增強(qiáng)型溫度控制防冰噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)總體上涉及交通工具和機(jī)器，并且更具體地涉及這種交通工具和機(jī)械都可以使用的防冰噴嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]在操作中，發(fā)動(dòng)機(jī)艙可能會(huì)經(jīng)歷可能結(jié)冰的情況。例如，當(dāng)在寒冷溫度或凍結(jié)溫度以下操作時(shí)，飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙以及飛機(jī)的其他部分可能經(jīng)歷凍結(jié)成冰。這種冰的形成可以明顯改變飛機(jī)的一個(gè)或多個(gè)飛行特性。例如，冰的形成可能會(huì)有害地影響飛機(jī)的空氣動(dòng)力，增加額外不希望的重量，以及當(dāng)這種冰破裂并且潛在地撞到飛機(jī)的另一部分時(shí)造成危險(xiǎn)。移除在發(fā)動(dòng)機(jī)艙上形成的冰的常規(guī)方法一直有限并不會(huì)有效并高效地移除這種冰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]提供用于防止在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的前緣上形成冰的系統(tǒng)、方法、和設(shè)備。在各種實(shí)施方式中，噴嘴殼體可以從發(fā)動(dòng)機(jī)艙的一個(gè)或多個(gè)部件接收可以被加熱的氣體并且為安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的前緣上的前緣殼體的內(nèi)部容積空間提供該氣體。噴嘴殼體可以包括第一噴嘴和第二噴嘴，其中，第二噴嘴是環(huán)列噴嘴(concentric nozzle)。第一噴嘴和第二噴嘴可被配置為使氣體在前緣殼體的內(nèi)部容積空間內(nèi)循環(huán)從而以基本上均勻的方式為前緣殼體加熱。用這種方法，可以控制與前緣殼體相關(guān)聯(lián)的熱點(diǎn)的溫度和冷點(diǎn)的溫度以最小化冰形成同時(shí)也最小化施加在前緣殼體的材料上的熱應(yīng)力。在本文中將以更詳細(xì)的細(xì)節(jié)來(lái)描述這些及其他特征。
[0004]因此，根據(jù)一些實(shí)施方式，公開(kāi)了用于防止在發(fā)動(dòng)機(jī)上形成冰的設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，設(shè)備可以包括具有內(nèi)腔的噴嘴殼體，內(nèi)腔限定噴嘴殼體的內(nèi)部容積空間。噴嘴殼體可被配置為接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮級(jí)的氣體。此外，噴嘴殼體可以進(jìn)一步被配置為向發(fā)動(dòng)機(jī)的前緣殼體提供至少部分氣體。設(shè)備可以進(jìn)一步包括第一噴嘴，第一噴嘴包含在第一部分的噴嘴殼體中。第一噴嘴可被配置為生成第一流態(tài)(flow pattern)。第一噴嘴可以進(jìn)一步被配置為基于第一流態(tài)生成第一部分氣體的進(jìn)入前緣殼體的內(nèi)部容積空間的第一流。設(shè)備可以進(jìn)一步包括第二噴嘴，第二噴嘴包含在第二部分的噴嘴殼體中。第二噴嘴可以包括被配置為生成第二流態(tài)的環(huán)列噴嘴。第二噴嘴可被配置為基于第二流態(tài)生成第二部分氣體的進(jìn)入前緣殼體的內(nèi)部容積空間的第二流。
[0005]在一些實(shí)施方式中，第一噴嘴的第一面積與第二噴嘴的第二面積之比在約50:50與60:40之間。此外，第一噴嘴可具有距噴嘴殼體的中心線約0.25英寸與約0.75英寸之間的位置偏移。此外，第一噴嘴可具有與前緣殼體中心線約15度與25度之間的角偏移。在一些實(shí)施方式中，第二噴嘴可具有距噴嘴殼體的中心線約0.25英寸和0.75英寸之間的位置偏移。此外，第二噴嘴可具有與前緣殼體中心線約15度與25度之間的角偏移。在一些實(shí)施方式中，第一噴嘴和第二噴嘴可被沿著噴嘴殼體的殼身被隔開(kāi)約I英寸和1.5英寸之間的距離。在一些實(shí)施方式中，前緣殼體包括耦接至包括發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙的前緣的環(huán)形室。發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮級(jí)可耦接至高壓歧管系統(tǒng)(manifold system)，高壓歧管系統(tǒng)可以耦接至噴嘴殼體。此外，第一噴嘴和第二噴嘴可被配置為噴入(entrain)前緣殼體的內(nèi)部容積空間所包含的氣體量并使熱能基本上均勻分布在前緣殼體的內(nèi)部容積空間內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，噴嘴殼體、第一噴嘴、以及第二噴嘴各自包括包含鎳合金的材料。在一些實(shí)施方式中，镲合金可以是絡(luò)镲鐵合金(Inconel) 625。
