Инерционный сепаратор газотурбинного двигателя

)2 с: 7/ заявки Госудорственной номнте СССР по делам нзобрвтвннй н открмтнй,/Езта оиубл Овация Описания 05.05.80 72) Лвтпрц изобретения Штола, А. 1 азаров и Н. В. Ващенк аяви гел 4) И 1 Е;РЕ ИОЕ 1)1 ЫЛ с,Е 1 ЛРЛТОЕ ГЛЗОТУЕЕь 11 НОГОДВИ ГАТЕ. Я ехническим решением Я ИНЕРЦИсНЦЬй СЕПД- дви гателя, который Изобрсс ие Относи гся к двизлвиателе. стрссник, в частности к ицерциоцным ссидрирующим устройствам лля прелотврзщеция попадания н двигатель посторонних предметов.Известны струйные системы для предотвращения попадания в двигатель посторсш. них частиц, содержащие установленные в районе входа н возлухсзаборник различныс насадки. иолклкценные трубопроводом к полости отбора сжатого воздуха от комирес. сора двигателя и образующие систему защитных струй, препятствующих образованию вихря 11).Олнако эти системы не зацищдют двигатель от частиц, заброшенных в воздухозаборник передним колесом шасси или выхлопной струей взлетающего впереди самолета.Кроме того, струйные системы снижают эффективность двигателей за счет отбсра рабочего тела и требук)т значительных ве. совых затрат.Наиболее близким тк изобретеник являетсратор газотурбинного содержит р 13 мсигенныи нд входе в послед.ццй криволицсйццй кзнг лля прохода рабочего тела со сбсрником Отсеиарированных частиц, расположенным ца вогнутой стенке кдцалд 12.1 елостзтком такого сепаратора являк)гсчповышенные потери полного лднлсиия, Обусловленные завихрецием потока в зснс рдз.деления.Цель изобретения . иовьшение эффек, тивности зашиты лвигдтеля От попздднияпосторонних предметов.Поставленная цель достигается тем. чтон инерционном сепараторе газотурбинного двигателя, содержа нем ра змеше ни ц й на входе в последний криволинейный канал для прохода рабочего тела со сборником отсепариронднных частиц, рдсоложенным на вогнутой стенкс канала, сборник выполненв виде съемной панели с сотовым наполнителем и обшивкой, обрдзуюшей проточную часть канала.На чертеже схематично изображен инерционный сепаратор. продольный разрез.Сепаратор содержи г рзмеис ныцйвхоле в двигатель крино.Нс иный каналсо сборником 2 отсепарированных частиц, расположенным на наружной вогнутой стен.ке канала. На входе в сборник установлена съемная панель 3 с сотовым наполннтелем 4, выполненным в виде конусов, к вершинам которых прикреплена обшивка 5, образующаяпроточную часть канала. Противоположные вершины конусов наполнителя 4 крепятся к силовому основанию б панели, которое, в свою очередь, закрепляется по периметру винтами 7 к обечайке канала 1.Инерционный сепаратор работает сле- ф дующим образом.Посторонние частицы, попавшие в воз. духозаборник, например, от переднего колеса шасси, разгоняются потоком воздуха и затем под действием сил инерции пересекают канал 1 в зоне его искривления и ударяются в обшивку 5 панели 3. При этом посторонние частицы пробивают обшивку 5 и попадают внутрь сотового наполнителя 4, чем прелотврашается выпадание частиц обратно в канал. Г 1 рочность обшивки панели фф зависит от толщины и размера ячеек сото. вого наполнителя и рассчитывается следующим образом.Предварительно рассчитывается максимальное контактное усиление в момент соуларения постороннего предмета и обшивки, что, в свою очередь, позволит рассчитать напряжения, возникающие в зоне контакта6. Очечидно, условие. разрушения выразитсяВк Кя бВгде К - коэффициент возрастания. пределапрочности при динамическом воздействии на материал;6 в предел прочности.