CN208803910U - 分流环气膜防冰装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种分流环气膜防冰装置，其可减少防冰引气需求量。所述的分流环气膜防冰装置包括分流环以及设置在所述分流环内的集气腔，所述集气腔设置有对准分流环鼻部的冲击孔，其中，所述分流环包括在分流环外侧壁上设置的上表面气膜孔，所述上表面气膜孔为沿气流方向向后倾斜的斜孔。

Description

分流环气膜防冰装置

技术领域

本实用新型涉及分流环气膜防冰装置。

背景技术

商用航空发动机对结冰非常敏感，极易造成危险。一旦发动机进气道部件结冰，会改变进气道部件的空气动力特性，增加流动阻力，造成进气流场分布不均，轻者发生气流畸变，影响发动机的工作稳定性，严重时它可能导致熄火停车，造成致命后果。因此，发动机进气道部件对商用航空发动机防冰设计工作提出了要求。

一种防冰装置在航空发动机的分流环内部采用内外壳体之间增加横向绕流肋，绕流肋与内壳体相连的结构。为了不影响在保证防冰效果的前提下尽可能减少防冰引气，增强内表面换热效果是目前设计的主要方案。在这样的方案中，主要采用换热的方式保证分流环维持在一定温度不出现结冰，然而为了处理液态水含量较大的工况下液态水向后溢流凝结成冰的问题，需要采用干防冰的方式将分流环表面的水都蒸发完。采用此种防冰方式对于热气量的需求较大，部分工况可能无法满足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分流环气膜防冰装置，其可减少防冰引气需求量。

一种分流环气膜防冰装置包括分流环以及设置在所述分流环内的集气腔，所述集气腔设置有对准分流环鼻部的冲击孔，其中，所述分流环包括在分流环外侧壁上设置的上表面气膜孔，所述上表面气膜孔为沿气流方向向后倾斜的斜孔。

在一个实施方式中，所述分流环还包括在分流环内侧壁上设置的下表面气膜孔，所述下表面气膜孔为气流方向向后倾斜的斜孔。

在一个实施方式中，所述分流环与所述集气腔之间通过多根支撑柱连接，所述支撑柱为换热元件。

在一个实施方式中，所述集气腔连接有防冰引气管，所述防冰引气管用于从高压压气机中引入高压热气。

在一个实施方式中，在所述分流环外侧壁上沿整个圆周方向设置有至少两排上表面气膜孔，相邻两排上表面气膜孔在轴向上彼此错开。

在一个实施方式中，在所述分流环内侧壁上沿整个圆周方向设置有至少两排下表面气膜孔，相邻两排下表面气膜孔在轴向上彼此错开。

集气腔引入的热气在与分流环前缘鼻部发生换热后仍然保持较高的温度，从分流环表面开的气膜孔中流出，在分流环外表面形成气膜，降低分流环表面的局部水收集率和表面气膜温度，减少向后溢流水的质量，提高溢流水的温度，保证分流环防冰系统在采用湿防冰的情况下仍能较好的防冰，由于二次利用排出的防冰热气，因此可减少防冰引气需求量。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是作为一个比较例的分流环气膜防冰装置的示意图。

图2是图1所示的分流环气膜防冰装置的防冰原理图。

图3是根据本发明的分流环气膜防冰装置的一个实施方式的示意图。

图4是图3所示实施方式中上下表面气膜孔的排布位置示意图。

图5是图3所示实施方式中上表面气膜孔排布示意图。

图6是根据本发明的分流环气膜防冰装置形成气膜的示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

航空发动机是关于纵向轴线呈轴对称设置的，风扇通过发动机进气口吸入空气，在风扇的下游侧，空气在内涵流道和外涵流道之间由分流器分离。分流环与风扇增压级导叶以及外涵道支板相连，其内腔通常为环形腔。

在图1和图2中仅示出了航空发动机的一部分。如图1和图2所示，分流环1将风扇吸入的冷空气A分别引导到外函流道、内涵流道，分流环1通过防冰引气管2从高压压气机引入一定量的高压热气B来实现分流环1内、外表面防冰，以免出现分流环结冰现象，影响发动机性能。此类分流环防冰系统的出气孔开设在导叶后的遮蔽区和上表面偏后的地方，无法形成气膜，对于排出的防冰热气无法进行防冰方面的再利用。

