一种飞机发动机防护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种飞行器，特别是涉及一种飞机发动机防护装置。
【背景技术】
[0002]经常看到小鸟冲入发动机，造成飞机损坏这样的报道，在鸟撞飞机事故中，发动机吸鸟造成灾难性事故占很大部份，例如:1975年11月一架三发DC-10客机在纽约起飞时，一台发动机吸鸟后造成飞机起火，机上138人逃离火海，但飞机烧毁。1995年9月22日一架E-3预警机起飞时遭到30多只加拿大鹅的撞击，2号发动机吸入3只，I号吸入I只，造成飞机坠毁，机上24人无一幸免于难。2008年11月10日，爱尔兰瑞安航空公司波音737客机因发动机吸入飞鸟在意大利首都罗马钱皮诺机场紧急迫降，造成5人轻伤；2008年11月14日，西班牙航空公司A319从摩洛哥丹吉尔起飞时遭鸟击，2号发动机吸入飞鸟，部分压气机叶片损坏，飞机紧急返航；2008年11月29日，威兹航空公司的客机在罗马尼亚首都起飞后遭到大群飞鸟群袭击，一台发动机失灵，被迫紧急降落在邻近机场；2009年I月15日全美航空公司1549航班A320在纽约起飞时，双发同时吸入大鸟，同时停车，飞机安全迫降在哈德逊河面上；2009年I月24日美国JetBlue航空公司的A320在奥尔兰起飞时，右发吸鸟取消起飞；2009年2月3日美国联合航空公司的B757在丹佛起飞时遭鸟击，右发吸鸟打坏进气罩，航班取消。
[0003]严格讲，不能称鸟撞击发动机，而应称发动机吸鸟；不仅有由于飞机与鸟之间有着较大的相对速度，而且，工作的发动机会以较大的速度(发动机进口处的空气流速约为100?120m/s)吸入大量空气，同时，也会将飞机前方空气中的杂物如砂石，碎片，鸟禽等吸入，其吸引力之巨大，不仅大鸟可以被吸入，连重达几十公斤的人也能被吸入。例如:2002年4月20日14时左右，一名中国国际航空公司的机务人员，在日本大版关西国际机场，被该公司的一架正在向起飞跑道滑行中的B767发动机吸入，该机务人员当场死亡，并将发动机打坏，飞机不得不拆换发动机。又如，2006年5月12日下午，在哈尔滨太平国际机场，一架滑行在起飞跑道中的波音737-800型客机，将地面一名男子吸入发动机内，造成该男子当场死亡。
[0004]波音公司曾对该公司的B737、B747、B757与B767四型飞机，在1982年I月到1993年6月期间遭鸟击包括对发动机的撞击的事例进行了统计，统计结果表明:乌撞击发动机占鸟撞飞机全部事件中的3/4左右，其结果与英国民航局CAA及国际民航组织ICAO统计的数据基本一致，说明鸟撞飞机事件中，绝大多数是撞到发动机上，其原因主要是:首先，这是因为发动机与发动机短舱的迎风面积占整个飞机迎风面积的比例较大，也即鸟撞飞机时，撞到发动机上的概率比撞到飞机其它部位较大。
[0005]发动机吸鸟造成的危害，远大于鸟撞飞机其它部位，这是因为发动机内的最前端是高速旋转的风扇叶片，叶片尖部的周向速度高达350?450m/s，当鸟吸入发动机撞到风扇叶片时，会造成较大损伤。如果将叶片打断，断片会随气流流向后方，流到风扇后的增压压气机、高压压气机等中，又会进一步造成更大的损伤，严重时会造成发动机停车；断片在离心力作用下如果击穿机匣，则会打坏飞机上其它部件，造成危害飞机安全的“二次损伤”。
[0006]随着发动机吸鸟的事件日益增多，吸进发动机的鸟重量也呈上升趋势，所造成的危害也日趋严重，人们采取了针对鸟和发动机不同措施，将少其损害。
