JP2005248764A - Air bleeding system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、航空機用エンジンの圧縮部から抽出された空気の少なくとも一部をエンジンインテークの前縁部に導入し、該エンジンナセルの前縁部を加熱し防氷を行う抽気システムに関する。 The present invention relates to an extraction system that introduces at least a part of air extracted from a compression part of an aircraft engine into a front edge part of an engine intake and heats the front edge part of the engine nacelle to prevent ice.
ジェットエンジンやターボプロップエンジン等のエンジンを有する航空機において、エンジンに空気を導入するための空気導入部であるエンジンインテーク、例えばカウリング部に設けた空気導入部やエンジンナセルの前端部に氷が付着すると、エンジン出力の低下や、剥離した氷塊をエンジンが吸入することによるエンジンの破損が起こり得る。そこで、エンジンインテークへの着氷の防止を図るべく、種々のエンジンインテーク防氷システムが考えられてきている。このようなエンジンインテーク防氷システムの一例として、図5に概略図を示すように、エンジン圧縮部から防氷抽気導入弁aを経てエンジンインテークであるエンジンナセルbの前縁部b1に達する防氷抽気ラインcに抽気を導入し、抽気によりこのエンジンナセルbの前縁部b1を加熱して着氷を防止するサーマルアンチアイス方式と呼ばれるものが挙げられる(例えば特許文献1を参照)。
しかして、エンジンインテークの前縁部を抽気により加熱するサーマルアンチアイス方式を採用したエンジンインテーク防氷システムにおいて、従来は、導入された抽気はそのまま外部に排出されていた。 Thus, in an engine intake anti-icing system that employs a thermal anti-ice system in which the leading edge of the engine intake is heated by extraction, conventionally, the introduced extraction has been discharged to the outside as it is.
ところが、このような構成では、高温の抽気をエンジンが吸入することによるエンジンの不安定化、及び出力低下といった不具合の発生が避けられなかった。さらに、エンジンインテークに導入する抽気は使い捨てとなるので、エンジン圧縮部はこの分の抽気を余分に作り出す必要があり、エンジン効率が低下する不具合の発生も避けられなかった。 However, with such a configuration, it has been unavoidable that problems such as instability of the engine and reduction in output due to the intake of high-temperature bleed air by the engine are unavoidable. Furthermore, since the bleed air to be introduced into the engine intake is disposable, the engine compression section has to create extra bleed air for this amount, and it has been unavoidable that the engine efficiency is reduced.
本発明は、以上に述べた問題を解決すべく、エンジンの圧縮部から空気を抽出してエンジンインテークの前端部に導入する抽気システムを構成するものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention constitutes an extraction system that extracts air from the compression portion of the engine and introduces it into the front end portion of the engine intake.
すなわち、本発明に係る抽気システムは、航空機用エンジンの圧縮部から圧縮空気を抽出し、抽出された空気である抽気の少なくとも一部を、エンジンインテークの前縁部に位置する防氷加熱部を有する防氷抽気ラインに導入することにより、エンジンインテークの前縁部を加熱し防氷を行う抽気システムであって、前記防氷抽気ラインに導入した抽気を、次段の空調システムに導入することを特徴とする。 That is, the extraction system according to the present invention extracts compressed air from a compression unit of an aircraft engine, and includes an anti-icing heating unit positioned at the front edge of the engine intake for at least part of the extracted extraction air. An bleed system that heats the leading edge of the engine intake to prevent ice by introducing it into the anti-ic bleed line, and introduces the bleed air introduced into the anti-ic bleed line into the next-stage air conditioning system It is characterized by.
