BR102016017906B1 - Sistema e método para fornecer um fluxo de ar para um sistema antigelo de asa - Google Patents
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Abstract
SISTEMA E MÉTODO PARA FORNECER UM FLUXO DE AR PARA UM SISTEMA ANTIGELO DE ASA. Um método e sistema fornecendo um fluxo de ar para um sistema antigelo de asa inclui receber um fluxo de ar de uma alimentação de ar externo, comprimir o fluxo de ar via um compressor elétrico, controlar uma temperatura do fluxo de ar do compressor de ar elétrico via um trocador de calor em comunicação de fluido com o compressor elétrico e o sistema antigelo de asa e fornecer o fluxo de ar para o sistema antigelo de asa via o trocador de calor.
Description
[001] O assunto aqui divulgado se refere a sistemas antigelo de asa e, mais particularmente, a um sistema e um método para proporcionar um compressor elétrico para uso com um sistema antigelo de asa para uma aeronave.
[002] Tipicamente, ar de sangria de um motor de aeronave é utilizado para fornecer um fluxo de ar necessário para sistemas antigelo de asa. Certas configurações de aeronaves podem não fornecer ar de sangria para sistemas secundários, tal como sistemas antigelo de asa. É desejado o uso de sistemas antigelo de asa com aeronaves que não fornecem ar de sangria para sistemas antigelo de asa.
[003] De acordo com uma modalidade, um sistema para fornecer um fluxo de ar para um sistema antigelo de asa inclui um compressor elétrico para comprimir o fluxo de ar de uma alimentação de ar externo e um trocador de calor em comunicação de fluido com o compressor elétrico e o sistema antigelo de asa, para controlar uma temperatura do fluxo de ar do compressor elétrico.
[004] De acordo com uma modalidade, um método para fornecer um fluxo de ar para um sistema antigelo de asa inclui receber um fluxo de ar de uma alimentação de ar externo, comprimir o fluxo de ar via um compressor elétrico, controlar uma temperatura do fluxo de ar do compressor de ar elétrico via um trocador de calor em comunicação de fluido com o compressor elétrico e o sistema antigelo de asa e fornecer o fluxo de ar para o sistema antigelo de asa via o trocador de calor.
[005] De acordo com uma modalidade, um sistema antigelo de asa inclui uma pluralidade de piccolo tubos e um sistema para fornecer um fluxo de ar para a pluralidade de piccolo tubos incluindo um compressor elétrico para comprimir o fluxo de ar de uma alimentação de ar externo e um trocador de calor em comunicação de fluido com o compressor elétrico e o sistema antigelo de asa, para controlar uma temperatura do fluxo de ar do compressor elétrico.
[006] A função técnica das modalidades descritas acima inclui um compressor elétrico para comprimir o fluxo de ar de uma alimentação de ar externo e um trocador de calor em comunicação de fluido com o compressor elétrico e o sistema antigelo de asa, para controlar uma temperatura do fluxo de ar do compressor elétrico.
[007] Outros aspectos, características e técnicas das modalidades tornar-se-ão mais evidentes a partir da seguinte descrição tomada em conjunto com os desenhos.
[008] A matéria objeto é particularmente ressaltada e distintamente reivindicada nas reivindicações ao final do relatório descritivo. As características anteriores e outras características e vantagens das modalidades são evidentes a partir da seguinte descrição destalha tomada em conjunto com os desenhos anexos nos quais elementos similares são numerados da mesma forma nas várias FIGURAS:
[009] A FIG. 1 é uma vista esquemática de uma modalidade de um sistema de compressor elétrico para uso com um sistema antigelo de asa; e
[0010] A FIG. 2 é um fluxograma de uma modalidade de um método para fornecer um fluxo de ar para um sistema antigelo de asa.
[0011] Com referência agora aos desenhos, a FIG. 1 mostra um sistema de compressor elétrico 100. Na modalidade ilustrada, o sistema de compressor elétrico 100 inclui um compressor elétrico 104, um trocador de calor 108, uma válvula de desvio 110 e um controlador 118. O sistema de compressor elétrico 100 pode ser utilizado com sistemas antigelo de asa convencionais 116 que tipicamente utilizam ar de sangria de um motor de aeronave. De um modo vantajoso, o sistema de compressor elétrico 100 pode fornecer um fluxo de ar para os sistemas antigelo de asa 116 que requerem um fluxo de ar fornecido quando utilizado com aeronave não configurada para fornecer ar de sangria para sistemas secundários, tal como o sistema antigelo de asa 116.
