Комбинация крыло-двигатель, самолет, а также секция крыла самолета с канальной структурой отводимого от двигателя воздуха
Комбинация содержит крыло (W) и двигатель (E) с камерой (Е1) предварительного смешения, камерой сгорания и камерой (E2) для горячего воздуха. Вдоль направления (SW) размаха крыла и вдоль передней кромки основного крыла проходит канал (2) отводимого от двигателя воздуха с впускным устройством, которое соединено с камерой горячего воздуха двигателя, и выпускным устройством, которое образовано из выхода на основном крыле (W1) или соединительной детали для подсоединения канала отводимого от двигателя воздуха к его потребителю. Вдоль канала отводимого от двигателя воздуха проходит канал (10) окружающего воздуха с впускным устройством (10-1), которое расположено на детали самолета (АС) и имеет отверстие (10-3) для впуска окружающего воздуха в канал окружающего воздуха, и с выпускным устройством (10-2) с проходом между каналом окружающего воздуха и камерой (E1) предварительного смешения двигателя (E). Структура (1) из канала отводимого от двигателя воздуха и канала окружающего воздуха образует тсплообменное устройство для охлаждения воздуха, протекающего в канале отводимого от двигателя воздуха. Проводимый в канале окружающий воздух подводится в процесс сгорания двигателя. Канал отводимого воздуха и канал окружающего воздуха могут состоять из соответствующих сегментов. Обеспечивается использование отводимого от двигателя воздуха для системы кондиционирования воздуха самолета. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к комбинации крыло-двигатель, имеющей крыло и двигатель, самолету с крылом, а также секции крыла самолета с канальной структурой отводимого от двигателя воздуха.
Документ US 6629428 B1 описывает систему управления микроклиматом самолета (ECS), которая обеспечивает свежий воздух для кабины самолета, вместо обычного отводимого от двигателя воздуха, посредством приводящего в действие компрессоры электромотора.
Документы US 2501633 и GB 626571 раскрывают использование теплообменника для газотурбинной силовой установки.
Отводимый от двигателя воздух (англ. Bleedair) применяется в различных системах самолета. В частности, он применяется для регулирования тепла и снабжения корпуса самолета давлением. С помощью отводимого от двигателя воздуха содержатся под давлением топливные баки, гидравлические емкости и емкости с водой, например для того, чтобы предупредить отказ насосов. Отбор отводимого от двигателя воздуха является простой и испытанной системой, которая выполнена из технически просто реализуемых компонентов.
Недостатком использования отводимого от двигателя воздуха является обусловленное этим повышение расхода топлива и понижение производительности двигателя. По этой причине, например, при высокой взлетной производительности отбор отводимого от двигателя воздуха отключается для того, чтобы предотвратить перегрев турбины. Поэтому в некоторых из самых современных самолетов полностью отказались от отвода воздуха из двигателей для того, чтобы понизить расход топлива. В этих случаях кондиционер и другие вспомогательные агрегаты эксплуатируются полностью электрически. Для выработки необходимой для этого электроэнергии двигатели для компенсации получают более мощные генераторы.
Из US 6442944 известен теплообменник в двигателе, с помощью которого горячий отводимый от двигателя воздух охлаждается за счет того, что на первой стадии он направляется в область впуска двигателя, где он противодействует возникающему там обледенению и одновременно охлаждается потоком окружающего воздуха. Затем, охлажденный отводимый от двигателя воздух может найти применение в самолете в различных системах.
Задача изобретения состоит в разработке комбинации крыло-двигатель, самолета, а также секции крыла самолета с канальной структурой отводимого от двигателя воздуха с помощью которой или же которого отводимый от двигателя воздух, может быть оптимально использован в различных целях и/или для систем самолета и, прежде всего, системы кондиционирования воздуха самолета.
Эта задача решена признаками независимых пунктов формулы изобретения. Другие конструктивные варианты указаны в ссылающихся на них зависимых пунктах.
За счет решения согласно изобретению посредством отбора отводимого от двигателя воздуха может, прежде всего, по меньшей мере частично, компенсироваться потеря производительности двигателя. Прежде всего, благодаря изобретению достигается энергетически оптимальная общая система самолета, прежде всего, с уменьшением опасности перегрева компонента крыла в результате пропускания отводимого от двигателя воздуха через соответствующую секцию крыла.
Согласно еще одному аспекту изобретения предусмотрена комбинация крыло-двигатель, имеющая крыло с основным крылом и двигатель с камерой предварительного смешения, камерой сгорания и камерой горячего воздуха, кроме того, имеющая:
- проходящий вдоль направления размаха крыла и прежде всего участками вдоль передней кромки основного крыла канал отводимого от двигателя воздуха с впускным устройством отводимого от двигателя воздуха, которое соединено с камерой горячего воздуха двигателя, и выпускным устройством отводимого от двигателя воздуха которое образовано из выходного отверстия на основном крыле или соединительной детали для присоединения канала отводимого от двигателя воздуха к потребителю отводимого от двигателя воздуха,
- проходящий вдоль канала отводимого от двигателя воздуха канал окружающего воздуха с впускным устройством окружающего воздуха, которое расположено на обращенной к соответствующему назначению направлению обтекания самолета детали самолета и имеет отверстие для впуска окружающего воздуха в канал окружающего воздуха, и с выпускным устройством окружающего воздуха с проходом между каналом окружающего воздуха и камерой предварительного смешения двигателя, так что структура из канала отводимого от двигателя воздуха и канала окружающего воздуха образует устройство-теплообменник для охлаждения протекающего в канале отводимого от двигателя воздуха воздуха, а проводимый в канале окружающего воздуха окружающий воздух подается на сгорание в двигателе.
При этом канал отводимого от двигателя воздуха и канал окружающего воздуха могут быть выполнены таким образом, что при соответствующем назначению обтекании крыла отводимый от двигателя воздух, в канале отводимого от двигателя воздуха течет от двигателя к выпускному устройству отводимого от двигателя воздуха, а окружающий воздух в канале окружающего воздуха протекает в направлении, противоположном направлению потока отводимого от двигателя воздуха.
Потребитель отводимого от двигателя воздуха, к которому посредством выпускного устройства отводимого от двигателя воздуха присоединен канал отводимого от двигателя воздуха, может быть, прежде всего, системой кондиционирования воздуха самолета.
В комбинации крыло-двигатель согласно изобретению деталь самолета, на которой предусмотрено отверстие впускного устройства окружающего воздуха, может быть расположена на поверхности области присоединения крыла, которая простирается от внешней стороны фюзеляжа в направлении подвески двигателя на расстоянии 10% расстояния между внешней стороной фюзеляжа и подвеской двигателя, или на поверхности обтекателя «брюха» (Belly-Fairing).
В общем, канал окружающего воздуха может быть выполнен таким образом, что он, по меньшей мере участками, спиралеобразно обегает канал отводимого от двигателя воздуха.
Может быть также предусмотрено, что канал окружающего воздуха участками полностью или по меньшей мере на части периметра окружает канал отводимого от двигателя воздуха.
В конструктивных вариантах согласно изобретению может быть предусмотрено, что в канал окружающего воздуха встроено устройство для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха. Устройство для оказания влияния на поток может быть, прежде всего, образовано из привода содействия потоку, который встроен для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха от впускного устройства окружающего воздуха к выпускному устройству окружающего воздуха. В качестве альтернативы или дополнительно устройство для оказания влияния на поток может быть образовано из подвижного устройства для изменения отверстия с крышкой для открывания и закрывания отверстия впускного устройства окружающего воздуха.
Согласно изобретению крыло может иметь по меньшей мере один установленный на основном крыле предкрылок, который является подвижным, прежде всего, относительно основного крыла, со встроенным в нем и простирающимся вдоль направления размаха крыла противообледенительным каналом предкрылка, а также по меньшей мере один соединительный провод, который гидравлически соединяет противообледенительный канал по меньшей мере одного предкрылка с каналом отводимого от двигателя воздуха основного крыла. Соответствующий противообледенительный канал предкрылка может иметь несколько выпускных отверстий, которые имеют выход на задней кромке предкрылка. Эти выпускные отверстия могут быть предусмотрены таким образом, что срыв обтекающего крыло потока замедляется выходящим из выпускных отверстий воздухом. При этом крыло может иметь несколько предкрылков, многие из которых имеют по одному противообледенительному каналу, при этом по меньшей мере два расположенных рядом друг с другом в направлении размаха крыла предкрылка соединены соединительной линией.
Согласно еще одному аспекту изобретения предусмотрен самолет с крылом, при этом:
- самолет имеет по меньшей мере одно сенсорное устройство для регистрации данных состоянии полета,
- самолет имеет управляющее устройство, которое функционально связано с сенсорным устройством и устройством для оказания влияния на поток, и функцию, которая на основе данных состоянии полета вырабатывает управляющие команды для устройства для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха и отправляет их на указанное устройство,
- устройство для оказания влияния на поток имеет приемный модуль для приема управляющих сигналов от управляющего устройства и функцию, которая регулирует производительность устройства для оказания влияния на поток.
