ВОЗДУХОЗАБОРНИК ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2000 года по МПК F02C7/04 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к газотурбинным двигателям с вентилятором или винтовентилятором, размещенным в гондоле.

Известен воздухозаборник газотурбинного двигателя (ГТД) с профильным внутренним трактом (см. патент Великобритании N 2164706, F 02 K 3/02, 1986).

Однако в известном устройстве нет мероприятий по борьбе с срывными явлениями на входной кромке воздухозаборника.

Известен воздухозаборник ГТД с механизмом открытия (закрытия) щелей перепуска воздуха, которыми оснащена входная кромка воздухозаборника (см. патент США N 4132240, В 64 D 33/02, 1979).

Недостатком известного устройства является конструктивная сложность, низкая надежность в работе. Для каждой щели перепуска в нем установлена створка со своим механизмом перемещения, к которому должен быть подведен воздух для перемещения поршней, или механизм электрического перемещения, либо просто подпружиненные створки. Наличие большого количества деталей и узлов приводит к повышению вероятности отказов в работе, удорожанию конструкции и увеличению веса.

Известен воздухозаборник ГТД, включающий центральную часть с входной и выходной кромками, охватывающую винтовентилятор двигателя (см. патент США N 4154256, В 64 D 33/02, 1979).

Недостатками известного устройства являются низкая надежность в работе, низкий коэффициент полезного действия, уменьшающийся с увеличением ресурса работы. Для уменьшения отрывных явлений (особенно при эволюциях, боковых ветрах) в нем входная кромка снабжена кольцевой камерой, соединенной отверстиями с наружной и внутренней (трактовой) поверхностями гондолы для обеспечения перепуска воздуха в зоны отрыва потока. Для размещения кольцевой камеры входную кромку приходится утолщать, что нарушает аэродинамику потока на входе, увеличивает потери давления, снижает КПД устройства. В процессе эксплуатации отверстия перепуска будут загрязняться, уменьшаться и даже забиваться полностью, что снижает эффективность работы устройства по мере увеличения наработки. Во время профилактических работ приходится чистить большое количество отверстий и замкнутую камеру, что удорожает эксплуатацию.

Целями изобретения являются:
1. Повышение КПД воздухозаборника.

2. Повышение КПД воздухозаборника при боковом обдуве.

3. Повышение надежности в работе.

4. Обеспечение постоянства эффективности работы.

5. Уменьшение массы устройства.

6. Снижение эксплуатационных затрат.

Эти цели достигаются тем, что входная кромка воздухозаборника на внутренней поверхности имеет расположенные по окружности волнообразные углубления, расширяющиеся по мере удаления от входной кромки, при этом величина углублений сначала плавно увеличивается, затем после достижения максимального значения плавно уменьшается до нуля, а также выступы, расположенные на носке входной кромки.

На фиг. 1 представлен воздухозаборник газотурбинного двигателя. На элементе I вариант воздухозаборника с выступами.

На фиг. 2 - вид "А".

На фиг. 3 - вид "Б". На элементе II вариант воздухозаборника с выступами.

Предлагается воздухозаборник 1 газотурбинного двигателя, входная кромка 2 которого по внутренней поверхности снабжена расположенными по окружности волнообразными углублениями 3, а по передней кромке - профилированными выступами 4.

Во время работы воздухозаборника 1 в составе газотурбинного двигателя набегающий поток воздуха при подходе к входной кромке 2 под воздействием углублений 3 и (или) выступов 4, кроме продольного направления перемещения, получает поперечное перемещение струй, что обеспечивает поджатие зон отрыва к профилю входной кромки. При эволюциях самолета с таким устройством и при наличии бокового ветра впадины и выступы на входной кромке будут значительно уменьшать зоны срыва, завихрений в потоке внутри тракта воздухозаборника. Уменьшения зон срыва, завихрений в тракте двигателя снижает вибрации конструкции, повышает устойчивость режима работы двигателя.

Такая конструкция воздухозаборника обеспечивает повышение надежности в работе за счет отсутствия в ней большого количества узлов и деталей перемещения, как в известном устройстве. Конструкция обеспечивает повышение КПД вследствие уменьшения зон срыва потока, отсутствия загромождения входа.

Устройство обеспечивает постоянство эффективности работы в течение всего ресурса работы за счет отсутствия в нем элементов, подверженных регулированию проходных сечений и их закрытию (как отверстия в известном устройстве). Снижение эксплуатационных затрат в устройстве обеспечивается за счет отсутствия в нем элементов (например, отверстий, камеры), подверженных быстрому загрязнению и труднодоступным для очистки.

Воздухозаборник предназначен для использования в газотурбинных двигателях с вентилятором или винтовентилятором, размещенным в гондоле. Воздухозаборник содержит входные кромки с антисрывным устройством. Причем входная кромка воздухозаборника снабжена по внутренней поверхности расположенными по окружности волнообразными углублениями, расширяющимися по мере удаления от входной кромки, и профилированными выступами, расположенными на носке входной кромки. При этом величина углублений сначала плавно увеличивается, затем после достижения максимального значения плавно уменьшается до нуля. Устройство обеспечивает постоянство эффективности работы в течение всего ресурса работы за счет отсутствия в нем элементов, подверженных регулированию проходных сечений и их закрытию. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Воздухозаборник газотурбинного двигателя, входная кромка которого оснащена антисрывным устройством, отличающийся тем, что на внутренней поверхности входной кромки выполнены расположенные по окружности волнообразные углубления, расширяющиеся по мере удаления от входной кромки, при этом величина углублений сначала плавно увеличивается, затем после достижения максимального значения плавно уменьшается до нуля. 2. Воздухозаборник газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что на носке входной кромки выполнены расположенные по окружности профилированные выступы.