[发明专利]除冰系统

说明书

本发明题为“除冰系统”。本发明公开了一种用于气体涡轮引擎的一个或多个轮叶的除冰系统。该系统包括轮叶，该轮叶包括导电导热材料和多个磁体，该多个磁体围绕旋转轴周向定位并且被构造成能够在周向上由轴驱动以产生旋转磁场。轮叶具有复合结构，该复合结构包括位于钛、不锈钢或其合金的两个层合物层之间的导电材料的核心层合物层。导电材料的一部分位于旋转磁场内，使得导电材料通过电磁感应被直接加热。

技术领域

本公开涉及用于气体涡轮引擎(特别是气体涡轮引擎的轮叶)的除冰系统。

背景技术

控制流动通过气体涡轮引擎的流体(例如气体)对于实现效率和性能而言是重要的。现有的气体涡轮引擎包括可变入口导向轮叶(VIGV)和可变定子轮叶，以引导和提供工作流体流，例如往返于引擎的压缩机和涡轮级。在一些情况下，每个轮叶包括翼型横截面，其具有集成主轴以允许旋转来改变多个轮叶引起的流体流动的进入角度。

可变入口导向轮叶和可变定子轮叶提供了冰积聚的潜在位置，这可破坏工作流体的流动或阻碍轮叶的运动，从而降低引擎的性能或导致压缩机失速或喘振。此外，形成在轮叶上的冰可在已知为“脱落”的过程中从轮叶脱离，这可能引起冰撞击，该冰撞击对引擎的后续级诸如轮叶下游的转子叶片造成损坏。

已经开发出许多系统来试图减少轮叶上冰的形成或使由冰从轮叶脱落所造成的损坏最小化。例如，已知将来自例如气体涡轮引擎的压缩机的高压热空气重新引导至轮叶自身，以通过对流来加热轮叶。然而，这通常需要在引擎壳体结构内提供通道网络，例如管道/风道，以将空气从热能源排放到轮叶的位置，这占据了引擎中的大量的空间并且增加了显著的重量。另外，轮叶通常被制造成具有引导高压空气的多个内部通道，这可能不利地影响轮叶的总体刚度并引入产生内部裂纹的风险。该系统还需要大量的维护以保持其处于正常运转状态，因为在引擎关闭后积聚在通道中的任何水都会有形成冰的风险，这可阻碍在引擎启动期间旨在对轮叶进行除冰的流动。

本公开寻求提供一种解决以上问题或至少提供有用的替代方案的除冰系统。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于气体涡轮引擎的一个或多个轮叶的除冰系统，该除冰系统包括：具有导电导热材料的轮叶；和多个磁体，该多个磁体围绕气体涡轮引擎的转子轴周向定位并且被构造成在周向上由转子轴驱动以在气体涡轮引擎内的空间中产生旋转磁场；其中轮叶具有复合结构，该复合结构包括位于钛、不锈钢或其合金的两个层合物层之间的导热材料的核心层合物层，并且导热材料的至少一部分位于空间内并且被构造成在旋转磁场内相对静止，以便通过电磁感应被加热以用于抑制冰在轮叶上的积聚。

这样，本文所述的技术直接从可邻近轮叶的空间中的旋转磁场在轮叶内产生热能。换句话讲，轴的旋转能量的一部分在轮叶处被直接转化为热量。这比其中热量从远程源经由易受热损失影响的通道传递到轮叶的假设的布置结构更有效。

将轴的旋转能量直接转换成轮叶处的热量也消除了对从远程源向轮叶供应热引气的通道网络的需求，从而提供了更省空间的系统。这可在例如壳体中为气体涡轮引擎内的其他部件提供附加空间。此外，与提供了用于向轮叶供应热引气以通过对流进行加热的通道网络的假设的布置结构相比，本文所述技术的除冰系统具有相对简单的构造。它还可提供需要较少维护的更可靠的系统。

另外，本文所述的技术降低了冰从轮叶脱落的程度，与其中转子区段被设计为承受大的冰撞击力的假设的布置结构相比，这允许减小后续转子区段的厚度和整体质量。因此，本文所述的技术提供了一种除冰系统，该除冰系统与常规系统相比允许减轻引擎的重量。这使得能够降低比燃料消耗率(SFC)，并因此提供改善的效率和改善的经济性，同时更加环保。

应当理解，术语“除冰”应被理解为首先有效地减少冰的形成/积聚并且在冰形成之后还有效地除去或减少冰的量。

轮叶可以是气体涡轮引擎的可变入口导向轮叶。另选地，轮叶可以是气体涡轮引擎的可变定子轮叶。

轮叶可包括(导电导热)材料的层合物层。