CN110525663B - 一种水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，包括，整流罩蒙皮；加热部，其位于整流罩蒙皮内侧；空化气泡发生层，其位于整流罩蒙皮的外侧；除冰液流道罩，其位于加热部的内侧，其具有除冰液流道腔；除冰液喷嘴，其与除冰液流道罩连接，除冰液喷嘴的出口穿过整流罩蒙皮，从除冰液喷嘴喷出的除冰液能够在整流罩蒙皮的外侧形成空化气泡发生层；盘状部件，其周缘连接于整流罩蒙皮、加热部和除冰液流道罩，以形成用于存储除冰液的腔体。本发明通过加热的除冰液及水力空化能量释放并应用于整流罩防除冰技术中，综合利用除冰液热能和水力空化释放的热能及冲击振动能以达到整流罩防除冰目的。
Description
技术领域
本发明涉及航空防除冰领域，具体的，涉及一种水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩。
背景技术
飞机航空发动机整流罩等迎风表面发生结冰会严重影响飞行性能，降低飞行升力，飞机整流罩发生结冰会导致积冰脱落损坏发动机叶片，甚至造成飞机失控等后果，因此需要对航空发动机整流罩防除冰进行发明设计，并提高发动机整流罩的防除冰效率，降低整流罩结冰几率。
发明人认为，现有的整流罩防除冰装置多采用热气防除冰技术，近年来超声波防除冰技术由于高防除冰效率被广泛研究。然而由于热气防除冰及超声波防除冰技术机载能源消耗巨大、装置复杂且热惯性大，在实际应用中具有局限性。因此，基于高能量释放在防除冰领域的需求，迫切需要对新型高能释放防除冰技术进行研发。
发明内容
针对现有的整流罩防除冰装置能源消耗巨大、装置复杂且热惯性大，在实际应用中具有局限性不足，本发明旨在提供一种水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其通过加热的除冰液及水力空化能量释放并应用于整流罩防除冰技术中，综合利用除冰液热能和水力空化释放的热能及冲击振动能以达到整流罩防除冰目的。
为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：
首先本发明公开了一种水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，包括，
整流罩蒙皮；
加热部，其位于整流罩蒙皮内侧；
空化气泡发生层，其位于整流罩蒙皮的外侧；
除冰液流道罩，其位于加热部的内侧，其具有除冰液流道腔；
除冰液喷嘴，其与除冰液流道罩连接，除冰液喷嘴的出口穿过整流罩蒙皮，从除冰液喷嘴喷出的除冰液能够在整流罩蒙皮的外侧形成空化气泡发生层；
盘状部件，其周缘连接于整流罩蒙皮、加热部和除冰液流道罩，以形成用于存储除冰液的腔体。
进一步，所述加热部为电加热垫。
进一步，所述电加热垫连接导线，导线穿过所述盘状部件。
进一步，所述除冰液喷嘴通过流量阀与除冰液流道腔连接。
进一步，所述盘状部件的底侧开设整流罩安装孔。
进一步，所述盘状部件的底侧开设除冰液添加口。
进一步，所述除冰液喷嘴包括伞状部和管状部，伞状部与管状部连通，伞状部的周缘开设多个出口，伞状部穿过整流罩蒙皮，从伞状部的出口的除冰液能够在整流罩蒙皮的外侧形成空化气泡发生层。
进一步，所述管状部的底侧周缘设有螺纹。
进一步，所述的空化气泡发生层由遇水可以反应生成气泡的酸碱物质粉末复合压制而成。
进一步，所述酸碱物质粉末为碳酸氢钠粉末和酒石酸粉末。
本发明的运行原理是：所述的除冰液通过整流罩高速旋转所产生的离心力进入除冰液流道罩，并流经除冰液流道腔到除冰液喷嘴，所述除冰液喷嘴在防除冰过程中喷射经电加热垫加热的除冰液形成水膜，且除冰液促进空化气泡发生层进行反应生成气泡，所述的气泡在水膜内部由于内外气压差发生水利空化，释放空化能量进行防除冰。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
1、本发明所使用的除冰装置，是基于水力空化原理和除冰液相结合而制作的，其能够使用水力空化产生的气泡击打蒙皮，从而使机翼振动产生热能，进而，结合除冰液和加热部进行除冰，而且，由于其原理简单，部件相对来说不复杂，可以布置在整流罩内侧，而对整流罩没有影响，从而简化了装置复杂度，可实施性高，适用于各种机型的机翼除冰。
2、本发明中，使用被动驱动的方式进行驱动，具体的说，本发明不设动力机构，而是采用发动机作为动力来源，通过发动机的旋转使得本装置中存储的除冰液通过喷头喷出，从而减少整个装置的复杂度，提升产品的稳定性。