このようなものであれば、防氷抽気ラインの防氷加熱部に導入した抽気によりエンジンインテークの前縁部を加熱しつつ、この抽気を次段の空調システムに導入するようにしているので、高温の抽気をエンジンが吸入することによるエンジンの不安定化及び出力低下といった、従来の高温高圧の圧縮空気をエンジンインテークの前縁部に導入してそのまま排出する構成において発生する不具合を抑えることができる。 If this is the case, while the leading edge of the engine intake is heated by the bleed air introduced into the anti-icing heating part of the anti-icing bleed line, this bleed air is introduced into the next air conditioning system. It is possible to suppress problems that occur in a configuration in which conventional high-temperature and high-pressure compressed air is introduced into the front edge portion of the engine intake and discharged as it is, such as engine instability and output reduction due to intake of high-temperature bleed air by the engine. it can.
また、エンジンインテークの前縁部に導入するための高圧空気を余分に作り出すことに伴うエンジン効率の低下を抑え、エンジン消費燃料の節約を図ることができる。 In addition, it is possible to suppress a reduction in engine efficiency due to the generation of extra high-pressure air to be introduced into the front edge portion of the engine intake, thereby saving engine fuel consumption.
さらに、エンジンの圧縮室から抽出された抽気は、ラムエアとの熱交換により抽気の温度を低下させる機能を有するヒートエクスチェンジャであるプリクーラを介して空調システムに導入する態様が広く用いられているが、上述したような構成を採用すれば、防氷抽気ラインに導入した抽気の温度を前記防氷加熱部の表面においてエンジンインテークの前縁部と熱交換を行うことにより低下させるスキンヒートエクスチェンジャとしての機能を有するので、前記プリクーラの小型化ないし省略を図ることができる。特に、プリクーラを省略する態様を採用すればプリクーラに供給するエンジンファンエアが不必要になり、エンジン効率の向上を図ることができる。 Furthermore, a mode in which the extracted air extracted from the compression chamber of the engine is introduced into the air conditioning system through a precooler that is a heat exchanger having a function of reducing the temperature of the extracted air by heat exchange with the ram air is widely used. As a skin heat exchanger that reduces the temperature of the bleed air introduced into the anti-icing bleed line by exchanging heat with the front edge of the engine intake on the surface of the anti-icing heating unit if the configuration as described above is adopted. Therefore, the precooler can be downsized or omitted. In particular, if an embodiment in which the precooler is omitted is employed, engine fan air supplied to the precooler becomes unnecessary, and engine efficiency can be improved.
なお、本発明において、空調システムとは、抽気システムから抽気の供給を受け、調温、調圧するものである。 In the present invention, the air conditioning system is a system that receives supply of extraction air from the extraction system, and adjusts temperature and pressure.
本発明に係る抽気システムによれば、エンジンインテークの前縁部に位置する防氷加熱部を有する防氷抽気ラインに導入した抽気の全量を抽気の調温、調圧を行う空調システムに導入するので、高温の抽気をエンジンが吸入することに伴うエンジンの不安定化等の不具合を解消することができる。 According to the bleed system according to the present invention, the entire amount of the bleed air introduced into the anti-icing bleed line having the anti-icing heating part located at the front edge of the engine intake is introduced into the air conditioning system that controls the temperature and pressure of the bleed air. As a result, problems such as engine instability due to the intake of high-temperature bleed air by the engine can be solved.
