CN108438238B - 混合动力飞机的进气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力飞机的进气系统，包括主进气道、空气滤清器、电子节气门以及位于所述空气滤清器和所述电子节气门之间且可在第一进气状态和第二进气状态之间进行切换的备用进气装置；处于第一进气状态时的备用进气装置设置成用于接收由空气滤清器过滤后的空气，处于第二进气状态时的备用进气装置设置成用于接收环境空气。本发明的混合动力飞机的进气系统，通过设置备用进气装置于主进气道相配合，能够为混合动力飞机的发动机提供合适的空气流量；在主进气道出现堵塞时，备用进气装置会继续提供足够的空气，确保混合动力飞机的发动机的正常运行。

Description

混合动力飞机的进气系统

技术领域

本发明属于飞机技术领域，具体地说，本发明涉及一种混合动力飞机的进气系统。

背景技术

发动机的进气系统有两种方式，一种是涡轮增压式的，另一种是自然进气式的。

混合动力飞机的进气系统采用自然进气的方式。随着混合动力飞机的飞行高度上升，空气越来越稀薄，因此，自然进气不能够提供足够的空气需求量；且如果在减速时，需要减小进气量，自然进气方式不能提供合适的空气流量。如果飞机在冬季或偏冷地区飞行，若主进气道发生结冰堵塞情况，则会严重影响发动机进气，进而导致发动机停转。另外，现有混合动力飞机的进气系统有一定噪声污染，发动机的噪声容易产生视听疲劳，在一定程度上会降低使用的安全性。因此，需要一套完整的进气系统设备，保证为飞机提供适当的、洁净的空气流量。现有技术不能全面满足上述要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种混合动力飞机的进气系统，目的是实现为混合动力飞机的发动机提供合适的空气流量。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：混合动力飞机的进气系统，包括主进气道、空气滤清器、电子节气门以及位于所述空气滤清器和所述电子节气门之间且可在第一进气状态和第二进气状态之间进行切换的备用进气装置；处于第一进气状态时的备用进气装置设置成用于接收由空气滤清器过滤后的空气，处于第二进气状态时的备用进气装置设置成用于接收环境空气。

所述备用进气装置中设有用于对空气进行过滤的过滤网。

所述主进气道具有一个进气口，主进气道的进气口为横截面积沿进气方向逐渐增大的渐扩口。

所述主进气道的进气口处设有温度传感器、压力传感器和流量传感器。

所述主进气道和所述空气滤清器之间通过第一进气管路连接，所述备用进气装置和电子节气门之间通过第二进气管路连接。

所述备用进气装置包括具有用于让环境空气进入的备用进气口的备用进气道和套设于备用进气道上且用于控制备用进气口在打开状态与关闭状态之间进行切换的外套管。

所述备用进气道上的备用进气口设置多个且所有备用进气口在备用进气道上为沿周向分布。

所述外套管具有将所述备用进气口打开的避让孔和将备用进气口关闭的封闭部。

所述外套管上的避让孔设置多个且避让孔的数量与所述备用进气口的数量相同，相邻的每两个避让孔之间具有一个所述封闭部。

所述备用进气道的一端与所述空气滤清器连接且为螺纹连接，备用进气道的另一端与所述电子节气门连接。

本发明的混合动力飞机的进气系统，通过设置备用进气装置于主进气道相配合，能够为混合动力飞机的发动机提供合适的空气流量；在主进气道出现堵塞时，备用进气装置会继续提供足够的空气，确保混合动力飞机的发动机的正常运行。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明混合动力飞机的进气系统的原理示意图；

图2是备用进气装置的结构示意图；

图中标记为：1、主进气道；2、空气滤清器；3、备用进气道；301、第二进气口；302、第二出气口；303、备用进气口；4、电子节气门；5、共振消声器；6、发动机；7、外套管；701、避让孔；702、封闭部；8、固定板；T1、温度传感器；P1、压力传感器；Q1、流量传感器；T2、温度传感器；P2、压力传感器；Q2、流量传感器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1和图2所示，本发明提供了一种混合动力飞机的进气系统，包括主进气道1、空气滤清器2、电子节气门4以及位于空气滤清器2和电子节气门4之间且可在第一进气状态和第二进气状态之间进行切换的备用进气装置；处于第一进气状态时的备用进气装置设置成用于接收由空气滤清器2过滤后的空气，处于第二进气状态时的备用进气装置设置成用于接收环境空气。