3、本发明中，采用了特殊形状的喷头，使得喷头的喷射方向是向四周喷射，由于飞机在飞行的时候是需要面临大气的阻力的，因此除冰液的喷射方向实际上是伞状，恰好可以覆盖空化气泡发生层，使得空化气泡发生层能够发生热化学反应，达到除冰的目的。
4、本发明还可以通过改变空化流体压力、温度及空化核含量控制水利空化效果，适用范围广。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是实施例1所示的水力空化与除冰液联合防/除冰整流罩示意图，
图2是实施例1所示的除冰液喷射头示意图，
图3是实施例1所示的整流罩底部盘状部件示意图，
图4是实施例1所示的除冰液流道罩示意图。
图中，1、空化气泡发生层，2、除冰液喷嘴，3、整流罩蒙皮，4、电加热垫，5、除冰液流道罩，6、除冰液流道腔，7、整流罩底部盘状部件，8、除冰液添加口，9、整流罩安装孔，10、导线孔，11、腔体，12、出口，13、除冰液喷嘴安装管，14、流量阀。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所述，针对现有的整流罩防除冰装置能源消耗巨大、装置复杂且热惯性大，在实际应用中具有局限性不足，本发明旨在提供一种水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其通过加热的除冰液及水力空化能量释放并应用于整流罩防除冰技术中，综合利用除冰液热能和水力空化释放的热能及冲击振动能以达到整流罩防除冰目的，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。
实施例1
首先本发明公开了一种水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其可以用于飞机航空发动机，包括整流罩蒙皮3、加热部、空化气泡发生层1、除冰液流道罩5、除冰液喷嘴2和盘状部件7，其中，加热部于整流罩蒙皮3内侧，空化气泡发生层1位于整流罩蒙皮3的外侧，除冰液流道罩5位于加热部的内侧，其具有除冰液流道腔6；除冰液喷嘴2与除冰液流道罩5连接，除冰液喷嘴2的出口12穿过整流罩蒙皮3，从除冰液喷嘴2喷出的除冰液能够在整流罩蒙皮3的外侧形成空化气泡发生层1；盘状部件7周缘连接于整流罩蒙皮3、加热部和除冰液流道罩5，以形成用于存储除冰液的腔体11。
可以理解的是，整流罩蒙皮3可以使用现有的整流罩的蒙皮，在此不再赘述。
所述加热部为电加热垫4，所述电加热垫4连接导线，导线穿过所述盘状部件7。可以理解的是，电加热垫4的作用是用于整流罩蒙皮3，由于整流罩蒙皮3通常采用导热性能良好的材料，因此电加热垫4能够加热整流罩蒙皮3，进而加热蒙皮外侧的空化气泡发生层1，进而使得空化气泡发生层1能够保持液态。
可以理解的是，所述除冰液喷嘴2通过流量阀14与除冰液流道腔6连接。
需要说明的是，所述整流罩蒙皮3呈半球形罩体状，所述除冰液流道罩5的主体呈半球形罩体状，所述除冰液流道罩5的主体内具有空隙，空隙即为除冰液流道腔6，用于除冰液的运输；同时，除冰液流道罩5内侧开设连通外界与除冰液流道腔6的除冰液流入口。
除冰液在腔体11中，通过整流罩高速旋转产生的离心力进入除冰液流道腔6，并经流量阀14由除冰液喷喷射至空化气泡发生层1表面。
所述盘状部件7的底侧开设整流罩安装孔9。
所述盘状部件7的底侧开设除冰液添加口8。
所述除冰液喷嘴2包括伞状部和管状部，伞状部与管状部连通，伞状部的周缘开设多个出口12，伞状部穿过整流罩蒙皮3，从伞状部的出口12的除冰液能够在整流罩蒙皮3的外侧形成空化气泡发生层1。
所述管状部的底侧周缘设有螺纹，以作为连接手段。
所述的空化气泡发生层1由遇水可以反应生成气泡的酸碱物质粉末复合压制而成，在本实施例中，所述酸碱物质粉末为碳酸氢钠粉末和酒石酸粉末。
需要注意的是，所述盘状部件7的中心开设整流罩安装孔9，以便于将其安装于飞机发动机。
本实施例的运行原理是：所述的除冰液通过整流罩高速旋转所产生的离心力进入除冰液流道罩5，并流经除冰液流道腔6到除冰液喷嘴2，所述除冰液喷嘴2在防除冰过程中喷射经电加热垫4加热的除冰液形成水膜，且除冰液促进空化气泡发生层1进行反应生成气泡，所述的气泡在水膜内部由于内外气压差发生水利空化，释放空化能量进行防除冰。
