CN103786886A - 一种用于飞机机翼的防除冰系统 - Google Patents
一种用于飞机机翼的防除冰系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103786886A CN103786886A CN201410032752.6A CN201410032752A CN103786886A CN 103786886 A CN103786886 A CN 103786886A CN 201410032752 A CN201410032752 A CN 201410032752A CN 103786886 A CN103786886 A CN 103786886A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- evaporator
- entrance
- removal system
- aircraft wing
- thermal source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种应用于飞机机翼的防除冰系统，包括废气处理装置、空气泵、壳体、蒸发器、冷凝器、汽线以及液线等部件，壳体内通入经过废气处理装置处理过的发动机废气以达到为蒸发器加热的目的，工质在蒸发器内受热汽化后由汽线导出，在蒙皮处的冷凝器内冷却液化放热，再由液线流回蒸发器内完成整个循环。本发明采用了汽液两相流相变传热的设计理念，通过工质的汽液相转化来传递热量从而达到机翼防除冰的目的。利用飞机发动机的废气作为热源，旨在提高飞机能源的综合利用率。
Description
技术领域
本发明属于飞机防除冰的技术领域，具体涉及一种用于飞机机翼的防除冰系统。
背景技术
飞机在含有过冷水滴的云层中飞行时可能会在机翼等部位发生结冰现象，严重情况下会影响飞行安全，因此必须对易发生结冰的部位设置防除冰系统。
根据防除冰所采用的能量方式的不同，现有的防除冰系统可分为机械处冰系统、液体防除冰系统、气热防冰系统以及电热防除冰系统等。后两种系统应用较多，主要方法为从发动机引热气或者布置加热膜/丝给蒙皮加热，都会消耗飞机上宝贵的气源或电能。
对于活塞式发动机而言，其排出的废气中含有大量的热量没有被充分利用，若将之作为热源用于机翼防除冰，则不仅可以达到防除冰的目的，而且能在一定程度上节约飞机上的热气或电能，从而达到机载能源的合理利用。
发明内容
对于能源相对紧缺的飞机，本发明提出一种适用于机翼的环路热管防除冰换热器，包括废气处理装置、空气泵、热源壳体、蒸发器、储液器、冷凝器、汽线与液线。
所述热源壳体开有废气入口与废气出口，且外部包裹保温材料。废气处理装置的壳体一端通过废气引入管道与空气引入管道分别连接发动机的废气出口与外界冷空气；另一端通过一根出气管道与空气泵相连；空气泵通过抽送管道与热源壳体上的废气入口连通。
所述蒸发器与储液器为一体结构；蒸发器的入口与储液器的出口相接；其中，蒸发器与热源壳体一端面固定；通过储液器控制防除冰系统的充液量与温度。
所述冷凝器的冷凝管道铺设在机翼前缘蒙皮内表面上；冷凝器管道的入口与汽线的出口连通，汽线的入口与蒸发器的出口连通；冷凝器管道的出口与液线的入口连通，液线的出口与储液器的入口连通。
通过上述结构，热源壳体1内的发动机废气使蒸发器内的工质受热汽化后，由高温废气出口排出；汽化后的工质从蒸发器出口导出，并沿汽线进入机翼前缘蒙皮内部的冷凝器的冷凝管道中；蒙皮外部为低温湿空气，用来充当冷源。高温蒸汽进入冷凝器的冷凝管道后，在外界冷空气的作用下逐渐降温液化，冷却后的液态工质在液线的引导下经储液器流回蒸发器。
本发明的优点在于：
1、本发明用于飞机机翼的防除冰系统，引用活塞式发动机的废气，经过处理后为蒸发器加热从而使防除冰系统能够正常工作，恰好解决了飞机防除冰系统热源的来源问题；
2、本发明用于飞机机翼的防除冰系统中，通过蒸发器中的工质汽液相变来传递热量的高效换热方式，且工质的循环依靠蒸发器内的毛细芯产生的毛细力，不需要额外动力。
3、本发明用于飞机机翼的防除冰系统中，蒸发器和冷凝器采用分离方式连接，可根据冷热源的实际具体位置而灵活布置；
4、本发明用于飞机机翼的防除冰系统中，冷凝器的冷凝管道紧贴在蒙皮内表面，采用“S”形方式布置实现充分换热；
5、本发明用于飞机机翼的防除冰系统，结构简单，防除冰效果显著。
附图说明
图1为本发明防除冰系统结构示意图。
图中：
1-热源壳体 2-废气处理装置 3-空气泵 4-蒸发器
5-储液器 6-冷凝器 7-汽线 8-液线
9-集汽装置 10-集液装置 11-接头 12-支管
具体实施方式
本发明防除冰系统包括热源壳体1、废气处理装置2、空气泵3、蒸发器4、储液器5、冷凝器6、汽线7与液线8，如图1所示。
其中，热源壳体1采用圆柱形结构，外部包裹保温材料，可减少高温气体向外界的散热，提高热量利用率。令热源壳体1的两个端面分别为端面A与端面B；端面A设计为半球形，端面B与热源壳体1侧壁间采用圆弧过渡，可减少气体在热源壳体1内流动时受到的阻力。热源壳体1靠近端面A与端面B的侧壁上分别开有废气入口与废气出口；且废气入口与废气出口位于热源壳体异侧。废气入口用来引入发动机废气；发动机废气在热源壳体1内进行热交换后经由废气出口排入外界大气中。