具体地说，如图1所示，主进气道1、空气滤清器2、备用进气装置和电子节气门4为沿进气方向依次布置，电子节气门4可在打开状态和关闭状态之间进行切换，电子节气门4处于打开状态时，外界的环境空气可通过进气系统进入混合动力飞机的发动机中；电子节气门4处于关闭状态时，外界的环境空气不能通过进气系统进入混合动力飞机的发动机中。电子节气门4的结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。电子节气门4的开度大小可调节，电子节气门4可以精确控制发动机的进气量。

如图1所示，主进气道1用于接收外界的环境空气，空气滤清器2用于对主进气道1中流出的空气进行过滤，过滤后的空气流入备用进气装置中，然后空气经电子节气门4等部件流入混合动力飞机的发动机中。主进气道1为两端开口且内部中空的管道，主进气道1具有一个第一进气口和一个第一出气口，外界的环境空气经第一进气口进入主进气道1，进入主进气道1中的环境空气经第一出气口流入空气滤清器2。主进气道1和空气滤清器2之间通过第一进气管路连接，第一进气管的一端与主进气道1的第一出气口连接，第一进气管的另一端与空气滤清器2的进气口连接，第一进气管将主进气道1中的环境空气引导至空气滤清器2中进行过滤。空气滤清器2对环境空气进行过滤，去除环境空气中的杂质。空气滤清器2的结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。

作为优选的，主进气道1的第一进气口为横截面积沿进气方向逐渐增大的渐扩口，以保证进气量充足，提高整机动力性和燃油经济性。

在混合动力飞机在寒冷地区或者冬季飞行时，可能会发生结冰情况，潮湿空气中的冷凝水在主进气道1和/或空气滤清器2处结冰，导致主进气道1和/或空气滤清器2被堵塞，当出现堵塞报警后，可打开备用进气装置，备用进气装置处于第二进气状态，通过备用进气装置为发动机正常供气，进气系统正常工作，也能够为混合动力飞机的发动机提供合适的空气流量，确保混合动力飞机的发动机的正常运行，提高了混合动力飞机的适应性。备用进气装置处于第二进气状态时，外界的环境空气直接进入备用进气装置中(直接进入是指外界的环境空气不经过主进气道1和空气滤清器2流入备用进气装置中)，然后环境空气经电子节气门4进入发动机中，确保发动机能够正常工作。当主进气道1和/或空气滤清器2未被堵塞时，备用进气装置处于第一进气状态，此时外界的环境空气是依次经过主进气道1和空气滤清器2后，流入备用进气装置中，然后环境空气经电子节气门4进入发动机中。

作为优选的，备用进气装置中设有用于对空气进行过滤的过滤网，过滤网去除空气中的杂质。在备用进气装置处于第二进气状态时，外界的环境空气经过备用进气装置内部设置的过滤网的过滤后，流入电子节气门4，过滤后的空气经电子节气门4进入发动机中。备用进气装置和电子节气门4之间通过第二进气管路连接，第二进气管的一端与备用进气装置连接，第二进气管的另一端与电子节气门4连接，第二进气管将备用进气装置中的空气引导至电子节气门4。

如图1所示，主进气道1的第一进气口处设有温度传感器T1、压力传感器P1和流量传感器Q1，温度传感器T1用于检测第一进气口处的温度，压力传感器P1用于检测第一进气口处的气压，流量传感器Q1用于检测第一进气口处的空气流量。发动机的进气口处设有温度传感器T2、压力传感器P2和流量传感器Q2，温度传感器T2用于检测发动机的进气口处的温度，压力传感器P2用于检测发动机的进气口处的气压，流量传感器Q2用于检测发动机的进气口处的空气流量。温度传感器T1、压力传感器P1、流量传感器Q1、温度传感器T2、压力传感器P2和流量传感器Q2与ECU(发动机控制单元)连接。另外，电子节气门4与ECU连接，ECU直接通过控制电子节气门4来控制发动机的进气量。