[0012] Na modalidade ilustrada, o compressor elétrico 104 pode fornecer ar pressurizado e aquecido para o sistema antigelo de asa 116. Na modalidade ilustrada, o compressor elétrico 104 pode ser qualquer compressor adequado para proporcionar um fluxo de ar desejado. Durante a operação, o compressor elétrico 104 pode receber uma alimentação de ar externo 102 e fornecer uma saída de fluxo de ar pressurizado 122 e 124 a um trocador de calor 108 e uma válvula de desvio 110, respectivamente. Os fluxos de ar 122 e 124 podem ser aquecidos devido à compressão fornecida pelo compressor elétrico 104. Com vantagem, o compressor elétrico 104 pode fornecer controle intensificado sobre os fluxos de ar de saída 122 e 124. Na modalidade ilustrada, um controlador 118 pode engatar, desengatar e ajustar seletivamente a saída do compressor elétrico 104. Por conseguinte, a saída do compressor elétrico 104 não está ligada a uma velocidade do motor e, portanto, pode fornecer um fluxo de ar de saída desejado 122 e 124, conforme necessário, permitindo elevada eficiência do sistema.
[0013] Em certas modalidades, o compressor elétrico 104 pode ser configurado para proporcionar fluxo de ar adicional 120 a um sistema de controle ambiental 106. Em certas modalidades, o sistema de controle ambiental 106 pode fornecer fluxo de ar dentro da cabine de um avião. Consequentemente, o uso do compressor elétrico 104 permite fluxo de ar sob demanda para a cabine de uma aeronave sem usar ar de sangria de aeronave e sem ter um compressor adicional.
[0014] Na modalidade ilustrada, um trocador de calor 108 pode receber o fluxo de ar comprimido 122 do compressor elétrico 104 que foi aquecido durante a compressão e remover calor do fluxo de ar 122 até uma temperatura de referência que atende o requisito de desempenho térmico do sistema antigelo de asa 116. O trocador de calor 108 pode receber o fluxo de ar do lado frio 128 para remover calor do fluxo de ar 122. Depois que o fluxo de ar passa através do trocador de calor 108, o fluxo de ar resfriado 130 é enviado para o sistema antigelo de asa 116. Em certas modalidades, o trocador de calor 108 pode ser qualquer trocador de calor adequado.
[0015] Na modalidade ilustrada, uma válvula de desvio 110 pode proporcionar um caminho de desvio 126 para o ar a partir do compressor elétrico 104 para desviar do trocador de calor 108 para limitar o resfriamento do fluxo de ar 130. Em conjunto com o controlador 118, a válvula de desvio 110 pode controlar o fluxo através do caminho de desvio 126 para o fluxo de ar 130 e o sistema antigelo de asa 116 para controlar a temperatura do fluxo de ar 130. Durante a operação, a válvula de desvio 110 pode ser totalmente aberta, totalmente fechada ou modulada para fornecer o fluxo desejado através do caminho de desvio 126. Por conseguinte, a válvula de desvio 110 pode ser controlada via o controlador 118 para proporcionar uma temperatura de alvo do fluxo de ar 130, como medida pelo sensor de temperatura 112, apropriada para o sistema antigelo de asa 116.
[0016] Na modalidade ilustrada, um controlador 118 pode controlar a operação do sistema de compressor elétrico 100. Em certas modalidades, o controlador 118 pode controlar a pressão do fluxo de ar 130 recebido pelo sistema antigelo de asa 116. Na modalidade ilustrada, um controlador 118 pode fornecer energia ao compressor elétrico 104. Adicionalmente, o controlador 118 pode controlar a velocidade do compressor elétrico 104 para obter uma temperatura e pressão do fluxo de ar 122 desejadas. Como mostrado na FIG. 1, o sistema de compressor elétrico 100 inclui um sensor de pressão 114 para determinar uma pressão recebida pelo sistema antigelo de asa 116. Durante a operação, o controlador 118 pode comparar a leitura do sensor de pressão 114 com uma pressão de alvo para determinar se a pressão do fluxo de ar 130 está acima, abaixo, numa leitura de pressão de alvo. Se uma leitura de pressão ultrapassar uma pressão de alvo, o controlador 118 pode variar a velocidade do compressor elétrico 104 até a pressão do fluxo de ar 130 estar abaixo da pressão de alvo. Em certas modalidades, o controle de velocidade do compressor elétrico 104 pode ser executado por algoritmos na lógica de controle do controlador 118. Da mesma forma, o controlador 118 pode aumentar a saída ou engatar o compressor elétrico 104 se a pressão do fluxo de ar 130 estiver abaixo de uma pressão de alvo. Em certas modalidades, o controlador 118 pode ciclar a operação do compressor elétrico 104 para conseguir uma saída desejada.
