CN102112372A - 用于制造发动机舱板上的除冰系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造发动机舱板(22)上的除冰系统的方法，所述板包括外表层(24)和内表层(26)，该外表层(24)具有至少一个孔，其特征在于，该方法包含以下步骤：A、使用定位装置将电阻元件的栅格相对于所述孔定位在外表层(24)上；B、使用敷设装置将电阻元件的栅格敷设至步骤A所确定的位置以形成所述除冰系统；C、将表面涂层敷设至形成的除冰系统。本发明还涉及一种进气口唇缘和一种发动机舱，它们包含通过该方法制造的除冰系统。

Description

用于制造发动机舱板上的除冰系统的方法
本发明涉及一种用于制造位于发动机舱板上的除冰系统的方法。
本发明还涉及一种用于涡轮发动机的进气口唇缘及其机舱。
飞机由一个或多个包括容纳于管状机舱中的涡轮轴发动机的推进组件驱使。每个推进组件通过位于机翼下方或位于机身上的桅杆附接至飞机。
机舱的结构通常包括：进气口、中间区段和下游区段。该进气口位于发动机上游、该中间区段可包围涡轮轴发动机风扇，以及该下游区段容纳推力反向器装置且可包围涡轮轴发动机的燃烧腔室。该机舱最后终止于喷嘴，此喷嘴的排气口位于涡轮轴发动机的下游。
进气口一方面包括进气口唇缘，另一方面包括下游结构。该进气口唇缘适用于将需要供给涡轮发动机的风扇和内部压缩机的空气最佳地汇集到涡轮轴发动机，所述进气口唇缘连接到该下游结构上，并用于将空气适当引导至风扇叶片，该组件被连接至风扇壳体的上游，该风扇壳体属于机舱的上游区段。
在飞行过程中，根据温度和湿度情况，在机舱特别是在进气口唇缘的外表面上会形成冰。冰或霜的存在会改变空气动力性能，这会扰乱传递至风扇的气流。
为了解决上述问题，公知方法是：将除冰系统结合到复合表层中，然后将其穿孔以获得至少一个紧固孔或多个声学孔。所述穿有多个声学孔的板形成一种吸音板，其能够吸收涡轮发动机工作时产生的噪音。
然而，一般来说，除冰系统在刺穿过程中是不可见的，这会导致刺穿电阻元件的重大风险。这种难以察觉的损害情形会中断除冰操作的连续性。
本发明的目的之一是提供一种机舱板，该板包括至少一个孔、和有效的除冰系统，该除冰系统易于操作且可确保持续除冰。
为此，根据第一个方面，本发明涉及一种用于制造机舱板上的除冰系统的方法，所述机舱板由包括外表层和内表层，该外表层包含至少一个孔，其特征在于该方法包含以下步骤：
步骤A、使用定位装置将电阻元件的栅格相对于所述孔，特别是围绕孔，定位在外表层上；
步骤B、使用敷设装置将电阻元件的栅格敷设至步骤A所确定的位置以形成所述除冰系统；
步骤C、将表面涂层敷设至形成的除冰系统。
由于将电阻元件的栅格围绕预先形成的外表层上的紧固孔和声学孔安装，所以根据本发明的方法能够防止电阻元件被刺穿。通过仔细观察所述孔可实现栅格的精确定位。因此，有利的是，也可以避免阻塞这些孔。
进一步的，在该板受损的情况下，栅格定位的精确性使得可以考虑采用较容易的修理操作。事实上，可以替换板的受损部分并且重组相应部分的栅格。
根据本发明的方法，可以依照需求制造包含多种模式的电阻元件的栅格。
根据本发明其他的特征，本发明的结构包括以下一个或多个可选的特性，这些特征可以单独考虑或其所有可能的组合：
-所述板还包括蜂窝结构，该结构使得可以获得耐受更大机械应力的结构板；
-所述外表层包括声学孔，根据本发明的方法使得不会由于阻塞声学孔而削弱吸音的性能；
-根据本发明，在步骤A和B之间，使用开槽装置在外表层上形成凹槽以容纳电阻元件，这使得可以结合电阻元件，该电阻元件具有干扰本发明板的航空性能的厚度；
-所述凹槽的深度大于或等于所述电阻元件的厚度，以防止电阻元件超出凹槽；