本发明中热源壳体1中的发动机废气经过废气处理装置2进行降温处理；所述废气处理装置2采用圆柱形结构壳体，两端面均为半球形结构，分别作为入口端与出口端。入口端通过废气引入管道与空气引入管道分别连接发动机的废气出口与外界冷空气；出口端通过一根出气管道与空气泵3相连。由此，发动机产生的高温废气与外界冷空气分别通过废气引入管道与空气引入管道进入到废气处理装置2的壳体内充分混合后，实现发动机产生的高温废气降温；可根据所需发动机废气的热量的多少可以确定冷热空气的质量流量比从而使废气达到需要的温度。上述废气处理装置2内部可采用带孔的多重隔板结构，可以使发动机产生的废气与外界冷空气在废弃处理装置2的壳体内部充分混合。空气泵3通过抽送管道与热源壳体1上的废气入口连通，使降温后的发动机废气通过空气泵3由抽送管道抽入到热源壳体1中。
所述蒸发器4与储液器5为一体结构。其中，蒸发器4采用圆柱形，选择铜或不锈钢作为材料以增强导热，内部有毛细芯，可为蒸发器4内部工质循环提供动力。储液器5为一个集液装置，主要用来控制本发明防除冰系统的充液量与温度。储液器5同样采用圆柱形，内径大于蒸发器4内径；储液器5的出口与蒸发器4的入口相接且同轴，由此使蒸发器4与储液器5间形成台肩结构。蒸发器4位于热源壳体1内部，通过台肩结构与热源壳体1端面B固定，且台肩结构与热源壳体1间设置有密封垫圈，防止热源壳体1内的发动机废气泄露，提高了本发明防除冰系统运行的稳定性。
冷凝器6为风冷式，冷凝器6的冷凝管道铺设在机翼前缘蒙皮内表面上。为了充分换热，冷凝器6的冷凝管道采用S型铺设方式沿机翼展向布置，可通过导热硅胶进行铺设，或通过在机翼前缘蒙皮内表面上开设凹槽，使冷凝器6的冷凝管道管道与所开凹槽配合固定在蒙皮内表面，由此可增加冷凝管道的导热面积。冷凝器6的冷凝管道的入口与汽线7的出口连通，汽线7的入口与蒸发器4的出口连通；冷凝器6的冷凝管道的出口与液线8的入口连通，液线8的出口与储液器5的入口连通。
通过上述结构，热源壳体1内的发动机废气使蒸发器4内的工质受热汽化后，由高温废气出口排出；汽化后的工质从蒸发器4出口导出，并沿汽线7进入机翼前缘蒙皮内部的冷凝器6的冷凝管道中；蒙皮外部为低温湿空气，用来充当冷源。高温蒸汽进入冷凝器6的冷凝管道后，在外界冷空气的作用下逐渐降温液化，冷却后的液态工质在液线的引导下经储液器6流回蒸发器4。
本发明中蒸发器4可采用一个以上；令蒸发器为n个，n＞1；每个蒸发器4对应连接一个储液器5，即储液器5也为n个。此时，n个蒸发器4在热源壳体1内周向上均匀设置；同时，汽线的入口与n个蒸发器4间、以及液线的出口与n个储液器5间，分别通过一套集汽装置9与集液装置10相连；集汽装置9与集液装置10结构相同，包括接头11与n个支管12。其中，接头11的一端周向均匀开有n个支管安装孔，另一端具有与支管安装孔相通的端口；n个支管12的一端分别固定配合安装在n个支管安装孔内；集汽装置9中n个支管12的另一段与n个蒸发器4的出口连通，接头11的端口与汽线7的入口连通，通过集汽装置9可导出n个蒸发器4产生的蒸汽总和；集液装置10中n个支管12的另一端与n个冷凝器6的冷凝管道入口连通，通过集液装置10将由冷凝管道回流的过冷液体均分为n份分别经n个支管12导出并流入n个储液器5内。
Claims (10)
1.一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：包括废气处理装置、空气泵、热源壳体、蒸发器、储液器、冷凝器、汽线与液线；
所述热源壳体开有废气入口与废气出口，且外部包裹保温材料；
所述废气处理装置的壳体一端通过废气引入管道与空气引入管道分别连接发动机的废气出口与外界冷空气；另一端通过一根出气管道与空气泵相连；空气泵通过抽送管道与热源壳体上的废气入口连通；
所述蒸发器与储液器为一体结构；蒸发器的入口与储液器的出口相接；其中，蒸发器与热源壳体一端面固定。通过储液器控制防除冰系统的充液量与温度。
所述冷凝器的冷凝管道铺设在机翼前缘蒙皮内表面上。冷凝器管道的入口与汽线的出口连通，汽线的入口与蒸发器的出口连通；冷凝器管道的出口与液线的入口连通，液线的出口与储液器的入口连通。
2.如权利要求1所述一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：所述热源壳体采用圆柱形结构，一端面设计为半球形结构；另一端端面与侧壁间采用圆弧过渡。
3.如权利要求1所述一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：所述废气入口与废气出口分别开在热源壳体的侧壁上，废气入口与废气出口分别靠近热源壳体的两端，且位于热源壳体异侧。
4.如权利要求1所述一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：所述废气处理装置的壳体采用圆柱形结构壳体，两端面均为半球形结构。
5.如权利要求1所述一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：所述废气处理装置的壳体内部采用带孔的多重隔板结构。
6.如权利要求书所述一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：所述选择铜或不锈钢作为材料。