Прежде всего, самолет может иметь функционально связанное с управляющим устройством сенсорное устройство для регистрации наружной температуры, сенсорное устройство для регистрации скорости самолета и/или сенсорное устройство для регистрации высоты полета или абсолютного давления.
В соответствии с одним примером осуществления изобретения устройство для оказания влияния на поток образовано из привода содействия потоку, который встроен для усиления потока в канале окружающего воздуха от впускного устройства окружающего воздуха к выпускному устройству окружающего воздуха, и который имеет интерфейс для приема управляющих команд от управляющего устройства, чтобы на основе управляющих команд для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха посредством производительности регулировать скорость потока. В качестве альтернативы или дополнительно может быть предусмотрено, что устройство для оказания влияния на поток образовано из устройства для изменения отверстия с механикой изменения отверстия с крышкой для открывания и закрывания отверстия и исполнительным органом для управления механикой изменения отверстия, который имеет интерфейс для приема управляющих команд от управляющего устройства, чтобы на основе управляющих команд для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха регулировать состояние открытия крышки.
Прежде всего, данные о состоянии полета, на основе которых управляющая функция управляющего устройства вырабатывает управляющие команды для соответствующего устройства для оказания влияния на поток, могут быть образованы на основе одного или комбинации следующих параметров состояния: наружной температуры, скорости самолета, высоты полета и/или абсолютного давления. При этом дополнительно может использоваться влажность воздуха.
В еще одном примере осуществления изобретения в основном крыле установлено измерительное устройство для измерения температуры отводимого от двигателя воздуха по меньшей мере в одном месте в канале отводимого от двигателя воздуха и/или измерительное устройство для регистрации температуры в области поверхности передней кромки основного крыла между фюзеляжем и двигателем, которое функционально связано с управляющей функцией для передачи зарегистрированных значений температуры. При этом управляющая функция может иметь регулирующую функцию, которая вырабатывает управляющие команды для передачи на устройство для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха, с помощью которых регулируется заданная температура отводимого от двигателя воздуха или передней кромки основного крыла. В этом конструктивном варианте может быть, прежде всего, предусмотрено, что регулирующая функция активируется, если устройство для изменения отверстия максимально открыто, и в этом состоянии требуется больший расход в канале окружающего воздуха, так что тогда, например, активируется привод содействия потоку и наоборот.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусмотрена секция крыла самолета с канальной структурой отводимого от двигателя воздуха для направления горячего отводимого от двигателя воздуха от двигателя. При этом канальная структура отводимого от двигателя воздуха имеет:
- канал отводимого от двигателя воздуха
- канал окружающего воздуха, который простирается вдоль канала отводимого от двигателя воздуха и который прилегает к каналу отводимого от двигателя воздуха так, что канал окружающего воздуха и канал отводимого от двигателя воздуха образуют теплообменник,
- внешнюю обшивку с внутренней стороной обшивки и внешней стороной обшивки, которая, при рассмотрении в поперечном сечении канальной структуры, по меньшей мере частично, окружает канал окружающего воздуха,
- крепежное устройство для крепления канальной структуры на секции крыла.
В этом примере осуществления может быть предусмотрено, что
- канал отводимого от двигателя воздуха собран из сегментов, которые, при рассмотрении в продольном направлении канальной структуры, расположены один за другим,
- канал окружающего воздуха собран из сегментов, которые, при рассмотрении в продольном направлении канальной структуры, расположены один за другим.
Имеющий форму канала профильный участок может быть выполнен таким образом, что он спиралеобразно обегает внешнюю сторону внутреннего кожуха.
В качестве альтернативы или дополнительно к этому, профильный участок может быть образован из частичного полого профиля, при этом открытый при рассмотрении в поперечном сечении участок периметра закрывается внешней стороной цилиндрического кожуха канала отводимого от двигателя воздуха.
При этом профильный участок может быть герметично соединен с внешней стороной внутреннего кожуха. При этом профильный участок может быть герметично наварен на внешнюю сторону внутреннего кожуха.
Может быть также предусмотрено, что канальная структура отводимого от двигателя воздуха собрана из нескольких сегментов, при этом по меньшей мере на одной из обеих сторон сегмента канала отводимого от двигателя воздуха образована соединительная область для присоединения следующего сегмента канала отводимого от двигателя воздуха.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения предусмотрен сегмент канала отводимого от двигателя воздуха для образования канальной структуры с интегрированным теплообменником для направления горячего отводимого от двигателя воздуха от двигателя в конструктивный узел самолета. Сегмент канала отводимого от двигателя воздуха имеет внешний сегмент обшивки с внутренней стороной обшивки и внешней стороной обшивки, который может быть монтируемым по меньшей мере с еще одним внешним сегментом обшивки во внешнюю обшивку с внутренней стороной обшивки и внешней стороной обшивки, сегмент внутреннего кожуха с внутренней стороной внутреннего кожуха и внешней стороной внутреннего кожуха, который может быть монтируемым по меньшей мере с еще одним сегментом внутреннего кожуха во внутренний кожух с внутренней стороной внутреннего кожуха и внешней стороной внутреннего кожуха, и изолирующий материал или слой изолирующего материала, в образованном между внутренней стороной обшивки и внешней стороной внутреннего кожуха промежуточном пространстве, при этом вдоль внешней стороны внутреннего кожуха простирается по меньшей мере один имеющий форму канала профильный участок для образования канала. Внутренний кожух проходит внутри внешнего сегмента обшивки.
В смонтированном и встроенном в самолет состоянии по меньшей мере одного сегмента канала отводимого от двигателя воздуха сегмент внутреннего кожуха соединен с выпуском для воздуха двигателя, так что в сегменте внутреннего кожуха течет отводимый от двигателя воздух. При этом, кроме того, профильный участок имеет, если они встроены в конструкцию самолета, впуск или доступ к окружающему воздуху, так что по профильному участку течет окружающий воздух. При этом сегмент канала отводимого от двигателя воздуха может быть выполнен таким образом, что воздух из окружения самолета течет против направления потока отводимого от двигателя воздуха.
Следовательно, сегмент канала отводимого от двигателя воздуха имеет образованный из внутреннего кожуха внешнего сегмента обшивки двойной кожух с внедренным в изолирующий материал сегментом канала. При этом, предпочтительно, оба кожуха, а именно, внешняя обшивка или же внешний сегмент обшивки и внутренний кожух или же сегмент внутреннего кожуха имеют общую центральную ось при рассмотрении в продольном направлении канальной структуры отводимого от двигателя воздуха или же сегмента канала отводимого от двигателя воздуха, то есть внешняя обшивка имеет везде одинаковое расстояние до внутреннего кожуха. Протекающий в канале канальной структуры отводимого от двигателя воздуха с сегментами канала отводимого от двигателя воздуха горячий воздух двигателя отдает по меньшей мере часть своего тепла внутреннему кожуху. Протекающий в канале против направления течения отводимого от двигателя воздуха холодный окружающий воздух может поглощать по меньшей мере часть нагревающей внутренний кожух энергии и тем самым нагревается. Эффективность теплоперехода в первую очередь зависит от материала внутреннего кожуха, который может быть соответственно выбран в зависимости от случая применения.
Профильный участок сегмента канала отводимого от двигателя воздуха, который образует сегмент канала, может спиралеобразно обегать внешнюю сторону внутреннего кожуха этого сегмента канала отводимого от двигателя воздуха, то есть он может быть спиралеобразно намотан или навит на внешнюю сторону внутреннего кожуха. Однако, профильный участок может также проходить параллельно или вдоль центральной оси внутреннего кожуха сегмента канала отводимого от двигателя воздуха на внешней стороне внутреннего кожуха сегмента канала отводимого от двигателя воздуха. При этом в расчете на сегмент канала отводимого от двигателя воздуха несколько таких профильных участков могут быть расположены рядом друг с другом в периметрическом направлении и гидравлически соединены друг с другом, например, в начале и/или в конце сегмента канала отводимого от двигателя воздуха. При выполнении канальной структуры отводимого от двигателя воздуха подлежащие соединению друг с другом для образования канала профильные участки подлежащих сборке друг с другом сегментов канала отводимого от двигателя воздуха герметично гидравлически соединяются друг с другом.
