用于飞机的防结冰系统和方法
【专利说明】
[0001]背景信息
技术领域
[0002]本公开总体上涉及飞机和结冰情况，并且具体地，涉及减轻飞机的结冰情况。另外更具体地，本公开涉及用于飞机的防结冰系统的方法和装置。
【背景技术】
[0003]在航空领域中，当大气条件导致在飞机的表面上形成冰时，会出现在飞机上结冰。在一些情况下，冰的形成也可出现在引擎内。在飞机的表面上、在引擎的入口上以及在其他位置上形成的冰是不期望的，并且对于操作飞机是潜在不安全的。当这些条件出现时，冰的形成可以不期望的方式降低飞机的性能。
[0004]当存在过度冷却的液态水滴时，出现结冰情况。在这些示例性实例中，当水被冷却到水的规定冰点以下但仍处于液体形态时，水被认为是过度冷却的。结冰情况的特征可能在于水滴的大小，液态水含量、空气温度和其他参数。这些参数可影响在飞机上形成冰的速率和程度。
[0005]当出现结冰时，飞机不能如期望地操作。例如，在飞机的机翼上的冰可能导致飞机不期望地以较大攻角飞行，并具有增大的阻力或减小的最大可达升力系数。这种情况可降低飞机的燃料效率或减小水平飞行失速速度。
[0006]飞机可具有用于防止结冰、除冰或其组合的机构以处理这些结冰情况。例如，飞机可包括防冰系统，该防冰系统检测在飞机上结冰、防止在飞机的表面上形成冰、从飞机的表面除冰或其组合。这些结冰保护系统可称作防结冰系统。使用引气(bleed air)、红外线加热和其他合适机构可防止在飞机的表面上形成冰。
[0007]然而，在一些情况下，用于飞机的防结冰系统比所期望的更加昂贵，这归因于其尺寸、重量、复杂性和可能存在于特定类型飞机的其他因素。此外，用于飞机的一些防结冰系统在多种环境条件中可能使用比期望更多的动力或可使飞机的表面温度比期望增加得更多。因此，将期望具有考虑上文讨论的至少一些问题以及其他可能问题的方法和装置。
【发明内容】
[0008]在一示例性实施方式中，一种装置包括管路系统和与该管路系统物理地关联的加热系统。该管路系统被配置成接收来自引擎的一部分的空气。该管路系统还被配置成将空气引导至飞机的表面。该加热系统被配置成对流动通过管路系统的空气进行加热。
[0009]在另一示例性实施方式中，提供了一种用于加热飞机的表面的方法。将来自引擎的一部分的空气的流动接收到管路系统中。流动通过管路系统的空气被加热。空气被传送至飞机的表面。控制来自引擎的部分的空气的流动并控制加热系统以加热飞机的表面。减轻了飞机的表面处的结冰情况。
[0010]在又一示例性实施方式中，飞机的防结冰系统包括:管路系统；加热系统，该加热系统与该管路系统物理地关联;喷嘴；阀，该阀与管路物理地关联;传感器系统；以及控制器。该管路系统被配置成接收来自引擎的一部分的空气。该管路系统还被配置成将空气传送至飞机的表面。该加热系统被配置成对流动通过管路系统的空气进行加热。该喷嘴被配置成将空气的流动引导至引擎的入口中。该阀被配置成被移动以控制通过管路系统的空气的流动。该传感器系统被配置为产生关于内部压力或温度中至少一个的信息。该控制器被配置为控制来自引擎的部分的空气的流动。该控制器还被配置为控制加热系统以加热飞机的表面。减轻了飞机的表面处的结冰情况。
[0011]特征和功能可在本公开内容的多种实施方式中独立地实现或可在其他实施方式中进行结合，其中，可参考以下说明和附图了解更多细节。
【附图说明】
[0012]在所附权利要求中阐述了示例性实施方式的具有新颖的特征。然而，示例性实施方式和使用的优选模式、其他目标及其特征将在结合附图阅读时参考本公开的示例性实施方式的以下详细说明来最好地理解，附图中:
[0013]图1是根据示例性实施方式的飞机的图示；
[0014]图2是根据示例性实施方式的防结冰环境的方框图的图示；
[0015]图3是根据示例性实施方式的防结冰系统的方框图的图示；
[0016]图4是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的立体图的图示；
[0017]图5是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的图示；
[0018]图6是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的另一图示；
[0019]图7是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的又一图示；
[0020]图8是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的侧视图的图示；
[0021]图9是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的立体图的图示；
[0022]图10是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的图示；
[0023]图11是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的立体图的图示；
[0024]图12是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的图示；
[0025]图13是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的引擎的另一图示；
[0026]图14是具有根据示例性实施方式的防结冰系统的机翼的图示；
[0027]图15是根据示例性实施方式的用于加热飞机表面的过程的流程图的图示
[0028]图16是根据示例性实施方式的飞行器制造和维修方法的方框图的图示；
[0029]图17是实施了示例性实施方式的飞机的方框图的图示；以及
[0030]图18是根据示例性实施方式的数据处理系统的方框图的图示。
【具体实施方式】