7.如权利要求1所述一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：所述冷凝器的管道采用S型铺设方式沿机翼展向布置，通过导热硅胶进行铺设，或通过在机翼前缘蒙皮内表面上开设凹槽，使冷凝器管道与所开凹槽配合固定在蒙皮内表面。
8.如权利要求1所述一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：所述蒸发器数量可为n个，n＞1，n个蒸发器在热源壳体内周向上均匀设置，每个蒸发器对应连接一个储液器。
9.如权利要求8所述一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：所述n个蒸发器与汽线的入口间、以及n个储液器与间液线的出口，分别通过一套集汽装置与集液装置相连；通过集汽装置导出n个蒸发器产生的蒸汽总和后，通入进入汽线；通过集液装置将由冷凝器回流的过冷液体均分导出入n个储液器。
10.如权利要求9所述一种用于飞机机翼的防除冰系统，其特征在于：所述集汽装置与集液装置结构相同，包括接头与n个支管；接头的一端周向均匀开有n个支管安装孔，另一端具有与支管安装孔相通的端口；n个支管的一端分别固定配合安装在n个支管安装孔内；集汽装置中n个支管的另一段与n个蒸发器的出口连通，接头的端口与汽线的入口连通，集液装置中n个支管的另一端与n个冷凝器的入口连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410032752.6A CN103786886B (zh) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | 一种用于飞机机翼的防除冰系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410032752.6A CN103786886B (zh) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | 一种用于飞机机翼的防除冰系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103786886A true CN103786886A (zh) | 2014-05-14 |
| CN103786886B CN103786886B (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=50663048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410032752.6A Expired - Fee Related CN103786886B (zh) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | 一种用于飞机机翼的防除冰系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103786886B (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104727945A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-24 | 江苏中陆航星航空工业有限公司 | 一种飞机发动机进气道除冰系统 |
| CN104787344A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-22 | 四川正冠科技有限公司 | 一种飞机表面自动加热装置 |
| CN104787343A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-22 | 四川正冠科技有限公司 | 一种飞机表面加热器 |
| CN106475361A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-03-08 | 上海工程技术大学 | 一种利用温差诱导结冰并集中除冰的方法 |
| CN108583907A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-28 | 南京航空航天大学 | 一种带有冷凝器组件的直升机短翼 |
| CN109415115A (zh) * | 2016-06-29 | 2019-03-01 | 庞巴迪公司 | 用于飞机机翼结构的温度监测单元及相关安装方法 |
| CN109751205A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-05-14 | 东北农业大学 | 风力机叶片防除冰机构 |
| CN109850159A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-06-07 | 广西大学 | 一种基于热能回收的无人机飞行防冻系统 |
| CN109878740A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-14 | 上海工程技术大学 | 一种涡轮螺旋桨飞机机翼、尾翼的防冰除冰装置及方法 |
