Пылезащитное устройство инерционного типа
Изобретение относится к авиационной технике, а именно к двигательным пылезащитным устройствам, предназначенным для защиты газотурбинных двигателей, имеющих боковой подвод воздуха к компрессору и установленных на летательном аппарате. Пылезащитное устройство инерционного типа выполнено в виде криволинейного канала, образованного верхней и нижней криволинейными стенками с начальным конфузорным участком и последующим диффузорным участком. На выходе из диффузорного участка установлен разделитель потока, образующий соответственно с нижней и верхней стенками канал отвода очищенного воздуха и канал отвода пылевого концентрата. Контуры каждого поперечного сечения каналов пылезащитного устройства образованы двумя дугами концентрических окружностей и двумя замыкающими контур перемычками между дугами. Изобретение позволяет создать компактное пылезащитное устройство с боковым подводом воздуха к компрессору. 6 ил.
Предлагаемое изобретение “Пылезащитное устройство инерционного типа” относится к авиационной технике, а именно к двигательным пылезащитным устройствам, предназначенным для защиты газотурбинных двигателей, установленных на летательном аппарате, от попадания в их тракт песка, пыли и случайных посторонних предметов.
Известно двигательное пылезащитное устройство инерционного типа, двигателя Т-800 фирм Allison-Garrett (США), рекламный проспект “Allison and Garrett - the Most Experienced Team for the T800 offers the Most in Turboshaft Technology...”, 1987, копия прилагается, выполненное в виде осесимметричного кольцевого криволинейного канала и имеющее сборную улитку, через которую отсасываются отсепарированные частицы.
Известно двигательное пылезащитное устройство инерционного типа, выбранное за прототип, двигателя RTM-322-01, фирм Rolls-Royce-Turbomeca (Англия-Франция), рекламный проспект “RTM-322, 2100 ch, “UNE MOTORI-SATION ECONOMIQUE POUR LES ANNEES”, 1990, копия прилагается, также выполненное в виде осесимметричного кольцевого криволинейного канала и имеющее сборную улитку, через которую отсасываются отсепарированные частицы.
Недостатками данных технических решений является то, что они не могут быть использованы на двигателях с боковым подводом воздуха к компрессору, так как данные устройства по своей форме и с присущим им элементом - сборной улиткой, не компонуются с остальными модулями газотурбинного двигателя в допустимых габаритах.
Технической задачей предлагаемого устройства является создание компактного пылезащитного устройства для двигателей с боковым подводом воздуха к компрессору.
Технический результат достигается тем, что предлагаемое пылезащитное устройство инерционного типа выполнено в виде криволинейного канала, образованного верхней и нижней криволинейными стенками, с начальным конфузорным участком и последующим диффузорным участком, на выходе из которого установлен разделитель потока, образующий соответственно с нижней и верхней стенками канал отвода очищенного воздуха и выходной канал отвода пылевого концентрата, при этом контуры каждого поперечного сечения его каналов образованы двумя дугами концентрических окружностей и двумя замыкающими контур перемычками между дугами.
На фиг.1 схематично представлен внешний вид предлагаемого пылезащитного устройства.
На фиг.2 схематично изображено профильное сечение проточной части криволинейных каналов пылезащитного устройства.
На фиг.3 изображено в качестве типового примера одно из поперечных сечений каналов пылезащитного устройства.
На фиг.4 схематично представлена компоновка пылезащитного устройства совместно с двигателем летательного аппарата
На фиг.5 показан ряд траекторий мелких пылевых частиц в пылезащитном устройстве.
На фиг.6 показан ряд траекторий крупных пылевых частиц в пылезащитном устройстве.
Пылезащитное устройство инерционного типа, представленное на фиг.1, фиг.2 состоит из входного коллектора 1, канала 12, верхней криволинейной стенки 2, нижней криволинейной стенки 3, разделителя 4 потока, канала 5 очищенного воздуха, выходного канала 6 отвода пылевого концентрата, перемычек 7, замыкающих криволинейные стенки 2 и 3, конфузорного участка 13 и диффузорного участка 14.
Одно из поперечных сечений каналов заявляемого пылезащитного устройства изображенное на фиг.3 содержит дуги 15 и 16 концентрических окружностей и замыкающие перемычки 7.
Схема компоновки предлагаемого пылезащитного устройства инерционного типа совместно с двигателем летательного аппарата на фиг.4 содержит пылезащитное устройство 8, схематично изображенное на фиг.1 - 3, газогенератор 9, редуктор 10, вал 11 привода.
Работа пылезащитного устройства инерционного типа осуществляется следующим образом.
Загрязненный частицами пыли, песка и др. воздух через входной коллектор 1 (фиг.1) засасывается в канал 12 фиг.2 пылезащитного устройства. От входного сечения до наиболее узкого сечения канала 12, конфузорный участок 13, поступающий поток разгоняется ввиду конфузорности канала 12 и разгоняет попавшие в канал 12 вместе с входящим воздухом загрязняющие его частицы. Далее, за конфузорным участком 13 расположен диффузорный участок 14 канала 12, после которого единый поток разделяется разделителем 4 на два самостоятельных потока. Основная часть потока, примерно 80-85%, очищенная от загрязняющих частиц, по каналу 5 отвода очищенного воздуха следует к компрессору двигателя. Другая часть потока, примерно 15-20%, вместе с отсепарированными частицами направляется в выходной канал 6 отвода пылевого концентрата. Сепарация частиц пыли в криволинейном канале 12 предлагаемого пылезащитного устройства происходит как вследствие инерционных сил, действующих на частицы в результате их разгона в первой конфузорной части канала 13, фиг.5, так и вследствие отскоков частиц от стенок 2 и 3 канала 12 в выходной канал 6 отвода пылевого концентрата, фиг.6.
Расчетными и экспериментальными исследованиями получены следующие основные характеристики предлагаемого пылезащитного устройства инерционного типа: степень очистки 83-85% по массе от кварцевой пыли типа “крупная АС” по стандарту (размер частиц 0-200 мкм); степень очистки 93-96% по массе от кварцевой пыли типа “С” по стандарту (размер частиц 40-1000 мкм); степень очистки 90-100% от посторонних предметов; потери полного давления в очищенном воздухе 150-160 кг/м2.
Таким образом, предлагаемое пылезащитное устройство инерционного типа не уступает по эффективности известным осесимметричным кольцевым пылезащитным устройствам с криволинейными каналами, используемым при осевом подводе воздуха к компрессору, и может быть, как и противопоставляемые технические решения, снабжено противообледенительной системой, но в отличие от них заявляемое пылезащитное устройство удобно для компоновки на газотурбинном двигателе, имеющем боковой подвод воздуха к компрессору. Предлагаемое пылезащитное устройство инерционного типа применимо для защиты газотурбинных двигателей от песка, пыли и посторонних предметов на вертолетах и самолетах местных воздушных линий, а также может быть применено с той же целью и в других приложениях, в том числе и на наземных испытательных стендах.
Формула изобретения
Пылезащитное устройство инерционного типа, преимущественно для двигателей летательного аппарата, выполненное в виде криволинейного канала, образованного верхней и нижней криволинейными стенками с начальным конфузорным участком и последующим диффузорным участком, на выходе из которого установлен разделитель потока, образующий соответственно с нижней и верхней стенками канал отвода очищенного воздуха и канал отвода пылевого концентрата, отличающееся тем, что контуры каждого поперечного сечения его каналов образованы двумя дугами концентрических окружностей и двумя замыкающими контур перемычками между дугами.
РИСУНКИ