[0007]针对鸟，主要是驱赶鸟类离开机场空域，驱赶的方式主要是恐吓、破坏栖息环境和迀移栖息地。但是这些方式效果有限，如用煤气炮驱走鸟类，用绘制有巨大眼睛图案的恐怖眼吓跑鸟类，长期会使鸟产生耐受反射而习以为常，录音驱鸟受到地域的限制，必须使用本地鸟类的录音才会有较好的驱赶效果。猎杀是违反生态保护的原则；豢养猛禽是一种以鸟治鸟的方式，在机场人工驯化和饲养一定数量的猛禽，定时放飞，赶走野生鸟类；破坏栖息环境以及使用鸟类厌恶，但对环境没有影响的化学制剂，都会令鸟类放弃机场作为栖息地。
[0008]对发动机进行设计改进，因而在修订的适航规定中，对吸鸟试验要求作了较大的修订，为保证发动机吸鸟后避免发动机严重损坏。吸鸟试验后的要求为:吸中鸟不能出现大于25%推力损失，要求发动机吸鸟后，5分钟停车，不引起潜在的危险状态。吸大鸟不能引起发动机着火，破裂，产生过大的载荷，失去停车能力。
[0009]还有，一个人们非常容易想到的防护措施就是给发动机安装防护罩，防止鸟被吸入。根据动量守恒，动量与速度的平方成正比，速度大冲击能量也大。民航机喷气式发动机的进气口直径有3-4米，低压转子吸力极大，这就要求防护罩相当结实和防护罩的孔足够小，这样会导致引擎进氧量不足降低推力，影响引擎的工作稳定性；而且，一旦有鸟被吸住，被吸住的鸟会堵住覆盖住的网孔，进一步降低进氧量。民航机进气道呈圆形，且涵道短，不利于安装可收放网罩，对于民航来讲，在平流层几乎没有鸟。主要是在起飞和降落阶段，以及遇到气流躲避问题。
[0010]为了降低发动机吸鸟后造成的危害，发动机研制单位，应针对修订的适航规定，对发动机整流罩、风扇叶片与包容环等易受撞击的零组件，加强抗外物打击的能力，通过优化的强度设计及严格的试验考核与整机试验，以确保发动机吸鸟后，不会带来严重后果。
【发明内容】
[0011]风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，对叶片来讲，刚度也是一个十分重要的指标。研宄表明，碳纤维/carbon fiber复合材料叶片刚度是玻璃钢复合叶片的两至三倍。虽然碳纤维复合材料的性能大大优于玻璃纤维复合材料，但价格昂贵，影响了它在风力发电大范围应用，石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。由于碳原子之间化学键的特性，石墨烯很顽强:可以弯曲到很大角度而不断裂，还能抵抗很高的压力。
[0012]针对目前普遍存在的飞行器的发动机，在飞行过程中存在着吸入鸟，造成的巨大经济损失和人身伤亡这样的事实，本发明根据风力叶片原理，并且结合新材料碳纤维或石墨烯高强度和韧性特点，设计了一种新型的发动机防护罩。就是将发动机的防护罩设计成3个风叶片的结构，并且采用高强度的碳纤维，尽管单位造价高，但是由于飞行器发动机的整流罩的直径只有4米左右，因此总造价不会很贵。由于采用了风叶片的结构，可以发动机的吸力作用在叶片上的产生的应力，使叶片高速旋转，这样避免积累的应力使叶片断裂，同时旋转的叶片，给发动机整流罩形成了一个动态防护罩，如果不慎有鸟或其他物品被吸入整流罩附近，高速旋转叶片会将其弹出，而不会进入发动机舱内，造成巨大的损害。挽救其不必要的损失甚至人身伤亡。
