НОСОВОЙ ОБТЕКАТЕЛЬ ДЛЯ ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2009 года по МПК F02C7/42 

Настоящее изобретение относится к носовому обтекателю для турбомашины, такой как, в частности, турбореактивный двигатель.

На своем входном конце турбореактивный двигатель имеет входное отверстие для воздуха, обеспечивающее воздухом как винт, так и компрессор с лопастями, которые установлены дисках, прикрепленных к валу, который проходит по всей основной части турбореактивного двигателя и который приводится во вращение посредством турбины турбореактивного двигателя.

Носовой обтекатель устанавливают на верхнем по потоку конце вала, так что часть потока воздуха, который проходит внутрь турбореактивного двигателя, отклоняется к лопастям винта, причем поток затем разделяется на основной поток, который проходит через входное отверстие компрессора, и на вторичный поток, который проходит вокруг компрессора и который затем смешивается с основным потоком и/или проходит в охлаждающие контуры для охлаждения компонентов турбореактивного двигателя.

В предшествующем уровне техники, носовой обтекатель устанавливали неподвижно на конце вала, и его форму и размеры подбирали так, чтобы оптимизировать углы наклона потока воздуха к основаниям лопастей винта на заданном этапе полета.

Форму и размеры носового обтекателя также подбирали так, чтобы обеспечить защиту от попадания внутрь двигателя льда и твердых объектов или частиц.

Следовательно, выбранные для носового обтекателя форма и размеры являлись результатом компромисса между этими двумя сравнительно противоречащими ограничениями, и они, следовательно, не в полной мере удовлетворяли любому из этих двух ограничений.

В частности, целью настоящего изобретения является создание простого, недорогого и эффективного решения этой проблемы.

В изобретении используется носовой обтекатель турбомашины, позволяющий оптимизировать угол наклона потока воздуха на основаниях лопастей винта на различных этапах полета, при этом обеспечивая эффективную защиту от засасывания внутрь льда и твердых объектов или частиц.

С этой целью согласно изобретению создан носовой обтекатель для турбомашины, такой как, в частности, турбореактивный двигатель, устанавливаемый на конце вала, несущего лопасти винта, и служащий для управления углом наклона поступающего воздушного потока на основаниях лопастей винта, причем обтекатель установлен на упомянутом валу с помощью средств управляемого осевого смещения, тем самым обеспечивая изменение осевого положения обтекателя относительно лопастей винта.

Осевое смещение носового обтекателя на конце упомянутого вала позволяет изменять и оптимизировать угол наклона воздушного потока на основаниях лопастей винта на разных этапах полета и обеспечивает лучшую защиту от засасывания льда и твердых веществ.

Например, при взлете носовой обтекатель смещается по оси в переднее положение относительно лопастей винта так, чтобы как можно в большей степени отводить лед и твердые вещества в направлении наружу.

В полете носовой обтекатель может быть смещен по оси назад из упомянутого переднего положения в одно или более из задних положений с тем, чтобы установить угол наклона у оснований лопастей винта и оптимизировать указанный угол как функцию, зависящую от условий полета.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения обтекатель соединяют с упомянутым валом гидравлическим приводом, имеющим цилиндр, который прикреплен к концу вала, и имеющим поршневой шток, несущий обтекатель.

Управляющие средства для осевого смещения обтекателя расположены на валу и приводятся во вращение вместе с носовым обтекателем и лопастями винта. Указанные управляющие средства соединяют с ротационными средствами подачи гидравлической жидкости, содержащими источник гидравлической жидкости под давлением и средство регулирования для регулирования давления.

Осевое положение носового обтекателя определяют посредством регулирования давления в гидравлическом приводе. Такие средства управления осевым смещением имеют преимущество в простоте изготовления и применения.

Согласно изобретению также создана турбомашина, такая как турбореактивный двигатель, включающая в себя носовой обтекатель описанного выше типа.

Другие преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения станут ясны при прочтении нижеприведенного описания неограничивающего примера воплощения настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором очень схематично показано осевое сечение половины передней части турбореактивного двигателя, снабженного носовым обтекателем согласно изобретению.

Показанный на чертеже турбореактивный двигатель имеет вал 10, который приводится во вращение вокруг своей оси 12 турбиной, установленной на выходе из камеры сгорания, причем вал 10 центрируют и направляют при вращении подшипниками 14, установленными на участках 16 статора турбореактивного двигателя.

На своем входном конце вал 10 несет множество лопастей 18 винта, имеющих радиально внутренние концы 20, которые закреплены известным способом на периферии имеющего форму усеченного конуса участка вала 10.

Лопасти 18 винта окружены снаружи по существу цилиндрическим каналом 22, который позволяет поступающему потоку воздуха направляться по каналам в турбореактивный двигатель.

Носовой обтекатель 24 установлен на входном конце вала 10 и соединен с имеющим форму усеченного конуса участком вала, несущего лопасти 18 винта, с тем, чтобы отклонять центральный участок 26 поступающего воздушного потока к лопастям 18.

Сразу же за лопастями 18 винта имеется кольцевидное отверстие 28 для подачи воздуха в компрессор, имеющий лопасти, которые расположены на участке 30 вала 10, и которые расположены в цилиндрическом наружном корпусе 32, который взаимодействует с внутренней поверхностью канала 22, образуя кольцевое пространство 34.

