Устройство для защиты силовой установки самолета от попадания посторонних предметов Советский патент 1982 года по МПК B64D33/02 F02C7/04 

. -3 турбины. Благодаря этому тот же приводной момент может достигаться за счет отбора меньшего количества сжат го воздуха. Кроме того, в этом изобретении предусмотрен привод турбины атмосферным воздухом .вследствие того, что он имеет избыточное давление относительно давления перед компрессором на режимах взлета и посадки. Такая конструкция однако не всегда имеет преимущество перед конструк цией с размещением ротора внутри обтекателя из-за неоптимальности соотношений скоростей потоков воздуха от компрессора или из створок подпитки по отношению к скорости перед компрессором и пониженного вследствие ЭТОГО КПД устройства. Целью изобретения является повышение КПД устройства путем оптимизации скоростей вращения ротора и потока воздуха перед турбиной. Для достижения поставленной цели устройство снабжено соплами сжатого воздуха, равномерно распределенными по периметру среднего диаметра канала питания, который сообщен на входе с атмосферой и имеет форму кольца, концентричного входному каналу и кол лектору сжатого воздуха, расположенному на периферии канала питанй)я. При этом с целью упрощения конструкции кольцевой канал питания может быть сообщен с входным каналом на ег участке за радиальными лопатками и ограничен изнутри поверхностью ротора. Данные отличия в сочетании с изве ными признаками устройства обеспечивают оптимальное, с точки зрения мак симального КПД турбины, соотношения скорости приводного воздуха перед ту биной и окружной скорости турбины. На фиг.. 1 представлено описываемо устройство с приводной воздушной тур биной, размещенной вблизи оси входно го канала; на фиг. 2 - то же устройство, но с приводной турбиной, образованной лопатками, размещенными на бандаже, укрепленном на концах радиальных лопаток ротора. Одноступенчатый ротор 1 имеет повернутые к фронту решетки радиальные лопатки 2, которые расположены во входном канале 3 между воздухозаборником k и двигателем (не показан) на участке, ограниченном центральным обтекателем ротора. Лопатки 2 имеют прямой профиль и установлены относительно фронта решетки под углом. Ширина лопаточной решетки равна расстоянию от ее перед-него фронта, обращенного к воздухозаборнику, до фронта, обращенного к двигателю. Просвет между лопатками равен рас- стоянию от любой из радиальных кромок до обращенной к ней проекции радиальной кромки смежной лопатки на плоскость соответствующего фронта решетки . Устройство содержит также привод ротора - воздушную турбину, образованную турбинными лопатками 5. Входное отверстие 6 сборника 7 посторонних предметов имеет кольцевую форму и расположено на участке входного канала 3 перед лопатками 2 ротора 1 , В канале питания турбины перед ее сопловым аппаратом 8, образованным направляющими лопатками, установлен эжектор 5- Сопла 10 сжатого воздуха сообщены с компрессором двигателя при помощи трубопровода 11,снабженного электроклапаном 12. Участок канала питания за соплами 10 образует камеру 13 смешения эжектора 9Канал питания сообщен на входе с подачи атмосферного воздуха. Камера 13 смешения эжектора 9 имеет кольцевую форму. Эжектор 9 имеет несколько сопел 10, которые равномерно распределены по периметру среднего диаметра канала питания. В описываемом устройстве турбинные лопатки 5 могут быть размещены на бандаже 15, укрепленном на концах лопаток 2 (фиг. 2) или на конце участка 16 тела ротора 1 (фиг. 1). В случае .размещения турбинных лопаток на бандаже (фиг. 2) кольцевая камера смешения эжектора расположена концентрично сборнику 7 посторонних предметов и сообщена на входе с атмосферой каналом 17 подпитки, ограниченным внутренней 18 и наружной 19 стенками воздухозаборника 4. -В стенке 19 выполнены отверстия 20, каждое из которых снабжено створкой 21 и пружиной 22. Турбинные лопатки на выходе сообщены с каналом 3. При размещении турбинных лопаток на конце участка 16 тела ротора 1 кольцевой канал питания сообщен с входным каналом 3 на его участках пе5 э ред опорными стойками 23 и за ними. В этом случае кольцевой канал питания ограничен внутренней стойкой Z входного канала 3 и заключенным в об разованной ею полости участком 16 те ла ротора, несущим ,приводную турбину. При таком размещении турбинных ло паток эжектор снабжен распределитель ных коллектором 25 сжатого воздуха, установленным на поверхности внутрен ней стенки 2, обращенной в камеру смешения эжектора. Ротор 1 установлен в подшипниках 2б опирающихся на ось 27, жестко соединенную со стенкой 2k и опорными стой ками 23. В случае размещения турбинных лопаток на конце участка 16 тела ротора ось 27 соединяют со стенкой 2 при помощи внутренних опорных стоек 28 Сопла эжектора при таком выполнении устройства укрепляют