| CN110963044A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-07 | 南京航空航天大学 | 基于纳米复合相变材料的机翼防除冰装置及其工作方法 |
| CN110979693A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-04-10 | 西安京东天鸿科技有限公司 | 防除冰系统、无人机及控制方法 |
| CN113086163A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-09 | 南京航空航天大学 | 防除冰装置、机翼、飞行器及机翼防除冰方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5904321A (en) * | 1992-08-19 | 1999-05-18 | Glyrecsys, Inc. | Deicing fluid recovery system especially adapted for aircraft deicing apparatus |
| CN201159095Y (zh) * | 2008-01-18 | 2008-12-03 | 木合太尔·麦麦提 | 发动机废气处理装置 |
| CN101590913A (zh) * | 2009-07-02 | 2009-12-02 | 北京航空航天大学 | 采用环路热管的民机防冰除冰方法 |
| CN202527016U (zh) * | 2012-03-16 | 2012-11-14 | 东莞钜升塑胶电子制品有限公司 | 一种废气处理装置 |
| US8444093B1 (en) * | 2011-04-18 | 2013-05-21 | Eran Epstein | Airplane leading edge de-icing apparatus |
-
2014
- 2014-01-24 CN CN201410032752.6A patent/CN103786886B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5904321A (en) * | 1992-08-19 | 1999-05-18 | Glyrecsys, Inc. | Deicing fluid recovery system especially adapted for aircraft deicing apparatus |
| CN201159095Y (zh) * | 2008-01-18 | 2008-12-03 | 木合太尔·麦麦提 | 发动机废气处理装置 |
| CN101590913A (zh) * | 2009-07-02 | 2009-12-02 | 北京航空航天大学 | 采用环路热管的民机防冰除冰方法 |
| US8444093B1 (en) * | 2011-04-18 | 2013-05-21 | Eran Epstein | Airplane leading edge de-icing apparatus |
| CN202527016U (zh) * | 2012-03-16 | 2012-11-14 | 东莞钜升塑胶电子制品有限公司 | 一种废气处理装置 |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104727945A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-24 | 江苏中陆航星航空工业有限公司 | 一种飞机发动机进气道除冰系统 |
| CN104787344A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-22 | 四川正冠科技有限公司 | 一种飞机表面自动加热装置 |
| CN104787343A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-22 | 四川正冠科技有限公司 | 一种飞机表面加热器 |
| CN109415115B (zh) * | 2016-06-29 | 2022-10-25 | 庞巴迪公司 | 用于飞机机翼结构的温度监测单元及相关安装方法 |
| CN109415115A (zh) * | 2016-06-29 | 2019-03-01 | 庞巴迪公司 | 用于飞机机翼结构的温度监测单元及相关安装方法 |
| CN106475361A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-03-08 | 上海工程技术大学 | 一种利用温差诱导结冰并集中除冰的方法 |
| CN108583907A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-28 | 南京航空航天大学 | 一种带有冷凝器组件的直升机短翼 |
| CN108583907B (zh) * | 2018-04-28 | 2023-07-25 | 南京航空航天大学 | 一种带有冷凝器组件的直升机短翼 |