Профильный участок, который в сегменте канала отводимого от двигателя воздуха или в образованной из соединенных сегментов канала отводимого от двигателя воздуха канальной структуре отводимого от двигателя воздуха образует канал окружающего воздуха, может быть выполнен в виде сегмента трубопровода или же трубопровода. Он в своей опорной области на внешней стороне внутреннего кожуха может быть плоским или иметь изгиб с радиусом внешней стороны внутреннего кожуха, так что он плоско лежит на внешней стороне и при этом обеспечивает возможность как можно большей опорной поверхности. Сам сегмент трубопровода или же сам трубопровод по своей основной форме может быть прямоугольным или полукруглым, или иметь любую стандартную или выполненную специально для данной цели применения форму. Если сегмент канала образован профильным участком в форме полого профиля, то происходит первый теплопереход между протекающим по каналу отводимым от двигателя воздухом, и внутренней стороной внутреннего кожуха, второй теплопереход между внешней стороной внутреннего кожуха и прилегающим к ней участком внешней стороны полого профиля, и третий теплопереход между внутренней стороной полого профиля в области, которая противолежит прилегающему к внешней стороне внутреннего кожуха участку сегмента полого профиля, и окружающим воздухом.
Для повышения КПД профильный участок может быть образован частичным полым профилем, который при рассмотрении в поперечном сечении полого профиля, не является закрытой формой профиля и, например, является прорезанной в середине в продольном направлении трубой. В этом случае оба конца частичного полого профиля лежат на внешней стороне внутреннего кожуха, и проходящий по каналу окружающий воздух имеет прямой контакт с внешней стороной внутреннего кожуха.
Полый профиль, например упомянутая выше труба, в обычном случае образует герметичный профильный участок, который тогда, в целом, может быть соединен с внешней стороной внутреннего кожуха. Для того чтобы образовать герметичный канал, образующий профильный участок частичный полый профиль может быть герметично закреплен обеими продольными кромками частичного профиля на внешней стороне внутреннего кожуха, например наклеен или наварен. Если речь идет о сварном соединении, то оно может быть выполнено способом вакуумной сварки, так как с помощью способа вакуумной сварки может быть получено особенно хорошее качество сварного шва, которое удовлетворяет и требования авиационной промышленности.
Профильный участок имеет высоту Н, при этом высотой называется максимальный размер, на который профильный участок или же образующий профильный участок полый профиль или частичный полый профиль выступает вертикально от внешней стороны внутреннего кожуха. Например, при полукруглом частичном полом профиле высота Н постепенно увеличивается от линии сварного соединения и достигает своего максимума в зените полукруга частичного полого профиля. Поскольку профильный участок расположен в пространстве между внешней стороной внутреннего кожуха и внутренней стороной обшивки, максимально возможная высота Н соответствует расстоянию между обеими этими поверхностями.
Однако максимальная высота профильного участка может быть также выбрана меньшей, чем расстояние между внешней стороной внутреннего кожуха и внутренней стороной обшивки. В результате этого между поверхностью профильного участка и внутренней стороной обшивки имеется расстояние, которое, как остальное пространство между внутренней стенкой и обшивкой, может быть заполнено изолирующим материалом. Этот изолирующий слой предотвращает вторичный теплообмен между профильным участком и обшивкой, который мог бы негативно сказаться на КПД первичного теплообмена между отводимым от двигателя воздухом, и окружающим воздухом.
В одном примере осуществления изобретения несколько сегментов канала отводимого от двигателя воздуха в своем продольном направлении расположены один за другими и соединены друг с другом, так что сегменты внутреннего кожуха образуют внутренний кожух, а сегменты канала образуют канальный участок или канал. Для того чтобы при этом один сегмента канала отводимого от двигателя воздуха можно было соединить по меньшей мере с одним следующим сегментом канала отводимого от двигателя воздуха по меньшей мере на одной из обеих сторон сегмента канала отводимого от двигателя воздуха образован соединительный участок. Соединительный участок выполнен таким образом, что при герметичном соединении двух сегментов канала отводимого от двигателя воздуха одновременно образуется герметичное соединение между обоими имеющимися на сегментах канала отводимого от двигателя воздуха профильными участками. При этом для надежного герметичного соединения на месте соединения между обоими профильными участками и/или сегментами канала отводимого от двигателя воздуха могут применяться дополнительные уплотнительные средства. Таким образом, соединительный участок может иметь первое соединительное средство на по меньшей мере одном осевом конце сегмента внутренней обшивки для соединения с другим сегментом внутреннего кожуха подлежащего присоединению к сегменту канала отводимого от двигателя воздуха другого сегмента канала отводимого от двигателя воздуха и второе соединительное средство на конце профильного участка для соединения с другим профильным участком подлежащего присоединению к сегменту канала отводимого от двигателя воздуха другого сегмента канала отводимого от двигателя воздуха.
Кроме того, изобретение относится к каналу отводимого от двигателя воздуха или канальной структуре отводимого от двигателя воздуха по меньшей мере с двумя описанными выше герметично соединенными друг с другом на их соединительных участках сегментами канала отводимого от двигателя воздуха. В большинстве случаев канальная структура отводимого от двигателя воздуха образована из нескольких соединенных друг с другом сегментов канала отводимого от двигателя воздуха, при этом предусмотрен первый, расположенный на первом конце канальной структуры отводимого от двигателя воздуха сегмент канала отводимого от двигателя воздуха со своим образующим профильный участок сегментом канала для соединения с впуском окружающего воздуха, и расположенный на втором конце канальной структуры отводимого от двигателя воздуха последний сегмент канала отводимого от двигателя воздуха со своим образующим профильный участок каналом для соединения с подводящим трубопроводом двигателя. Это означает, что окружающий воздух через впуск окружающего воздуха направляется в канал, в канале проводится вдоль канала отводимого от двигателя воздуха и в конце последнего сегмента канала отводимого от двигателя воздуха течет в подводящий трубопровод двигателя, по которому он направляется во внутреннюю область двигателя. Этот дополнительный воздух, который таким образом подводится в двигатель или же в процесс сгорания, противодействует потери производительности двигателя в результате отвода отводимого от двигателя воздуха.
Для того чтобы увеличить количество входящего во впуск окружающего воздуха воздуха, в области впуска окружающего воздуха может иметься воздуходувка, которая приводится в действие, например, электрически.
Канал отводимого от двигателя воздуха может быть, например, встроен или интегрирован в предкрылке. При этом канал отводимого от двигателя воздуха может проходить в продольном направлении предкрылка, благодаря чему охлажденный отводимый воздух в канале отводимого от двигателя воздуха может использоваться, например, для нагрева кромки предкрылка, для того чтобы, например, предупреждать обледенение в этой области, или чтобы защищать гидравлические линии от слишком сильного охлаждения, которое могло бы негативно сказываться на реологических свойствах гидравлической жидкости.
Кроме того, изобретение относится к канальной структуре отводимого от двигателя воздуха с описанным выше каналом отводимого от двигателя воздуха и дополнительным регулирующим устройством, с помощью которого является регулируемым количество отводимого воздуха, входящего в канал отводимого от двигателя воздуха. При этом регулирующее устройство может иметь функцию, с помощью которой количество входящего отводимого воздуха является регулируемым в зависимости от целевой температуры воздуха в канале отводимого от двигателя воздуха. Это означает, что регулирующее устройство может увеличивать количество входящего отводимого воздуха, если температура отводимого воздуха в канале отводимого от двигателя воздуха ниже, чем целевое, и уменьшать количество входящего отводимого воздуха, если температура отводимого воздуха в канале отводимого от двигателя воздуха слишком высока. В качестве сравнительной величины в функции регулирующего устройства может быть задано определенное значение температуры отводимого воздуха в канале отводимого от двигателя воздуха, по которому регулирующее устройство регулирует количество входящего отводимого воздуха. Регулирующее устройство также может быть функционально связано по меньшей мере с одной другой функцией системы самолета, которая передает регулирующему устройству значение температуры, например, температуры окружающей среды самолета или температуры жидкости в гидравлической подсистеме, по которому регулирующее устройство регулирует количество входящего отводимого воздуха. При этом, прежде всего, впуск окружающего воздуха может иметь воздуходувку для увеличения количества входящего окружающего воздуха.
Далее примеры осуществления изобретения описываются на прилагаемых фигурах. В частности, показано на:
Фиг.1: схематическое изображение в разрезе одного примера осуществления предусмотренной согласно изобретению канальной структуры отводимого от двигателя воздуха с каналом отводимого от двигателя воздуха и каналом окружающего воздуха, который расположен в пределах показанной пунктирной линией внешней стороны обшивки;
Фиг.2: изображение в перспективе одного конструктивного примера канальной структуры отводимого от двигателя воздуха, на котором внешняя сторона обшивки не показана;
Фиг.3: еще одно изображение в перспективе одного конструктивного примера канальной структуры отводимого от двигателя воздуха, на котором внешняя сторона обшивки не показана;
Фиг.4: вид сбоку одного конструктивного примера канальной структуры отводимого от двигателя воздуха, на котором внешняя сторона обшивки не показана;
Фиг.5а: изображение в перспективе двух сегментов предлагаемой согласно изобретению канальной структуры отводимого от двигателя воздуха, которые на изображении показаны отделенными друг от друга:
Фиг.5б: изображение в перспективе показанных на фиг.5а сегментов канальной структуры отводимого от двигателя воздуха в собранном и соединенном друг с другом состоянии;
Фиг.5в: увеличенный вырез канальной структуры отводимого от двигателя воздуха с двумя соединенными друг с другом сегментами;
Фиг.6а: один конструктивный пример комбинации крыло-двигатель согласно изобретению в изображении, при котором расположение компонентов комбинации, а также функциональных модулей показано в схематическом виде сверху;
Фиг.6б: второй конструктивный пример комбинации крыло-двигатель согласно изобретению в изображении по фиг.6а.