[0031]示例性实施方式认识到并考虑一个或多个不同的因素。例如，示例性实施方式认识到并考虑可能期望提供这样一种防结冰系统，该防结冰系统在天空中进行工作之前使用从引擎的一部分接收的引气。在这个示例性实例中，“引气”是指取自引擎的一部分内的空气。这种引气可被压缩。在这些示例性实例中，当空气具有比进入飞机的空气更大的压力时，空气被认为压缩的。通常，压缩的空气在压缩机的一个或多个级取自引擎中的压缩机。
[0032]示例性实施方式认识到并考虑在过程中越早地从引擎获取引气，则可能需要在引气中执行工作越少。因此，示例性实施方式认识到并考虑可能期望从引擎中的压缩机的较低的级获取引气。当在较低的级从压缩机获取空气时，可能需要较少的动力以将空气提供给防结冰系统。
[0033]示例性实施方式也认识到并考虑可能期望提供这样一种防结冰系统，该防结冰系统在飞机运转时不易与碎片不期望地遭遇。例如，在一些情况下，防结冰系统中的部件可被布置成使得一些部件暴露于飞机周围的环境中。在飞行期间，这些部件可能面临与天气、碎片和其他材料的不期望的遭遇，这会对部件有害。因此，维护、再校准和再加工可使防结冰系统的成本增加得比期望更多。
[0034]示例性实施方式进一步认识到并考虑可能期望降低用于飞机的防结冰系统的成本和复杂性。在一些情况下，防结冰系统可包括多个部件，这需要更多维护并且消耗比期望更多的动力。
[0035]因此，示例性实施方式提供一种用于减轻在飞机的表面处的结冰情况的方法和装置。装置包括管路系统、加热系统和控制器。管路系统被配置为接收来自引擎的一部分的空气并且将空气传送至飞机的表面。加热系统与管路系统物理地关联。加热系统被配置为加热流经管路系统的空气。控制器被配置为控制来自引擎的该部分的空气的流动。控制器还被配置为控制加热系统以加热飞机的表面，这样使得减轻在飞机的表面处的结冰情况。
[0036]现在参考附图并且特别地参考图1，其根据示例性实施方式描述了飞机的图示。在这个示例性实例中，飞机100具有附接至本体106的机翼102和机翼104。飞机100包括附接至机翼102的引擎108和附接至机翼104的引擎110。
[0037]本体106具有尾部112。水平稳定器114、水平稳定器116和竖直稳定器118附接至本体106的尾部112。
[0038]飞机100是可根据示例性实施方式实现防结冰系统的飞机的实例。在这个示例性实例中，防结冰系统可以是配置为减轻在飞机表面上的结冰情况的系统。例如，防结冰系统可基本上防止在飞机的表面上形成冰、从飞机的的表面除冰或其组合。
[0039]在一些实例中，防结冰系统可以用于加热空气以减轻在飞机100的一个或多个表面上的结冰情况。例如，防结冰系统可以用于加热空气以减轻从机翼102、机翼104、引擎108、引擎110、尾部112中的至少一个选择的表面或在飞机100上的其他表面的结冰情况。
[0040]如本文中使用的，词组中的至少一个”在使用列举项目时，表示可使用所列举的项目中的一个或多个的不同组合并且可仅需要列举项目中的一个。项目可以是特定物体、用品或种类。换句话说，中的至少一个”表示可从列举中使用的项目的任意组合或多个项目，而不是可能需要在列举中的所有项目。
[0041 ]例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可能表示:项目A;项目A和项目B;项目B;项目A、项目B和项目C;或项目B和项目C。在一些情况下，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可表不，例如不限于，两个项目A，一个项目B和十个项目C;四个项目B和七个项目C;或其他的合适组合。
[0042]在图1中的飞机100的图示不表示默认对可实现示例性配置的方式的物理限制或结构限制。例如，尽管飞机100被示出为商用飞机，飞机100也可以是军用飞机、旋翼飞机、直升机、无人驾驶飞行器或任何其他合适飞行器。
[0043]接下来参考图2，根据示例性实施方式描述了防结冰环境的方框图的图示。在这个描述的实例中，防结冰环境200用平台202示出。
[0044]在这个示例性实例中，平台202可采取飞机204的形式。在图1中的飞机100是在图中示出的飞机204的一个实施方式的一个实例。
[0045]如示出的，飞机204包括多个表面206和防结冰系统208。如本文中使用的，“多个”项目可以是一个或多个项目。例如，多个表面206可以是一个或多个表面。
[0046]在这个示例性实例中，多个表面206包括表面210。表面210可选自引擎212、蒙皮面板、机翼、机身或飞机204上其他合适表面中的至少一个。表面210也可选自飞机204的外表面209或内表面211中的至少一个。
[0047]在这个描述的实例中，外表面209是暴露于飞机204外部周围的环境中的飞机204的表面。例如(不限于)，外表面209可以是在飞机204的机翼上的蒙皮面板。内表面211是在飞机204的内部中的表面并且不可暴露于飞机204的外部的环境中。例如(不限于)，内表面211可以是机身的机舱的内壁。
[0048]在这个示例性实例中，引擎212可以是燃气涡轮引擎213。燃气涡轮引擎213是用于飞机204的内燃机。在其他示例性实例中，引擎212可以是除燃气涡轮引擎213以外的不同类型的引擎。当引擎212是燃气涡轮引擎213时，引擎212包括入口部分、压缩机、燃烧部分、祸轮和其他合适部件。
[0049]如所描述的，多个表面206可能经受结冰情况214。特别地，多个表面206中的表面210可在飞机204周围环境中结存在冰状态214时经受冰216的形成。
[0050]可能在飞机204处于多个操作阶段(例如但不限于，滑行、起飞、上升、巡航、下降、着陆和合适的其他操作阶段)时出现结冰情况214。在其他示例性实例中，可在飞机204的测试期间模拟结冰情况214。这些不同的操作阶段也可被称为飞机204的飞行阶段。
[0051]如示出的，防结冰系统208可被配置为基本上防止在飞机204的表面210上形成冰216、从飞机204的表面210去除冰216，或其组合。例如，防结冰系统208可在期望公差内防止在表面210上形成冰216。换句话说，防结冰系统208可被配置为防止在表面210上形成任何冰216、防止在表面210上形成特定厚度的冰216，或