本発明の第1実施形態を、図面を参照して以下に説明する。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この実施形態に係る航空機は、図1に示すように、前方から順に、前方から取り入れられた空気を圧縮する圧縮部11、前記圧縮部11で圧縮された空気と燃料とを混合して燃焼させる燃焼室12、及び前記燃焼室12内において発生した燃焼エネルギーを航空機の推進力に転換するタービン部13を有するエンジン1と、このエンジン1を被覆する略円筒状のエンジンナセル2とを具備する。さらに、この航空機においては、エンジンナセル2の前端部を空気導入部であるエンジンインテーク2xとし、空気はエンジンインテーク2xを通過してエンジン1の圧縮部11に取り入れられるようにしている。
As shown in FIG. 1, the aircraft according to this embodiment, in order from the front, compresses the air taken from the front, and mixes and burns the air compressed by the
また、本実施形態では、エンジン1の圧縮部11から圧縮空気である抽気を抽出する抽気システムSと、この抽気システムSの次段に位置し、抽気を調温、調圧した後予圧室に供給する空調システムACとをさらに具備する。前記抽気は、前記圧縮部11内における断熱圧縮により、外気と比較して高温、高圧になっている。
Moreover, in this embodiment, it is located in the extraction system S which extracts the extraction which is compressed air from the
さらに、前記抽気システムSは、抽気の一部をエンジンインテーク2xの前縁部、すなわちエンジンナセル2の前縁部2aに導入し、この抽気によりエンジンナセル2の前縁部2aを加熱し防氷を行うサーマルアンチアイス方式のエンジンインテーク防氷システムとしても機能するようにしている。
Further, the extraction system S introduces a part of the extraction into the front edge portion of the
具体的には、抽気システムSは、前記エンジン1の圧縮部11と前記空調システムACとを接続する主抽気ライン3と、前記主抽気ライン3に設けた防氷抽気取入口3aから分岐し、前記防氷抽気取入口3aの下流に設けた防氷抽気還流口3bにおいて前記主抽気ライン3に合流する防氷抽気ライン4とを具備する。
Specifically, the extraction system S branches from a
前記主抽気ライン3には、前記防氷抽気取入口3aより上流の部分に、抽気の逆流を防止する逆流防止弁31を、また、前記防氷抽気還流口3bより下流の部分には、空調システムACに異常な高温高圧の空気が流入することを防ぐべく抽気調圧弁32を配置している。さらに、前記抽気調圧弁32の下流には、抽気を冷却するプリクーラ33を配置している。このプリクーラ33は、エンジンナセル2の前縁部2aともラムエアライン331を介して接続されていて、主抽気ライン3を通る抽気と前記ラムエアライン331を介して導入されるラムエアとの熱交換を行うことにより抽気を冷却する構成を有する。なお、前記ラムエアライン331には、ラムエアの流量を調節するラムエアバルブ331aを配置している。
The main
しかして本実施形態では、前記防氷抽気ライン4は、前記防氷抽気取入口3aから前記エンジンナセル2の前縁部2aに達する導入部41と、このエンジンナセル2の前縁部2aに位置し、ループ状に循環する形状の防氷加熱部42と、前記防氷加熱部42と連通し前記防氷抽気還流口3bに達する還流部43とを有する。前記導入部41には、この防氷抽気ライン4に導入する空気量を調整する防氷バルブ44を配置している。そして、この防氷抽気ライン4に導入した抽気はその略全量が前記防氷抽気還流口3bから前記主抽気ライン3を経て次段の空調システムACに導入されるように構成している。なお、前記防氷加熱部42の形状を図2に示す。
Thus, in the present embodiment, the anti-icing
前記空調システムACは、この種の航空機用空調システムとして周知のもの、例えば特開平11−44463号公報記載のもののようと同様の構成を有する。 The air conditioning system AC has a configuration similar to that known as this type of aircraft air conditioning system, for example, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-44463.