На фиг.1 в схематическом изображении в разрезе показан конструктивный вариант канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха согласно изобретению, которая имеет основной канал или канал 1 отводимого от двигателя воздуха для направления отобранного от двигателя горячего воздуха или отводимого от двигателя воздуха и канал 10 окружающего воздуха для проведения окружающего воздуха. Канальная структура 1 отводимого от двигателя воздуха согласно изобретению предусмотрена для конструктивной интеграции в самолет АС и прежде всего в крыло W самолета АС.
Согласно изобретению, в общем, используется для различных функциональных целей в самолете АС. При этом отводимый от двигателя воздух может использоваться для устранения обледенения конструктивных деталей самолета и, прежде всего, крыла W, а также для оборудования и систем в самолете АС. За счет выполнения канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха согласно изобретению отводимый от двигателя воздух может использоваться в указанных целях, и при этом подвод или направление отводимого от двигателя воздуха в крыле может быть адаптировано к требованиям конструкции крыла и, прежде всего, к свойствам современных материалов. За счет выполнения канала окружающего воздуха, который, по меньшей мере участками, проходит вдоль и вне канала отводимого от двигателя воздуха согласно изобретению, проводимый по каналу отводимого от двигателя воздуха отводимый воздух оптимальным образом охлаждается более холодным по сравнению с ним окружающим воздухом. При этом вся канальная структура 1 отводимого от двигателя воздуха или же комбинация крыло-двигатель с канальной структурой 1 отводимого от двигателя воздуха согласно изобретению может быть выполнена таким образом, что тепло отводимого от двигателя воздуха адаптировано к соответствующему случаю применения.
В одном примере осуществления изобретения потребителем, в который согласно изобретению подается отводимый от двигателя воздух, является система кондиционирования воздуха самолета АС.
В соответствии с одним примером осуществления изобретения окружающий воздух может приниматься в канал 10 окружающего воздуха и проходить по нему без его изменения активным образом. В соответствии с еще одним аспектом в канал 10 окружающего воздуха может быть интегрировано устройство для оказания влияния на поток для того, чтобы оказывать активное влияние на поток в канале 10 окружающего воздуха.
Представленная на фигурах 6а и 6б комбинация крыло-двигатель согласно изобретению имеет: крыло W с основным крылом W1 и двигатель Е, который имеет камеру Е1 предварительного смешения, камеру сгорания и камеру Е2 для горячего воздуха. Камера предварительного смешения представляет собой пространство или область двигателя, в которой в результате смешения воздуха с топливом образуется газовая смесь, которая подается в процесс сгорания. В связи с изобретением камера предварительного смешения также может быть приданным ей или соединенным с ней пространством, газ которого подводится в процесс сгорания двигателя. Под камерой Е2 горячего воздуха двигателя Е в этой связи подразумевается пространство или область двигателя, которая содержит непосредственно или опосредованно нагретый процессом сгорания воздух. Прежде всего, камера Е2 для горячего воздуха может быть камерой потока рубашки двигателя или пространством потока рубашки двигателя.
Крыло W присоединено к фюзеляжу R, так что между крылом W и фюзеляжем R предусмотрена соединительная область W2, которая может быть частью крыла W или частью фюзеляжа R. Кроме того, крыло W может иметь один предкрылок или несколько предкрылков, который или же которые являются подвижными или неподвижными относительно крыла W. На фигурах 6а и 6б на изображенном крыле W показаны соответственно три предкрылка 71, 72, 73.
Комбинация крыло-двигатель согласно изобретению имеет проходящий вдоль направления SW размаха крыла и по меньшей мере участками вдоль передней кромки основного крыла канал 2 отводимого от двигателя воздуха. Он имеет впускное устройство 2-1 отводимого от двигателя воздуха, которое подсоединено к камере Е2 горячего воздуха двигателя или к камере потока рубашки двигателя, и выпускное устройство 2-2 отводимого от двигателя. воздуха, которое образовано из выходного отверстия на основном крыле W1 или соединительной детали для подсоединения канала отводимого от двигателя воздуха к потребителю отводимого от двигателя воздуха.
При этом вдоль продольного направления канала 2 отводимого от двигателя воздуха проходит канал 10 окружающего воздуха. Он может проходить вплотную к каналу 2 или на незначительном расстоянии, например, до 10 мм, от канала 2 отводимого от двигателя воздуха и, прежде всего, прилегая к нему. Канал 10 окружающего воздуха может, прежде всего, спиралеобразно обегать канал 2 отводимого от двигателя воздуха. В качестве альтернативы канал 10 окружающего воздуха может быть выполнен таким образом, что он участками полностью или по меньшей мере на части периметра окружает канал 2 отводимого от двигателя воздуха.
Канал 10 окружающего воздуха имеет впускное устройство 10-1 окружающего воздуха, которое расположено на обращенной к соответствующему назначению направлению S обтекания самолета АС детали самолета АС или в направлении продольной оси L самолета АС и имеет отверстие 10-3 для впуска окружающего воздуха в канал 10 окружающего воздуха. При этом отверстие 10-3 может быть выполнено, прежде всего, в виде выполненного в контуре поверхности крыла отверстия, так называемого Scub-отверстия. Кроме того, канал 10 окружающего воздуха имеет выпускное устройство 10-2 окружающего воздуха с проходом между каналом 10 окружающего воздуха и камерой Е1 предварительного смешения двигателя Е. Таким образом, в комбинации крыло-двигатель согласно изобретению структура 1 из канала 2 отводимого от двигателя воздуха и канала 10 окружающего воздуха образует теплообменное устройство для охлаждения протекающего по каналу 2 отводимого от двигателя воздуха воздуха, а направляемый по каналу 10 окружающего воздуха окружающий воздух подается на сгорание в двигателе.
Комбинация крыло-двигатель согласно изобретению может быть интегрирована в крыле и выполнена таким образом, что при образующемся в полете обтекании крыла W и фюзеляжа R отводимый от двигателя воздух в канале отводимого от двигателя воздуха течет от двигателя к выпускному устройству отводимого от двигателя воздуха, а окружающий воздух в канале 10 окружающего воздуха течет в направлении, противоположном направлению течения отводимого от двигателя воздуха.
Деталь самолета, на которой предусмотрено отверстие 10-3 впускного устройства 10-1 окружающего воздуха, может быть, в общем, расположено на поверхности крыла, при этом впускное устройство 10-1 окружающего воздуха выполнено, прежде всего, таким образом, что отверстие 10-3 или выход канала 10 окружающего воздуха имеет составляющую направления, которая направлена в направлении обтекающего соответственно назначению крыло потока. При этом составляющая направления является нормалью поверхности поперечного сечения отверстия 10-3. Деталью самолета, на которой предусмотрено отверстие 10-3 впускного устройства 10-1 окружающего воздуха, может быть, прежде всего, соединительная область W2 крыла, которая простирается от внешней стороны фюзеляжа в направлении подвески двигателя на расстоянии 10% расстояния D1 между внешней стороной фюзеляжа и подвеской двигателя, или область обтекателя «брюха» или поверхность обтекателя «брюха».
Один конструктивный пример канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха согласно изобретению изображен на фигурах 1-4, а также 5а и 5б и образован по меньшей мере из двух сегментов 1а, которые герметично соединены друг с другом. В качестве альтернативы канальная структура 1 отводимого от двигателя воздуха также может быть образована из одного сегмента канала 2 отводимого от двигателя воздуха. При этом он может быть образован из одного сегмента канала 10 окружающего воздуха или нескольких сегментов 10а канала 10 окружающего воздуха. В показанном конструктивном примере основной канал 2 канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха предусмотрен для направления горячего воздуха из камеры для горячего воздуха и, прежде всего, области потока рубашки двигателя самолета. Ввод горячего воздуха схематически показан стрелкой Р1, а вытекание горячего воздуха показано стрелкой Р2. Горячий воздух направляется для дальнейшего использования на потребитель, которым может быть, прежде всего, система кондиционирования воздуха самолета. Для отбора горячего воздуха из камеры двигателя или области Е2 горячего воздуха двигателя Е основной канал 2 посредством соединительной детали соединен с камерой двигателя или областью Е2 горячего воздуха для того, чтобы производить отбор горячего воздуха. Другими потребителями могут быть, например, герметически закрытая кабина, в которой отводимый от двигателя воздух, используется для теплорегуляции и подачи давления, или емкости для топлива, гидравлические емкости или емкости для воды, которые с помощью отводимого от двигателя воздуха содержатся под давлением.