| CN109850159A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-06-07 | 广西大学 | 一种基于热能回收的无人机飞行防冻系统 |
| CN109751205A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-05-14 | 东北农业大学 | 风力机叶片防除冰机构 |
| CN109878740A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-14 | 上海工程技术大学 | 一种涡轮螺旋桨飞机机翼、尾翼的防冰除冰装置及方法 |
| CN109878740B (zh) * | 2019-03-25 | 2024-02-27 | 上海工程技术大学 | 一种涡轮螺旋桨飞机机翼、尾翼的防冰除冰装置及方法 |
| CN110979693A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-04-10 | 西安京东天鸿科技有限公司 | 防除冰系统、无人机及控制方法 |
| CN110963044A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-07 | 南京航空航天大学 | 基于纳米复合相变材料的机翼防除冰装置及其工作方法 |
| CN110963044B (zh) * | 2019-12-24 | 2024-02-13 | 南京航空航天大学 | 基于纳米复合相变材料的机翼防除冰装置及其工作方法 |
| CN113086163A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-09 | 南京航空航天大学 | 防除冰装置、机翼、飞行器及机翼防除冰方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103786886B (zh) | 2017-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103786886A (zh) | 一种用于飞机机翼的防除冰系统 | |
| CN111425915B (zh) | 区域热能分配系统 | |
| CN103847968B (zh) | 一种利用机载废热的新型机翼防冰系统 | |
| CN205119377U (zh) | 数据中心液冷散热系统的余热回收系统 | |
| CN102056801A (zh) | 用于冷却交通工具特别是飞机中的受热设备的系统和方法 | |
| CN105737439B (zh) | 一种利用太阳能和热电过冷装置的空调系统 | |
| CN206250358U (zh) | 电池温度控制系统 | |
| CN208111636U (zh) | 一种新能源汽车热管理装置 | |
| CN203130286U (zh) | 一种lng发动机的汽化系统 | |
| CN112344415A (zh) | 用于区域热能分配系统的局部热能消耗器组件和局部热能生成器组件 | |
| CN105599906A (zh) | 采用回路型热管的航空发动机整流帽罩防冰装置及方法 | |
| CN105258332A (zh) | 数据机房余热回收系统 | |
| CN108473040A (zh) | 用于电驱动系统的热管理 | |
| CN102390536A (zh) | 一种三轮升压式制冷和液体冷却综合热能管理系统 | |
| CN103458660A (zh) | 一种用于飞机负载制冷的机载液冷系统 | |
| CN102390537A (zh) | 一种环控系统和液冷系统综合热能管理系统 | |
| CN205783400U (zh) | 空调室外机的散热组件及空调室外机 | |
| CN205843163U (zh) | 一种新型直冷式散热系统 | |
| CN102562827A (zh) | 航空用涡轮/压气机高速轴承的冷却系统及方法与应用 | |
| CN207517825U (zh) | 一种大型动力电池的高效热管理系统 | |
| CN205119477U (zh) | 数据机房余热回收系统 | |
| CN207459129U (zh) | 一种箱体式的锂电池散热系统 | |
| CN105698303A (zh) | 一种用于老化房的冷却系统 | |
| CN209246754U (zh) | 一种安全高效平行热交换器 | |
| CN103334985A (zh) | 一种液压油降温油箱 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chang Shinan Inventor after: Zhao Yuanyuan Inventor before: Chang Shinan Inventor before: Zhao Yuanyuan |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170111 Termination date: 20180124 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |