CN110107405A - 一种发动机进气防护格栅 - Google Patents

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Abstract

本申请属于直升机防结冰技术领域，具体涉及一种发动机进气防护格栅。发动机进气防护格栅，包括纵向加热组件(1)、横向加热组件(2)以及配电控制盒(3)，纵向加热组件(1)与横向加热组件(2)分布包括两端的汇流条及连接两端汇流条的加热元件；两组加热元件交叉布置，形成曲面形状的网格结构；配电控制盒(3)配置成用于根据控制指令控制所述电源的开关断开或闭合的装置。本申请网状结构的格栅孔可阻挡大颗粒异物吸入发动机，并可防止格栅孔结冰堵塞，保证发动机在结冰环境下长时间连续工作安全性。结合带旁通进气防砂装置的使用，可解决兼顾防砂、防异物、抗鸟撞并能在结冰环境长期飞行存在的安全性问题。

Description

一种发动机进气防护格栅
技术领域
本申请属于直升机防结冰技术领域，特别涉及一种发动机进气防护格栅。
背景技术
为防空中飞行结冰，直升机的发动机进气道需要进行加热防冰，为防止飞行中大颗粒异物进入发动机，需要加装进气滤网，为满足近地面防砂尘要求，需要加装防砂装置。
现有技术中，尚未见兼顾防砂、防异物、抗鸟撞并能在结冰环境长期飞行的直升机发动机防护装置。普通带防冰功能的进气道不能有效阻止异物进入，不能防鸟撞进入。加装普通进气滤网和防砂装置后，因没有加热防冰功能，在结冰环境中飞行易结冰，两者仅具备30分钟安全工作能力。在结冰环境长时间飞行时，现有普通进气滤网或防砂装置的结冰将逐渐堵塞进气，引起发动机功率损失过大，甚至导致发动机熄火。防砂装置设置侧向或前向进气旁通后，可以解决进气堵塞问题，仍存在大颗粒异物进入和不能防鸟撞进入的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种发动机进气防护格栅，包括：
纵向加热组件，包括分别连接电源两极的第一汇流条及第二汇流条，所述第一汇流条与第二汇流条之间电连接有多个第一加热元件；
横向加热组件，包括分别连接电源两极的第三汇流条及第四汇流条，所述第三汇流条与第四汇流条之间电连接有多个第二加热元件，所述第二加热元件与所述第一加热元件交叉布置，形成曲面形状的网格结构；以及
配电控制盒，配置成用于根据控制指令控制所述电源的开关断开或闭合的装置。
可选的，所述配电控制盒包括：
接收单元，连接机载信号采集系统和/或驾驶员输入终端，用于接收结冰信号和大气温度信号；
处理单元，用于根据结冰信号及大气温度信号给出加热控制信号；以及
电源开关控制单元，用于根据所述加热控制信号断开或闭合电源开关。
可选的，所述配电控制盒还包括电路检测单元，用于检测电路故障，所述电路为由所述纵向加热组件、横向加热组件及所述电源构成的闭合电路。
可选的，各加热元件均包括通电发热丝、包覆所述通电发热丝的第一导热绝缘体及包覆所述第一导热绝缘体的第一金属壳体，所述通电发热丝电连接汇流条。
可选的，各汇流条均包括导体、包覆所述导体的第二导热绝缘体及包覆所述第二导热绝缘体的第二金属壳体，所述导体电连接所述通电发热丝。
可选的，所述第一导热绝缘体与所述第二导热绝缘体相互连接。
可选的，所述第一金属壳体与所述第二金属壳体相互连接。
可选的，所述第一汇流条及所述第二汇流条均弯曲为圆形，且所述第一汇流条及所述第二汇流条均设置为对开的两部分，第一汇流条的一部分与所述第二汇流条的一部分形成上加热格栅，第一汇流条的另一部分与所述第二汇流条的另一部分形成下加热格栅，所述上加热格栅与下加热格栅的位于第三汇流条的一侧相互铰接，所述上加热格栅与下加热格栅的位于第四汇流条的一侧可拆卸连接。
