[发明专利]冲压空气风扇外部壳体

说明书

技术领域

本发明涉及环境控制系统。具体地，本发明涉及用于飞行器的环境控制系统的冲压空气风扇组件的外部壳体。

背景技术

飞行器上的环境控制系统（ECS）将调节空气提供给飞行器舱室。调节空气是处于用于飞行器乘员舒适性和安全性所期望的温度、压力和湿度的空气。处于地面水平或接近地面水平，该环境空气温度和/或湿度通常足够高，使得空气在被传输到飞行器舱室之前必须作为调节过程的一部分被冷却。在飞行高度处，环境空气通常比所期望的要冷得多，但是在这种低压下，该环境空气必须作为调节过程的一部分被压缩至可接受的压力。在飞行高度下压缩环境空气充分地加热得到的加压空气，该加压空气必须被冷却，甚至在环境空气温度十分低时也是如此。因此，在大多数状况下，在空气被传输到飞行器舱室之前，热量必须由ECS从空气移除。当热量从空气被移除时，该热量由ECS驱散到分离空气流中，所述分离空气流流入到ECS中、横穿ECS中的热交换器、并且流出飞行器，从而随该分离空气流夹带过量热量。在飞行器足够快地移动的状况下，冲压到飞行器中的空气的压力足以使得足够空气移动通过ECS以及经过热交换器，从而移除过量的热量。

虽然冲压空气在正常飞行状况下运行良好，但是在较低的飞行速度下或当飞行器在地面上时，冲压空气压力太低而不能提供经过热交换器以从ECS实现足够热量移除的足够空气流。在这些状况下，ECS内的风扇被用于提供经过ECS热交换器的必要空气流。该风扇被称为冲压空气风扇。

如飞行器上的任何系统一样，在改善的冲压空气风扇方面具有巨大价值，该改善的冲压空气风扇包括被设计成改善冲压空气风扇的操作效率、或降低该冲压空气风扇的重量的创新部件，例如外部壳体。

发明内容

本发明是一种冲压空气风扇外部壳体，所述冲压空气风扇外部壳体用于将来自冲压空气风扇转子的空气以及来自冲压空气旁通部件的空气引导到冲压空气风扇出口中。所述外部壳体包括在结合区域处连接的外部筒体和稳压室。所述外部筒体和稳压室由至少四个相邻的平纹碳纤维织物层的层压堆叠序列制成。堆叠序列的每层具有这样的织物取向，所述织物取向使得第一层和第四层相对于第二层和第三层中的每个以四十五度取向。所述第二层和第三层被夹设在所述第一层和第四层之间。该结合区域由至少八个相邻的平纹碳纤维织物层制成。结合区域层压堆叠序列通过使得在所述结合区域中的所述四个相邻外部筒体层与在所述结合区域中的所述四个相邻稳压室层交织而形成。

附图说明

图1是结合本发明的冲压空气风扇组件的侧视图。

图2是结合本发明的外部壳体的透视图。

图3是图2的外部壳体的端视图。

图4是图2的外部壳体的侧视图。

图5是图4的外部壳体的一部分的截面图。

图6是图4的外部壳体的另一部分的截面图。

图7是图4的外部壳体的另一部分的截面图。

具体实施方式

环境控制系统（ECS）中的冲压空气风扇组件采用外部壳体以将来自冲压空气风扇转子的空气以及来自冲压空气旁通部件的空气通过通道引导到冲压空气风扇出口中。外部壳体是冲压空气风扇组件的单个最大部件。本发明是这样的冲压空气风扇外部壳体，该冲压空气风扇外部壳体是耐用的同时还是轻质的。实施本发明的外部壳体结合增加耐用性并且确保轻质壳体的创新特征。外部壳体由纤维增强聚合复合物层（例如，碳纤维层）以特定层序列取向而制成，其中层的数量以及相邻层的重叠根据强度的需要而变化。以这种方式使用增强纤维（例如，碳纤维）提供十分强韧且轻质的结构。外部壳体包括外部筒体以及附接到该外部筒体的稳压室。外部筒体以及稳压室的部分用升高特征来机械加固。最后，外部壳体被设计成具有外部筒体的长度与外部筒体在冲压空气风扇出口处的直径的极其小的比值。在冲压空气风扇出口处的相对大的外部筒体直径实现有效的风扇流动。保持外部筒体的长度相对短会降低在外部壳体上（尤其在筒体部段与稳压室之间的结合处）的应力。通过降低应力，需要较少的材料来加固这些结合处，从而有助于得到相对轻质的外部壳体。