如图1所示，作为优选的，本发明的混合动力飞机的进气系统还包括设置于电子节气门4和发动机之间的共振消声器5，共振消声器5起到消音作用，降低发动机噪声，减小进气系统产生的噪声污染，提高安全性。共振消声器5与电子节气门4的出气口和发动机的进气口连接，主进气道1、空气滤清器2、备用进气装置、电子节气门4和共振消声器5为沿进气方向依次布置，流入电子节气门4的空气最后经共振消声器5流入发动机中。

如图2所示，备用进气装置包括具有用于让环境空气进入的备用进气口303的备用进气道3和套设于备用进气道3上且用于控制备用进气口303在打开状态与关闭状态之间进行切换的外套管7。备用进气道3为两端开口且内部中空的管道，备用进气道3具有一个第二进气口301和一个第二出气口302，第二进气口301和第二出气口302连通，备用进气道3为圆柱体，第二进气口301和第二出气口302为备用进气道3的轴向两端设置的开口，第二进气口301和第二出气口302均为圆形开口且第二进气口301和第二出气口302为同轴设置，空气滤清器2是在第二进气口301处与备用进气道3连接，第二进气管的一端是在第二出气口302处与备用进气道3连接，空气滤清器2过滤后的空气经第二进气口301流入备用进气道3中，然后经第二出气口302流入第二进气管中。备用进气口303为在备用进气道3的圆环形侧壁上沿备用进气道3的径向贯穿设置的通孔，备用进气道3上的备用进气口303设置多个且所有备用进气口303在备用进气道3上为沿周向分布。在备用进气道3的轴向上，备用进气口303位于第二进气口301和第二出气口302之间。当备用进气口303处于打开状态时，备用进气装置处于第二进气状态，外界的环境空气可直接经备用进气口303进入备用进气道3中；当备用进气口303处于关闭状态时，备用进气装置处于第一进气状态，外界的环境空气不能直接经备用进气口303进入备用进气道3中，外界的环境空气需依次经过主进气道1和空气滤清器2后，流入备用进气道3中。备用进气装置的过滤网设置于备用进气道3的内腔体中，过滤网为圆环形结构，过滤器与备用进气道3为同轴设置。而且在备用进气道3的径向上，过滤网位于备用进气口303的内侧，外套管7位于备用进气口303的外侧，过滤网用于对经备用进气口303进入备用进气道3中的环境空气进行过滤。

如图2所示，外套管7为两端开口且内部中空的圆管，外套管7套设于备用进气道3上且外套管7与备用进气道3为同轴设置，外套管7的长度小于备用进气道3的长度，外套管7的内圆面与备用进气道3的外圆面贴合。外套管7具有将备用进气口303打开的避让孔701和将备用进气口303关闭的封闭部702(该封闭部702为外套管7的实体部分)，避让孔701为在外套管7的圆环形侧壁上沿外套管7的径向贯穿设置的通孔，外套管7上的避让孔701设置多个且所有避让孔701在外套管7上为沿周向分布，避让孔701的数量与备用进气口303的数量相同。外套管7上的封闭部702设置多个且所有封闭部702在外套管7上为沿周向分布，封闭部702的数量与避让孔701的数量相同，周向上相邻的每两个避让孔701之间具有一个封闭部702。外套管7为可旋转的设置于备用进气道3上，外套管7相对于备用进气道3可旋转，以便于控制备用进气口303的打开和关闭。当外套管7旋转至使其上的避让孔701与备用进气道3上的备用进气口303对齐时，避让孔701与备用进气口303连通，备用进气口303处于打开状态，进而备用进气道3的内腔体通过备用进气口303和避让孔701与外界环境连通，外界的环境空气依次经避让孔701和备用进气口303进入备用进气道3中，使得备用进气装置处于第二进气状态。而当外套管7旋转至使其上的封闭部702与备用进气道3上的备用进气口303对齐时，封闭部702将备用进气口303封闭，备用进气口303处于关闭状态，使得备用进气装置处于第一进气状态。