-开槽操作通过切除材料完成，这使得可以确保很好地开槽；
-所述外表层在其厚度内包括金属网，所述金属网能够确保有效的空气动力学表面；
-步骤C中，采用穿孔或编织表面涂层，这使得可以不干扰所述吸音板的吸音性能；
-步骤C中，金属网用作表面涂层，这使得可以获得良好的耐腐蚀性能；
-步骤A和B同时完成。
根据另一个方面，本发明涉及一种进气口唇缘，其特征在于它包括至少一个板，该板包含使用根据本发明的方法所获得的除冰系统。本发明的方法提供了一种专门适用于对机舱部件进行除冰的板。实际上，在那部件，冰或霜的出现扰乱了传送至风扇的气流。
根据又一个方面，本发明涉及一种包括根据本发明的方法获得的板的飞行器。
参考附图，在阅读下文的非限定性描述时，将会更好地理解本发明。
-图1为根据本发明的围绕涡轮发动机的机舱的横截面图；
-图2为根据本发明的进气口唇缘的横截面图；
-图3和图4是除冰系统的局部立体图，该系统是在完成根据本发明方法的步骤A后得到的；
-图5a和5b是除冰系统的局部立体图，该系统是在完成根据本发明图4中的方法的步骤A的可选方式后得到的；
-图6a至6c是除冰系统的局部立体图，该系统是在完成根据本发明方法的步骤A和B之间的步骤后得到的；
-图7a至7d是完成步骤B后得到的除冰系统的局部立体图；
-图8是完成步骤C后得到的除冰系统的局部立体图。
如图1所示，根据本发明的机舱1包括进气口唇缘2、中间结构3和下游组件6，该中间结构3围绕涡轮发动机5的风扇4。该下游组件6由内部固定结构7(IFS)、外部固定结构8(OFS)和包括推力反向器装置的活动罩9组成，该内部固定结构7(IFS)围绕涡轮发动机5的上游部分。
根据本发明的机舱1包括进气口唇缘2等元件，该进气口唇缘2会被霜或冰覆盖进而损害飞机的性能。本发明的除冰系统可以消除这些元件特别是进气口唇缘2上的霜或冰。所述元件具有各种形状的表面。例如包括除去紧固板入口周围或者机舱1的排出口周围元件的上存在的霜或冰。
如图2中所示的实施例，进气口唇缘2包括一个板，该板包含采用本发明的方法获得的除冰系统。在这种情况下，该板是一种包括吸音结构23(特别是蜂窝结构)的吸音板22，实心内表层26和穿有声学孔的外表层24被固定在该吸音结构23上。该外表层24用于与外界冷空气流28相接触。
本发明方法中所使用的板不限于吸音板，也可以是非吸音板，该非吸音板包含用于将所述板固定到机舱元件(特别是进气口唇缘2)上的紧固孔。除外表层和内表层外，该板还可包括蜂窝结构，采用该蜂窝结构使得可以获得能够更好地抵抗机械应力的结构板。该板也可以不包括蜂窝结构而仅仅包含可以单层形式出现的内外表层。
这些板的实施例包括空气动力学下部板，在飞机飞行的整个阶段，该板至少包含一个有效排气孔。
采用根据本发明的方法获得除冰系统，该方法包含以下步骤：
A、通过定位装置将电阻元件的栅格相对于或围绕孔布置在外表层上；
B、通过敷设装置将电阻元件的栅格敷设至步骤A所确定的位置上以形成该除冰系统；
C、将表面涂层敷设至形成的除冰系统。
根据本发明的方法可实现更好的定位和更有利于观察围绕外表层24的所述孔的栅格。因此可避免刺穿电阻元件和连续破坏除冰性能。
而且，根据本发明的方法有利地避免了孔的阻塞。在吸音板的情况下，这可带来更有效的吸音性能。
该板受损时，根据本发明的方法能使其更易于维修。事实上，仅凭肉眼，就能将电阻元件栅格的受损部分替换成无损部分。因此，栅格中受损部分可被重置且替换。
在吸音板的情况下，依照本发明的方法可以有利地在该吸音板上合理地布置声学孔以取得理想的吸音效果。从而可使吸音板22的吸音性能和结构抵抗力实现最优化。
如图3所示，在根据本发明的方法的步骤A中，使用定位装置35将电阻元件的栅格31相对于孔33布置在外表层24上。
