Устройство для защиты силовой установки самолета от попадания посторонних предметов

Устройство для защиты силовой установки самолета от попадания посторонних предметов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиик

С щиаяистичесинк

Рвспубщеи

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6! ) Дополнительное.к авт. сеид-ву (53)М. Кл. (22)Заявлено 28. 32.78 (2}) 2697867/40" 23

В 64 0 33/02

F 02 С 7/04 с присоединением заявки М (23) Приоритет (веударстване1 каивтвт

CCCP ав двааи нмбрвтевкк в вткритвй (53) УД,К629.7. . 067:629.7. .036.3(088.8) Опубликовано 07.09.82. Бюллетень JA 33

Дата опубликования описания 09 .09.82 (72) Авторы изобретения

К.Х. Григорян и В.Г. Ферапонтов (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

САМОЛЕТА ОТ ПОПАДАНИЯ ПОСТОРОННИХ

ПРЕДМЕТОВ

Изобретение относится к элементам эаборни ков перви чно го воздуха для . силовой установки самолета.

Известно устройство для защиты силовой установки самолета от попадания посторонних предметов при взлете и посадке, содержащее одноступенча" тый ротор с повернутыми к фронту решетки радиальными лопатками, установленными во входном канале между воз16 духозаборником и двигателем на участке, ограниченном центральным обтекателем, а также привод ротора и сборник посторонних предметов с входным отверстием на участке перед лопатка- д ми ротора, каждая иэ которых установлена в тормозном положении к приводу с угловым шагом, определяемым прочностью лопатки,при условии поддержания оборотов ротора, достаточных для в сбрасывания всех посторонних предме-:. тов.

В этом устройстве в качестве привода используется воздушная турбина, 2 которая размещена в обтекателе и со единена с компрессором двигателя каналом подвода сжатого воздуха (1).

Недостаток устройства заключается в сравнительно низком КПД приводной турбины и обусловленной этим понижен.ной экономичностью защиты иэ-эа невозможности установить оптимальные скорости вращения жестко соединенных турбины и ротора с лопатками.

Известно также устройство для защиты силовой установки самолета от г попадания посторонних предметов, со" держащее ротор с расположенными во входном канале радиальными лопаткаье, установленными относительно фронта решетки под углом, и привод ротора -. воздушную турбину, имеющую сопловсй аппарат, сообщенный каналом питания с коллектором сжатого воздуха, подключенным к компрессору двигателя $2).

В этом устройстве экономичность повышена за счет увеличения диаметра

956354

20

40

3 турбины. Благодаря этому тот же приводной момент может достигаться за счет отбора меньшего количества сжатого воздуха. Кроме того, в этом изобретении предусмотрен привод турбины атмосферным воздухом вследствие того, что он имеет избыточное давление относительно давления перед компрессором на режимах взлета и посадки.

Такая конструкция однако не всегда имеет преимущество перед конструкцией с размещением ротора внутри обтекателя из"за неоптимальности соотношений скоростей потоков воздуха от компрессора или из створок подпитки по отношению к скорости перед комп" рессором и пониженного вследствие этого КПД устройства.

Целью изобретения является повышение КПД устройства путем оптимизации скоростей вращения ротора и потока воздуха перед турбиной.

Для достижения поставленной цели устройство снабжено соплами сжатого воздуха, равномерно распределенными по периметру среднего диаметра канала питания, который сообщен на входе с атмосферой и имеет форму кольца, концентричного входному каналу и коллектору сжатого воздуха, расположенному на периферии канала питанФя.

При этом с целью упрощения конструкции кольцевой канал питания может быть сообщен с входным каналом на его участке за радиальными лопатками и ограничен изнутри поверхностью ротора.

Данные отличия в сочетании с известными признаками устройства обеспечивают оптимальное, с точки зрения максимального КПД турбины, соотношения скорости приводного воздуха перед турбиной и окружной скорости турбины.

На фиг. 1 представлено описываемое . устройство с приводной воздушной турбиной, размещенной вблизи оси входного канала; на фиг. 2 - то же устройство, но с приводной турбиной, образованной лопатками, размещенными на бандаже, укрепленном на концах радиальных лопаток ротора.