可选的，所述第一汇流条弯曲为第一圆形，所述第二汇流条弯曲为第二圆形，所述第一圆形的内径大于大于所述第二圆形的内径，所述发动机的进气口靠近所述第二圆形。
可选的，还包括连接所述第一汇流条与所述第二汇流条的第一支撑件，和/或连接所述第三汇流条与第四汇流条的第二支撑件。
本申请的关键技术点在于：
1、集成防冰、防异物和抗鸟撞的多功能发动机进气格栅设计思路、方法和方案；
2、适应多种进气构型的发动机进气格栅，格栅尺寸参数可根据需要灵活设计调整；
3、弧形构件有利提高结构强度和刚度；
4、空心金属管件加热元件具有可灵活设计的强度和刚度，并兼备良好的绝缘和导热特性；
5、纵向和横向单独设计制作的加热组件，减少了设计、装配和电气控制的难度，纵管和横管之间可灵活采用焊接、可拆卸连接等机械连接方式；
6、根据环境温度自动选择加热控制规律；
7、自动检测电路参数，给出故障及维护信息。
本申请采用了可电加热器件，由纵向加热组件和横向加热组件组合形成格栅结构，格栅孔大小可设计，可阻挡大颗粒异物吸入发动机，并可防止格栅孔结冰堵塞，保证发动机在结冰环境下长时间连续工作安全性。结合带旁通进气防砂装置的使用，可解决兼顾防砂、防异物、抗鸟撞并能在结冰环境长期飞行存在的安全性问题。
附图说明
图1是本申请发动机进气防护格栅结构示意图。
图2是纵向加热组件结构示意图。
图3是横向加热组件结构示意图。
图4是配电控制盒结构示意图。
图5是加热元件结构示意图。
图6是汇流条结构示意图。
图7是加热元件与汇流条连接示意图。
图8是环向进气格栅结构示意图。
图9是前向进气格栅结构示意图。
图10是兼顾环向和前向的进气格栅结构示意图。
其中，1-纵向加热组件，2-横向加热组件，3-配电控制盒，4-通电发热丝，5-第一导热绝缘体，6-第一金属壳体，7-导体，8-第二导热绝缘体，9-第二金属壳体；
11-第一汇流条，12-第二汇流条，13-第一加热元件，21-第三汇流条，22-第四汇流条，23-第二加热元件；
100-上加热格栅，200-下加热格栅，300-第一支撑件，400-第二支撑件。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请提供了一种发动机进气防护格栅，如图1所示，主要包括：纵向加热组件1、横向加热组件2和配电控制盒3。采用弧形结构可有效提高结构强度和刚度。
其中，纵向加热组件1的结构如图2所示，主要包括分别连接电源两极的第一汇流条11及第二汇流条12，所述第一汇流条11与第二汇流条12之间电连接有多个第一加热元件13。
横向加热组件2的结构如图3所示，主要包括分别连接电源两极的第三汇流条21及第四汇流条22，所述第三汇流条21与第四汇流条22之间电连接有多个第二加热元件23，所述第二加热元件23与所述第一加热元件13交叉布置，形成曲面形状的网格结构。
配电控制盒3的结构如图4所示，配置成用于根据控制指令控制所述电源的开关断开或闭合的装置。
本申请采用了可电加热器件，由纵向加热组件1和横向加热组件2组合形成格栅结构，格栅孔大小可设计，可阻挡大颗粒异物吸入发动机，并可防止格栅孔结冰堵塞，保证发动机在结冰环境下长时间连续工作安全性。结合带旁通进气防砂装置的使用，可解决兼顾防砂、防异物、抗鸟撞并能在结冰环境长期飞行存在的安全性问题。
再次参考图4，所述配电控制盒3包括：
接收单元，连接机载信号采集系统和/或驾驶员输入终端，用于接收结冰信号和大气温度信号；处理单元，用于根据结冰信号及大气温度信号给出加热控制信号；以及电源开关控制单元，用于根据所述加热控制信号断开或闭合电源开关。
