Защитное устройство воздухозаборника летательного аппарата

Изобретение относится к авиационному оборудованию. Устройство содержит две секции в виде каркаса с сеткой, поворачиваемые в канале воздухозаборника. В выпущенном положении между секциями имеется зазор, а в проекции на плоскость, перпендикулярную каналу воздухозаборника, имеется перекрытие передних краев секций. Первая из секций соединена с второй кинематической связью, передающей вращение валов, на которых закреплена первая секция и с которыми соединен силовой привод, валам, где закреплена вторая секция. Каждая секция состоит как минимум из двух частей и имеет как минимум одну ось складывания, относительно которой части секции могут складываться. В местах установки валов обшивка воздухозаборника имеет панели. Техническим результатом изобретения является повышение надежности функционирования защитного устройства и повышение эксплуатационной технологичности. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к авиационному оборудованию, в частности к конструкциям воздухозаборников летательных аппаратов (ЛА), снабженных устройством защиты силовой установки от попадания посторонних предметов.

Необходимость установки защитного устройства вызвана возможностью попадания в воздушный тракт силовой установки посторонних предметов с аэродромного покрытия или мелких птиц на режимах взлета-посадки и при рулении ЛА. Для устранения попадания используют различные конструкции с сетками.

Сетки типа описанных в патентах США №№2931460, 3871844, 4833879 стационарно закреплены в воздухозаборнике силовой установки. Такие конструкции на основных режимах полета препятствуют подаче в двигатели необходимого потока воздуха.

Известны конструкции защитных устройств воздухозаборников силовых установок, в которых сетки закреплены на нескольких сегментах круга (см. патенты США №№2695074, 2623610, 2618358, 2704136, 2747685, 2709499, 2704136, 2835342, 2812036). Сегменты подобны лепесткам и перемещаются между выпущенным или убранным положениями исполнительными механизмами. В выпущенном положении сегменты стыкуются и перекрывают поток воздуха, в убранном положении примыкают к обшивке канала воздухозаборника. Т.к эти конструкции содержат большое количество сегментов, возникают следующие проблемы:

- при монтаже необходима подгонка сегментов как в выпущенном, так и в убранном положении,

- на каждый сегмент должно быть передано управление от исполнительного механизма, вследствие чего увеличивается число деталей, усложняется конструкция, уменьшается ее надежность и увеличивается вес.

Наиболее близким к предлагаемому решению является убирающееся защитное устройство для воздухозаборников газотурбинных двигателей, описанное в патенте США №2944631. Оно может быть применено для воздухозаборников как круглой, так и другой формы, например эллиптической или прямоугольной. Защитное устройство содержит две секции, каждая из которых установлена поворачиваемой относительно оси, расположенной поперек канала воздухозаборника, так что в выпущенном положении секции перекрывают весь канал, передние края секций смыкаются между собой, другие края секций смыкаются со стенками канала воздухозаборника. Секции имеют каркас, который поддерживает сетки, предназначенные для улавливания грязи и посторонних предметов. В убранном положении секции располагаются вне проходящего потока, позволяя воздуху беспрепятственно проходить в силовую установку, поэтому форма секций соответствует форме стенок канала воздухозаборника так, что они образуют фрагменты стенки канала.

Оси, на которых установлены секции, могут быть параллельны или даже совпадать. В предпочтительном (по мнению авторов патента США №2944631) варианте секции установлены на общей оси, расположенной в центре канала поперек его, и передние края секций смыкаются в плоскости, содержащей указанную ось. При этом секции связаны кинематически посредством кулисного механизма и поворачиваются силовым приводом (гидроцилиндром), прикрепленным к краю одной из секций.