[0006]在此也公開(kāi)了防止在發(fā)動(dòng)機(jī)上形成冰的方法。方法可以包括在噴嘴殼體處接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮級(jí)的氣體。方法也可包括經(jīng)由第一噴嘴向發(fā)動(dòng)機(jī)的前緣殼體的內(nèi)部容積空間提供第一部分的氣體，其中，第一噴嘴基于第一流態(tài)提供第一部分的氣體。方法也可包括經(jīng)由第二噴嘴向發(fā)動(dòng)機(jī)前緣殼體的內(nèi)部容積空間提供第二部分的氣體，其中第二噴嘴基于第二流態(tài)提供第二部分的氣體，其中至少部分地基于第二噴嘴的同心幾何形狀確定第二流
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[0007]在一些實(shí)施方式中，第一噴嘴的第一面積與第二噴嘴的第二面積之比在約50:50與60:40之間。第一噴嘴和第二噴嘴可各自具有約0.25英寸和0.75英寸之間的位置偏移以及約15度和25度之間的角偏移。在一些實(shí)施方式中，方法可以進(jìn)一步包括噴入前緣殼體的內(nèi)部容積空間所包含的氣體量，并且將熱能分配在前緣殼體的內(nèi)部容積空間內(nèi)使得熱能在內(nèi)部容積空間內(nèi)的分布基本上是均勻的。此外，前緣殼體的平均溫度可在約290華氏度和420華氏度之間。
[0008]在此也公開(kāi)了防止在發(fā)動(dòng)機(jī)上形成冰的系統(tǒng)。系統(tǒng)可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)艙，發(fā)動(dòng)機(jī)艙包括被配置為使氣體增壓的多個(gè)壓縮級(jí)；以及前緣殼體，耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)艙的前緣，其中，前緣殼體包括限定第一內(nèi)部容積空間的環(huán)形室。系統(tǒng)也可包括歧管系統(tǒng)以及安裝在前緣殼體內(nèi)的噴嘴殼體，歧管系統(tǒng)被配置為接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)艙的多個(gè)壓縮級(jí)中至少一個(gè)的氣體。噴嘴殼體可以包括限定第二內(nèi)部容積空間的內(nèi)腔，噴嘴殼體可被配置為接收來(lái)自歧管系統(tǒng)的氣體。系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括第一噴嘴，第一噴嘴包含在第一部分的噴嘴殼體中。第一噴嘴可被配置為生成第一流態(tài)，并可進(jìn)一步被配置為基于第一流態(tài)生成第一部分的氣體的進(jìn)入前緣殼體的第一內(nèi)部容積空間的第一流。系統(tǒng)也可包括第二噴嘴，第二噴嘴包含在第二部分的噴嘴殼體中。第二噴嘴可以包括被配置為生成第二流態(tài)的環(huán)列噴嘴。第二噴嘴可被配置為基于第二流態(tài)生成第二部分氣體的進(jìn)入前緣殼體的第一內(nèi)部容積空間的第二流。
[0009]在一些實(shí)施方式中，第一噴嘴的第一面積與第二噴嘴的第二面積之比在約50:50與60:40之間。第一噴嘴和第二噴嘴可各自具有約0.25英寸和0.75英寸之間的位置偏移以及約15度和25度之間的角偏移。在一些實(shí)施方式中，第二噴嘴的開(kāi)口具有約0.75英寸和I英寸之間的外徑。此外，該開(kāi)口可具有約0.5英寸和0.75英寸之間的內(nèi)徑。在一些實(shí)施方式中，第一噴嘴和第二噴嘴被配置為噴入前緣殼體的第一內(nèi)部容積空間所包含的氣體量并使熱能基本上均勻分布在前緣殼體的內(nèi)部容積空間內(nèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的可以包括噴嘴殼體的前緣殼體的正視圖。
[0011]圖2示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的可以包括噴嘴殼體的前緣殼體的側(cè)視圖。
[0012]圖3示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的噴嘴殼體的實(shí)例。
[0013]圖4示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的噴嘴殼體的實(shí)例的截面圖。
[0014]圖5示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的噴嘴殼體的另一實(shí)例。
