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CN106005431B - 一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置 - Google Patents

一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置，该装置安装在直升机旋翼结冰区域内部，主要部件包括：包铁、防/除冰喷头、除冰液及碳粉喷射气‑液控制系统及用于固定安装的硬质基底；除冰液及碳粉喷射气‑液控制系统包括除冰液源、止回阀、碳粉盒、空气压缩机、液压泵、用于发动机废气热量来加热除冰液的换热器、用于连接气‑液回路的双路连接器、热气及除冰液输送管道及用于测量气‑液回路的压力计；本发明采用喷射碳粉作为结冰凝结核使过冷水滴提前结冰，并喷射加热除冰液的方式，能够对直升机旋翼进行防、除冰工作，具有时间短，耗能低、除冰彻底等特点，能够满足在多种不同恶劣气象环境下及在不同结冰状态下的防、除冰要求。

Description

一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置
技术领域
本发明涉及一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置，属于旋翼防冰和除冰技术领域。
背景技术
直升机旋翼在高空遇含有过冷水滴的云层时会在旋翼迎风表面出现结冰现象，结冰严重时甚至会导致直升机发生飞行事故。现有的直升机旋翼主要通过电热、热气方式进行防/除冰工作，较为成熟的防/除冰技术较少。因此，研究新型快速、高效的直升机旋翼防冰和除冰技术具有重要意义。
过冷水滴是指温度低于零度但仍处于液态状态的水滴，研究发现过冷水滴不结冰的原因主要是因为缺少凝结核，只要在过冷水中存在凝结核便能诱发结晶，并使过冷水滴的温度回升到凝固点，而自然界中的碳粉、空气中的灰尘等微粒均可以作为凝结核诱发过冷水滴结冰。因此，可以根据过冷水滴结冰原理来设计新型的直升机旋翼防/除冰装置。
发明内容
本发明专利主要利用过冷水滴结冰原理，利用设计的新型防/除冰喷头，喷射碳粉作为过冷水滴的凝结核，并喷射加热的除冰液，提出一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置。本发明专利能够对直升机旋翼进行防、除冰工作，具有时间短，耗能低、除冰彻底等特点，能够满足在多种不同恶劣气象环境下及在不同结冰状态下的防、除冰要求。
本发明采用的技术方案是：提供一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置，包括包铁、防/除冰喷头、除冰液及碳粉喷射气液控制系统及用于固定安装的硬质基体；其中：所述的除冰液及碳粉喷射气液控制系统包括除冰液源、止回阀、用于提供碳粉作为结冰凝结核的碳粉盒、用于发动机废气热量来加热除冰液的换热器、用于加压发动机废气的空气压缩机、用于加压喷射除冰液的液压泵、用于连接气-液回路的双路连接器、热气及除冰液输送管道及用于测量气-液回路的压力计；碳粉喷射回路中碳粉盒连接止回阀和双路连接器入口；除冰液喷射回路中换热器连接止回阀和双路连接器入口；两回路中通过设置在双路连接器和防/除冰喷头之间的压力计分别控制气压和液压回路压强。
所述的防/除冰喷头结构为气-液双路喷头，喷头上部为半球结构，下部为套管结构；半球结构可以喷射夹杂碳粉的高压发动机废气，套管结构开设喷嘴，可以喷射发动机废气加热后的除冰液。
所述的防/除冰喷头套管结构中内管、外管均开设用于连接管路的外螺纹；半球结构内部气体通道截面尺寸由内部向外部逐渐减小。
所述的防/除冰喷头安装在硬质基体上，硬质基体与蒙皮相粘接，弦向位置：从前缘至上表面10％弦长，下表面14％弦长，展向位置：起于25％弦长剖面，止于95％弦长剖面。
所述的防/除冰喷头分布在硬质基体安装区域内，沿桨叶长度方向均匀排布；所述的防/除冰喷头伸出旋翼表面总高度不大于25mm。
本发明的有益效果是：
1.本发明借鉴过冷水滴的结冰原理，采用碳粉作为凝结核使过冷水滴提前结冰，并引用直升机发动机高温高压废气的能量，加热除冰液并喷射到旋翼表面使微量的积冰融化，有效地预防和消除直升机旋翼积冰；
2.本发明通过引发动机废气来进行喷射碳粉，并利用发动机废气中的杂质与碳粉一同作为凝结核使过冷水滴在撞击旋翼表面前结冰，较少发动机尾气的污染，提高废气的利用率；
3.本发明采用发动机废气中的高温作为加热除冰液的热源，通过换热器加热除冰液，提高除冰液的除冰效率并减少能耗；
4.本发明用于直升机旋翼的防/除冰，结构简单紧凑，易于操作，重量轻，不会增加直升机过多的重量。
附图说明
图1是防/除冰喷射头的结构示意图。
图2是防/除冰喷射头安装位置示意图。
图3是防/除冰喷射头装配示意图。
图4是除冰液及碳粉喷射气液控制回路示意图。
图5是除冰液及碳粉喷射气液控制回路布置位置示意图。
图中：
1.桨叶；2.防/除冰喷头；3.包铁；4.硬质基体；5.蒙皮；6.除冰液源；7.液压泵；8.止回阀；9.换热器；10.压力计；11.发动机废气源；12.空气压缩机；13.碳粉盒；14.热气管道；15.除冰液管道；16.双路连接器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1所示，防/除冰喷头结构为气-液双路喷头，喷头上部为半球结构，下部为套管结构；半球结构可以喷射夹杂碳粉的高压发动机废气，套管结构开设喷嘴，可以喷射发动机废气加热后的除冰液，为保证喷射范围，将半球结构内部气体通道截面尺寸设计由内部向外部逐渐减小，进而增加半球表面喷口处的速度，增加喷射范围；防/除冰喷头套管结构中内管、外管均开设用于连接管路的外螺纹，便于连接碳粉废气气路和除冰液回路。
如图2和图3所示，防/除冰喷头安装在硬质基体上，且沿桨叶长度方向均匀排布，硬质基体与蒙皮相粘接，弦向位置：从前缘至上表面10％弦长，下表面14％弦长，展向位置：起于25％弦长剖面，止于95％弦长剖面；防/除冰喷头通过预先加工在包铁上的螺纹孔连接在硬质基体上，外部包铁用于保护旋翼，防止过冷水滴结冰后撞击破坏旋翼。
如图4和图5所示，将除冰液及碳粉喷射气液控制系统安装在直升机发动机上方，便于对发动机尾气进行引气。碳粉喷射回路中碳粉盒连接止回阀和双路连接器入口，发动机废气通过空气压缩泵进入废气管路，通向换热器并将废气的热量传递给除冰液，通过二次加压的方式通向碳粉盒，使废气与碳粉混合，并通过双路连接器整合后，经由防/除冰喷头喷射到旋翼外部；除冰液喷射回路中除冰液经液压泵进入除冰液管路，通过换热器加热后经由双路连接器传输到防/除冰喷头，并喷射到旋翼表面进行除冰；两回路中通过设置在双路连接器和防/除冰喷头之间的压力计分别控制气压和液压回路压强，以保证整个系统正常工作运转。