Конструкция такого защитного устройства имеет следующие недостатки:

- сложна регулировка для обеспечения смыкания передних краев секций в выпущенном положении и вписываемости их в обводы канала в убранном положении (при отсутствии точного смыкания передних краев секций в этой конструкции возможно попадание грязи в двигатель, при отсутствии вписываемости в канале возможны срывы потока с выступающих кромок),

- для обеспечения смыкания передних кромок необходимо иметь строго симметричную поверхность стенок канала в зоне установки защитного устройства, т.е. цилиндрическую, коническую, эллиптическую или прямоугольную,

- оси вращения секций должны лежать в одной плоскости (в частности, быть параллельными или совпадать),

- установка обеих секций на одной общей оси вращения усложняет конструкцию узлов вращения секций,

- конструкция не позволяет снять для ремонта только одну секцию, не нарушая установки другой,

- при длинном, сужающемся к входу канале сложно вынуть секцию через вход канала (нужно снимать двигатель для демонтажа секции из канала),

- кулисный механизм синхронизации поворота секций имеет большие потери на трение и тягами связан с каркасом секций, которые от этого испытывают дополнительную нагрузку.

Задачей настоящего изобретения является увеличение надежности функционирования защитного устройства и повышение эксплуатационной технологичности защитного устройства, в частности устранение проблем, связанных с необходимостью обеспечения смыкания передних краев секций и их демонтажа из канала.

Задача решается с помощью защитного устройства воздухозаборника летательного аппарата, содержащего две секции, каждая из которых представляет собой каркас с закрепленной на нем сеткой и установлена внутри канала воздухозаборника с возможностью поворота так, что в выпущенном положении секции перекрывают сечение канала воздухозаборника, а в убранном положении образуют фрагменты стенки канала воздухозаборника, отличающегося тем, что упомянутые секции установлены так, что в выпущенном положении между секциями имеется зазор и при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную каналу воздухозаборника в месте установки защитного устройства, имеется перекрытие передних краев секций.

Упомянутая возможность поворота упомянутых секций осуществлена за счет того, что они установлены каждая на своей оси поворота, а упомянутые зазор и перекрытие образованы за счет подбора взаимного расположения этих осей.

Упомянутая возможность поворота упомянутых секций реализована за счет того, что первая из упомянутых секций управляется силовым приводом и соединена с второй секцией кинематической связью, обеспечивающей синхронность перемещения секций из убранного положения в выпущенное положение и обратно.

Упомянутое управление силовым приводом первой секцией реализовано так, что первая секция закреплена на валах, которые вращаются относительно оси поворота секции и с которыми соединен силовой привод.

Вторая секция закреплена на валах, которые вращаются относительно оси поворота этой секции, а упомянутая кинематическая связь выполнена так, что она передает вращение валов, на которых закреплена первая секция, валам, на которых закреплена вторая секция.

Каждая секция состоит из как минимум двух частей и имеет как минимум одну ось складывания, относительно которой части каждой секции могут быть сложены.

В местах установки упомянутых валов обшивка канала воздухозаборника имеет панели, утапливаемые при повороте упомянутых секций в выпущенное положение.

Предлагаемое решение позволяет:

- избежать вообще необходимости обеспечения точного смыкания передних краев секций, так как препятствие для грязи и посторонних предметов в области предполагаемого смыкания секций образуется за счет того, что передний край одной секции смещен относительно переднего края другой секции с образованием перекрытия,

- смещение края одной секции относительно края другой секции в направлении вдоль канала воздухозаборника позволяет упростить регулировку секций в выпущенном положении, т.к. не требуется точная подгонка краев,

- т.к. края не смыкаются, ослабляются требования к форме секций и форме канала воздухозаборника: они могут не обладать симметрией, обеспечивающей точное смыкание краев, поэтому канал может быть несимметричным,

- за счет соединения силового привода с валами можно передать управляющее усилие на поворот секций кратчайшим путем и избежать деформаций секции, которые возникают, когда силовой привод соединен с краем секции,

- разнесение осей вращения секций защитного устройства позволяет разместить между ними кинематическую связь и повысить надежность синхронизации поворота секций,

- за счет того, что кинематическая связь передает движение с вала на вал, избежать деформаций второй секции,

- существенно облегчить эксплуатацию (вынимание секций) защитного устройства за счет того, что каждая из секций установлена на отдельной оси вращения и каждая имеет ось складывания.