[0015]圖6示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的噴嘴殼體的又一實(shí)例。
[0016]圖7示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的噴嘴殼體的使用方法。
[0017]圖8示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的可以包括噴嘴殼體的防冰系統(tǒng)。
[0018]圖9示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的飛機(jī)制造和保養(yǎng)方法的實(shí)例的流程圖。
[0019]圖10示出根據(jù)部分實(shí)施方式實(shí)施的飛機(jī)的實(shí)例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在下列描述中，闡述多個(gè)具體的細(xì)節(jié)以提供對(duì)所提出構(gòu)思的詳盡理解。在沒(méi)有某些或者全部具體細(xì)節(jié)的情況下，也可實(shí)現(xiàn)所提出構(gòu)思。在其他情況下，為了不使所描述的構(gòu)思變得不必要的模糊，未對(duì)非常熟知的工藝進(jìn)行描述。盡管將結(jié)合具體實(shí)例描述一些概念，但是將理解的是，這些實(shí)例不旨在限制。
[0021]在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)艙的飛機(jī)部件上形成冰可能不利地影響飛機(jī)的各個(gè)飛行性能。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)艙上形成的冰可能會(huì)不利地影響發(fā)動(dòng)機(jī)艙周?chē)臍饬鞑⑶易钃醢l(fā)動(dòng)機(jī)艙的空氣動(dòng)力。此外，在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)艙的飛機(jī)部件上已形成的這種冰如果破裂并與飛機(jī)另一部分碰撞或撞擊可能會(huì)非常危險(xiǎn)。因此，可能期望預(yù)防這種冰的形成以確保飛機(jī)的安全和有效的操作。
[0022]常規(guī)方法試圖通過(guò)在鄰近發(fā)動(dòng)機(jī)艙的腔室內(nèi)導(dǎo)通熱氣從而對(duì)前緣加熱并預(yù)防形成冰來(lái)防止在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的前緣上形成冰。然而，常規(guī)技術(shù)通常利用低效和無(wú)效的機(jī)構(gòu)來(lái)向腔室輸送熱氣。這可能會(huì)導(dǎo)致可能超過(guò)450華氏度的熱點(diǎn)。熱點(diǎn)處的這種溫度可能會(huì)對(duì)腔室的材料造成過(guò)度的熱應(yīng)力，并且最后損壞腔室和發(fā)動(dòng)機(jī)艙本身。此外，由于向腔室內(nèi)低效輸送氣體，常規(guī)方法同樣可導(dǎo)致可能會(huì)冷到足夠形成冰的冷點(diǎn)。因此，常規(guī)方法不會(huì)完全有效地預(yù)防冰形成并且常常對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的材料施加過(guò)多的熱應(yīng)變。
[0023]在此公開(kāi)各種系統(tǒng)、方法、以及設(shè)備，其預(yù)防發(fā)動(dòng)機(jī)艙的前緣上形成冰同時(shí)控制與前緣殼體相關(guān)的熱點(diǎn)的溫度和冷點(diǎn)的溫度以最小化結(jié)冰并最小化對(duì)前緣殼體的材料施加的熱應(yīng)力。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)艙可以包括前緣殼體，其可以是安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的前緣上的環(huán)形腔室。環(huán)形腔室可基本上為中空的并可限定從噴嘴殼體的一個(gè)或多個(gè)噴嘴接收加熱氣體的內(nèi)部容積空間。因此，噴嘴殼體可以接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮級(jí)的氣體，該氣體可通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的普通操作加熱。噴嘴殼體可以向前緣殼體的內(nèi)部容積空間提供氣體。噴嘴殼體可以包括第一噴嘴和第二噴嘴，其中，第二噴嘴是環(huán)列噴嘴。第一噴嘴和第二噴嘴可被配置為使氣體在前緣殼體的內(nèi)部容積空間內(nèi)循環(huán)從而以基本上均勻的方式加熱前緣殼體。如在本文中使用的，基本上均勻指的是熱點(diǎn)的溫度與冷點(diǎn)的溫度之間的差小于120華氏度。通過(guò)確保熱量基本上是均勻