Защитный блок двигателя самолета от попадания птиц и способ его использования Российский патент 2022 года по МПК F02C7/55 B64D33/02 

Изобретение относится к устройствам для защиты воздухозаборника двигателя самолета от попадания посторонних предметов.

Известно «Устройство для защиты воздухозаборника от попадания посторонних предметов» Патент №505175, содержащее защитный элемент, перекрывающий вход воздухозаборника, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты воздухозаборника от попадания посторонних предметов, защитный элемент выполнен в виде щитка с наклонными хвостовиками, шарнирно закрепленными в нише крыла, и соединенного с приводом, например, силовым цилиндром, установленным в нише крыла.

Недостатками данного устройства являются ограниченные возможности конструкции.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является патент №2666081 «Защитный блок двигателя самолета, от попадания посторонних предметов и птиц». Задача обеспечивается тем, что в качестве защитного щита воздухозаборника самолета от попадания посторонних предметов используется «принцип рольганга». «В основе функционирования рольгангов лежат транспортерные ролики, позволяющие грузам свободно скользить по образуемой роликами поверхности. Сами ролики закреплены на неподвижной металлической раме, словно ступени у лесенки, только в отличие от них - ролики свободно вращаются вокруг своей оси и отражают птиц.

Недостатками данной конструкции является отсутствие возможности регулирования работы Защитного блока двигателя самолета, от попадания птиц. То есть Защитный блок всегда находится в рабочем состоянии. Из-за этого он быстрее изнашивается и также может заклинить на больших высотах при отрицательной температуре. Также часто происходит обледенение.

Технической задачей изобретения является:

1. Защита газотурбинного двигателя самолета от посторонних предметов и птиц.

2. Увеличение срока службы авиадвигателей, и недопущение столкновения с птицами.

3. Недопущение оледенения Защитного блока - рольганга, на больших высотах, увеличение срока службы Защитного блока - рольганга.

Технический результат:

Технический результат обеспечивается тем, что вся конструкция включает в себя Корпус самолета, Корпус газотурбинного двигателя, ролики свободного вращения, раму для роликов свободного вращения. Поскольку Рольганг - Защитный экран, перекрывающий вход воздухозаборника разделен на равно функциональные части в разных вариантах нижнюю и верхнюю или левую, и правую, где рамы на которых установлены ролики - рольганги слева/справа или сверху/снизу смыкаются в полное рабочее состояние.

Благодаря тому, что Электромотор вращает валы передающие крутящий момент, шестерни двигающие зубчатые передачи, также металлический сегмент на роликах выполнен механизм сгибания сегмента - шарнир. В итоге с наклонного под углом 45°±15° в горизонтальное положение и наоборот по П-образному уголку, выполненному для стабильного движения роликов рольганга, система передвигается без сбоев.

Поскольку Защитный экран состоит из стальных литых звеньев, или из металлических сегментов на роликах, (Материал для металлических сегментов - это рубленная металлическая полоса толщиной 25-50 мм, и шириной 70-100 мм, в центре которой Штырек от рольганга, закрепленный в данный металлический сегмент на роликах) поэтому ролики на металлическом сегменте дают возможность скольжения по его рабочему пути.

Между металлическими сегментами на роликах выполнен механизм сгибания сегмента - шарнир как у звеньев цепи, и каждый сегмент на роликах переходит из горизонтального положения в наклонное под углом 45°±15° с обеих сторон. Точно также выполняется на нижней стороне. И в итоге Защитный экран с установленными роликами, полностью закрывает вход воздухозаборника.

Военные Самолеты например, «МиГ 35» - из-за их отличительной конструкции используют немного иную схему где воздухозаборник снабжен мини-боксом, в котором расположен защитный экран, с роликами. Далее установлен вал для намотки тросиков и движением защитного экрана, с роликами для отражения птиц, при этом тросики закреплены к защитному экрану.

На внешней стороне также установлен вал для намотки тросиков, при этом тросики закреплены к защитному экрану с фронтальной стороны.

