ВОЗДУХОЗАБОРНИК САМОЛЕТА Российский патент 1997 года по МПК B64D33/02 

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано на самолетах различных типов и назначений, эксплуатируемых с наземных аэродромов.

В процессе эксплуатации самолетов с газотурбинными двигателями в наземных условиях на режимах работы двигателя на месте и на взлетно-посадочных режимах в каналы воздухозаборников с поверхности аэродрома могут засасываться потоком воздуха воздухозаборников или забрасываться колесами шасси различные посторонние предметы, оказавшиеся на взлетно-посадочной полосе (песчинки, гравий, осколки бетона, случайные металлические детали и т.п.). Попадание таких предметов в каналы воздухозаборников могут приводить к значительным повреждениям двигателей самолетов. Учитывая сложность обеспечения отсутствия на взлетно-посадочной полосе посторонних предметов, частично появляющихся вследствие разрушения самой взлетно-посадочной полосы в процессе ее эксплуатации, для аэродромов, интенсивно эксплуатирующихся при различных погодных условиях, и опасные последствия для самолета и его экипажа, вызывает необходимость разработки различных устройств для защиты воздухозаборников самолетов от попадания в них посторонних предметов.

Известные защитные устройства воздухозаборников газотурбинных двигателей самолетов от попадания посторонних предметов препятствует подбросу (или снижают высот подброса) посторонних предметов с поверхности взлетно-посадочной полосы и дальнейшему их засасыванию в канал воздухозаборника при работе двигателя (струйные системы защиты), осуществляют сепарацию попавших в воздухозаборники твердых частиц с отводом их от потока воздуха, попадающего в двигатель (сепараторные системы защиты) или механически не пропускают в каналы воздухозаборников посторонние частицы, превышающие определенные геометрические размеры сетчатые системы защиты (Airkraft Flight Conference Zhukovksy, Russia, August 21 September 5, 1993, ЦАГИ, с.148-156).

Недостатками струйных систем защиты, осуществляющих выдув воздушных струй на поверхность аэродрома и препятствующих образованию вихря, подбрасывающего посторонние предметы к входу воздухозаборника, является зависимость степени защиты воздухозаборника от размера и веса посторонних частиц, от наличия и силы бокового ветра над поверхностью аэродрома, а также практическая невозможность защиты с помощью таких систем от посторонних предметов, подбрасываемых колесами шасси.

Недостатками сепараторных систем защиты воздухозаборников, основанных на использовании инерционных свойств посторонних частиц, попавших в канал воздухозаборника и движущихся вместе с потоком воздуха, является необходимость специального профилирования канала воздухозаборника с формированием специальных дополнительных каналов для отвода из основного канала части воздуха с отсепарированными частицами, а также зависимость степени сепарации от удельного веса попавших в канал воздухозаборника посторонних частиц и изменения расхода воздуха через канал воздухозаборника, зависящие, в свою очередь, от режима работы двигателя и вызывающие часто трудно осуществимую необходимость регулирования процесса сепарации.

Недостатками сетчатых систем защиты является возможность осуществления защиты с помощью таких систем только от посторонних частиц, превышающих по размерам размеры ячеек используемых сеток, опасность обледенения защитных сеток при определенных погодных условиях и значительные потери давления поступающего в воздухозаборники воздуха, вызванные гидравлическим сопротивлением сеток и возрастающие при уменьшении размеров их ячеек.

Для улучшения характеристик воздухозаборников на взлетно- посадочных режимах применяются створки подпитки, располагаемые на боковой (Техника воздушного флота. 1991, N4, c.52) или нижней (Нечаев Ю.Н. Теория авиационных двигателей. ВВИА им. Н. Е. Жуковского, 1990, с.255-259) стороне воздухозаборников.

Наиболее близким к предлагаемому является воздухозаборник с сетчатой системой защиты (патент США N 2976952, кл. B 64 D 33/02 (F 02 C 7/04), 1961), содержащий основной вход, створки подпитки, панели, формирующие канал воздухозаборника, и установленное в канале поворотное защитное устройство.

