接，使其與膜片成流動(dòng)連通；將液體從該貯液箱供給該膜片，以便于防止冰積存在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的外表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，將膜片(66)與發(fā)動(dòng)機(jī)(10)連接的步驟還包括將一個(gè)分配器(80)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，使得在該膜片和分配器之間形成一個(gè)間隙(82)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，自貯液箱(62)供給液體的步驟還包括，將液體經(jīng)該間隙(82)供給膜片(66)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，將液體從貯液箱(62)供給膜片(66)的步驟還包括，將液體供給該膜片，以便于減少發(fā)動(dòng)機(jī)(10)外表面(68)上的粘性。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，將液體從貯液箱(62)供給膜片(66)的步驟還包括，將液體供給膜片，以便于降低沿著發(fā)動(dòng)機(jī)外表面(68)積存的冰的冰點(diǎn)，其中，該膜片為半滲透性膜片和微孔膜片中的至少一種。
6.一種包括一前框架(40)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的防冰系統(tǒng)(60)，所述防冰系統(tǒng)與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)連接，并包括一個(gè)半滲透性的膜片(66)和一貯液箱(62)；所述半滲透性膜片與所述貯液箱成流動(dòng)連通，以便于防止在發(fā)動(dòng)機(jī)前框架上形成冰。
7.如權(quán)利要求6所述的防冰系統(tǒng)(60)，其特征為，所述半滲透性膜片(66)與發(fā)動(dòng)機(jī)(10)連接，使來(lái)自貯液箱(62)的液體，經(jīng)所述半滲透性膜片的發(fā)動(dòng)機(jī)流出。
8.如權(quán)利要求6所述的防冰系統(tǒng)(60)，其特征在于還包括一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)和所述半滲透性膜片(66)之間與發(fā)動(dòng)機(jī)(10)連接的分配器(80)。
9.如權(quán)利要求6所述的防冰系統(tǒng)(60)，其特征為，所述貯液箱(62)可使液體經(jīng)所述半滲透性膜片(66)分散，以便于防止冰積存在發(fā)動(dòng)機(jī)(10)上。
10.如權(quán)利要求6所述的防冰系統(tǒng)(60)，其特征為，所述半滲透性膜片(66)便于降低積存在發(fā)動(dòng)機(jī)前框架(40)外表面(68)上的冰的冰點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求6所述的防冰系統(tǒng)(60)，其特征為，所述半滲透性膜片(66)便于減少發(fā)動(dòng)機(jī)前框架(40)外表面(68)的粘性。
12.如權(quán)利要求6所述的防冰系統(tǒng)(60)，其特征在于還包括一個(gè)將液體從所述貯液箱(62)供給所述半滲透性膜片(66)的泵(64)。
13.一種飛機(jī)的防冰系統(tǒng)(60)，所述系統(tǒng)與飛機(jī)連接，并且包括半滲透性膜片(66)和微孔膜片中的至少一種，和一個(gè)按流動(dòng)連通關(guān)系連接的貯液箱(62)；所述貯液箱將液體供給半滲透性的膜片和所述微孔膜片中的所述至少一種膜片，以便于防止在飛機(jī)的外表面(68)上形成冰。
14.如權(quán)利要求13所述的飛機(jī)防冰系統(tǒng)(60)，其特征在于還包括在所述半滲透性膜片(66)和所述微孔膜片中的所述至少一種膜片與飛機(jī)之間延伸的一個(gè)分配器(62)，使得在所述半滲透性膜片和所述微孔膜片中的所述至少一種膜片與所述分配器之間限定一個(gè)間隙(82)。
15.如權(quán)利要求14所述的飛機(jī)防冰系統(tǒng)(60)，其特征為，所述貯液箱(62)可通過(guò)所述間隙(82)，將液體供給所述半滲透性膜片(66)和所述微孔膜片中的至少一種膜片。
16.如權(quán)利要求14所述的飛機(jī)防冰系統(tǒng)(60)，其特征為，所述貯液箱(62)可通過(guò)所述半滲透性膜片(66)和所述微孔膜片中的至少一種膜片，將液體分散，以便于防止在與飛機(jī)連接的發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的前框架(40)上積存冰。
17.如權(quán)利要求14所述的飛機(jī)防冰系統(tǒng)(60)，其特征為，所述半滲透性膜片(66)和所述微孔膜片中的至少一種膜片便于降低積存在與飛機(jī)連接的發(fā)動(dòng)機(jī)(10)前框架(40)外表面(68)上的冰的冰點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求14所述的飛機(jī)防冰系統(tǒng)(60)，其特征為，所述半滲透性膜片(66)和所述微孔膜片中的至少一種膜片，便于減少飛機(jī)外表面(68)上的粘性。
19.如權(quán)利要求14所述的飛機(jī)防冰系統(tǒng)(60)，其特征在于還包括通過(guò)所述間隙(82)，將液體從所述貯液箱(62)供給所述半滲透性膜片(66)和所述微孔膜片中的至少一種膜片的一個(gè)泵(64)。
全文摘要
一種操作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的方法便于防止在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上積存冰。該方法包括將半滲透性膜片(66)靠近發(fā)動(dòng)機(jī)外表面(68)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接；將貯液箱(62)與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)連接，使其與滲透性膜片成流動(dòng)連通；和將液體從貯液箱供給該半滲透性膜片，以便于防止冰積存在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的外表面上。
文檔編號(hào)F02C7/04GK1470747SQ03145308
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者J·F·阿克曼, W·K·瓦納, J F 阿克曼, 瓦納 申請(qǐng)人:通用電氣公司