如图2所示，作为优选的，备用进气道3上的所有备用进气口303在备用进气道3上为沿周向均匀分布，外套管7上的所有避让孔701在外套管7上为沿周向均匀分布，外套管7上的所有封闭部702在外套管7上也为沿周向均匀分布。通过旋转外套管7，可以同时使所有备用进气口303打开，确保备用进气道3各个位置处具有足够大的开口用于进气，使得进气顺畅，而且也容易对外套管7进行设置，使其方便控制备用进气口303的开闭，实现备用进气装置的工作状态的切换。备用进气口303和避让孔701均为矩形孔，备用进气口303和避让孔701的长度方向与备用进气道3的轴线相平行，备用进气口303和避让孔701的面积大小相等。封闭部702的面积不小于备用进气口303的面积，确保备用进气口303能够完全关闭。而且，通过控制外套管7的转动角度，可以调节备用进气口303的开度大小，以实现进气量的调节。

备用进气装置还包括用于控制外套管7沿第一方向进行旋转的拉索(图中未示出)和用于控制外套管7沿第二方向进行旋转的拉簧(即拉伸弹簧，图中未示出)，第一方向和第二方向为相反的两个方向(如第一方向为逆时针方向，则第二方向为顺时针方向)。拉索的一端与外套管7连接，拉索的另一端位于混合动力飞机的驾驶舱中，驾驶员通过拉索对外套管7施加拉力，以控制外套管7沿第一方向进行旋转，进而实现备用进气口303的打开，使备用进气装置切换至第二进气状态。拉簧的一端与外套管7连接，拉簧的另一端与混合动力飞机的机身连接，在拉索未对外套管7施加拉力后，拉簧用于对外套管7施加相反的拉力，以控制外套管7沿第二方向进行旋转，进而实现备用进气口303的关闭，实现外套管7的自动复位，使备用进气装置切换至第一进气状态。

如图2所示，备用进气装置还包括用于对备用进气道3提供支撑的固定板8，备用进气道3与固定板8固定连接，固定板8与混合动力飞机的机身固定连接。

作为优选的，备用进气道3的一端与空气滤清器2连接且为螺纹连接，拆装方便，备用进气道3的另一端通过第二进气管与电子节气门4连接。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.混合动力飞机的进气系统，包括主进气道、空气滤清器和电子节气门，其特征在于：还包括位于所述空气滤清器和所述电子节气门之间且可在第一进气状态和第二进气状态之间进行切换的备用进气装置；处于第一进气状态时的备用进气装置设置成用于接收由空气滤清器过滤后的空气，处于第二进气状态时的备用进气装置设置成用于接收环境空气；

主进气道、空气滤清器、备用进气装置和电子节气门为沿进气方向依次布置，电子节气门可在打开状态和关闭状态之间进行切换，电子节气门处于打开状态时，外界的环境空气可通过进气系统进入混合动力飞机的发动机中；电子节气门处于关闭状态时，外界的环境空气不能通过进气系统进入混合动力飞机的发动机中；

主进气道用于接收外界的环境空气，空气滤清器用于对主进气道中流出的空气进行过滤，过滤后的空气流入备用进气装置中，然后空气经电子节气门等部件流入混合动力飞机的发动机中；

主进气道为两端开口且内部中空的管道，主进气道具有一个第一进气口和一个第一出气口，外界的环境空气经第一进气口进入主进气道，进入主进气道中的环境空气经第一出气口流入空气滤清器；主进气道和空气滤清器之间通过第一进气管连接，第一进气管的一端与主进气道的第一出气口连接，第一进气管的另一端与空气滤清器的进气口连接，第一进气管将主进气道中的环境空气引导至空气滤清器中进行过滤；

主进气道的第一进气口为横截面积沿进气方向逐渐增大的渐扩口；

当出现堵塞报警后，打开备用进气装置，备用进气装置处于第二进气状态，通过备用进气装置为发动机正常供气，进气系统正常工作；备用进气装置处于第二进气状态时，外界的环境空气直接进入备用进气装置中，然后环境空气经电子节气门进入发动机中，确保发动机能够正常工作；

当主进气道和/或空气滤清器未被堵塞时，备用进气装置处于第一进气状态，此时外界的环境空气是依次经过主进气道和空气滤清器后，流入备用进气装置中，然后环境空气经电子节气门进入发动机中；