[0013]本发明的具体设计是，制作一个与飞行器发动机的整流罩相匹配的金属圆环，金属圆环是导轨结构，然后将3个叶片装配成之间呈120°的风力发电机叶片结构，每个叶片的末端脚设置了脚轮，叶片脚轮嵌入在所述的圆环导轨内。将所述的叶片是碳纤维材料做成。然后将金属圆环套在整流罩，最后螺栓或者铆钉将金属圆环固定住。为了增强叶片的强度，叶片采用了碳纤维或者石墨烯材料。
[0014]与现有的防止发动机吸鸟的技术相比，本发明具有3个明显优势:1)方案简单，成本低，无论是机场驱鸟还是改进发动机强度，成本都比本技术设计高；2)充分利用风力发电原理，将发动机的巨大吸力转换为防护罩叶片高速旋转的动力；3)只有3个叶片的动态防护罩，对发动机舱的进气量的影响微乎其微，其形成的保护屏可以彻底杜绝鸟类或者人被吸入发动机内的悲剧，挽回巨大的经济损失和保护乘客的飞行安全。石墨烯和碳纤维的新材料应用，可以大幅度提高叶片的强度和使用寿命。
【附图说明】
:
[0015]图1是本发明的侧视图；
[0016]图2是防护罩装置的正面剖视图；
[0017]其中:
[0018]I发动机整流罩2防护罩轮毂3防护罩圆环导轨4螺栓5叶片6滚轮
【具体实施方式】
[0019]下面结合【附图说明】和具体实例对本发明作进一步的详细说明:
[0020]首先在整流罩外径设置了几个等距离螺栓孔，根据具体的飞机发动机的整流罩I的外径，设计制作一个与其匹配的防护罩圆环，优选材料是钛合金，该圆环内有导轨3，圆环上均匀分布几个螺栓孔，其位置和整流罩的螺丝孔相匹配。圆环可以打开，这样可以将防护罩的三个叶片的滚轮6放置在导轨3内，然后，将圆环固定好，使三个滚轮6全部嵌入在导轨内。三个叶片是固定在防护罩轮毂上，并且之间有120°的夹角，叶片5是扭转的风叶片结构，并且是用石墨烯或者碳纤维作为叶片材料，轮毂2凸出于整流罩。最后将安装好叶片的防护罩，套在整流罩外径上名并将各自的螺孔对准，然后用螺栓4固定住防护罩。当飞行器飞行过程中，发动机产生了巨大的吸力，带动三叶片在导轨3内高速旋转，给发动机舱，形成了一个动态的严密的防护网；如果有飞鸟或者其他物体被吸入发动机舱附近，高速旋转的三个叶片，会将其弹出，避免被吸入发动机内，从而保护飞行器的飞行安全。
【主权项】
1.一种飞机发动机防护装置，其特征是所述的发动机防护装置由3个叶片构成，3个叶片被安装在一个金属圆环内，该金属圆环安装在所述飞行器发动机的整流罩。
2.根据权利要求1所述的飞机发动机防护装置，其特征是所述的3个叶片之间呈120°，叶片的末端设置了脚轮，所述的叶片是碳纤维材料做成。
3.根据权利要求1所述的飞机发动机防护装置，其特征是所述的金属圆环是导轨结构。
4.根据权利要求1和3所述的飞机发动机防护装置，其特征是所述的叶片脚轮嵌入在所述的圆环导轨内。
【专利摘要】本发明公开了一种飞机发动机防护装置，其特征是所述的发动机防护装置由3个碳纤维材料的叶片构成，3个叶片之间呈120°，叶片的末端设置了脚轮，脚轮安装在一个导轨结构的金属圆环内，该金属圆环安装在飞行器发动机的整流罩上。飞机发动机运行时，产生的巨大吸力，作用在防护罩的3个叶片上，如同风力发电机的风叶片，叶片高速旋转，为发动机整流罩形成了一个动态的严密防护罩，接近的飞鸟会被旋转的叶片弹出，不会被吸入发动机内，从而保护了飞行器的飞行安全。
【IPC分类】B64D29-06
【公开号】CN104608932
【申请号】CN201410800254
【发明人】戴明文
【申请人】江阴古贝叶工业技术开发有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月19日