如图3所示，根据本发明的分流环防冰装置包括分流环1，防冰引气管2，防冰集气腔3，其中分流环1通过小型的支撑柱7与防冰集气腔3相连，支撑柱7通过铆钉或者焊接等手段进行固定，支撑柱7可以是换热元件，将热量引导到分流环1的外侧壁11或内侧壁12。在防冰集气腔3正对分流环1的前缘鼻部13处开防冰集气腔冲击孔4，分流环1在冲击孔4的冲击区外的外侧壁11、内侧壁12分别设置周向双排的分流环上表面气膜孔5和分流环下表面气膜孔6，在另一实施例中，双排改变为至少一排。

图4示出了为沿轴向观察分流环内表面并展平后局部的效果，冲击区域131仅示出了两个，在分流环1的鼻部13的周向可以设置有多个这样的对应于冲击孔4的冲击区域131。同样地，在图4中，上表面气膜孔5和下表面气膜孔6也是局部显示。

图5为分流环1外侧壁11上的上表面气膜孔5位置示意图。相邻两排上表面气膜孔5沿分流环1的圆周方向C1布置，在轴向C2，相邻两排上表面气膜孔5彼此错开。从图4中可以看出，相邻两排下表面气膜孔6也彼此错开。

前述实施方式通过引入气膜孔5、6进行排气，在分流环外部形成气膜，降低分流环表面的水收集率，提高分流环外表面局部温度，降低溢流水结冰的可能。该防冰结构的具体机理在于，对于分流环前缘，即气膜孔之前的部分，依靠从防冰集气腔3喷出的防冰热气防冰，内外侧壁11、12上的气膜孔5、6减小了分流环前缘向后导热的分流环截面积，降低了向后的导热量，并且对于分流环1后部，即气膜孔5、6之后的部分，由于分流环1的上表面气膜孔5和分流环下表面气膜孔6均为向后倾斜的斜孔，保证排出的防冰热气能较好的防冰气膜，且在不开防冰的时候水滴不会进入防冰腔。如图6，将部分直径小动能小的水51滴吹扫至远离分流环外侧壁表面的位置；并保证分流环表面形成的防冰气膜区气体温度较高，部分直径大动能较大的水滴即使没有被吹扫太远，还是会在气膜区被加热至0℃以上，防止水滴向后溢流的时候发生结冰。

前述实施方式的有益效果体现在：

在分流环表面开槽后，从高压压气机引过来的热气在与分流环前缘发生换热后仍然保持较高的温度，从分流环表面开的气膜孔5、6中流出，在分流环外表面形成气膜，降低分流环表面的局部水收集率和表面气膜温度，减少向后溢流水的质量，提高溢流水的温度，保证分流环防冰系统在采用湿防冰的情况下仍能较好的防冰，防止溢流水结冰，气膜孔向后开，保证水滴不会进入气膜孔。二次利用排出的防冰热气，因此可减少防冰引气需求量。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (6)

1.分流环气膜防冰装置，包括分流环以及设置在所述分流环内的集气腔，所述集气腔设置有对准分流环鼻部的冲击孔，其特征在于，所述分流环包括在分流环外侧壁上设置的上表面气膜孔，所述上表面气膜孔为沿气流方向向后倾斜的斜孔。

2.如权利要求1所述的分流环气膜防冰装置，其特征在于，所述分流环还包括在分流环内侧壁上设置的下表面气膜孔，所述下表面气膜孔为气流方向向后倾斜的斜孔。

3.如权利要求1所述的分流环气膜防冰装置，其特征在于，所述分流环与所述集气腔之间通过多根支撑柱连接，所述支撑柱为换热元件。

4.如权利要求1所述的分流环气膜防冰装置，其特征在于，所述集气腔连接有防冰引气管，所述防冰引气管用于从高压压气机中引入高压热气。

5.如权利要求1所述的分流环气膜防冰装置，其特征在于，在所述分流环外侧壁上沿整个圆周方向设置有至少两排上表面气膜孔，相邻两排上表面气膜孔在轴向上彼此错开。

6.如权利要求2所述的分流环气膜防冰装置，其特征在于，在所述分流环内侧壁上沿整个圆周方向设置有至少两排下表面气膜孔，相邻两排下表面气膜孔在轴向上彼此错开。