Показанный на фигурах 1-4 и 5а, 5б конструктивный пример канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха согласно изобретению имеет внутренний кожух для образования канала 2 отводимого от двигателя воздуха или его сегмента 2а, а также проходящий вдоль него и спиралеобразно обегающий его канал 10 окружающего воздуха или сегмент 10а канала окружающего воздуха. Кроме того, канальная структура 1 имеет внешнюю обшивку 3, которая окружает канал 2 отводимого от двигателя воздуха и канал 10 окружающего воздуха. Внешняя обшивка 3 может быть закрытой или открытой в поперечном сечении, то есть проходить по части периметра канала 10 окружающего воздуха. В пространстве между внешней обшивкой 3 и внутренним кожухом 6 расположены или установлены канал 10 окружающего воздуха или же сегменты 10а канала 10 окружающего воздуха. В одном конструктивном примере несколько профильных участков 10а расположены один за другим и соединены в канал 10 окружающего воздуха. В изображенном конструктивном примере отдельные профильные участки или сегменты 10а канала 10 окружающего воздуха закреплены на внешней стороне 8 внутреннего кожуха соответствующего сегмента 2а канала отводимого от двигателя воздуха. За счет выполнения внешней обшивки 3 происходит эффективное охлаждение отводимого от двигателя воздуха в канале 2 отводимого от двигателя воздуха.
Внешняя обшивка 3 также может быть образована из расположенных один за другим в продольном направлении L-S канальной структуры отводимого от двигателя воздуха сегментов 3а обшивки.
Канал 10 окружающего воздуха имеет впуск или впускное устройство 10-1 окружающего воздуха, через который воздух из окружающей среды самолета течет в канал (стрелка Р3). При этом впускное устройство 10-1 окружающего воздуха может быть расположено около обращенного в сторону потребителя конца канала 1 отводимого от двигателя воздуха. Таким образом, отводимый от двигателя воздух, может эффективно охлаждаться, прежде всего, в расположенной относительно близко к соответствующему потребителю области канальной структуры отводимого от двигателя воздуха. Поэтому впускное устройство 10-1 окружающего воздуха может быть расположено, прежде всего, на соединительной детали или сопряжении с внутренним пространством герметической кабины, топливного бака, гидравлической емкости или емкости для воды. Окружающий воздух в канале 10 окружающего воздуха течет против направления потока отводимого от двигателя воздуха в направлении обращенного к двигателю конца канала 10. На обращенном к двигателю конце канала 10 окружающего воздуха окружающий воздух, прежде всего, через выпускное устройство 10-2 окружающего воздуха может подводиться к двигателю Е для дальнейшего использования. Таким образом, это выпускное устройство 10-2 окружающего воздуха является подводом в камеру двигателя, для чего предусмотрена, прежде всего, камера Е1 предварительного смешения.
Канальная структура 1 отводимого от двигателя воздуха внутри крыла или с крылом W может быть выполнена таким образом, что в нем отводимый от двигателя воздух от впускного устройства отводимого от двигателя воздуха течет к выпускному устройству отводимого от двигателя воздуха, а канал 10 окружающего воздуха при этом может быть выполнен таким образом, что окружающий воздух течет от впускного устройства окружающего воздуха к выпускному устройству окружающего воздуха.
В этом случае окружающий воздух на своем пути от впускного устройства 10-1 окружающего воздуха к выпускному устройству 10-2 окружающего воздуха нагревается текущим в противоположном направлении отводимым от двигателя воздухом, а отводимый от двигателя воздух соответственно охлаждается. Таким образом, канал 2 отводимого от двигателя воздуха или же сегмент 2а канала и канал 10 окружающего воздуха образуют теплообменник, так что тепло отводимого от двигателя воздуха частично отдается текущему в канале 10 окружающему воздуху. Эффективность этого теплообмена может быть повышена, прежде всего, за счет выбора подходящего материала внутреннего кожуха 6 или же его теплопроводности, материала канала 10 окружающего воздуха или же его теплопроводности, прежде всего, если канал 10 окружающего воздуха примыкает к внешней стороне 8 внутреннего кожуха, величины общей совместной теплопередающей поверхности канала 10 окружающего воздуха и внешней стороны 8 внутреннего кожуха, количества текущего в канале 2 отводимого от двигателя воздуха количества текущего в канале 10 окружающего воздуха и разности температур между отводимым от двигателя воздухом, и окружающим воздухом.
В показанном на фигурах 1-4 и 5а, 5б конструктивном варианте канал 10 окружающего воздуха может быть образован из состыкованных друг с другом профильных участков 10а или сегментов канала, которые смонтированы на сегменте 2а канала отводимого от двигателя воздуха перед тем, как соединяются сегменты 2а канала отводимого от двигателя воздуха или которые соединяются отдельно от них и при этом посегментно закрепляются на внешней стороне 8 внутреннего кожуха. Канал 10 окружающего воздуха или же его сегменты 10а могут быть выполнены в виде полого профиля, так что теплообмен происходит между отводимым от двигателя воздухом и окружающим воздухом через внутреннюю сторону 7 внутреннего кожуха, внешнюю сторону 8 внутреннего кожуха и канала 2 отводимого от двигателя воздуха. Кроме того, внешняя сторона 8 внутреннего кожуха отдает тепло стенке канала 10 окружающего воздуха, так что текущий в канале 10 воздух нагревается. Если же канал 10 окружающего воздуха выполнен в виде частичного полого профиля, в котором поперечное сечение не замкнуто, как например у полутрубы, канал 10 окружающего воздуха может быть образован посредством того, что полутруба своей открытой продольной областью прилегает к внешней стороне 8 внутреннего кожуха 6 и при этом обеими своими кромками продольного разреза герметично примыкает к внешней стороне 8 внутреннего кожуха и/или посредством клеевого или сварного соединения герметично соединена с внешней стороной 8 внутреннего кожуха. Канал 10 окружающего воздуха на месте теплоперехода не имеет собственной стенки, так что теплообмен между отводимым от двигателя воздухом и окружающим воздухом происходит только через внутреннюю сторону 7 внутреннего кожуха и внешнюю сторону 8 внутреннего кожуха. В результате этого получается особенно эффективная и для определенных случаев применения благоприятная теплопередача между отводимым от двигателя воздухом и окружающим воздухом.
Такой частичный полый профиль канала 10 окружающего воздуха может иметь различные формы. Вместо описанной выше полутрубы он может иметь, например, форму U-образного профиля, V-образного профиля или другую форму поперечного сечения, которая подходит для образования канала. При этом ширина частичного полого профиля, то есть расстояние между обеими лежащими на внешней стороне 8 внутреннего кожуха кромками, является выбираемой свободно. Однако высота, то есть максимальное расстояние частичного трубчатого профиля, измеренная от внешней стороны 8 внутреннего кожуха в направлении вертикально внешней стороне 8 внутреннего кожуха, максимально может соответствовать расстоянию между внешней стороной 8 внутренней стенки и внутренней стороной 4 обшивки. Чтобы потери тепла на внешней обшивке 3 сегмента 2 канала отводимого от двигателя воздуха были как можно меньшими, высота частичного полого профиля может быть меньше, чем расстояние между внешней стороной 8 внутреннего кожуха и внутренней стороной 4 обшивки на этом месте, так что внешняя сторона канала 10 окружающего воздуха не прилегает к внутренней стороне 4 внешней обшивки 3.
Пространство 9 между внешней обшивкой 3 и внутренним кожухом 6 может быть заполнено изолирующим материалом 9b для того, чтобы образовать оптимизированный изолирующий слой. При этом проходящий вдоль внешней стороны 8 внутренней обшивки канал 10 окружающего воздуха окружен изолирующим материалом. В том случае, если высота канала, как описано выше, меньше, чем расстояние между внешней стороной 8 внутреннего кожуха и внутренней стороной 4 обшивки, канал 10 окружающего воздуха окружен изолирующим материалом 9b на всем участке, который не прилегает к каналу 2 отводимого от двигателя воздуха.