本実施形態において、エンジン1の圧縮部11から抽出される高温高圧の圧縮空気である抽気は、以下のように流れる。まず、前記抽気が主抽気ライン3に導入される。次いで、この抽気の一部は、前記防氷抽気取入口3aから分岐して、前記防氷抽気ライン4に導入される。前記防氷抽気ライン4に導入された抽気は、前記導入部41を経て前記防氷加熱部42に達する。この防氷加熱部42において抽気はエンジンナセル2の前縁部2aを周回してこの部位と熱交換を行う。すなわち、該エンジンナセル2の前縁部2aが抽気により加熱される。この抽気の略全量が前記還流部43を経て前記防氷抽気還流口3bにおいて前記主抽気ライン3に合流する。一方、抽気の残りは、主抽気ライン3を経て防氷抽気還流口3bに向かう。防氷抽気還流口3bにおいて合流した抽気は、前記抽気調圧弁32を経て抽気とラムエアとの熱交換を行うヒートエクスチェンジャであるプリクーラ33に導入され、このプリクーラ33において冷却される。そして、プリクーラ33において冷却された抽気は空調システムACに導入され、空調システムACにおいてさらに調温、調圧された後予圧室に供給される。
In the present embodiment, the extraction air that is high-temperature and high-pressure compressed air extracted from the
すなわち、前記防氷抽気ライン4に導入された抽気により前記エンジンナセル2の前縁部2aが加熱され、この部位への氷の付着を防いでいる。また、前記防氷抽気ライン4に導入された抽気は、前記エンジンナセル2の前縁部2aとの熱交換により温度が低下するので、前記プリクーラ33に向かう抽気もまた温度が低下する。
That is, the leading
以上に述べたように、本実施形態に係る防氷システムSを採用すれば、防氷抽気ライン4の防氷加熱部42に導入した抽気によりエンジンインテーク2xの前縁部2aすなわちエンジンナセル2の前縁部2aを加熱しつつ、前記防氷抽気ライン4に導入された抽気の略全量を前記防氷抽気還流口3bにおいて前記主抽気ライン3に合流させているので、エンジン1が高温の抽気を吸入することにより引き起こされる不安定化や出力の低下といった不具合の発生を防ぐことができる。また、エンジンナセルの前縁部に抽気を導入してそのまま外部に排出する場合には、外部に排出される分の抽気を余分に作り出す必要がありそのことに伴うエンジン効率の低下が生じるところ、本実施形態においては前記防氷抽気ライン4に導入してエンジンナセル2の前縁部2aの加熱に用いた抽気の略全量を主抽気ライン3に合流させて空調システムACに導入しているので、この不具合の発生を防ぐこともできる。
As described above, when the anti-icing system S according to the present embodiment is employed, the leading
また、上述したように前記防氷抽気ライン4に導入された抽気はエンジンナセル2の前縁部2aとの熱交換により冷却されるので、プリクーラ33の小型化を図ることができる。
Further, as described above, the bleed air introduced into the anti-icing
次に、本発明の第2実施形態を、図面を参照して以下に説明する。なお、上述した第1実施形態に対応する部位には、同一の名称及び符号を付している。 Next, a second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same name and code | symbol are attached | subjected to the site | part corresponding to 1st Embodiment mentioned above.
この実施形態に係る航空機は、図3に示すように、前方から順に、前方から取り入れられた空気を圧縮する圧縮部11、前記圧縮部11で圧縮された空気と燃料とを混合して燃焼させる燃焼室12、及び前記燃焼室12内において発生した燃焼エネルギーを航空機の推進力に転換するタービン部13を有するエンジン1と、このエンジン1を被覆する略円筒状のエンジンナセル2とを具備する。そして、この航空機においても、エンジンナセル2の前端部を空気導入部であるエンジンインテーク2xとし、空気はエンジンインテーク2xを通過してエンジン1の圧縮部11に取り入れられるようにしている。
As shown in FIG. 3, the aircraft according to this embodiment, in order from the front, compresses the air taken from the front, and mixes and burns the air compressed by the
また、本実施形態では、エンジン1の圧縮部11から高温高圧の圧縮空気である抽気を抽出する抽気システムSと、この抽気システムSの次段に位置し、抽気を調温、調圧した後予圧室に供給する空調システムACとをさらに具備する。前記抽気は、前記圧縮部11内における断熱圧縮により、外気と比較して高温、高圧になっている。
Further, in the present embodiment, the extraction system S that extracts the extraction air, which is high-temperature and high-pressure compressed air, from the
前記抽気システムSは、抽気の略全量をエンジンインテーク2xの前縁部、すなわちエンジンナセル2の前縁部2aに導入し、この抽気によりエンジンナセル2の前縁部2aを加熱し防氷を行うサーマルアンチアイス方式のエンジンインテーク防氷システムとしても機能するようにしている。さらに、この抽気の略全量を次段の空調システムACに導入するように構成している。
The bleed system S introduces substantially the entire amount of bleed air into the front edge portion of the
具体的には、抽気システムSは、前記エンジン1の圧縮部11からエンジンナセル2の前縁部2aを経由して空調システムACに達する主抽気ライン6を具備する。