на распределитель ном коллекторе 25, формирующем узкий участок проточного канала эжектора. Коллектор 25 сообщен каналами 29 в опорных стойках 23 с кольцевым коллектором 30 в утолщенной части наружной стенки 31 входного канала 3. Коллектор 30 сообщен с выходом трубопровода 11. При размещении турбинных лопаток на бандаже (фиг. 2) сопла эжектора также сообщаются с выходом трубопровода 11 через коллектор 32 и трубки 33. При таком выполнении устройства ось 27 соединяется со стенкой 2k при помощи диска 2k и Лланца 35. При запуске двигателя на земле или перед посадкой самолета открывают электроклапан 2, и сжатый воздух из компрессора двигателя поступает в соп ла 10. В результате истечения воздуха из сопел на входе в кольцевую камеру 13 смешения создается разрежение, благодаря чему происходит подсос атмосЛерного воздуха в камеру 13. Смешанный поток воздуха поступает через сопловой аппарат на турбинные лопатки 5 , осуществляя привод ротора 1. При вращении ротора каждая лопатка 2 поворачивается на величину просвета между лопатками за время меньшее, чем время, необходимое постороннему предмету для того, чтобы пролететь расстояние, равное проекции лопатки на плоскость, проходящую черезось ротора. На режиме защиты ротор вращается в направлении от передйей кромки каждой лопатки, расположенной со стороны воздухозаборника, к ее же задней кромке, обращенной к двигателю. При таком вращении поворот осуществляется так, что поверхность каждой лопатки, обращенная к воздухозаборнику, все время образует преграду потоку воздуха, перемещаясь в сторону обращенной к двигателю поверхности смежной лопатки. На режимах работы силовой установки после взлета и до посадки, т.е. когда нет опасности попадания посторонних предметов, электроклапан 11 закрывают, отключая приводную турбину от источника сжатого воздуха. При этом отверстия в стенке воздухозаборника закрыты створками ввиду отсутст: ия разрежения в камере смещения эжектора и в результате того, что статическое давление в канале 3 превышает атмосферное. Поэтому ротор 1 на этих режимах работы свободно авторотирует, вращаясь в направлении, противоположном тому, в каком он вращался на режиме защиты двигателя от попадания посторонних предметов. При авторотации поверхность каждой лопатки, обращенная к двигателю, перемещается в сторону обращенной к воздухозаборнику поверхности смежной лопатки. Авторотация ротора происходит в результате воздействия потока воздуха, поступающего в двигатель, на те поверхности лопаток 2, которые обращены в сторону воздухозаборника , Для получения максимального КПД устройства необходимо поддерживать соотношение U /V 0,5, где Y - скорость воздуха на входе в лопатки турбины. Воздух, отбираемый за компрессором двигателя, имеет большое давление. При расширении в сопловом аппарате он приобретает высокую скорость. Подбором размеров эжектора обеспечивается оптимальная скорость истечения в лопатки 5. Кольцевая- форма камеры смешения эжектора и наличие нескольких сопел позволило уменьшить необходимую длину эжектора и тем упростить компоновкувсего устройства. Каждая из описанных конструкций , устройства имеет свои достоинства. Конструкция эжектора при размещении. турбинных лопаток вблизи оси входного канала оптимальна для получения минимального момента инерции ротора и создаваемого им гидравлического со противления на режимах авторотации. Конструкция же с размещением турбинных лопаток на бандаже упрощает подвод воздуха на турбинные лопатки. Такая конструкция удобна в тех случаях, когда необходима подпитка вход ного канала атмосферным воздухом. . Формула изобретения 1 . Устройство для защиты силойой установки самолета от попадания посторонних предметов, содержащее ротор с расположенными во входном кана ле радиальными лопатками, устанЬвлен ными относительно фронта решетки под углом, и привод potopa - воздушную турбину, имеющую сопловой аппарат, сообщенный каналом питания с коллект ром сжатого воздуха, подключенным к компрессору двигателя, о т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения КПД путем оптимизации скороетеи вращения ротора и потока воздуха перед турбиной, устройство снабжено соплами сжатого воздуха, равномерно распределенными по периметру среднет го диаметра канала питания, который сообщен на входе с атмосферой и имеет форму кольца, концентричного входному каналу и коллектору сжатого воздуха, расположенному на периферии канала питания, 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, кольцевой канал питания сообщен с входным каналом на его участке за радиальными лопатками и ограничен изнутри поверхностью ротора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке К 246 170/23, кл. В 6 D 33/02, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке P 2572219/23, кл. В 6А О 33/02, 1977 (прототип). 7

/,/ S