На фиг.2 показана канальная структура 1 отводимого от двигателя воздуха без внешней обшивки 3 в перспективе. Виден внутренний кожух 6 с внешней стороной 8 внутреннего кожуха, на которую установлен частичный полый профиль, который образует профильный участок или канальный участок 10а или сегмент канала 10 окружающего воздуха. Сегмент 10а канала спиралеобразно проходит на внешней стороне 8 внутреннего кожуха и вдоль продольного направления L-S всего сегмента 2а канала отводимого от двигателя воздуха. При этом сегмент 10а канала на своем показанном переднем конце и невидимом на фиг.2 заднем конце имеет по одной соединительной области, с помощью которой соответственно один выпуск 15 сегмента 10а канала на соответствующем конце сегмента 10а канала может быть соединен с впуском 14 следующего.сегмента 10а канала канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха.
Представленная на фигуре 2 канальная структура 1 отводимого от двигателя воздуха показана на фиг.3 в другой перспективе.
На фиг.4 показана канальная структура 1 отводимого от двигателя воздуха в виде сбоку, на котором обозначена внешняя обшивка 3, при этом внешняя обшивка 3 на фиг.4 разрезана, так что в виде сверху виден сегмент 10а канала и его внешняя сторона 8 внутренней обшивки. В представленном на фиг.4 виде четко показано, что канальный участок 10а не совсем доходит до внутренней стороны 4 обшивки относящейся к соответствующему сегменту канальной структуры отводимого от двигателя воздуха внешней обшивки 3, а между верхней стороной канала и внутренней стороной 4 обшивки имеется щель 9а. Пространство между внутренним кожухом 6 и внешней обшивкой 3 может быть заполнено изолирующим материалом 9b, то есть, канальный участок 10а с трех сторон заделан в изолирующий материал 9b.
На фигурах 5а и 5б показано, что показанный конструктивный пример канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха реализован таким образом, что для монтажа канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха два сегмента 1а могут быть соединены друг с другом в соединительной области. При соответствующей конфигурации соединительных областей присоединительные области 13 соответствующих сегментов 10а канала 10 окружающего воздуха, а также соответствующих сегментов 2а канала отводимого от двигателя воздуха могут обеспечивать герметичное соединение, например, таким образом, что соответственно два подлежащих соединению сегмента 2а канала отводимого от двигателя воздуха и/или соответственно два подлежащих соединению сегмента 10а канала в смонтированном состоянии на определенной длине входят в зацепление друг с другом. При этом может быть достигнуто получение соединения канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха из двух сегментов 1а посредством насадки или приложения соответствующих концевых сторон сегментов 2а канала отводимого от двигателя воздуха при соответствующем угле их поворота относительно друг друга и последующего поворота одного из сегментов 2а канала относительно соответственно другого сегмента 2а канала отводимого от двигателя воздуха. Это «навинчивание» одновременно может приводить к тому, что обе соединяемые стороны соответствующих сегментов 2а канала отводимого от двигателя воздуха на первой стадии прижимаются друг на друга, за счет чего особенно хорошо может быть достигнуто необходимое герметичное соединение. В области соединения сегментов 10а канала и/или сегментов 2а канала отводимого от двигателя воздуха дополнительно могут быть использованы не показанные уплотнительные средства или уплотнительные устройства между концами соответствующих сегментов 2а или же 10а для того, чтобы предотвратить выход отводимого от двигателя воздуха и/или окружающего воздуха в местах соединения канальной структуры 1 отводимого от двигателя воздуха или же профильных участков или сегментов канала 10а окружающего воздуха.
На фиг.5в показана соединительная область 13 двух образованных на внешней стороне 8 внутреннего кожуха соседних канальных структур 1 отводимого от двигателя воздуха канальных участков 10а в момент соединения.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения может быть предусмотрено, что на количество и/или скорость текущего в канал 10 окружающего воздуха и/или в канале 10 окружающего воздуха оказывается активное влияние одним или несколькими устройствами для оказания влияния на поток в канале 10 окружающего воздуха. Во-первых, впускное устройство 10-1 окружающего воздуха могло бы иметь устройство для изменения отверстия или клапан с крышкой или запорный клапан, которые в зависимости от потребности в окружающем воздухе в канале 10 окружающего воздуха управляются управляющим устройством и открываются или закрываются. Однако, в канале 10 окружающего воздуха и прежде всего в области впуска или на впускном устройстве 10-1 окружающего воздуха также может быть предусмотрен управляемый управляющим устройством привод содействия потоку и, например, насос или вентилятор, который по потребности может активироваться, деактивироваться и/или управляться для установки его выходной производительности для того, чтобы оказывать влияние на количество поступающего в канал 10 окружающего воздуха, то есть увеличивать его или уменьшать. Также может быть предусмотрено, как устройство для изменения отверстия, так и привод содействия потоку, которые управляются управляющим устройством.
Для этого самолет АС имеет сенсорное устройство или несколько сенсорных устройств (не показаны) для регистрации данных состояния полета. С по меньшей мере одним сенсорным устройством функционально связано управляющее устройство и имеет приемный модуль для приема зарегистрированных данных состояния полета. Управляющее устройство функционально связано с соответствующим устройством для оказания влияния на поток и имеет функцию, которая на основе данных состояния полета вырабатывает управляющие команды для устройства для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха и передает их на указанное устройство. По меньшей мере одно устройство для оказания влияния на поток имеет соответственно один приемный модуль для приема управляющих сигналов от управляющего устройства и функцию, которая регулирует выходную производительность устройства для оказания влияния на поток для того, чтобы оказывать влияние на поток в канале 10 окружающего воздуха.
Сенсорное устройство может иметь датчик для регистрации наружной температуры, датчик для регистрации скорости самолета, датчик для регистрации высоты полета, датчик для регистрации влажности воздуха и/или датчик регистрации абсолютного давления. Эти датчики могут быть датчиками, которые и так уже имеются в системе самолета.
В качестве альтернативы или дополнительно может быть предусмотрен датчик для регистрации скорости потока на поверхности крыла W или в области впускного устройства 10-1 окружающего воздуха и прежде всего его отверстия. Датчик может быть пьезодатчиком напряжения сдвига на стенке для регистрации напряжения сдвига на стенке, из которого может быть определена скорость потока в том месте, на котором расположен датчик.
При этом может быть предусмотрено, что соответственно необходимые управляющей функции данные датчиков принимаются прямо от соответствующих датчиков, или что данные от соответствующих датчиков сначала передаются на систему управления полетом или систему управления заданием, а оттуда подводятся на управляющую функцию.
Управляющая функция может иметь присваивающую функцию, при которой параметрами датчика присваивается величина для управляющей команды, так что она вырабатывается с помощью идентификации соответствующей управляющей команды и передается на соответствующее устройство для оказания влияния на поток. Такая присваивающая функция может храниться в управляющем устройстве, прежде всего, в памяти в форме таблицы или в форме матрицы, к которой управляющая функция имеет доступ. В качестве альтернативы или дополнительно управляющая функция может также иметь аналитическую функцию для определения управляющих команд.
В соответствии с еще одним примером осуществления изобретения может быть предусмотрено, что функция может использовать комбинацию величин датчика. Прежде всего, управляющая функция может использовать две или три величины датчика группы величин датчика: зарегистрированной наружной температуры, зарегистрированной скорости самолета или зарегистрированной высоты полета, и из них соответственно определять вероятность или допущение наличия повышенной опасности обледенения на крыле. Прежде всего, это может происходить посредством оценки величин датчика по близости к соответственно заданной предельной величине, при этом каждая величина датчика получает оценочное число, которое пропорционально ее удалению от приданной ей предельной величины. Сумма оценочных чисел в этом случае назначается определенной величине, на которую должен быть усилен или уменьшен поток в канале окружающего воздуха, так что из этой суммированной величины выводится управляющая команда для регулируемой величины устройства для оказания влияния на поток. Регулируемая величина для привода содействия потоку соответствует задаваемой ему по команде отдаваемой производительности, а регулируемая величина для устройства для изменения отверстия соответствует положению его открытия. В общем, вместо высоты полета может также использоваться абсолютное давление.
При выполнении устройства для оказания влияния на поток в виде устройства для изменения отверстия (на фигурах не оказано) оно имеет механику изменения отверстия, крышку для открывания и закрывания отверстия 10-3 и исполнительный орган для приведения в действие механики изменения отверстия. Крышка может быть, например, шибером, который установлен на закрепленном на конструктивной детали направляющем устройстве и в зависимости от своего регулируемого состояния более или менее закрывает отверстие 10-3. Исполнительный орган имеет интерфейс для приема управляющих команд от управляющего устройства для того, чтобы на основе управляющих команд для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха регулировать состояние открытия крышки.
Управляющее устройство 51 может быть функционально и/или физически интегрировано в устройство 50 управления полетом или в устройство управления заданием или функционально соединено с ним посредством шины данных или сигнального соединения.