Specifically, the extraction system S includes a main extraction line 6 that reaches the air conditioning system AC from the
前記主抽気ライン6は、前記エンジン1の圧縮部11とエンジンナセル2の前縁部2aとを接続する導入部61と、エンジンナセル2の前縁部2aに位置する防氷加熱部62と、エンジンナセル2の前縁部2aと前記空調システムACとを接続する還流部63とを具備する。なお、前記導入部61、前記防氷加熱部62、及び前記還流部63は、全て連通している。また、前記防氷加熱部62は、図4に示すようにエンジンナセル2の前縁部2aに千鳥状に形成している。
The main bleed line 6 includes an
しかして本実施形態では、この主抽気ライン6に導入された抽気の略全量が、前記導入部61、前記防氷加熱部62、前記還流部63を経て前記空調システムACに導入されるよう構成している。
Therefore, in the present embodiment, a configuration in which substantially the entire amount of the bleed air introduced into the main bleed line 6 is introduced into the air conditioning system AC through the
また、前記導入部61には、抽気の逆流を防止する逆流防止弁611を配置しているとともに、この逆流防止弁611の下流には主抽気ライン6に導入する空気量を調整する防氷バルブ612を配置している。また、前記還流部63には、空調システムACに異常な高温高圧の空気が流入することを防ぐべく抽気調圧弁631を配置している。
The
前記空調システムACは、この種の航空機用空調システムとして周知のもの、例えば特開平11−44463号公報記載のもののようと同様の構成を有する。 The air conditioning system AC has a configuration similar to that known as this type of aircraft air conditioning system, for example, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-44463.
本実施形態に係るエンジン1において、エンジン1の圧縮部から抽出される高温高圧の圧縮空気である抽気は、以下のように流れる。まず、前記抽気の略全量が主抽気ライン6の導入部61に導入される。次いで、この抽気は、その略全量が前記防氷加熱部62に達する。防氷加熱部62に達した抽気は、エンジンナセル2の前縁部2aと熱交換を行いつつ前記還流部63に向かう。すなわち、前記熱交換により、前記エンジンナセル2の前縁部2aは加熱され、前記抽気は冷却される。そして、冷却された抽気の略全量が前記還流部63を経て次段の空調システムACに導入され、この空調システムACにおいて調温、調圧された後予圧室に供給される。すなわち、本実施形態では、前記主通気ライン6が、上述した第1実施形態における防氷通気ライン4としての機能をも備える。
In the engine 1 according to the present embodiment, the extraction air that is high-temperature and high-pressure compressed air extracted from the compression unit of the engine 1 flows as follows. First, substantially the entire amount of the bleed air is introduced into the
本実施形態に係る抽気システムSを採用すれば、前記主抽気ライン6の防氷加熱部62に導入された抽気の全量が前記還流部63を経て次段の空調システムACに導入されるので、上述した第1実施形態に係る抽気システムSにおける主要な効果の全てを得ることができる。
If the extraction system S according to the present embodiment is employed, the entire amount of extraction air introduced into the
さらに、本実施形態では、防氷加熱部62を千鳥状に形成しているので、防氷加熱部62の表面積が大きく、従って抽気とエンジンインテーク2xの前縁部2aすなわちエンジンナセル2の前縁部2aとの熱交換をより完全に行い抽気の温度を十分下げてから空調システムACに供給することができる。すなわち、この防氷加熱部62を抽気とエンジンナセル2の前縁部2aとの熱交換を行うスキンヒートエクスチェンジャとして機能させることにより、第1実施形態におけるプリクーラ33を省略して構造の簡素化を図るとともに、前記プリクーラ33を省略することによりこのプリクーラ33に供給するエンジンファンエアも必要がなくなるので、エンジン効率のさらなる向上を図ることができる。なお、このような効果は、例えば防氷加熱部62をエンジンナセル2の前縁部2aにおいて螺旋状に周回する形状に形成したもの等によっても得ることができる。
Further, in the present embodiment, since the
なお、本発明は上述した実施形態に限られない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
例えば、防氷加熱部は、エンジンナセルの前縁部に位置し、抽気とエンジンナセルの前縁部との熱交換を行うヒートエクスチェンジャとしての機能を有するものであれば、その形状は任意に設定してよい。 For example, if the anti-icing heating part is located at the front edge of the engine nacelle and has a function as a heat exchanger for exchanging heat between the bleed air and the front edge of the engine nacelle, the shape thereof is arbitrary. May be set.
