[发明专利]冲压空气风扇入口壳体

说明书

技术领域

本发明涉及环境控制系统。具体地，本发明涉及飞机的环境控制系统的冲压空气风扇组件的入口壳体。

背景技术

飞机上的环境控制系统（ECS）将经调节的空气提供到飞机机舱。经调节的空气处于对于飞机乘客的舒适和安全而言期望的温度、压力和湿度。在地面处或附近，外界空气温度和/或湿度通常足够高，使得空气必须作为调节过程的一部分被冷却，然后被输送到飞机机舱。在飞行高度处，外界空气通常比期望的冷得多，不过却处于低压而使得其必须作为调节过程的一部分被压缩到可接受的压力。在飞行高度压缩外界空气会将所得到的加压空气加热到足够高，使得其必须被冷却，即使外界空气温度非常低。因此，在大多数条件下，在空气被输送到飞机机舱之前，必须通过ECS从空气去除热。随着热被从空气去除，其被ECS耗散到独立的空气流中，该独立的空气流流入ECS，经过ECS中的换热器并且流出飞机，随其携带过多的热。在飞机移动得足够快的条件下，冲压到飞机中的空气压力足以使足够的空气移动通过ECS并且越过换热器以去除过多的热。

虽然冲压空气在普通飞行条件下良好地工作，但在较低的飞行速度时或者当飞机在地面上时，冲压空气压力太低而无法提供足够的空气流过换热器以便从ECS去除足够的热。在这些条件下，使用ECS中的风扇来提供必要的空气流经过ECS换热器。该风扇被称为冲压空气风扇。

与飞机上的任何系统一样，改进的冲压空气风扇具有极大的价值，该改进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其重量的新型部件。

发明内容

本发明是用于容纳冲压空气风扇转子的冲压空气风扇入口壳体。所述入口壳体包括带凸缘表面和内表面。所述带凸缘表面垂直于所述入口壳体的轴线并且限定了在所述入口壳体的轴向端处的凸缘平面。所述内表面关于所述入口壳体的所述轴线对称并且包括凸缘区段、过渡区段、出口区段、转子区段和入口区段。

附图说明

图1是包含了本发明的冲压空气风扇组件的侧视图。

图2是包含了本发明的入口壳体的透视图。

图3是图2的入口壳体的剖面图。

图4是图3的入口壳体的一部分的剖面图。

图5是图3的入口壳体的另一部分的剖面图。

具体实施方式

环境控制系统（ECS）中的常规冲压空气风扇组件采用了风扇壳体，其包括围绕风扇转子的前或入口区段。在该最基本的形式中，这种入口区段具有圆柱形轮廓，其直径大于风扇转子的直径。风扇转子直径越接近入口区段的直径，则冲压空气风扇的效率（对于给定风扇速度而言的空气流量）越高。然而，如果公差太紧的话，则风扇转子可能摩擦入口区段，导致入口区段的损坏以及风扇效率的降低。一旦由于风扇摩擦或者正常磨损而损坏，则入口区段的更换需要更换整个风扇壳体。这是费力且昂贵的过程，需要从ECS去除冲压空气风扇组件并且几乎完全拆解整个冲压空气风扇组件。最后，尽管不常见，但风扇转子的机械故障或转子爆裂（rotor burst）可产生带有足够动能的飞溅碎片离开冲压空气风扇组件并且导致冲压空气风扇组件的附近的显著损伤。因此，风扇转子需要位于风扇转子径向外侧的一些类型的包容结构以容纳或显著地减慢在转子爆裂的情况下来自风扇转子的飞溅碎片。包容结构或者与风扇壳体集成或者是安装在风扇壳体周围的单独部件。通常，单独的部件（例如一系列金属带）增加了重量和复杂度，这二者均是飞机中不期望的。用针对风扇壳体的复杂形状优化过的材料和方法（例如，铸造）来制造风扇壳体。然而，由于铸件的单位重量的强度相对低，铸造对于包容结构而言是很不好的选择。因此，为了实现必要的包容水平，相比用针对强度优化过的材料和方法制造的包容结构，这种集成的包容结构必须相对更重。