Чтобы закрыть воздухозаборник, вал для намотки тросиков начинает вращение и притягивает к себе защитный экран, который из мини-бокса, движется по П-образному уголку, выполненному для стабильного движения роликов рольганга. К каждому металлическому сегменту на роликах крепится справа и слева ролик для отражения птиц.

На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки. Иначе говоря - газотурбинные двигатели. Источник: http://avia.pro/blog/gazotobinnyy-dvigatel-foto-stroenie-harakteristiki В низу описания подробная информация о комплектующих конструкции.

Данное изобретение представляет развитие/усовершенствование предыдущей конструкции, патента №2666081, поэтому детали в чертежах идут под одними цифрами.

Конструкция поясняется чертежами:

Рис. 1, Корпус самолета 1, Корпус газотурбинного двигателя - воздухозаборник 2, ролики свободного вращения верхняя - 3, рама для роликов свободного вращения (рольганг) 4, птицы на пути самолета 5, птицы отраженные защитным блоком 6, направление движения птиц до и после встречи с самолетом 7, перекрывающий вход воздухозаборника разделен на равно функциональные части в разных вариантах нижнюю и верхнюю 8 и 9, или левую 8 и правую 9, где в точке 10 они смыкаются в полное рабочее состояние. Мини-бокс 11, в который прячется рольганг 4 выше 500 метров после взлета и 500 метров над землей до посадки, когда полно птиц.

Рис. 2, 3, 4. Электромотор - 12, валы передающие крутящий момент - 13, шестерни 14 двигающие зубчатые передачи 15, штырек от рольганга 3-а закрепленный в стальных литых звеньях или металлических сегментах 17 на роликах 19, Между металлическими сегментами 17 на роликах 19 выполнен механизм сгибания сегмента - шарнир 18 и передвижения его с наклонного положения под углом 45°±15° в горизонтальное положение и наоборот рис. 3, по П-образному уголку 20, выполненному для стабильного движения роликов рольганга.

Рис. 5 Самолет «МиГ 35» - 1, воздухозаборник - 2, Валы для намотки тросиков -21. тросики - 22, Самолет «МиГ 35», воздухозаборник - 2 снабжен мини-боксом 11, в котором расположен защитный экран 4, с роликами 3. За ними установлен вал - 21 для намотки тросиков, при этом тросики - 22 закреплены к защитному экрану 4.

Работа «Защитного блока двигателя самолета от попадания птиц и способ его использования» осуществляется следующим образом:

На пассажирском Самолете «Защитный блок», перекрывающий вход воздухозаборника, имеет стреловидную форму, разделяющую на две равно функциональные части, при этом каждая плоскость выполнена наклонной под углом 45°±15°.

Птицы 5 летят на фронтальную плоскость воздухозаборника и попадают на защитный экран 4 из роликов свободного вращения. Рама с роликами свободного вращения установлена под углом 45°±15°. Каждая птица 5, имея опорой как минимум два ролика 3 одновременно прокатывается по защитному экрану 4 и невредимая 6, немного отклонившись от своего курса 7, летит дальше.

Поскольку птицы летают в основном на высоте от нуля до 500 метров над землей, и именно на этой высоте самолет должен быть защищен. При взлете «Защитный блок», перекрывающий вход воздухозаборника работает следующим образом:

В мини-боксе 11, установлен стационарный электромотор - 12, он передает крутящий момент через валы - 13, на шестерни 14 двигающие зубчатые передачи 15, которые двигают вперед защитный экран 4, с роликами 3. Защитный экран 4 состоит

из 2-х полос стальных литых звеньев, или из металлических сегментов 17 на роликах 19. Материал для металлических сегментов 17 - это рубленная металлическая полоса толщиной 25 - 50 мм, в центре которой Штырек от рольганга 3-а, закрепленный в данный металлический сегмент 17 на роликах 19. Ролики 19 на металлическом сегменте 17 дают возможность скольжения по его рабочему пути.

Вся цепь металлических сегментов 17 на роликах 19 передвигается по внутренней стороне П-образного уголка 20, выполненного для стабильного движения роликов Защитного экрана 4. К каждому металлическому сегменту 17 на роликах 19 крепится справа и слева ролик 3.