根据一个实施例，在步骤A之前，可以使用本领域技术人员公知的计算机或其他手段根据孔33的最终期望的分布来设计栅格31的模式。
在板22有多个孔33的情况下，定位包含检测相邻孔的步骤，由于外表层24存在制造公差，这些孔相对于一般由计算机确定的理论位置会发生偏移。实际上，孔33是使用穿孔装置在外表层24上穿透的。穿孔装置本身就存在的定位误差使得孔33的位置相对于理论位置产生偏移。而且，所述板22的几何形状会加强所述孔33的定位误差。
步骤A中所使用的定位装置35可以是例如激光器41(参见图4)。激光器41可以确保对孔33的精确定位。激光器41也可以与其他类型的定位装置35结合使用。
根据图5a和5b所示的优选实施例，外表层24在其厚度内包括金属网51。然后，通过例如由本领域技术人员所公知的X射线或其他适当方式来确保定位。
在根据本发明的方法步骤B中，电阻元件的栅格31敷设至步骤A所确定的位置上以形成除冰系统。
敷设电阻元件的栅格31可使用本领域技术人员所知或适用的任何敷设方式完成。例如包括敷设基板总线或线状电阻元件来实现。电阻元件的沉积可以应用绢印技术完成。
根据一个可选方式，如图5a所示，步骤A中使用的定位装置35包括敷设装置53。这种结构使得可以在敷设栅格31期间限制其大小。
步骤A和步骤B可以相继或同时进行。同时进行步骤A和步骤B有利于节约制造除冰系统的时间。
例如，电阻元件的底层布满例如涂层、粘性电阻元件等热元件，电阻元件在敷设过程中熔结在外表层24上，和/或表面涂覆有电绝缘套的电阻元件通过粘附或静电被粘附在外表层24上，直至用粘性的材料安装表面涂层。
“粘性的”在此指该材料能够通过接触牢固地粘附到表面上而不需要添加外部元件。
“熔融电阻元件”在此是指在总线传输时通过加热这些电阻元件的黏稠度介于固态和液态之间，而当冷却时该电阻元件粘附到外表层上。
在电阻元件被覆一种粘性材料的实施例中，所述电阻元件是电绝缘的而非热绝缘的，以除去待除冰的机舱元件上特别进气口唇缘2上的冰。
根据图6a至6c所示的实施例，在步骤A和C之间，应用开槽方式63在外表层24上形成凹槽61以容纳电阻元件65。
这样的凹槽使得可以结合电阻元件65而不会妨碍表面涂层的敷设，在这种情况下，电阻元件65的厚度足以干扰吸音板22的吸音性能。这种结构可以使得所述板22保持同一整体性和相同的结构强度。
通常，凹槽的深度大于或等于所述电阻元件65的厚度。因为这样可以有利地避免电阻元件65部分露出外表层24的表面，从而会影响表面涂层的敷设。
优选地，开槽通过切除材料来完成，这使得可以确保得到良好的凹槽。为此，可以采用机械手段特别是通过铣削或磨削来实现该切除操作。也可以采用化学手段切除材料来形成凹槽。
当在外表层24上形成凹槽61时，采用敷设装置67敷设所述电阻元件以形成电阻元件的栅格31(参见图6b)。
如果电阻元件65不是绝缘的，则凹槽的深度e要大于电阻元件65的沉积深度。该深度使得能够在电阻元件中敷设绝缘体。通常将绝缘体以液态沉积在凹槽61中或电阻元件65上。当其相对于外表层24的表面超出一定高度时，可以使用任何本领域技术人员公知的方式消除。
如图7a至7b所示，在为吸音板或者包含多个孔的板的情况下，可以采用完全不同的模式敷设电阻元件的栅格31。
根据图7a所示的第一实施例，采用仅包含一行孔33的简单模式71将栅格31敷设到外表层24上。
根据图7b所示的另一实施例，栅格31遵循包含多行(例如两到三行)孔33的模式73。
根据图7c和7d所示的实施例，栅格遵循所谓的“交叉”模式75，所谓的交叉是因为它由第一模式77a和第二模式77b组成，第一模式77a包含一行或多行，第二模式77b包含一行或多行且与第一模式77a垂直。本实施例不限于两种模式77a和77b，然而可用三种以上的模式替代。
