Устройство для защиты силовой установки самолета от попадания посторонних предметов

м 956354 Сфез СфввтсиикСщиаяистичвсиикУвспубяии ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет 3 ваударстасае 1 каивтвт ьь.ь.Р ав ааааи наабуатаак 6 в втквитвВ(53) УЛ,1629.7.067:629.7. .036.3(088,8) Опубликовано 07,09,82. Бюллетень % 33 Дата опубликования описания 09,09.82(72) Авторы изобретени Гр и В.Г, Ферапонт 1) Заявнтел 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИЛОВОЙ УСТАНОСАМОЛЕТА ОТ ПОПАДАНИЯ ПОСТОРОННИХПРЕДМЕТОВИзобретение относится к элементамэаборников первичного воздуха для,силовой установки самолета,Известно устройство для защитысиловой установки самолета от попадания посторонних предметов при взлетеи посадке, содержащее одноступенча"тый ротор с повернутыми к Фронту решетки радиальными лопатками, установленными во входном канале между воздухозаборником и двигателем на участке, ограниченном центральным обтекателем, а также привод ротора и сборник посторонних предметов с входнымотверстием на участке перед лопатка- дми ротора, каждая иэ которых установлена в тормозном положении к приводус угловым шагом, определяемым прочностью лопатки,при условии поддержа"ния оборотов ротора, достаточных для 1 всбрасывания всех посторонних предмекоторая размещена в обтекателе и со-. единена с компрессором двигателя каналом подвода сжатого воздуха 3.Недостаток устройства заключается в сравнительно низком КПД приводной турбины и обусловленной этим пониженной экономичностью защиты из-за невозможности установить оптимальные скорости вращения жестко соединенных турбины и ротора с лопатками.Известно также устройство для за" щиты 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 роторавоздувную турбину, имеющую сопловсй аппарат, сообщенный каналом питания с коллектором сжатого воздуха, подключенным к компрессору двигате" ля 2.В этом у ость по" в на за с тра честве при"я турбина,ыше В этом устройствеода используется возд стройстве экономичнчет увеличения диаме95635 20 30 3турбины. Благодаря этому тот же приводной момент может достигаться за счет отбора меньшего колицества сжатого воздуха, Кроме того, в этом изобретении предусмотрен привод турбины атмосферным воздухом вследствие того, цто 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 скогостей 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 питанйя.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.Одноступенцатый ротор 1 имеет повернутые к фронту решетки радиальные лопатки 2, которые расположены во входном канале 3 между воэдухозабор ником ч и двигателем (не показан) на участке, ограниценном центральным обтекателем ротора. 4Лопатки 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 расстоянию 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 1 ч 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 концахлопаток 2 (фиг. 2) или на конце участка 16 тела ротора 1 (фиг. 1).В слуцае,размещения турбинных ло"паток на бандаже (фиг. 2) кольцеваякамера смешения эжектора расположенаконцентрично сборнику 7 постороннихпредметов и сообщена на входе с атмосферой каналом 17 подпитки, ограниченным внутренней 18 и наружной 19 стенками воэдухоэаборника 1.В стенке 19 выполнены отверстия 20,каждое из которых снабжено створкой 21 и пружиной 22. Турбинные лопатки навыходе сообщены с каналом 3При размещении турбинных лопатокна конце участка 16 тела ротора 1 кольцевой канал питания сообщен с входным каналом 3 на его участках пе5 9563ред опорными стойками 23 и за ними.8 этом случае кольцевой канал питания ограничен внутренней стойкой 24входного канала 3 и заключенным в об-.разованной ею полости участком 16 тела ротора, несущим, приводную турбину.При таком размещении турбинных лопаток эжектор снабжен распределительных коллектором 25 сжатого воздуха, 1 вустановленным на поверхности внутренней стенки 24, обращенной в камерусмешения 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 теларотора ось 27 соединяют со стенкой 24при помощи внутренних опорных стоек 28, оСопла эжектора при таком выполненииустройства укрепляют на распределительном коллекторе 25, Формирующем узкийучасток проточного канала эжектора.