Между металлическими сегментами 17 на роликах 19 выполнен механизм сгибания сегмента - шарнир 18 как у звеньев цепи, и каждый сегмент 17 на роликах 19 переходит из горизонтального положения (рис 3) переходит в наклонное под углом 45°±15° (рис 2) с обеих сторон. Также выполняется на противоположной стороне воздухозаборника 2. И в итоге Защитный экран 4 с установленными роликами 3, полностью закрывает вход воздухозаборника 2 на стреловидном форм-факторе защитного блока.

Передвижения Защитного экрана 4 с наклонного под углом 45°±15° в горизонтальное положение и наоборот рис. 3, происходит по П-образному уголку 20, выполненному для стабильного движения роликов 3 Защитного экрана 4. Ролики свободного вращения 3 своими штырями 3-а закреплены к металлическим сегментам 17. Прочный П-образный уголок 20 не позволяет металлическим сегментам 17 на роликах 19 вибрировать или отклоняться влево/вправо, тем самым обеспечивая стабильную работу Защитного блока.

Следующий вариант:

Военные Самолеты, например, «МиГ 35» - из-за их отличительной конструкции используют немного иную схему. На Рис. 5, на Самолете 1, воздухозаборник - 2 снабжен мини-боксом 11 (выполнен обтекаемой формы), в котором расположен защитный экран 4, с роликами 3. Далее установлен вал 21 для намотки тросиков - 22 и движением защитного экрана 4, с роликами 3 для отражения птиц, при этом тросики - 22 закреплены к защитному экрану 4 для затягивания Защитного экрана 4 обратно в мини-бокс. На внешней стороне минуя воздухозаборник - 2, также установлен вал - 21 для намотки тросиков 22, при этом тросики - 22 закреплены к защитному экрану 4 с обратной стороны.

Чтобы закрыть воздухозаборник - 2, защитным экраном 4, с роликами 3, вал - 21 находящийся на внешней стороне, для намотки тросиков 22 начинает вращение и притягивает к себе защитный экран 4, который из мини-бокса 11, движется по П-образному уголку 20, выполненному для стабильного движения роликов рольганга. К каждому металлическому сегменту 17 на роликах 19 крепится справа и слева ролики 3 на защитном экране 4 для отражения птиц. И в итоге Защитный экран 4 с установленными роликами 3, полностью закрывает вход воздухозаборника. Точно также выполняется на второй стороне. Далее происходит взлет. Самолет защищен от птиц. На высоте 500 метров, где птиц уже как правило нет, начинает вращаться вал - 21 для намотки тросиков 22 внутри мини бокса 11. Жестко закрепленные края тросиков 22 к Защитному экрану 4. тянут Защитный экран 4 по П-образному уголку 20 внутрь мини бокса 11. И происходит дальний полет на большой высоте.

При посадке все действия происходят в обратном порядке.

Нахождение в мини-боксе защитного экрана защищает ролики от низких температур, которые бывают на высоте 10000 метров, где летает лайнер.

«Защитный блок» делится на две равно функциональные части. Верхний/нижний, правый/левый, Защитные экраны 4, а также их движущие механизмы в нижней/верхней правой/левой части мини-бокса идентичны и действуют зеркально и синхронно, при этом каждая плоскость выполнена наклонной под углом 45°±15°, относительно продольной линии фюзеляжа (горизонта).

Попадающий на защитный блок воздухозаборника, потенциально опасный посторонний предмет, в том числе птица, имеет опорой, как минимум два ролика одновременно. В итоге птица касается первый ролик плошмя на центр, а 2-й ролик контактирует от центра до следующего ролика на котором птица проезжает ¼ часть ролика 3, и далее птицу отбрасывает от самолета, как плоский камень - пластик от воды. Поэтому птицы не будут попадать в двигатель самолета.

Размеры роликов свободного вращения, расстояние между роликами, а также прочностные характеристики защитного блока, рассчитываются для каждой модели самолета отдельно. «Защитный блок воздухозаборника двигателя самолета» работоспособен и имеет ударо-прочностные характеристики в температурном режиме от -50° до +50° Цельсия.