Одноступенчатый ротор 1 имеет повернутые к фронту решетки радиальные лопатки 2, которые расположены во входном канале 3 между воэдухозабор- 55 ником 4 и двигателем (не показан) на участке, ограниченном центральным обтекателем ротора.

Лопатки 2 имеют прямой профиль и установлены относительно фронта решетки под углом. Ширина лопаточной решетки равна расстоянию от ее переднего фронта, обращенного к воздухозаборнику, до фронта, обращенного к двигателю.

Просвет между лопатками равен рас-. стоянию от любой иэ радиальных кромок до обращенной к ней проекции радиаль" ной кромки смежной лопатки на плоскость соответствующего фронта решетки.

Устройство содержит также привод ротора - воздушную турбину, образованную турбинными лопатками 5 .

Входное отверстие 6 сборника 7 посторонних предметов имеет кольцевую форму и расположено на участке входного канала 3 перед лопатками 2 ротора 1.

В канале питания турбины перед ее сопловым аппаратом 8, образованным направляющими лопатками, установлен эжектор 9. Сопла 10 сжатого воздуха сообщены с компрессором двигателя при помощи трубопровода 11,снабженного электроклапаном 12. Участок канала питания за соплами 10 образует камеру 13 смешения эжектора 9.

Канал питания сообщен на входе с каналом 14 подачи атмосферного воздуха, Камера 13 смешения эжектора 9 имеет кольцевую форму. Эжектор 9 имеет несколько сопел 10, которые равномерно распределены по периметру средне" го диаметра канала питания.

В описываемом устройстве турбин" ные лопатки 5 могут быть размещены на бандаже 15, укрепленном на концах лопаток 2 (фиг. 2) или на конце участка 16 тела ротора 1 (фиг. 1).

В случае,размещения турбинных лопаток на бандаже (Фиг. 2) кольцевая камера смешения эжектора расположена концентрично сборнику 7 посторонних предметов и сообщена на входе с атмосферой каналом 17 подпитки, ограниченным внутренней 18 и наружной 19 стенками воэдухоэаборника 4.

° В стенке 19 выполнены отверстия 20, каждое из которых снабжено створкой 21 и пружиной 22. Турбинные лопатки на выходе сообщены с каналом 3.

При размещении турбинных лопаток на конце участка 16 тела ротора 1 кольцевой канал питания сообщен с входным каналом 3 íà его участках пе5 9563 ред опорными стойками 23 и за ними.

8 этом случае кольцевой канал питания ограничен внутренней стойкой 24 входного канала 3 и заключенным в об-. разованной ею полости участком 16 те- ла ротора, несущим приводную тур" бину.

При таком размещении турбинных лопаток эжектор снабжен распределительных коллектором 25 сжатого воздуха, установленным на поверхности внутренней стенки 24, обращенной в камеру смешения эжектора .

Ротор 1 установлен в подшипниках 26, опирающихся на ось 27, жестко соединенную со стенкой 24 и опорными стойками 23. В случае размещения турбинных лопаток на конце участка 16 тела ротора ось 27 соединяют со стенкой 24 при помощи внутренних опорных стоек 28. о

Сопла эжектора при таком выполнении устройства укрепляют на распределительном коллекторе 25, формирующем узкий участок проточного канала эжектора.

Коллектор 25 сообщен каналами 29 в zs опорных стойках 23 с кольцевым коллектором 30 в утолщенной части наружной стенки 31 входного канала 3. Коллектор 30 сообщен с выходом трубопровода 11. зо

При размещении турбинных лопаток на бандаже (фиг. 2) сопла эжектора также сообщаются с выходом трубопровода 11 через коллектор 32 и трубки 33. При таком выполнении устройства ось 27 соединяется со стенкой 24 при помощи диска 24 и фланца 35.