[0017] Em certas modalidades, o controlador 118 pode controlar a temperatura do fluxo de ar 130 recebido pelo sistema antigelo de asa 116. Como mostrado na FIG. 1, o sistema de compressor elétrico 100 inclui um sensor de temperatura 112 para determinar uma temperatura do fluxo de ar 130 recebido pelo sistema antigelo de asa 116. Durante a operação, o controlador 118 pode comparar a leitura do sensor de temperatura 112 com uma temperatura de alvo para determinar se a temperatura do fluxo de ar 130 está acima, abaixo ou numa leitura de temperatura de alvo. Se a leitura de temperatura ultrapassar uma temperatura de alvo, o controlador 118 pode fechar parcialmente ou completamente a válvula de desvio 110 para dirigir fluxo de ar adicional 122 para o trocador de calor 108 para reduzir a temperatura do fluxo de ar 130. Da mesma forma, o controlador 118 pode abrir parcialmente ou completamente a válvula de desvio 110 para dirigir fluxo de ar adicional 122 através do caminho de desvio 126 para o sistema antigelo de asa 116 para aumentar a temperatura do fluxo de ar 130. Em certas modalidades, o controlador 118 pode ciclar a operação da válvula de desvio 110 para alcançar uma temperatura de fluxo de ar 130 desejada. Em certas modalidades, o controlador 118 pode ajustar a velocidade do compressor 104 para controlar a temperatura do fluxo de ar 122 e 124.
[0018] Em outras modalidades, o controlador 118 pode controlar o compressor elétrico 104, a válvula de desvio 110 e recebe entradas do sensor de temperatura 112 e do sensor de pressão 114 para controlar outros aspectos do sistema de compressor elétrico 100. Em certas modalidades, o controlador 118 pode modular o fluxo de desvio para controlar as temperaturas do sistema antigelo de asa 116 com base em sensores dentro do sistema antigelo de asa 116.
[0019] Na modalidade ilustrada, o sistema antigelo de asa 116 é utilizado para evitar a acumulação de gelo nas asas de uma aeronave. Tipicamente, o sistema antigelo de asa 116 utiliza ar de sangria do motor da aeronave transferido através de tubulação pneumática para o sistema antigelo de asa 116. No entanto, certas configurações de aeronaves não fornecem ar de sangria para sistemas secundários. Consequentemente, a utilização do sistema de compressor elétrico 100 permite que sistemas antigelo de asa convencionais 116 sejam utilizados. Na modalidade ilustrada, o sistema antigelo de asa 116 pode distribuir um fluxo de ar 130 recebido do sistema de compressor elétrico 100 através de um coletor. Como descrito acima, o fluxo de ar 130 pode ser controlado por pressão e temperatura para proporcionar o desempenho desejado do sistema antigelo de asa 116. Durante a operação, o fluxo de ar 132 é, então, distribuído para os piccolo tubos 140. Em certas modalidades, os piccolo tubos 140 são dispostos em qualquer local adequado, tal como em torno da borda de ataque das asas para fornecer fluxo de ar para derreter ou deslocar qualquer gelo nas asas da aeronave.
[0020] Com referência à FIG. 2, um método 200 para proporcionar um fluxo de ar para um sistema antigelo de asa é mostrado. Na operação 202, um fluxo de ar é recebido de uma alimentação de ar externo. Na operação 204, o compressor elétrico é seletivamente engatado ou desengatado via um controlador. Com vantagem, o compressor elétrico pode fornecer controle intensificado sobre os fluxos de ar de saída. Em certas modalidades, um controlador pode engatar, desengatar e ajustar seletivamente a saída do compressor elétrico em resposta às leituras de temperatura e pressão.
[0021] Na operação 206, o fluxo de ar é comprimido via um compressor elétrico. Em certas modalidades, o controlador pode controlar a pressão do fluxo de ar recebido pelo sistema antigelo de asa. Durante a operação, o controlador pode comparar a leitura do sensor de pressão com uma pressão de alvo para determinar se a pressão do fluxo de ar está acima, abaixo, numa leitura de pressão de alvo e ajustar a operação do compressor elétrico de modo correspondente.
[0022] Na operação 208, o fluxo de ar é fornecido para um sistema de controle ambiental em comunicação de fluido com o compressor elétrico. Em certas modalidades, o sistema de controle ambiental pode fornecer fluxo de ar dentro da cabine de um avião.
[0023] Na operação 210, o controlador determina se o fluxo de ar para o sistema antigelo de asa está acima de uma temperatura de alvo. Se a temperatura do fluxo de ar está na ou acima da temperatura de alvo é realizada a operação 212. Se a temperatura do fluxo de ar está abaixo da temperatura de alvo a operação 216 é realizada.
[0024] Na operação 212, uma temperatura do fluxo de ar do compressor de ar elétrico é controlada via um trocador de calor em comunicação de fluido com o compressor elétrico e o sistema antigelo de asa. O trocador de calor pode receber um fluxo de ar do lado frio para remover calor do fluxo de ar.
[0025] Na operação 214, o fluxo de ar é fornecido para o sistema antigelo de asa via o trocador de calor.