Учитывая, что наименьшей пробивной силой обладают сферические частицы малого удельного веса, расчет был произведен для сферических частиц льда минимальной мас ф сы при скорости их движения в канале 0,2 от скорости воздушного потока 30 м/с и минимальном угле соударения 0,2 рад. Эти минимальные значения массы, скорости и угла соударения, взяты на основе данных экспериментальных исследований по определению параметров движения посторонних предметов в воздухоподводящих каналах ГТД. В качестве материала обшивки панели была взята фольга из технически чистого алюминия, Рассчитанная по указанной мето- ав дике при заданных исходных данных макси. мальная толщина обшивки составляеф"Зм -- 0,2 мм.Минимальная толщина обшивки легко%5 съемной панели определяется из условия ее неразрушения воздушным потоком, Нагрузка воздушного потока, действуюшая на обиивку, определяется перепадом полных давлений на обшивке, т. е. местом расположения панели в канале и углом поворота канала в зоне расположения панели. При организации выравнивания давления внутри панели и давления в канале, которое может быть осуществлено выполнением отверстий в обшивке панели, толщина, в частном случае, фольги может быть сколь угодно малой.Расчет минимальной толщины обшивки произведен при условии, что выравнивание давлений не происходит, скорость воздушного потока в канале составляет 200 м/с, местный угол поворота канала составляет 0,6 рад, периметр ячейки сотового наполнителя, в частном случае, квадратный и в четыре раза превышает периметр сферической частицы льда минимальной массы для обшивки, выполненной, в частном случае, из той же фольги. Очевидно, что напряжение в обшивке б К, возникающее при данном перепаде давлений, зависит от толшины обшивки и от размера -Хсотового наполни теля, поэтому минимально допустимая толшина обшивки может быть определена при заланном максимальном значении плошали ячейки сот.Условие неразрушения обшивки панели, можно выразить следующим уравнением:КЙ,где К - коэффициент запаса прочности,Подсчитанная. при указанных исходньгх данных, при К = 3 минимальная толщина обшивки составляет3 ин = 0,1 мм.Характерно, что толщина обшивки панели не зависит от калибра канала и радиуса его кривизны, она зависит только от минимальной массы посторонних прелметов, подлежащих инерционной сепарации, угла и скорости их соударения с обшивкой панели, скорости воздушного потока и угла поворота канала в зоне установки панели.Расчет прочности обшивки можно привести к опрелелению относительной массы обшивки ячейки сотового наполнителя, приведенной к минимальной массе сепарируемых частиц. Для этого необходимо задаться минимальной массой сепарируемых частиц в и периметром ячейки сотового наполнителя, например П = 4 а = 4 По, где По =Ирпериметр пробиваемого отверстия сферической частицей льда минимальной массы. При условии равномерного распрелелениямассы обшивки по плошали ее толщина определится из уравнения729375 азМаапнс аоентск,ктнан Ужгорол где Г, =--- параметр прочности обшивкиЖатйпрИв - масса обшивки ячейки сотового наполнителя;.Р - массовая плотность материала обшивки.Рассчитанный при приведенных значениях параметров, определяющих допустимые размеры. толщины обшивки, параметр прочности обшивки определяется неравенством0,7Х1,4 ,Гаким образом, толщина обшивки легко- съемной панели составляет, мм:0,1 Со 02. формула изобретения Инерционный сепаратор газотурбинногоДвигателя, содержащий размещенный на входе в последний криволинейный канал для прохода рабочего тела со сборником отсепарированных частиц, расположенным иа вогнутой стенке канала, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности загциты двигателя от попадания посторонних предметов, сборник выполнен в виде съемной панели с сотовым наполнителем и об. шивкой, образующей проточную часть кана. ла. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ1083566,кл. 62 Ь 37/02, опублик. 1958.2. Патент США3952972, кл. 244 - 53,публик. 1976.