В еще одном примере осуществления изобретения может быть предусмотрено, что посредством регулирования расхода и/или скорости потока в канале 10 окружающего воздуха с помощью регулирующей функции регулируется заданная температура отводимого от двигателя воздуха по меньшей мере в одном месте в канале 2 отводимого от двигателя воздуха и/или заданная температура в области поверхности передней кромки основного крыла между фюзеляжем и двигателем. При этом может быть также задан или же регулироваться температурный диапазон. В этом примере осуществления изобретения в основном крыле установлено измерительное устройство для измерения температуры отводимого от двигателя воздуха по меньшей мере в одном месте в канале 2 отводимого от двигателя воздуха и/или измерительное устройство для регистрации температуры в области поверхности передней кромки основного крыла между фюзеляжем и двигателем. Устройство для измерения температуры функционально связано с управляющей функцией для управления описанным устройством для оказания влияния на поток, таким, как привод содействия потоку, и/или устройством для изменения отверстия. В качестве альтернативы или дополнительно к приводу содействия потоку и/или устройству для изменения отверстия устройство для оказания влияния на поток может также иметь клапан 63, который может управляться управляющей функцией для того, чтобы посредством его открывания и закрывания регулировать расход и/или скорость потока в канале 10 окружающего воздуха. При этом управление клапаном 63 может быть предусмотрено, как описано в связи с приводом содействия потоку. Управляющая функция имеет регулирующую функцию, которая вырабатывает управляющие команды для передачи на устройство для оказания влияния на поток в канале 10 окружающего воздуха, с помощью которых регулируется заданная температура отводимого от двигателя воздуха или передней кромки основного крыла. Прежде всего, заданная температура может быть определена в зависимости от наружной температуры, зарегистрированной скорости самолета или зарегистрированной высоты полета.
При этом, прежде всего, может быть предусмотрено, что регулирующая функция активируется при максимально открытом устройстве для изменения отверстия.
Кроме того, может быть предусмотрено, что управляющая функция управляется устройством 50 управления полетом в определенных режимах работы системы самолета. Прежде всего, может быть предусмотрено, что в режиме работы на земле она активирует предусмотренный привод 60 содействия потоку и держит его на определенной производительности отдачи, так как из-за незначительной скорости окружающего воздуха по каналу 10 окружающего воздуха может проходить малое количество окружающего воздуха. Прежде всего, может быть предусмотрено, что привод содействия потоку поддерживается на низкой, средней и высокой производительности отдачи при равномерном разделении общей производительности отдачи в высокой производительности отдачи.;
В качестве альтернативы или дополнительно, описанное регулирование может также происходить на основе зарегистрированной соответствующим датчиком фактической температуры отводимого от двигателя воздуха и/или зарегистрированного соответствующим датчиком фактического давления на конечном потребителе или около конечного потребителя отводимого от двигателя воздуха. При этом, в отношении указанной заданной температуры предусмотрено, в канал 1 отводимого от двигателя воздуха направляется больше отводимого от двигателя воздуха, если температура или давление слишком низки, и подача отводимого от двигателя воздуха в канал 1 отводимого от двигателя воздуха ограничивается, если температура и/или давление слишком высоки.
Согласно изобретению, на крыле W может быть расположен по меньшей мере один предкрылок 71, 72, 73, который может быть подвижно соединен, прежде всего, с крылом. Один или несколько предкрылков имеют интегрированный в нем и простирающийся вдоль направления SW размаха крыла противообледенительный канал 30 предкрылка, а также по меньшей мере один соединительный трубопровод 74, который гидравлически соединяет противообледенительный канал 30 по меньшей мере одного предкрылка 71, 72, 73 с каналом 2 отводимого от двигателя воздуха основного крыла W1. Если соответствующий предкрылок установлен на основном крыле W1 с возможностью регулирования, он выполнен с возможностью изменения длины и, например, телескопического выпуска. Выпуск отводимого от двигателя воздуха из соответствующего предкрылка может быть реализован посредством имеющихся соответствующих потерь от утечки или посредством бокового выпуска. Соответствующий предкрылок или же противообледенительный канал 30 предкрылка также может иметь несколько выпускных отверстий 75, которые выходят на задней кромке 77 соответствующего предкрылка. Выпускные отверстия 75 могут быть предусмотрены таким образом, что они оказывают влияние на обтекание основного крыла.
Ссылочные обозначения
| 1 | Канальная структура отводимого от двигателя воздуха |
| 1а | Сегмент канальной структуры отводимого от двигателя воздуха |
| 2 | Канал |
| 2а | Сегмент канала отводимого от двигателя воздуха или сегмент |
| основного канала отводимого от двигателя воздуха | |
| 2-1 | Впускное устройство отводимого от двигателя воздуха |
| 2-2 | Выпускное устройство отводимого от двигателя воздуха |
| 3 | Внешняя обшивка |
| За | Сегмент внешней обшивки или внешний сегмент обшивки |
| 4 | Внутренняя сторона обшивки |
| 5 | Внешняя сторона обшивки |
| 6 | Внутренний кожух |
| 6а | Сегмент внутреннего кожуха |
| 7 | Внутренняя сторона внутреннего кожуха |
| 8 | Внешняя сторона внутреннего кожуха |
| 9 | Промежуточное пространство |
| 9а | Щель |
| 10 | Канал окружающего воздуха |
| 10а | Профильный участок, сегмент канала окружающего воздуха |
| 10-1 | Впускное устройство окружающего воздуха |
| 10-2 | Выпускное устройство окружающего воздуха |
| 10-3 | Отверстие впускного устройства окружающего воздуха |
| 13 | Соединительная область |
| 14 | Впуск сегмента канала окружающего воздуха |
| 15 | Выпуск сегмента канала окружающего воздуха |
| 30 | Противообледенительный канал предкрылка |
| 50 | Устройство управления полетом или устройство управления |
| 51 | заданием |
| 60 | Управляющее устройство |
| 71 | Привод содействия потоку |
| 72 | Предкрылок |
| 73 | Предкрылок |
| Е | Предкрылок |
| Е1 | Двигатель |
| Камера предварительного смешения двигателя | |
| Е2 | |
| Область горячего воздуха двигателя или пространство потока | |
| L-AC | рубашки двигателя |
| P1 | Продольное направление самолета |
| P2 | Стрелка для ввода горячего воздуха |
| S | Стрелка для выхода горячего воздуха |
| SW | Направление потока |
| W | Направление размаха крыла |
| W1 | Крыло |
| W1 | Основное крыло |
| Соединительная область |
1. Комбинация крыло-двигатель, имеющая крыло (W) с основным крылом (W1) и двигатель (E) с камерой (Е1) предварительного смешения, камерой сгорания и камерой (E2) для горячего воздуха, кроме того, имеющая:
- проходящий вдоль направления (SW) размаха крыла и вдоль передней кромки основного крыла канал (2) отводимого от двигателя воздуха с впускным устройством (2-1) отводимого от двигателя воздуха, которое соединено с камерой (E2) горячего воздуха двигателя, и выпускным устройством (2-2) отводимого от двигателя воздуха, которое образовано из выхода на основном крыле (W1) или соединительной детали для подсоединения канала отводимого от двигателя воздуха к потребителю отводимого от двигателя воздуха;
- проходящий вдоль канала (2) отводимого от двигателя воздуха канал (10) окружающего воздуха с впускным устройством (10-1) окружающего воздуха, которое расположено на детали самолета (АС) и имеет отверстие (10-3) для впуска окружающего воздуха в канал (10) окружающего воздуха, и с выпускным устройством (10-2) окружающего воздуха с проходом между каналом (10) окружающего воздуха и камерой (E1) предварительного смешения двигателя (E), так что структура (1) из канала (2) отводимого от двигателя воздуха и канала (10) окружающего воздуха образует теплообменное устройство для охлаждения протекающего в канале (2) отводимого от двигателя воздуха, а проводимый в канале (10) окружающий воздух подводится в процесс сгорания двигателя.
2. Комбинация крыло-двигатель по п.1, отличающаяся тем, что канал (2) отводимого от двигателя воздуха и канал (10) окружающего воздуха выполнены таким образом, что при соответствующем назначению обтекании крыла отводимый от двигателя воздух в канале (2) отводимого от двигателя воздуха протекает от двигателя к выпускному устройству отводимого от двигателя воздуха, а окружающий воздух в канале (10) окружающего воздуха протекает в направлении, противоположном направлению потока отводимого от двигателя воздуха.
3. Комбинация крыло-двигатель по п.1, отличающаяся тем, что деталь самолета, на которой предусмотрено отверстие (10-3) впускного устройства (10-1) окружающего воздуха, расположено на поверхности соединительной области (W2) крыла, которая простирается от внешней стороны фюзеляжа в направлении подвески двигателя на расстоянии 10% расстояния (D1) между внешней стороной фюзеляжа и подвеской двигателя или на поверхности обтекателя «брюха».
4. Комбинация крыло-двигатель по п.1, отличающаяся тем, что канал (10) окружающего воздуха по меньшей мере участками спиралеобразно обегает канал (2) отводимого от двигателя воздуха.