«Защитный блок воздухозаборника двигателя самолета» работоспособен в разных климатических условиях, и имеет анти - деформационные и ударо/прочностные характеристики в температурном режиме от -50° до +50° Цельсия.

В отличие от аналогов, предлагаемый «Защитный блок двигателя самолета» выполняет задачу эффективно.

Терминология подробно и источники:

металл полоса стальная гост Настоящий стандарт распространяется на стальную горячекатаную полосу общего назначения и стальную полосу для гаек шириной от 11 до 200 мм и толщиной от 4 до 60 мм.

Воздухозаборник авиационного двигателя - это тщательно спроектированная и изготовленная конструкция, от исполнения которой зависят параметры и надежность работы двигателя во всех эксплуатационных режимах. На сверхзвуковых самолетах воздухозаборники часто делают регулируемые. Применяют различные электрогидравлические автоматы для регулировки проходного сечения («горла») воздухозаборника. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0

Турбореактивный двигатель (ТРД) - это наиболее известный и востребованный тип газотурбинных двигателей (ГТД), который широко используется в гражданской и военной авиации. ТРД, как и все остальные виды ГТД, относятся к тепловым машинам, а это значит, что выработанная ими энергия получена в результате сжигания топлива. Именно эти двигатели стали первыми газотурбинными двигателями, которые заменили собой поршневые в авиастроении.

Источник: http://zewerok.ru/osevoy_trd/

В зависимости от способа дальнейшего использования этой энергии, газотурбинные двигатели подразделяются на: Турбореактивные, турбовинтовые, турбовентиляторные, турбовальные: http://avia.pro/blog/gazoturbinnyy-dvigatel-foto-stroenie-harakteristiki

Роликовый конвейер (рольганг) состоит из группы роликов, оси которых закреплены в раме, устанавливаемой на стойках.

Зубчатая передача - трехзвеньевый механизм по передаче мощности вращением, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами (или зубчатым колесом и зубчатой рейкой), образующими на базе общего неподвижного звена вращательную (или поступательную) зубчатую пару зацепления.

Воздух - это трудно сжимаемый газ. Обтекая препятствие, ветер перед ним ослабевает, но с боковых сторон усиливается,

При движении воздушного потока между препятствиями, ему приходится протекать через все меньшее поперечное сечение. Так как сквозь уменьшающееся поперечное сечение должно пройти столько же воздуха, сколько его было вначале, и скорость должна все время увеличиваться.

В двигатель будет поступать постоянное и одинаковое количество воздуха. И Защитный экран никак мешать поступлению воздуха не будет.

Изобретение относится к устройствам для защиты воздухозаборника двигателя самолета от попадания птиц. Защитный блок двигателя самолета от попадания птиц, включающий защитный экран, перекрывающий вход воздухозаборника. Защитный экран представляет собой последовательно и параллельно закрепленные на раме ролики свободного вращения (3). Защитный блок представляет собой установленные на противоположных сторонах двигателя мини-боксы (11), в которых расположен защитный экран для защиты входа воздухозаборника (2) от попадания птиц, и также механизм перемещения защитного экрана от мини-бокса (11) к входу воздуха в воздухозаборник (2) и от входа воздуха в воздухозаборник (2) к мини-боксу (11). Достигается защита газотурбинного двигателя самолета от посторонних предметов и птиц, увеличение срока службы авиадвигателей. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Защитный блок двигателя самолета от попадания птиц, включающий защитный экран, перекрывающий вход воздухозаборника, при этом защитный экран представляет собой последовательно и параллельно закрепленные на раме ролики свободного вращения (3), отличающийся тем, что защитный блок представляет собой установленные на противоположных сторонах двигателя мини-боксы (11), в которых расположен защитный экран (4) для защиты входа воздухозаборника (2) от попадания птиц, и также механизм перемещения защитного экрана от мини-бокса (11) к входу воздуха в воздухозаборник (2) и от входа воздуха в воздухозаборник (2) к мини-боксу (11).