备用进气装置包括具有用于让环境空气进入的备用进气口的备用进气道和套设于备用进气道上且用于控制备用进气口在打开状态与关闭状态之间进行切换的外套管；

备用进气道为两端开口且内部中空的管道，备用进气道具有一个第二进气口和一个第二出气口，第二进气口和第二出气口连通，备用进气道为圆柱体，第二进气口和第二出气口为备用进气道的轴向两端设置的开口，第二进气口和第二出气口均为圆形开口且第二进气口和第二出气口为同轴设置，空气滤清器是在第二进气口处与备用进气道连接，第二进气管的一端是在第二出气口处与备用进气道连接，空气滤清器过滤后的空气经第二进气口流入备用进气道中，然后经第二出气口流入第二进气管中；备用进气口为在备用进气道的圆环形侧壁上沿备用进气道的径向贯穿设置的通孔，备用进气道上的备用进气口设置多个且所有备用进气口在备用进气道上为沿周向分布；在备用进气道的轴向上，备用进气口位于第二进气口和第二出气口之间；

当备用进气口处于打开状态时，备用进气装置处于第二进气状态，外界的环境空气可直接经备用进气口进入备用进气道中；当备用进气口处于关闭状态时，备用进气装置处于第一进气状态，外界的环境空气不能直接经备用进气口进入备用进气道中，外界的环境空气需依次经过主进气道和空气滤清器后，流入备用进气道中；

外套管为两端开口且内部中空的圆管，外套管套设于备用进气道上且外套管与备用进气道为同轴设置，外套管的长度小于备用进气道的长度，外套管的内圆面与备用进气道的外圆面贴合；外套管具有将备用进气口打开的避让孔和将备用进气口关闭的封闭部，避让孔为在外套管的圆环形侧壁上沿外套管的径向贯穿设置的通孔，外套管上的避让孔设置多个且所有避让孔在外套管上为沿周向分布，避让孔的数量与备用进气口的数量相同；

外套管上的封闭部设置多个且所有封闭部在外套管上为沿周向分布，封闭部的数量与避让孔的数量相同，周向上相邻的每两个避让孔之间具有一个封闭部；外套管为可旋转的设置于备用进气道上，外套管相对于备用进气道可旋转，以便于控制备用进气口的打开和关闭；当外套管旋转至使其上的避让孔与备用进气道上的备用进气口对齐时，避让孔与备用进气口连通，备用进气口处于打开状态，进而备用进气道的内腔体通过备用进气口和避让孔与外界环境连通，外界的环境空气依次经避让孔和备用进气口进入备用进气道中，使得备用进气装置处于第二进气状态；而当外套管旋转至使其上的封闭部与备用进气道上的备用进气口对齐时，封闭部将备用进气口封闭，备用进气口处于关闭状态，使得备用进气装置处于第一进气状态；

备用进气道上的所有备用进气口在备用进气道上为沿周向均匀分布，外套管上的所有避让孔在外套管上为沿周向均匀分布，外套管上的所有封闭部在外套管上也为沿周向均匀分布；通过旋转外套管，同时使所有备用进气口打开；

所述混合动力飞机的进气系统还包括设置于电子节气门和发动机之间的共振消声器，共振消声器与电子节气门的出气口和发动机的进气口连接，主进气道、空气滤清器、备用进气装置、电子节气门和共振消声器为沿进气方向依次布置，流入电子节气门的空气最后经共振消声器流入发动机中。

2.根据权利要求1所述的混合动力飞机的进气系统，其特征在于：所述备用进气装置中设有用于对空气进行过滤的过滤网。

3.根据权利要求1所述的混合动力飞机的进气系统，其特征在于：所述主进气道的进气口处设有温度传感器、压力传感器和流量传感器。

4.根据权利要求1所述的混合动力飞机的进气系统，其特征在于：所述主进气道和所述空气滤清器之间通过第一进气管路连接，所述备用进气装置和电子节气门之间通过第二进气管路连接。

5.根据权利要求1至4任一所述的混合动力飞机的进气系统，其特征在于：所述备用进气道的一端与所述空气滤清器连接且为螺纹连接，备用进气道的另一端与所述电子节气门连接。