[0026] Na operação 216, o trocador de calor é desviado seletivamente para fornecer o fluxo de ar do compressor elétrico para o sistema antigelo de asa. Na modalidade ilustrada, uma válvula de desvio pode proporcionar um caminho de desvio para o ar a partir do compressor elétrico para desviar do trocador de calor para limitar o resfriamento do fluxo de ar através do caminho de desvio. Durante a operação, o controlador pode comparar a leitura do sensor de temperatura com uma temperatura de alvo para determinar se a temperatura do fluxo de ar está acima, abaixo ou numa leitura de temperatura de alvo e ajustar a válvula de desvio de modo correspondente.
[0027] Na operação 218, um sinal de temperatura é fornecido ao controlador via um sensor de temperatura em comunicação de fluido com o sistema antigelo de asa. Durante a operação, o controlador pode comparar a leitura do sensor de temperatura com uma temperatura de alvo para determinar se a temperatura do fluxo de ar está acima, abaixo ou numa leitura de temperatura de alvo.
[0028] Na operação 220, um sinal de pressão é fornecido para o controlador via um sensor de pressão em comunicação de fluido com o sistema antigelo de asa. Durante a operação, o controlador pode continuar a monitorar os sensores de temperatura e de pressão e continuar a engatar e desengatar seletivamente o compressor elétrico e desviar seletivamente o trocador de calor, como descrito na operação 204.
[0029] A terminologia usada neste documento tem a finalidade de descrever modalidades particulares apenas e não se destina a ser limitante das modalidades. Embora a descrição das presentes modalidades tenha sido apresentada para fins de ilustração e descrição, ela não se destina a ser exaustiva ou limitada às modalidades na forma divulgada. Muitas modificações, variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes que não estão aqui descritas serão evidentes para os versados na técnica sem que haja desvio do escopo e do espírito das modalidades. Adicionalmente, embora várias modalidades tenham sido descritas, é para ser entendido que aspectos podem incluir somente algumas das modalidades descritas. Por conseguinte, as modalidades não serão vistas como limitadas pela descrição anterior, mas são apenas limitadas pelo escopo das reivindicações anexadas.
Claims (13)
1. Sistema para fornecer um fluxo de ar para um sistema antigelo de asa, caracterizado pelo fato de que compreende: um compressor elétrico (104) para comprimir o fluxo de ar de uma alimentação de ar externo (102), em que a alimentação de ar externo não compreende ar de sangria de um motor de aeronave; e um trocador de calor (108) em comunicação de fluido com o compressor elétrico (104), o trocador de calor (108) para remover o calor do fluxo de ar do compressor elétrico (104) e fornecer um ar resfriado (130) que é enviado para o sistema antigelo de asa (116).
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma válvula de desvio (110) em comunicação de fluido com o compressor elétrico (104) e o sistema antigelo de asa (116), para desviar seletivamente do trocador de calor (108) e aumentar a temperatura do ar resfriado (130).
3. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um controlador (108) para engatar e desengatar seletivamente o compressor elétrico (104).
4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de temperatura em comunicação de fluido com o sistema antigelo de asa (116) para fornecer um sinal de temperatura ao controlador.
5. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de pressão em comunicação de fluido com o sistema antigelo de asa (116) para fornecer um sinal de pressão ao controlador.
6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o compressor elétrico (104) está em comunicação de fluido com um sistema de controle ambiental (106).
7. Método para fornecer um fluxo de ar para um sistema antigelo de asa (116), caracterizado pelo fato de que compreende: receber um fluxo de ar de uma alimentação de ar externo (102), em que a alimentação de ar externo não compreende ar de sangria de um motor de aeronave; comprimir o fluxo de ar via um compressor elétrico (104); remover o calor do fluxo de ar do compressor de ar elétrico (104) via um trocador de calor (108) em comunicação de fluido com o compressor elétrico (104) e o sistema antigelo de asa (116) para fornecer ar resfriado (130); e fornecer o ar resfriado (130) para o sistema antigelo de asa (116).
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda desviar seletivamente o trocador de calor (108) para fornecer o fluxo de ar do compressor elétrico (104) para o sistema antigelo de asa (116) e aumentar a temperatura do ar resfriado (130).
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda engatar e desengatar seletivamente o compressor elétrico (104) via um controlador (118).
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fornecer um sinal de temperatura ao controlador via um sensor de temperatura em comunicação de fluido com o sistema antigelo de asa (116).
11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fornecer um sinal de pressão ao controlador via um sensor de pressão em comunicação de fluido com o sistema antigelo de asa (116).
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fornecer o fluxo de ar para um sistema de controle ambiental (106) em comunicação de fluido com o compressor elétrico (104).
13. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o motor da aeronave não fornece ar de sangria para nenhum sistema secundário.
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