また、防氷加熱部を有する防氷抽気ラインに導入した抽気の少なくとも一部を次段の空調システムに導入するよう構成したものであれば、抽気システムの抽気ラインの構成は上述した第1及び第2実施形態に述べた以外の構成を採用してもよい。 Further, as long as at least a part of the bleed air introduced into the anti-icing bleed line having the anti-icing heating unit is configured to be introduced into the next-stage air conditioning system, the configuration of the bleed line of the bleed system is the above-described first and A configuration other than that described in the second embodiment may be employed.
さらに、エンジンナセルの前端部以外の部位に空気導入部であるエンジンインテークを形成している航空機において、エンジンインテークの前縁部に位置する防氷加熱部を有する防氷抽気ラインに抽気を導入して該エンジンインテークの前縁部を加熱し、前記防氷抽気ラインに導入した抽気を次段である空調システムに導入するようにしてもよい。 Further, in an aircraft in which an engine intake that is an air introduction portion is formed in a portion other than the front end portion of the engine nacelle, bleed air is introduced into an anti-icing bleed line having an anti-icing heating portion located at a front edge portion of the engine intake. Then, the front edge of the engine intake may be heated, and the bleed air introduced into the anti-icing bleed line may be introduced into the air conditioning system as the next stage.
このような構成によっても、抽気の少なくとも一部は排出されずに空調システムに導入されるので、高温の抽気をエンジンが吸入することに伴う不具合を抑えること、及びエンジンインテークの前縁部に排出するための抽気を余分に作り出すことに伴うエンジン効率の低下を抑えることを実現できる。さらに、抽気とエンジンインテークの前縁部との熱交換により抽気を冷却するので、プリクーラを小型化ないし省略することも実現できる。 Even with such a configuration, since at least a part of the bleed air is introduced into the air conditioning system without being discharged, it is possible to suppress problems associated with the intake of high-temperature bleed air by the engine and to discharge it to the front edge of the engine intake. Therefore, it is possible to suppress a decrease in engine efficiency caused by generating extra bleed air for the purpose. Further, since the extraction air is cooled by heat exchange between the extraction air and the front edge portion of the engine intake, it is possible to reduce the size or omit the precooler.
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。 In addition, various changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
S…抽気システム
AC…空調システム
1…エンジン
11…圧縮部
2…エンジンナセル
2x…エンジンインテーク
2a…エンジンナセルの前縁部
4…防氷抽気ライン
6…抽気ライン(防氷抽気ライン)
42、62…防氷加熱部
S ... Bleeding system AC ... Air conditioning system 1 ...
42, 62 ... Anti-icing heating section
Claims (1)
By extracting compressed air from the compression part of an aircraft engine and introducing at least part of the extracted air, which is the extracted air, into an anti-icing extraction line having an anti-icing heating part located at the front edge of the engine intake A bleed system that heats a front edge of an engine intake and performs ice prevention, wherein the bleed air introduced into the anti-icing bleed line is introduced into a next-stage air conditioning system.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015523485A (en) * | 2012-04-27 | 2015-08-13 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Air valve driven by vane type rotary actuator |
US9945247B2 (en) | 2014-08-26 | 2018-04-17 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine anti-icing system |
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2004
- 2004-03-02 JP JP2004058053A patent/JP2005248764A/en active Pending
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US9945247B2 (en) | 2014-08-26 | 2018-04-17 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine anti-icing system |
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