Воздух, который проникает в кольцевидное отверстие 28 компрессора, образует основной поток, который сжимается компрессором турбореактивного двигателя, затем смешивается с топливом и сжигается в камере сгорания, покидая которую, он создает энергию для движущихся лопастей турбины, которые приводят вал 10 во вращение. Воздух, который проходит в кольцевое пространство 34, образует вторичный поток для смешивания с основным потоком для того, чтобы охлаждать различные компоненты турбореактивного двигателя, и также может использоваться для увеличения тяги турбореактивного двигателя.

Согласно предшествующему уровню техники носовой обтекатель был неподвижным на конце своего вала, и его форму и размеры подбирали так, чтобы оптимизировать угол наклона воздуха на основаниях лопастей 18 для некоторых заданных этапов полета, причем носовые обтекатели должны также быть способны отклонять наружу твердые вещества и частицы.

Согласно изобретению носовой обтекатель 24 установлен с возможностью его осевого перемещения по оси 12 вала 10 управляющими средствами, расположенными на валу 10 и предназначенными для изменения осевого положения обтекателя 24 относительно лопастей 18 винта.

Таким образом, носовой обтекатель 24 перемещается между задним положением 38, показанным сплошными линиями, которое может быть неподвижным положением, как и в предшествующем уровне техники, или другим положением, дополнительно установленным сзади, и передним положением 40, показанным пунктирными линиями, которое увеличивает внешнее отклонение воздуха и твердых веществ и частиц относительно оси вращения 10. Носовой обтекатель 24 может быть также расположен в заданных промежуточных положениях между передним положением 40 и самым дальним задним положением 38.

В показанном варианте воплощения управляющие средства, предназначенные для управления осевым смещением носового обтекателя 24, содержат гидравлический привод 42, имеющий прикрепленный к валу 10 подходящими средствами 44 цилиндр, который проходит по оси, и поршневой шток 46, проходящий по оси ко входу и соединенный с носовым обтекателем 24 для того, чтобы смещать его по оси.

Гидравлический привод 42 содержит как входную камеру 48, так и выходную камеру 50 для размещения гидравлической жидкости, причем указанные камеры разделены предотвращающим утечку способом с помощью поршня 52 привода, и в них подают гидравлическую жидкость через каналы 54, соединенные с ротационными соединениями 56, которые установлены на валу 10 и которые сами подключены для питания к контуру 58 сжатой гидравлической жидкости, включающему в себя регулирующие средства 60 для регулирования давления, причем регулирующие средства 60 и контур 58 располагаются на статоре турбореактивного двигателя.

Устройство согласно изобретению работает следующим образом. При взлете, из источника 58 в камеру 50 привода 42 подается гидравлическая жидкость, так что поршень 52 смещается выше по потоку вместе с носовым обтекателем 24, перемещаемым поршневым штоком 46, пока он не достигнет переднего положения 40, в котором твердые вещества и частицы отклоняются наружу как можно дальше относительно оси вращения 12. При полете, давление в камерах 48, 50 привода 42 корректируется так, что поршень 52 перемещает носовой обтекатель в заднее положение 38 или в промежуточное положение между упомянутым передним положением 40 и задним положением 38 с тем, чтобы оптимизировать угол наклона потока воздуха на основаниях лопастей 18 винта для конкретного этапа полета.

Носовой обтекатель для турбомашины, такой как, в частности, турбореактивный двигатель, установлен на конце вала, несущего лопасти винта, и служит для управления углом наклона поступающего воздушного потока на основаниях лопастей винта. Носовой обтекатель установлен на упомянутом валу с помощью средств управляемого осевого смещения, тем самым обеспечивая изменение осевого положения обтекателя относительно лопастей винта. Носовой обтекатель является смещаемым по оси между передним положением для обеспечения защиты от засасывания твердых веществ и частиц и задним положением для оптимизирования углов наклона воздушного потока на основаниях лопастей винта. Изобретение позволяет оптимизировать угол наклона потока воздуха на основаниях лопастей винта на различных этапах полета, при этом обеспечивая эффективную защиту от засасывания внутрь льда и твердых объектов или частиц. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Носовой обтекатель для турбомашины, такой, как, в частности, турбореактивный двигатель, устанавливаемый на конце вала, несущего лопасти винта, и служащий для управления углом наклона поступающего воздушного потока на основаниях лопастей винта, причем обтекатель установлен на упомянутом валу с помощью средств управляемого осевого смещения, тем самым обеспечивая изменение осевого положения обтекателя относительно лопастей винта.

2. Обтекатель по п.1, который является смещаемым по оси между передним положением для обеспечения защиты от засасывания твердых веществ и частиц и задним положением для оптимизирования углов наклона воздушного потока на основаниях лопастей винта.

3. Обтекатель по п.1, который соединен с упомянутым валом с помощью гидравлического привода, имеющего цилиндр, прикрепленный к концу вала и имеющий поршневой шток, несущий обтекатель.

4. Обтекатель по п.3, в котором гидравлический привод соединен с ротационными средствами подачи гидравлической текучей среды.

5. Обтекатель по п.4, в котором средства подачи гидравлической текучей среды содержат источник гидравлической текучей среды под давлением и регулирующие средства для регулирования давления.

6. Турбомашина, такая, как турбореактивный двигатель, включающая в себя носовой обтекатель по п.1.