Недостатками этого технического решения является осуществление защиты от посторонних частиц, которые могут попасть в воздухозаборник только со стороны входа воздухозаборника и только превышающих по размерам размеры ячеек используемых сеток, опасность обледенения защитных сеток при определенных погодных условиях и значительные потери давления поступающего в воздухозаборники воздуха, вызванные гидравлическим сопротивлением сеток и возрастающие при уменьшении размеров их ячеек. При этом данное техническое решение не обеспечивает защиту от посторонних частиц, попадающих в канал воздухозаборника через отверстия створок подпитки.

Целью изобретения является повышение эффективности устранения попадания в канал воздухозаборника посторонних предметов при работе на месте и на взлетно-посадочных режимах.

Цель достигается тем, что канал воздухозаборника выполнен с дополнительным верхним входом в передней части канала, защитное устройство выполнено в виде сплошной створки, шарнирно закрепленной в верхней части канала с возможностью взаимодействия с верхним дополнительным и основными входами воздухозаборника, створки подпитки размещены в верхней части канала воздухозаборника после дополнительного верхнего входа.

Выполнение канала воздухозаборника с дополнительным входом в передней части канала и выполнение защитного устройства в виде сплошной створки, шарнирно закрепленной в верхней части канала с возможностью взаимодействия с верхним дополнительным и основными входами воздухозаборника и размещение створок подпитки в верхней части канала воздухозаборника ни в патентной, ни в технической литературе не обнаружены, в связи с чем делается вывод о соответствии изобретения критериям "новизны" и "существенных отличий".

На фиг. 1 изображена схема воздухозаборника самолета; на фиг.2 график зависимости значений коэффициента восстановления полного давления в сечении канала воздухозаборника, соответствующем плоскости входа в компрессор двигателя, на режимах согласованной работы воздухозаборника с двигателем и сравнение полученных значений с уровнем их стандартных значений на взлетно-посадочных режимах полета, соответствующих диапазону чисел Маха полета М 0.0,25.

Воздухозаборник 1 самолета (фиг.1) содержит основной вход 2, створки подпитки 3, панели 4, формирующие канал воздухозаборника, завершающийся плоскостью 5 входа в компрессор двигателя, установленное в канале поворотное защитное устройство 6 и верхний дополнительный вход 7.

При работе на месте и на взлетно-посадочных режимах полета поворотное защитное устройство 6 поворачивается и закрывает основной вход 2, открывая дополнительный верхний вход 7, открываются створки подпитки 3, расположенные за дополнительным верхним входом. При выходе из диапазона взлетно-посадочных режимов полета поворотное защитное устройство 6 поворачивается и закрывает дополнительный верхний вход 7, открывая основной вход 2, закрываются створки подпитки 3.

На фиг.2 кривая 8 полученная в экспериментальных исследованиях зависимость, линия 9 стандартная зависимость уровня значений (Нечаев Ю.Н. Теория авиационных двигателей. ВВИА им. Н. Е. Жуковского, 1990, с.287).

Использование предлагаемого технического решения обеспечивает при работе на месте и на взлетно-посадочных режимах полета непопадание в канал воздухозаборника посторонних предметов, так как для этого технического решения на рассматриваемых режимах работы забор воздуха в канал воздухозаборника осуществляется из верхней полусферы окружающего пространства, а не из нижней, как в технических решениях аналогов и прототипа. При этом обеспечивается уровень значений коэффициента восстановления полного давления на уровне или выше его стандартных значений.

Использование: на самолетах различных типов и назначений, эксплуатируемых с наземных аэродромов. Сущность изобретения: в передней части канала воздухозаборника выполнен дополнительный верхний вход, снабженный защитным устройством в виде шарнирно установленной в верхней части канала сплошной створки, взаимодействующей с верхним дополнительным и основным входами, а створки подпитки размещены в верхней части канала воздухозаборника за дополнительным верхним входом. 2 ил.

Воздухозаборник самолета, содержащий основной вход, створки подпитки, панели, формирующие канал воздухозаборника, и установленное в канале поворотное защитное устройство, отличающийся тем, что в передней части канала воздухозаборника выполнен дополнительный верхний вход, защитное устройство выполнено в виде сплошной створки, шарнирно установленной в верхней части канала с возможностью взаимодействия с верхним дополнительным и основным входами воздухозаборника, а створки подпитки размещены в верхней части канала воздухозаборника за дополнительным верхним входом.