可以理解的是，图4中的处理器可以是cpu，也可以是FPGA等电路结构，其涵盖了上述接收单元、处理单元及电源开关控制单元，其输入端连接机载系统，用于接收机上是否具备结冰条件的信号及大气温度信息，其输入端还可以连接驾驶员控制终端，此时，机载系统机上是否具备结冰条件可以通过驾驶员手动输入。
需要说明的是，结冰信号主要用于确定是否起动加热防冰程序，而大气温度信号主要用于确定加热防冰程序的具体加热逻辑，例如加热时长、加热周期等，这些信号均通过电源开关控制单元来实现，即电源开关的闭合周期及闭合时长等。
图4中，电阻R1、R2等为第一加热元件13或第二加热元件23的电阻值，可以理解的是，其中，R：电阻；I：电流；V：电压；P：功率。
在一些可选实施方式中，所述配电控制盒还包括电路检测单元，用于检测电路故障，所述电路为由所述纵向加热组件1、横向加热组件2及所述电源构成的闭合电路。如图4所示，处理器对加热组件的电气参数和工作状态进行实时监测，并将工作状态、参数情况或工作故障信息发向驾驶舱，给出告警和提示。
如图5所示，在一些可选实施方式中，各加热元件均包括通电发热丝4、包覆所述通电发热丝4的第一导热绝缘体5及包覆所述第一导热绝缘体5的第一金属壳体6，所述通电发热丝4电连接汇流条。
如图6所示，在一些可选实施方式中，各汇流条均包括导体7、包覆所述导体7的第二导热绝缘体8及包覆所述第二导热绝缘体8的第二金属壳体9，如图7所示，所述导体7通过机械和电连接方式与所述通电发热丝4实现可靠连接，导体7与电源相连，为通电发热丝4提供电力。
在一些可选实施方式中，为保证由导体7向通电发热丝4传热过程中电流的安全稳定传输，所述第一导热绝缘体5与所述第二导热绝缘体8相互连接，参考图7，备选实施方式中，所述第一金属壳体6与所述第二金属壳体9相互连接。
需要说明的是，本申请导体7与第二导热绝缘体8之间可以留有空隙，或者第二导热绝缘体8与第二金属壳体9之间可以留有空隙，或者第二金属壳体9为中空壳体，同理，通电发热丝4与第一导热绝缘体5之间可以留有空隙，或者第一导热绝缘体5与第一金属壳体6之间可以留有空隙，或者第一金属壳体6为中空壳体，通过引发动机高温气体流经金属管件的加热方式来实现对防护格栅的加热防除冰。
对于直升机用涡轴发动机，最典型的有环向进气和前向进气两种构型；当发动机加装防砂装置后，其环向(侧向)进气旁通和前向进气旁通为两种典型构型，其中，防砂装置内部需要兼顾环向和前向进气的特殊构型。
在一些可选实施方式中，环向(侧向)进气格栅如图8所示，所述第一汇流条11及所述第二汇流条12均弯曲为圆形，且所述第一汇流条11及所述第二汇流条12均设置为对开的两部分，第一汇流条11的一部分与所述第二汇流条12的一部分形成上加热格栅100，第一汇流条11的另一部分与所述第二汇流条12的另一部分形成下加热格栅200，所述上加热格栅100与下加热格栅200的位于第三汇流条21的一侧相互铰接，所述上加热格栅100与下加热格栅200的位于第四汇流条22的一侧可拆卸连接，图8中为上加热格栅100与下加热格栅200处于打开状态的示意图，。
在一些可选实施方式中，前向进气格栅如图9所示，所述第一汇流条11弯曲为第一圆形，所述第二汇流条12弯曲为第二圆形，所述第一圆形的内径大于大于所述第二圆形的内径，所述发动机的进气口靠近所述第二圆形，即图9中，箭头方向为气流流动方向。
在一些可选实施方式中，兼顾环向和前向进气格栅如图10所示。
上述两个实施例中，分别如图9和图10所示，发动机进气格栅还包括连接所述第一汇流条与所述第二汇流条的第一支撑件300，和/或连接所述第三汇流条与第四汇流条的第二支撑件400。
本申请的发动机进气格栅兼具通电加热功能，用于发动机进气防护：
1、可以防止格栅结冰，在结冰环境连续工作时，保持发动机进气通畅，减少发动机功率损失，突破30分钟飞行限制；