При запуске двигателя на земле или перед посадкой самолета открывают электроклапан 2, и сжатый воздух из компрессора двигателя поступает в сопла 10. В результате истечения воздуха из сопел на входе в кольцевую камеру 13 смешения создается разрежение, благодаря чему происходит подсос ат- 4 мосферного воздуха в камеру 13. Смешанный поток воздуха поступает через сопловой аппарат на турбинные лопатки 5 осуществляя привод ротора

При вращении ротора каждая лопатка 2 поворачивается на величину просвета между лопатками за время меньшее, чем время, необходимое постороннему предмету для того, чтобы пролететь расстояние, равное проекции лопатки на

55 плоскость, проходящую через ось ротора °

На режиме защиты ротор вращается в направлении от передней кромки

54

6 каждои лопатки, расположенной со сто" роны воздухозаборника, к ее же задней кромке, обращенной к двигателю. При таком вращении поворот осуществляется так, что поверхность каждой лопатки, обращенная к воздухозаборнику, все время образует преграду потоку воздуха, перемещаясь в сторону обращенной к двигателю поверхности смежной лопатки

На режимах работы силовой установки после взлета и до посадки, т.е. когда нет опасности попадания посторонних предметов, электроклапан 11 закрывают, отключая приводную турбину от источника сжатого воздуха. При этом отверстия в стенке воздухозаборника закрыты створками ввиду отсутст.ия разрежения в камере смещения эжектора и в результате того, что статическое давление в канале 3 превышает атмосферное.

Поэтому ротор 1 на этих режимах работы свободно авторотирует, вра" щаясь в направлении, противоположном тому, в каком он вращался на режиме защиты двигателя от попадания посторонних предметов. При авторотации поверхность каждой лопатки, обращенная к двигателю,- перемещается в сторону обращенной к воздухозаборнику поверх- . ности смежной лопатки. Рвторотация ротора происходит в результате воздействия потока воздуха, поступающего в двигатель, на те поверхности попа" ток 2, которые обращены в сторону воздухозаборника. Для получения максимального КПД устройства необходимо поддерживать соотношение U /U = 0,5, где Y.- скорость воздуха на входе в лопатки турбины.

Воздух, отбираемый за компрессором двигателя, имеет большое давление.

При расширении в сопловом аппарате он приобретает высокую скорость. Под" бором размеров эжектора обеспечивается оптимальная скорость истечения в лопатки 5.

Кольцевая форма камеры смешения эжектора и. наличие нескольких сопел позволило уменьшить необходимую длину эжектора и тем упростить компоновку:всего устройства.

Каждая из описанных конструкций устройства имеет свои достоинства.

Конструкция эжектора при размещении. турбинных лопаток вблизи оси входного канала оптимальна для получения минимального момента йнерции ротора

7 956354 8 и создаваемого им гидравлического со- тей вращения ротора и потока воздуха противления на режимах авторотации. перед турбиной, устройство снабжено

Конструкция же с размещением тур- соплами сжатого воздуха, равномерно бинных лопаток на бандаже упрощает ра спределен ными по пе ри метру среди ет подвод воздуха на турбинные лопатки, s го диаметра канала питания, который

Такая конструкция удобна в тех слу- сообщен на входе с атмосферой и имеет чаях, когда необходима подпитка вход- форму кольца, концентричного входноного канала атмосферным воздухом. му каналу и коллектору сжатого воздуха, расположенному на периферии

<0 канала питания.

Формула изобретения 2. Устройство по и .. 1, о т л и" ч а юще е с я тем, что, с целью

1 . Уст ройс т во для з ащи ты силовой упрощения конструкции, кольцевой каустановки самолета от попадания по- нал питания сообщен с входным каналом сторонних предметов, содержащее ро- 5 на его участке за радиальными лопаттор с расположенными во входном кана- ками и ограничен изнутри поверхностью ле радиальными лопатками, установлен- ротора. ными относительно фронта решетки под Источники информации, углом, и привод ротора - воздушную, принятые во .внимание при экспертизе турбину, имеющую сопловой -аппарат, go 1. Авторское свидетельство СССР . сообщенный каналом питания с коллекто- по заявке Ф" 2464170/23, ром сжатого воздуха, подключенным кл. В 64 0 33/02, 1977. к компрессору двигателя,. о т л и ч а- 2. Авторское свидетельство СССР ю щ е е с я тем, что, с целью повы- по заявке 1Г 2572219/23, шения КПД путем оптимизации скорос- 25 кл. В 64 О 33/02, 1977 (прототип). д ) Я f7

956354

Г N У .7,7

Составитель Н. Берг

Редактор Б. Федотов Техред С.Мигунова Корректор Н. Король

Заказ 19?5/24 Тираж 440 Подписное

ВНИИ11И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-3 Рауаская наб.д g. 4/g

Филиал !И1П Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,