Claims (5)

1.一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置，其特征在于，包括：包铁、防/除冰喷头、除冰液及碳粉喷射气液控制系统及用于固定安装的硬质基体；其中：所述的包铁用于保护旋翼，防止过冷水滴结冰后撞击破坏旋翼；所述的除冰液及碳粉喷射气液控制系统包括除冰液源、止回阀、用于提供碳粉作为结冰凝结核的碳粉盒、用于发动机废气热量来加热除冰液的换热器、用于加压发动机废气的空气压缩机、用于加压喷射除冰液的液压泵、用于连接气-液回路的双路连接器、热气及除冰液输送管道及用于测量气-液回路的压力计；碳粉喷射回路中碳粉盒连接止回阀和双路连接器入口；除冰液喷射回路中换热器连接止回阀和双路连接器入口；两回路中通过设置在双路连接器和防/除冰喷头之间的压力计分别控制气压和液压回路压强；
发动机废气通过空气压缩机进入废气管路，通向换热器并将废气的热量传递给除冰液，通过二次加压的方式通向碳粉盒，使废气与碳粉混合，并通过双路连接器整合后，经由防/除冰喷头喷射到旋翼外部，防冰液通过除冰液管道在液压泵的作用下经由止回阀引入换热器加热，加热的防冰液与含有碳粉的发动机废气通过双路连接器经由压力计引入防/除冰喷头并进行喷射。
2.根据权利要求1所述一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置，其特征在于：所述的防/除冰喷头结构为气-液双路喷头，喷头上部为半球结构，下部为套管结构；半球结构可以喷射夹杂碳粉的高压发动机废气，套管结构开设喷嘴，可以喷射发动机废气加热后的除冰液。
3.根据权利要求2所述一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置，其特征在于：所述的防/除冰喷头套管结构中内管、外管均开设用于连接管路的外螺纹；半球结构内部气体通道截面尺寸由内部向外部逐渐减小。
4.根据权利要求1所述一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置，其特征在于：所述的防/除冰喷头安装在硬质基体上，硬质基体与蒙皮相粘接，弦向位置：从前缘至上表面10％弦长，下表面14％弦长，展向位置：起于25％弦长剖面，止于95％弦长剖面。
5.根据权利要求1所述一种喷射式直升机旋翼防/除冰装置，其特征在于：所述的防/除冰喷头分布在硬质基体安装区域内，沿桨叶长度方向均匀排布；所述的防/除冰喷头伸出旋翼表面总高度不大于25mm。
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