На фиг.1 показан канал воздухозаборника с защитным устройством с секциями в убранном положении в изометрии.

На фиг.2 показано продольное сечение канала с защитным устройством с секциями в убранном положении.

На фиг.3 изображен канал воздухозаборника с защитным устройством с секциями в выпущенном положении в изометрии.

На фиг.4 показано продольное сечение канала с защитным устройством с секциями в выпущенном положении.

Защитное устройство воздухозаборника ЛА содержит две секции 1 и 2, каждая из которых представляет собой каркас 7 с закрепленной на нем сеткой 3 и установлена внутри канала 4 воздухозаборника с возможностью поворота между выпущенным и убранным положениями так, что в выпущенном положении секции 1 и 2 перекрывают сечение канала 4 воздухозаборника (см. фиг.3, 4), а в убранном - образуют фрагменты стенки канала 4 воздухозаборника (см. фиг.2).

Секции 1 и 2 установлены так (см. фиг.4), что в выпущенном положении между секциями имеется зазор А (наличие зазора А означает, что передний край одной секции 1 не касается переднего края другой секции 2 и наоборот) и при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную каналу воздухозаборника в месте установки защитного устройства, имеется перекрытие Б передних краев секций (наличие перекрытия означает, что проекции секций на эту плоскость накладываются друг на друга вблизи передних краев - перекрываются). В случае, показанном на чертежах, секция 1 расположена выше секции 2 и перекрытие выполнено так, что передний край 6 нижней секции 2 смещен относительно переднего края 5 верхней секции 1 вверх.

Возможность поворота секций 1 и 2 осуществлена за счет того, что они установлены на осях поворота 9 и 10 соответственно. Секции установлены каждая на своей оси поворота, т.е. оси 9 и 10 не совпадают и вообще могут быть расположены произвольно одна относительно другой (при непрямом канале воздухозаборника оси 9 и 10 могут быть даже непараллельны).

Зазор А и перекрытие Б секций образованы за счет подбора расположения осей 9 и 10 таким образом, чтобы это расположение совместно с формой секций обеспечивало необходимые величины А зазора 7 и перекрытия Б. Необходимые величины зазора и перекрытия определяются экспериментально. На фиг.4 как величина зазора А обозначено расстояние между передними кромками секций в направлении вдоль канала воздухозаборника, а как величина перекрытия Б - длина отрезка, на котором перекрываются проекции секций 1 и 2 на плоскость, перпендикулярную каналу воздухозаборника.

Одна из секций, например первая секция 1, управляется силовым приводом 11 и соединена с второй секцией 2 кинематической связью 12, обеспечивающей синхронность перемещения секций из убранного положения в выпущенное положение и обратно.

Установка секций 1 и 2 на осях 9 и 10 реализована таким образом, что каждая сторона секции 1 закреплена на одном из двух соосных валов 13, осью вращения которых является ось 9 поворота секции 1, а каждая сторона секции 2 - на одном из двух соосных валов 14, осью вращения которых является ось 10 поворота секции 2. Валы 13 и 14 не перекрывают канал 4 воздухозаборника. Управление секцией 1 реализовано так, что силовой привод 11 соединен с каждым из валов 13 и может их вращать. Это позволяет избежать перекосов. Кинематическая связь 12 установлена с обеих сторон секций 1 и 2 и выполнена так, что она передает вращение валов 13 к валам 14.

Каждая секция 1 и 2 состоит из как минимум двух частей и имеет ось складывания 15, относительно которой части каждой секции могут быть сложены для уменьшения их габаритов. Складывание может быть осуществлено, например, за счет шомпольного соединения по оси 15.

В местах установки валов 13 и 14 обшивка канала 4 имеет подвижные панели 16 и 17, вписанные в обводы канала воздухозаборника при убранном положении секций 1 и 2 и утапливаемые при повороте секций 1 и 2 в выпущенное положение.

