ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТУРБОВИНТОВОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2001 года по МПК F02C7/52 

Изобретение относится к области авиации и может применяться на самолетах, снабженных турбовинтовыми двигателями.

Известны турбовинтовые двигатели с соосным расположением винта и кольцевой формой входного отверстия для воздуха, расположенным непосредственно за винтом. В указанных двигателях используются входные устройства, содержащие внешний обтекатель (передняя часть гондолы), внутренний обтекатель и перегородки между внутренним и внешним обтекателями. Канал подачи воздуха в двигатель образован внутренней поверхностью внешнего обтекателя (гондолы) и внешней поверхностью внутреннего обтекателя и имеет в сечении кольцевую форму. Воздух поступает в канал из пространства, расположенного за винтом. Такая схема подачи воздуха в двигатель является традиционной и раскрыта, например, в патенте США N 4688995, опубликованном 25.08.87.

Следует отметить, что мощность авиационного турбовинтового двигателя зависит, в том числе, от величины давления подаваемого в него воздуха. Давление же в зоне за винтом изменяется вдоль его диаметра. Причем у основания винта ввиду возмущений, вносимых корневой кромкой лопастей, давление наименьшее, что является нежелательным. Зону, расположенную за лопастями у их основания, мы в данном описании будем называть мертвой зоной, а находящийся там воздух - паразитным воздухом.

Недостатком аналога является то, что воздух подается в канал из зоны, расположенной непосредственно за корневой кромкой лопастей. Низкое давление воздуха в канале подвода воздуха является причиной пониженной мощности двигателя.

Для устранения указанного недостатка разработано входное устройство, подающее воздух в двигатель из зоны с оптимальным давлением и отводящее воздух из мертвой зоны за боковую поверхность гондолы (патент США N 4607657, публ. 26.08.1986).

Указанное устройство выбрано в качестве прототипа. Входное устройство-прототип содержит внешний обтекатель, внутренний обтекатель, расположенный внутри внешнего обтекателя и соосно ему и перегородки, расположенные между обтекателями. Диаметр внешнего обтекателя превышает диаметр втулки винта. Пространство между внутренней поверхностью внешнего обтекателя и наружной поверхностью внутреннего обтекателя является каналом подвода воздуха к двигателю. Устройство также содержит каналы отвода паразитного воздуха из мертвой зоны. Канал отвода паразитного воздуха начинается кольцевым воздухозаборником. Меньший диаметр воздухозаборника соответствует диаметру втулки винта, а больший диаметр соответствует диаметру мертвой зоны. Кольцевой воздухозаборник соединен с трубками, проходящими внутри перегородок и имеющими выход на внешней поверхности внешнего обтекателя. Таким образом, в прототипе частично решается проблема отвода паразитного воздуха и снижаются гидравлические потери полного давления в канале подвода воздуха к двигателю.

Недостатки прототипа
1. Относительно высокое лобовое сопротивление устройства, что отрицательно сказывается на скорости и маневренности самолета.

2. Относительно низкое давление воздуха на входе в двигатель, что снижает его мощность.

При разработке настоящего изобретения ставилась задача создать входное устройство, обеспечивающее самолету наилучшие аэродинамические характеристики и повышенную мощность двигателю.

Технический результат:
- повышение давления воздуха в канале подвода воздуха к двигателю;
- снижение лобового сопротивления устройства.

Сущность заявляемого входного устройства для турбовинтового двигателя заключается в том, что оно содержит внешний обтекатель (далее "обтекатель") и канал подвода воздуха к двигателю.

Заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что канал для подвода воздуха к двигателю содержит несколько патрубков. Указанные патрубки расположены по периметру обтекателя и выступают за его пределы. Передний диаметр внешнего обтекателя соответствует диаметру втулки винта.

Признаки, характеризующие изобретение в частных случаях: для выброса посторонних частиц в патрубках выполнены отверстия; отверстия выполняются в стенках патрубков в той части, которая выступает за пределы обтекателя.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез входного устройства; на фиг. 2 - продольный разрез входного устройства; на фиг. 3 - вид на входное устройство против полета; на фиг. 4 - продольный разрез патрубка.

Пример конкретного выполнения
Входное устройство содержит обтекатель 1, являющийся внешней стенкой гондолы двигателя и патрубки 2 с воздухозаборниками 3, выступающими за пределы обтекателя 1. Патрубки 2 составляют канал подвода воздуха к двигателю (позицией не обозначен). На задних их стенках выполнены отверстия 4 для сброса посторонних предметов (фиг. 1, 3, 4).

На фиг. 1 и 2 для наглядности изображены также элементы винта, который не является частью заявляемого устройства - втулка 5 и лопасти 6. Буквой Р обозначена зона воздуха, возмущенного корневой кромкой винта, а пунктирной линией указана ее граница.

В составе самолета заявляемое устройство работает следующим образом. Часть воздуха, расположенного в пространстве между лопастями 6 и входным устройством, проходит через воздухозаборники 3 в канал подвода воздуха к двигателю. Другая часть воздуха, в том числе воздух, возмущенный корневой кромкой винта, обтекает воздухозаборники 3, течет вдоль обтекателя 1.

Посторонние предметы, попавшие вместе с воздухом в воздухозаборники 3, через отверстия 4 выбрасываются центробежными силами в атмосферу.

В описанной конструкции исключается возможность попадания возмущенной корневой кромкой винта воздуха в канал подвода воздуха к двигателю. Вследствие этого повышается давление воздуха на входе в двигатель.

Лобовое сопротивление устройства уменьшается за счет уменьшения площади обтекателя мотогондолы за винтом.

Входное устройство для турбовинтового авиационного двигателя содержит воздушный винт, втулку винта, внешний обтекатель гондолы двигателя и расположенный за воздушным винтом канал подвода воздуха к двигателю. Канал подвода воздуха к двигателю содержит несколько расположенных по периферии обтекателя и выступающих за его пределы патрубков, в которых для выброса посторонних предметов выполнены отверстия, расположенные над поверхностью обтекателя, передний диаметр которого соответствует диаметру втулки винта. Изобретение позволяет создать входное устройство, обеспечивающее самолету наилучшие аэродинамические характеристики и повышенную мощность двигателя за счет повышения давления воздуха в канале подвода воздуха к двигателю и снижения лобового сопротивления устройства. 4 ил.

Входное устройство для турбовинтового двигателя, содержащее воздушный винт, втулку винта, внешний обтекатель гондолы двигателя и расположенный за воздушным винтом канал подвода воздуха к двигателю, отличающееся тем, что канал подвода воздуха к двигателю содержит несколько расположенных по периферии обтекателя и выступающих за его пределы патрубков, в которых для выброса посторонних предметов выполнены отверстия, расположенные над поверхностью обтекателя, передний диаметр которого соответствует диаметру втулки винта.