可以理解的是，如图1和图2所示，位于整流罩底部的盘状部件7通过密封胶与整流罩防除冰部分胶结而成，整个装置通过整流罩安装孔9安装在航空发动机上。电加热垫4在装置中加热除冰液，并将部分热量经过整流罩蒙皮3传递到空化气泡发生层1，以降低整流罩表面结冰几率；除冰液在整流罩内腔中，通过整流罩高速旋转产生的离心力进入除冰液流道腔6，并经流量阀14由除冰液喷嘴2喷射至空化气泡发生层1表面；除冰液喷嘴2上有小孔状的出口12，并通过除冰液喷嘴2安装管与流量阀14连接。
如图3和图4所示，整流罩底部盘状部件7上有一个除冰液添加口8，并均布分布八个电加热垫4导线孔10；电加热垫4导线孔10用于电加热垫4导线可通过导电滑环等装置实现与外部整流罩进行供电控制连接；除冰液流道罩5内部设有除冰液流道腔6，本发明中除冰液流道腔6设置均布四排除冰液流入口，实际应用中可设置多于四排。需要注意的是，此处的四排除冰液流入口是指，平行于盘状部件7的多个成排的除冰液流入口。
实施例2
实施例2公开了一种航空发动机的除冰方法，使用如实施例1所述的水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，包括以下步骤：
1)在空腔内添加除冰液；
2)整流罩在飞行的过程中高速旋转，所述的除冰液通过整流罩高速旋转所产生的离心力进入除冰液流道罩5，并流经除冰液流道腔6到除冰液喷嘴2；
3)所述除冰液喷嘴2在防除冰过程中喷射经电加热垫4加热的除冰液形成水膜，且除冰液促进空化气泡发生层1进行反应生成气泡，所述的气泡在水膜内部由于内外气压差发生水利空化，释放空化能量进行防除冰。
使用中，需要对空化气泡发生层11进行定期检查，保证空化气泡发生层11酸碱物质粉末的反应用量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于，包括，
整流罩蒙皮；
加热部，其位于整流罩蒙皮内侧；
空化气泡发生层，其位于整流罩蒙皮的外侧；
除冰液流道罩，其位于加热部的内侧，其具有除冰液流道腔；
除冰液喷嘴，其与除冰液流道罩连接，除冰液喷嘴的出口穿过整流罩蒙皮，从除冰液喷嘴喷出的除冰液能够在整流罩蒙皮的外侧形成空化气泡发生层；
盘状部件，其周缘连接于整流罩蒙皮、加热部和除冰液流道罩，以形成用于存储除冰液的腔体；
所述的除冰液通过整流罩高速旋转所产生的离心力进入除冰液流道罩，并流经除冰液流道腔到除冰液喷嘴，所述除冰液喷嘴在防除冰过程中喷射经电加热垫加热的除冰液形成水膜，且除冰液促进空化气泡发生层进行反应生成气泡，所述的气泡在水膜内部由于内外气压差发生水利空化，释放空化能量进行防除冰。
2.如权利要求1所述的水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于，所述加热部为电加热垫。
3.如权利要求2所述的水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于，所述电加热垫连接导线，导线穿过所述盘状部件。
4.如权利要求1所述的水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于，所述除冰液喷嘴通过流量阀与除冰液流道腔连接。
5.如权利要求1所述的水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于，所述盘状部件的底侧开设整流罩安装孔。
6.如权利要求1或5所述的水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于，所述盘状部件的底侧开设除冰液添加口。
7.如权利要求1所述的水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于，所述除冰液喷嘴包括伞状部和管状部，伞状部与管状部连通，伞状部的周缘开设多个出口，伞状部穿过整流罩蒙皮，从伞状部的出口的除冰液能够在整流罩蒙皮的外侧形成空化气泡发生层。
8.如权利要求7所述的水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于，所述管状部的底侧周缘设有螺纹。
9.如权利要求1所述的水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于，所述的空化气泡发生层由遇水可以反应生成气泡的酸碱物质粉末复合压制而成。
10.根据权利要求9所述一种水膜空化与除冰液联合防除冰整流罩，其特征在于：所述酸碱物质粉末为碳酸氢钠粉末和酒石酸粉末。
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