模式77a和77b也可以被沉积在一层或多层电阻元件65上，例如可以是通过将中间绝缘体连接到或交叉在单层电阻元件65上所得的堆叠。
此外，模式77a和77b可以包含不同的行数。
当电阻元件的栅格敷设到外表层24上，用肉眼检查该敷设是很方便的。如果需要的话，可以修改栅格31的路径。
根据图8所示的实施例，将表面涂层81敷设到所获得的除冰系统上。该涂层使得可以通过消除外表层24上的任何瑕疵来获得有效的空气动力学表面。优选对该表面涂层进行穿孔或者编织，这样将不会妨碍吸声板的吸声性能。表面涂层81为金属网型，这可获得良好的耐腐蚀性能和抗闪电性能。根据特定应用场合，该网也可以是非金属的，如可用氟化树脂代替。
表面涂层81可以或多或少是不透明的，以使肉眼可以大致看到电阻元件65。
电阻元件65被布置在外表层24上，因此，当受损时可以仅修理板22。事实上，替换包含孔的板的受损部分是非常容易的，然后再将栅格31的模式的缺失部分敷设到外表层24的受损部分。在新取代的栅格模式上，将一块表面涂层81敷设到其上以改善板23的空气动力线。

Claims (12)

1.一种用于制造发动机舱(1)板(22)上的除冰系统的方法，所述板(22)包括外表层(24)和内表层(26)，所述外表层(24)包括至少一个孔(33)，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤A、通过定位装置(35)将电阻元件(65)的栅格(31)围绕所述孔(33)定位在所述外表层(24)上；
步骤B、通过敷设装置(53，67)将电阻元件的所述栅格(31)敷设至步骤A所确定的位置以形成除冰系统；
步骤C、将表面涂层(81)敷设至形成的除冰系统。
2.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于所述板(22)还包括蜂窝结构(23)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述外表层(24)包括声学孔(33)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在步骤A与步骤B之间，利用开槽装置(61)在所述外表层(24)上形成凹槽(61)以容纳所述电阻元件(65)。
5.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于所述凹槽(61)的深度大于或等于所述电阻元件(65)的厚度。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于通过去除材料来完成所述开槽。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述外表层(24)在其厚度内包括金属网(51)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述步骤A与步骤B是同时完成的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于步骤C中采用穿孔或编织的表面涂层(81)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在步骤C中，金属网用作表面涂层(81)。
11.一种进气口唇缘(2)，其包括至少一块板(22)，所述板(22)包括使用根据前述权利要求中任一项所述的方法而获得的除冰系统。
12.一种飞行器的发动机舱(1)，其包括使用根据前述权利要求中任一项所述的方法而获得的除冰系统。
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