2. Защитный блок двигателя самолета от попадания птиц по п. 1, отличающийся тем, что мини-бокс (11), в котором стационарно установлен электромотор (12), идущие от него валы (13), передающие крутящий момент на зубчатые шестерни (14), от них на зубчатые передачи (15), при этом зубчатые передачи (15) жестко закреплены к механизму защитного экрана (4), который представляет собой металлические сегменты (17) количеством, равным числу роликов (3) на раме, между металлическими сегментами (17) на роликах качения (19) выполнен механизм сгибания сегмента - шарнир (18), и каждый сегмент (17) на роликах (19) может находиться как в горизонтальном положении в мини-боксе (11), так и в наклонном положении, под углом 45±15°, находясь в П-образном уголке (20) и заслоняя защитным экраном (4) вход в воздухозаборник (2).

3. Защитный блок двигателя самолета от попадания птиц по п. 1, отличающийся тем, что выше воздухозаборника (20) установлен вал (21) для намотки тросиков (22) и перемещения защитного экрана (4) с роликами из мини-бокса на вход в воздухозаборник (2), при этом тросики (22) закреплены к защитному экрану (4) с фронтальной стороны, также внутри мини-бокса установлен такой же вал (21) для намотки тросиков и перемещения защитного экрана (4) с роликами (3) обратно в мини-бокс, при этом тросики (22) закреплены к защитному экрану с задней стороны.

4. Способ использования защитного блока двигателя самолета от попадания птиц, заключающийся в перемещении защитного экрана (4) из мини-бокса (11) на закрытие входа воздухозаборника (2), и обратно, от входа воздуха в воздухозаборник (2) в мини-бокс (11).

5. Способ использования защитного блока двигателя самолета от попадания птиц по п. 4, отличающийся тем, что при взлете самолета, чтобы закрыть защитным экраном (4) воздухозаборник (2), электромотор (12), передающий вращение посредством валов (13), на шестеренки (14), движущие две зубчатые передачи (15), к которым жестко закреплен защитный экран (4), который под давлением зубчатой передачи (15) выдвигается из мини-бокса, далее металлические сегменты (17) на роликах качения (19) из мини-бокса (11) входят в П-образный уголок (20) для стабильного движения металлических сегментов (17) и роликов (3) защитного экрана (4) и, смыкаясь посередине в центре блока (10) в стреловидном форм-факторе, устанавливаются в рабочее состояние, и далее при достижении высоты 500 метров внутренние механизмы мини-бокса (11), работая в обратном порядке, передвигают защитный экран от входа воздухозаборника в мини-бокс, и также при приземлении авиалайнера на высоте 500 метров производится закрытие входа воздухозаборника по вышеописанной схеме, и при полной посадке - 0 метров над землей, все механизмы и детали внутри мини-бокса работают в обратном порядке, то есть на задвижение защитного экрана в мини-бокс.

6. Способ использования защитного блока двигателя самолета от попадания птиц по п. 4, отличающийся тем, что при взлете самолета, чтобы закрыть воздухозаборник, вал (21) для намотки тросиков начинает вращение и передвигает защитный экран к входу воздухозаборника, который из мини-бокса движется по П-образному уголку (20), выполненному для стабильного движения роликов рольганга, и при достижения лайнером высоты 500 метров вал (21) для намотки тросиков, установленный внутри мини-бокса (11), начинает вращение и передвигает защитный экран от входа воздухозаборника в мини-бокс, и далее при посадке самолета и достижении высоты 500 метров включается фронтальный вал (21) для намотки тросиков и передвигает защитный экран к входу воздухозаборника.

7. Способ использования защитного блока двигателя самолета от попадания птиц по п. 4, отличающийся тем, что попадающая на защитный экран воздухозаборника птица имеет опорой как минимум два ролика одновременно.

8. Способ использования защитного блока двигателя самолета от попадания птиц по п. 4, отличающийся тем, что верхний и нижний или правый и левый защитные экраны, а также их движущие механизмы в нижней/верхней или правой/левой части мини-бокса идентичны и действуют зеркально и синхронно.