2、设置合适的格栅孔径，可以防止较大异物进入，包括冰块等，保护发动机，在发动机防冰的同时防异物；
3、高强度刚度的格栅结构，可以在经受鸟体撞击后，防止大块鸟体进入发动机而影响发动机正常工作；
4、可以根据环境温度自动调节加热控制律，减少电力负荷和元件过热；
5、可以自动检测电路信息并发送给驾驶舱显示，提供故障及维护信息。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发动机进气防护格栅，其特征在于，包括：
纵向加热组件(1)，包括分别连接电源两极的第一汇流条(11)及第二汇流条(12)，所述第一汇流条(11)与第二汇流条(12)之间电连接有多个第一加热元件(13)；
横向加热组件(2)，包括分别连接电源两极的第三汇流条(21)及第四汇流条(22)，所述第三汇流条(21)与第四汇流条(22)之间电连接有多个第二加热元件(23)，所述第二加热元件(23)与所述第一加热元件(13)交叉布置，形成曲面形状的网格结构；以及
配电控制盒(3)，配置成用于根据控制指令控制所述电源的开关断开或闭合的装置。
2.如权利要求1所述的发动机进气防护格栅，其特征在于，所述配电控制盒包括：
接收单元，连接机载信号采集系统和/或驾驶员输入终端，用于接收结冰信号和大气温度信号；
处理单元，用于根据结冰信号及大气温度信号给出加热控制信号；以及
电源开关控制单元，用于根据所述加热控制信号断开或闭合电源开关。
3.如权利要求2所述的发动机进气防护格栅，其特征在于，所述配电控制盒还包括电路检测单元，用于检测电路故障，所述电路为由所述纵向加热组件(1)、横向加热组件(2)及所述电源构成的闭合电路。
4.如权利要求1所述的发动机进气防护格栅，其特征在于，各加热元件均包括通电发热丝(4)、包覆所述通电发热丝(4)的第一导热绝缘体(5)及包覆所述第一导热绝缘体(5)的第一金属壳体(6)，所述通电发热丝(4)电连接汇流条。
5.如权利要求4所述的发动机进气防护格栅，其特征在于，各汇流条均包括导体(7)、包覆所述导体(7)的第二导热绝缘体(8)及包覆所述第二导热绝缘体(8)的第二金属壳体(9)，所述导体(7)电连接所述通电发热丝(4)。
6.如权利要求5所述的发动机进气防护格栅，其特征在于，所述第一导热绝缘体(5)与所述第二导热绝缘体(8)相互连接。
7.如权利要求5所述的发动机进气防护格栅，其特征在于，所述第一金属壳体(6)与所述第二金属壳体(9)相互连接。
8.如权利要求1所述的发动机进气防护格栅，其特征在于，所述第一汇流条(11)及所述第二汇流条(12)均弯曲为圆形，且所述第一汇流条(11)及所述第二汇流条(12)均设置为对开的两部分，第一汇流条(11)的一部分与所述第二汇流条(12)的一部分形成上加热格栅(100)，第一汇流条(11)的另一部分与所述第二汇流条(12)的另一部分形成下加热格栅(200)，所述上加热格栅(100)与下加热格栅(200)的位于第三汇流条(21)的一侧相互铰接，所述上加热格栅(100)与下加热格栅(200)的位于第四汇流条(22)的一侧可拆卸连接。
9.如权利要求1所述的发动机进气防护格栅，其特征在于，所述第一汇流条(11)弯曲为第一圆形，所述第二汇流条(12)弯曲为第二圆形，所述第一圆形的内径大于大于所述第二圆形的内径，所述发动机的进气口靠近所述第二圆形。
10.如权利要求1所述的发动机进气防护格栅，其特征在于，还包括连接所述第一汇流条与所述第二汇流条的第一支撑件(300)，和/或连接所述第三汇流条与第四汇流条的第二支撑件(400)。
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