5. Комбинация крыло-двигатель по п.1, отличающаяся тем, что в канал (10) окружающего воздуха интегрировано устройство для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха.
6. Комбинация крыло-двигатель по п.5, отличающаяся тем, что устройство для оказания влияния на поток образовано из привода содействия потоку, который интегрирован в устройство для оказания влияния на поток в канале (10) окружающего воздуха от впускного устройства окружающего воздуха к выпускному устройству окружающего воздуха.
7. Комбинация крыло-двигатель по п.5, отличающаяся тем, что устройство для оказания влияния на поток образовано из подвижного устройства для изменения отверстия с крышкой для открывания и закрывания отверстия (10-3) впускного устройства (10-1) окружающего воздуха.
8. Комбинация крыло-двигатель по п.1, отличающаяся тем, что крыло (W) имеет по меньшей мере один соединенный с основным крылом (W1) предкрылок (71, 72, 73) (прежде всего подвижный относительно основного крыла) с интегрированным в нем и простирающимся в направлении (SW-V1, SW-V2, SW-V3) размаха крыла противообледенительным каналом (30) предкрылка, а также по меньшей мере один соединительный трубопровод, который гидравлически соединяет противообледенительный канал (30) предкрылка по меньшей мере одного предкрылка (71, 72, 73) с каналом (2) отводимого от двигателя воздуха основного крыла (W1).
9. Комбинация крыло-двигатель по п.8, отличающаяся тем, что противообледенительный канал (30) предкрылка имеет несколько выпускных отверстий (75), которые выходят на задней кромке (77) предкрылка.
10. Самолет с комбинацией крыло-двигатель, имеющей крыло (W) с основным крылом (W1) и двигатель (E) с камерой (E1) предварительного смешения, камерой сгорания и камерой (E2) для горячего воздуха, при этом комбинация крыло-двигатель, кроме того, имеет:
- проходящий вдоль направления (SW) размаха крыла и вдоль передней кромки основного крыла канал (2) отводимого от двигателя воздуха с впускным устройством (2-1) отводимого от двигателя воздуха, которое соединено с камерой (E2) горячего воздуха двигателя, и выпускным устройством (2-2) отводимого от двигателя воздуха, которое образовано из выхода на основном крыле (W1) или соединительной детали для подсоединения канала отводимого от двигателя воздуха к потребителю отводимого от двигателя воздуха;
- проходящий вдоль канала (2) отводимого от двигателя воздуха канал (10) окружающего воздуха с впускным устройством (10-1) окружающего воздуха, которое расположено на детали самолета (АС) и имеет отверстие (10-3) для впуска окружающего воздуха в канал (10) окружающего воздуха, и с выпускным устройством (10-2) окружающего воздуха с проходом между каналом (10) окружающего воздуха и камерой (E1) предварительного смешения двигателя (E), так что структура (1) из канала (2) отводимого от двигателя воздуха и канала (10) окружающего воздуха образует теплообменное устройство для охлаждения протекающего в канале (2) отводимого от двигателя воздуха, а проводимый в канале (10) окружающий воздух подводится в процесс сгорания двигателя, отличающийся тем, что
- в канал (10) окружающего воздуха встроено устройство для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха,
- самолет (AC) имеет по меньшей мере одно сенсорное устройство для регистрации данных состояния полета;
- самолет (АС) имеет управляющее устройство, которое функционально связано с сенсорным устройством и устройством для оказания влияния на поток и имеет функцию, которая на основе данных состояния полета вырабатывает управляющие команды для устройства для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха и передает их на указанное устройство;
- устройство для оказания влияния на поток имеет приемный модуль для приема управляющих сигналов от управляющего устройства и имеет функцию, которая регулирует производительность устройства для оказания влияния на поток.
11. Самолет по п.10, отличающийся тем, что канал (2) отводимого от двигателя воздуха соединен с системой кондиционирования воздуха самолета AC.
12. Самолет по п.10, отличающийся тем, что предусмотрено функционально связанное с управляющим устройством сенсорное устройство для регистрации наружной температуры, сенсорное устройство для регистрации скорости самолета и/или сенсорное устройство для регистрации высоты полета или абсолютного давления.
13. Самолет по п.10, отличающийся тем, что устройство для оказания влияния на поток образовано из привода содействия потоку, который интегрирован для усиления потока в канале (10) окружающего воздуха от впускного устройства окружающего воздуха к выпускному устройству окружающего воздуха, и который имеет интерфейс для приема управляющих команд от управляющего устройства для того, чтобы на основе управляющих команд для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха посредством производительности регулировать скорость потока.
14. Самолет по п.10, отличающийся тем, что устройство для оказания влияния на поток образовано из устройства для изменения отверстия с механикой изменения отверстия с крышкой для открывания и закрывания отверстия и исполнительным органом для приведения в действие механики изменения отверстия, которое имеет интерфейс для приема управляющих команд от управляющего устройства для того, чтобы на основе управляющих команд для оказания влияния на поток в канале окружающего воздуха регулировать состояние открытия крышки.
15. Самолет по п.10, отличающийся тем, что данные состояния полета, на основе которых управляющая функция управляющего устройства вырабатывает управляющие команды для соответствующего устройства для оказания влияния на поток, образованы на основе одного или комбинации следующих параметров состояния: наружная температура, скорость самолета, высота полета и/или абсолютное давление.
16. Самолет по п.15, отличающийся тем, что дополнительно используется влажность воздуха.
17. Самолет по п.10, отличающийся тем, что в основном крыле установлено измерительное устройство для измерения температуры отводимого от двигателя воздуха по меньшей мере в одном месте канала (2) отводимого от двигателя воздуха и/или измерительное устройство для регистрации температуры для регистрации температуры в области поверхности передней кромки основного крыла между фюзеляжем и двигателем, которое функционально связано с управляющей функцией для передачи зарегистрированных значений температуры, и что управляющая функция имеет регулирующую функцию, которая вырабатывает управляющие команды для передачи на устройство для оказания влияния на поток в канале (10) окружающего воздуха, с помощью которых регулируется заданная температура отводимого от двигателя воздуха или передней кромки основного крыла.
18. Самолет по п.17, отличающийся тем, что регулирующая функция активируется при максимально открытом устройстве для изменения отверстия.
19. Секция крыла самолета (AC) с канальной структурой (1) для направления отводимого от двигателя воздуха от двигателя, имеющей:
- канал (2) отводимого от двигателя воздуха, образованный внутренним кожухом (8);
- канал (10) окружающего воздуха, который простирается вдоль канала (2) отводимого от двигателя воздуха и прилегает к каналу (2) отводимого от двигателя воздуха так, что канал (10) окружающего воздуха и канал (2) отводимого от двигателя воздуха образуют теплообменник;
- внешнюю обшивку (3) с внутренней стороной (4) обшивки и внешней стороной (5), которая, при рассмотрении в поперечном сечении канальной структуры (1), по меньшей мере частично окружает канал (10) окружающего воздуха;
отличающаяся тем, что
- канал (2) отводимого от двигателя воздуха состоит из сегментов (2а), которые, при рассмотрении в продольном направлении (L-A) канальной структуры (1), расположены один за другим;
- канал (10) окружающего воздуха состоит из сегментов (10а), которые, при рассмотрении в продольном направлении (L-A) канальной структуры (1), расположены один за другим.
20. Секция крыла самолета (AC) с канальной структурой (1) отводимого от двигателя воздуха по п.19, отличающаяся тем, что имеющий форму канала профильный участок (10а) спиралеобразно обегает внешнюю сторону (8) внутреннего кожуха.
21. Секция крыла самолета (АС) с канальной структурой (1) отводимого от двигателя воздуха по п.19, отличающаяся тем, что профильный участок (10а) образован из частичного полого профиля, при этом разомкнутый, при рассмотрении в поперечном сечении, участок периметра замыкается внешней стороной (6а) кожуха канала (2) отводимого от двигателя воздуха.
22. Секция крыла самолета (AC) с канальной структурой (1) отводимого от двигателя воздуха по п.19, отличающаяся тем, что профильный участок (10а) герметично соединен с внешней стороной (8) внутреннего кожуха.
23. Секция крыла самолета (АС) с канальной структурой (1) отводимого от двигателя воздуха по п.22, отличающаяся тем, что профильный участок (10а) герметично наварен на внешней стороне (8) внутреннего кожуха.
24. Секция крыла самолета (AC) с канальной структурой (1) отводимого от двигателя воздуха по п.19, отличающаяся тем, что канальная структура (1) отводимого от двигателя воздуха состоит из нескольких сегментов (1а), при этом по меньшей мере на одной из обеих сторон сегмента (2) канала отводимого от двигателя воздуха образована соединительная область (13) для присоединения следующего сегмента (2) канала отводимого от двигателя воздуха.
