一种防除冰结构的制作方法

文档序号:15156049发布日期:2018-08-10 22:30阅读:296来源:国知局

本实用新型涉及飞机机体结构设计,特别涉及一种防除冰结构。



背景技术:

飞机以亚音速在10km高度以下飞经结冰云层时,某些部件迎风面上会因云层中的过冷水滴撞击、积聚而结冰。翼面前缘结冰改变了翼面外形,使翼面表面空气附面层紊流化,导致气动品质变劣,升力下降、阻力增加和临界攻角减少。发动机进气道前缘结冰,使进入发动机的空气量减小,进而使发动机推力下降。冰层脱落会打伤压气机导流片甚至损坏整台发动机。

当代飞机主要采用热气防除冰和电热防除冰。受飞机电能功率限制,目前飞机采用较多的防除冰方法是热气防除冰。热气防除冰结构通常有两种结构,即单层热气防除冰结构和双层热气防除冰结构。

单层结构主要有外蒙皮、进气管路、隔板和排气口组成。此种结构存在三方面的问题,首先,外蒙皮内部隔框和筋条等构件布置较少或者不进行布置,因此外蒙皮受载时由于稳定性问题导致外蒙皮厚度较厚,对结构减重不利;其次,对于进气管路的选材,由于我国目前没有成熟的钛合金管材可选,只能选用钢制管材,增加了结构重量;最后,由于大部分热气进入腔体后未与外蒙皮进行充分的热交换便从排气口排出,因此热利用率不高。

双层热气防除冰结构主要由外蒙皮、内蒙皮、间隙垫片、进气管路、隔板和排气口组成;此种结构的优点是通过对气体流道设计和热气多次利用,提高了热气利用率。同时,由于双层夹层结构的设计,还有效提高了蒙皮的稳定性。缺点是主要有三方面,一是由于零件数量多,零件外形复杂,导致生产周期长、工艺性差、成品率低;二是受工艺限制,超重明显。由于温度条件限制,蒙皮通常采用钛合金超塑成形工艺制造,受蒙皮零件由于成形后弯角减薄的限制,需增加蒙皮原料厚度,导致零件超重。另外进气管路大多选用钢制管材,导致结构重量进一步增加;三是组合结构在高温区的紧固件由于热力耦合作用存在紧固件剪断脱落的风险,如果是发动机进气道前缘,会对发动机产生损伤风险。因此,双层热气防除冰结构的工艺性和安全性一直是制约其发展的重要因素。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供了一种防除冰结构,以解决现有防除冰结构存在的至少一个问题。

本实用新型的技术方案是:

一种防除冰结构,包括外蒙皮、内蒙皮、间隙垫片、进气管路、隔板以及排气口;

所述内蒙皮设置在所述外蒙皮内部,且与所述外蒙皮为一体成型构件;

所述隔板固定设置在所述外蒙皮的开口端,与所述外蒙皮为一体成型构件,所述内蒙皮与所述外蒙皮构成第一腔体,所述隔板与所述内蒙皮构成第二腔体,所述内蒙皮与所述外蒙皮连接处开设有连通所述第一腔体和第二腔体的第一通气孔;

所述进气管路位于所述第一腔体内,且与所述内蒙皮为一体成型构件,所述进气管路上开设有第二通气孔;

所述排气口开设在所述隔板上,用于将所述第二腔体与外界连通。

优选的,所述的防除冰结构还包括:

排气通道,设置在是所述内蒙皮与所述外蒙皮之间,一端与所述第一腔体连通,另一端与所述第一通气孔连通。

优选的,所述第二通气孔数量为多个,位于所述进气管路上背向所述隔板的一侧,沿所述进气管路轴线方向均匀分布。

优选的,所述进气管路与所述内蒙皮采用钛合金材料制成。

本实用新型的优点在于:

本实用新型的防除冰结构,为整体部件,取消了高温区紧固件,从根本上解决了紧固件脱落带来的安全隐患,并且,整体前缘防除冰结构能够缩短了生产周期,节约成本。

附图说明

图1是本实用新型防除冰结构的结构剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

下面结合附图1对本实用新型防除冰结构做进一步详细说明。

本实用新型提供了一种防除冰结构,包括外蒙皮1、内蒙皮2、进气管路3、隔板4以及排气口5。

具体地,内蒙皮2设置在外蒙皮1内部,且与外蒙皮1为一体成型构件;现有说明的是,内蒙皮2、外蒙皮1以及后续将要描述的隔板4的形状、厚度等等可以参照已知的多种适合的防除冰结构进行设置,不再赘述。

隔板4固定设置在外蒙皮1的开口端,与外蒙皮1为一体成型构件;内蒙皮2与外蒙皮1构成第一腔体71,隔板4与内蒙皮2构成第二腔体62,内蒙皮2与外蒙皮1连接处开设有连通第一腔体61和第二腔体62的第一通气孔11。进一步,在其他优选实施例中,还可以在是内蒙皮2与外蒙皮1之间设置排气通道,排气通道一端与第一腔体61连通,另一端与第一通气孔11连通,从而增加气流行程,使得热除冰效果更好。

进气管路3位于第一腔体61内,且与内蒙皮2为一体成型构件,进气管路3上开设有第二通气孔31。进一步,进气管路3与内蒙皮2 可以根据需要选择多种适合的材料,本实施例中,优选进气管路3与内蒙皮2采用钛合金材料制成,使得一方面相对原钢制进气管路减轻了重量,另一方面由于是同种材料,因此连接处热应力将降低。另外,第二通气孔31数量可以根据需要进行适合的选择,本实施例中优选为多个;多个第二通气孔31位于进气管路3上背向隔板4的一侧,且沿进气管路3轴线方向均匀分布,从而使得加热效果提高。

排气口5开设在隔板4上,用于将第二腔体62与外界连通。

本实用新型的防除冰结构工作原理如下:

发动机热气通过进气管路3上分布的第二通气孔31进入第一腔体61内,高温热气能够对蒙皮加热;然后,高温气体经整体内外蒙皮之间的排气通道和第一通气孔11进入第二腔体62内,高温气体继续对蒙皮进行加热;然后,气体在第二腔体62内汇集形成次高温气体,继续对结构加热,尤其是对蒙皮内表面加热,间接提高整体蒙皮间隙内气体的热效率;最后,废气经排气口5排出。

本实用新型的防除冰结构,内外蒙皮间的间隙(即排气通道)大小和形状可以根据前缘结构稳定性和防除冰热流密度需求进行综合优化设计,即提高了结构承载效率,又能提高热气利用效率。进气管路的原材与内蒙皮是钛合金材料,一方面相对原钢制进气管路减轻了重量,另一方面由于是同种材料,因此连接处热应力将降低。由于是整体部件,取消了高温区紧固件,从根本上解决了紧固件脱落带来的安全隐患。

综上所述,本实用新型的防除冰结构,通过布置两个热气腔体和带有热气流道的双层蒙皮,提高结构承载效率和热气利用率。通过零件整体化,消除紧固件脱落风险,消除飞行安全隐患,并且,整体前缘防除冰结构缩短了生产周期,节约成本。

以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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