Коллектор 25 сообщен каналами 29 в 25опорных стойках 23 с кольцевым коллектором 30 в утолщенной части наружной стенки 31 входного канала 3. Коллектор 30 сообщен с выходом трубопровода 11,зоПри размещении турбинных лопатокна бандаже (Фиг. 2) сопла эжекторатакже сообщаются с выходом трубопровода 11 через коллектор 32 и трубки 33При таком выполнении устроиства ось 27 соединяется со стенкой 24при помощи диска 24 и Фланца 35.При запуске двигателя на землеили перед посадкой самолета открываютэлектроклапан 2, и сжатый воздух изкомпрессора двигателя поступает в соп.ла 10. В результате истечения воздухаиз сопел на входе в кольцевую камеру 13 смешения создается разрежение,благодаря чему происходит подсос атмосйерного воздуха в камеру 13. Смешанный поток воздуха поступает черезсопловой аппарат на турбинные лопатки 5, осуществляя привод ротораПри вращении ротора каждая лопатка 2поворачивается на величину просветамежду лопатками за время меньшее, чемвремя, необходимое постороннему предмету для того, чтобы пролететь расстояние, равное проекции лопатки на55плоскость, проходящую через ось ро"тораНа режиме защиты ротор вращаетсяв направлении от передней кромки 546каждои 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 лопаткиНа режимах работы силовой установки после взлета и до посадки, т.е. когда нет опасности попадания посто" ронних 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 по" верхность каждой лопатки, обращенная к двигателю, перемещается в сторону обращенной к воздухозаборнику поверх- . ности смежной лопатки. Рвторотация ротора происходит в результате воз" действия потока воздуха, поступающегов двигатель, на те поверхности попа" ток 2, которые обращены в сторону воз" духозаборника. Для получения максимального КПД устройства необходимоподдерживать соотношение 0 /Ч = 0,5,где У " скорость воздуха на входе влопатки 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 истеченияв лопатки 5.Кольцевая Форма камеры смешенияэжектора и. наличие нескольких сопел позволило уменьшить необходимую длинуэжектора и тем упростить компоновку:всего устройства.Каждая из описанных конструкцийустройства имеет свои достоинства.Конструкция эжектора при размещении.турбинных лопаток вблизи оси входно"го канала оптимальна для полученияминимального момента йнерции ротора7 956354 8и создаваемого им гидравлического со- тей вращения ротора и потока воздухапротивления на режимах авторотации. перед турбиной, устройство снабженоКонструкция же с размещением тур- соплами сжатого воздуха, равномернобинных лопаток на бандаже упрощает ра спределен ными по пе ри метру среди етподвод воздуха на турбинные лопатки. ь го диаметра канала питания, которыйТакая конструкция удобна в тех слу- сообщен на входе с атмосферой и имеетчаях, когда необходима подпитка вход- форму кольца, концентричного входноного канала атмосферным воздухом. му каналу и коллектору сжатого воздуха, расположенному на периферии10 канала питания,формула изобретения 2. Устройство по и. 1, о т л и"ч а ю щ е е с я тем, что, с целью1. Устройство для защиты силовой упрощения конструкции, кольцевой каустановки самолета от попадания по- нал питания сообщен с входным каналомсторонних предметов, содержащее ро" 5 на его участке за радиальными лопаттор с расположенными во входном кана" ками и ограничен изнутри поверхностьюле радиальными лопатками, установлен- ротора,ными относительно фронта решетки под Источники информации,углом, и привод ротора - воздушную , принятые во внимание при экспертизетурбину, имеющую сопловой аппарат, щ 1. Авторское свидетельство СССР .сообщенный каналом питания с коллекто- по заявке У 2464170/23,ром сжатого воздуха, подключенным кл. В 64 О 33/02, 1977к компрессору двигателя,. о т л и ч а. Авторское свидетельство СССРю щ е. е с я тем, что, с целью повы- по заявке У 2572219/23,шения КПД путем оптимизации скорос кл, В 64 О 33/02, 1977 (прототип).Составитель Н. БерТехред С.Мигунова рре кто дписно Со твенного ко бретений и -3 Раушск и Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,ецактор Б. федотоваказ 925/2ВНИИ 11 Ипо д113035 Тираж Государ лам из осква П тета СС крцтий наб,д