Зазоры между краями секций 1 и 2 и обшивкой канала 4 настолько малы, что невозможно попадание посторонних предметов снова в канал 4. Пространство 18 над верхней секцией 1 сообщается с пространством 19 под нижней секцией 2 через боковые каналы 20 в каркасе воздухозаборника для сбора посторонних предметов в мусоросборнике 21, который находится под нижней секцией 2. Расположение мусоросборника 21 выбрано под нижней секцией 2 с таким расчетом, чтобы попавшие туда предметы не были увлечены потоком воздуха в силовую установку. В мусоросборнике 21 имеется люк 22 для извлечения мусора.

Защитное устройство воздухозаборника работает следующим образом.

На стоянке перед запуском двигателя секции 1 и 2 защитного устройства поворачиваются относительно осей 9 и 10 соответственно за счет того, что силовые приводы 11 вращают валы 13, на которых закреплена секция 1, а кинематическая связь 12 передает это вращение на валы 14, на которых закреплена секция 2. Секции перемещаются в выпущенное положение.

При повороте секции 1 и 2 давят на подвижные панели 16 и 17 обшивки канала 4 и утапливают их в стенки канала 4.

В выпущенном положении передний край 6 второй секции 2 смещен с образованием зазора относительно переднего края 5 первой секции 1 в продольном направлении (вдоль канала 4) и вверх с образованием перекрытия в вертикальном направлении в плоскости, перпендикулярной каналу воздухозаборника в месте установки защитного устройства, как описано выше и показано на чертежах.

После запуска двигателя и движения ЛА по взлетно-посадочной полосе воздушный поток, поступающий к силовой установке, проходит по каналу 4 воздухозаборника через сетки 3 секций 1 и 2. Попадание посторонних предметов в силовую установку через зазор между секциями 1 и 2 исключено благодаря перекрытию 8, т.к. перекрытие с зазором образует перпендикулярный каналу 4 воздухозаборника профилированный канал, по которому не могут перемещаться предметы, которые движутся в потоке воздуха и сами не могут резко изменить направление своего движения. При этом, чем тяжелее посторонние предметы, тем менее они способны отклоняться при изменении направления воздушного потока, следовательно, меньше вероятность того, что они пройдут через упомянутый профилированный канал.

После взлета ЛА секции 1 и 2 силовым приводом 11 переводятся в убранное положение. Движение привода 11 передается валам 13, а через кинематическую связь 12 - валам 14. Поэтому секции 1 и 2 поворачиваются и вписываются в обводы канала 4. Подвижные панели 16 и 17 обшивки канала 4 вновь становятся заподлицо с обшивкой канала 4, закрывая передние края 5 и 6 секций 1 и 2 в местах установки валов 13 и 14.

В процессе перемещения секций 1 и 2 в убранное положение посторонние предметы с аэродромного покрытия и мелкие птицы, задержанные сетками 3 секций 1 и 2, попадают в пространства 18 и 19 между секциями 1 и 2 и стенками каркаса воздухозаборника. Посторонние предметы, задержанные верхней секцией, после ее уборки по боковым каналам 20 попадают в мусоросборник 21. Предметы, задержанные нижней секцией 2, в процессе ее уборки попадают туда сразу.

При посадке секции 1 и 2 защитного устройства вновь становятся в выпущенное положение. После приземления и заруливания на стоянку силовая установка отключается, секции 1 и 2 становятся в убранное положение, обеспечивая визуальный осмотр канала 4 и первых ступеней компрессора силовой установки.

Посторонние предметы удаляются из мусоросборника 21 после посадки ЛА через люк 22.

Обслуживание защитного устройства осуществляют следующим образом.

В том случае, когда необходимо вынуть из канала 4 одну секцию или обе без съема двигателя, отсоединяют силовой привод 11 и кинематическую связь 12 от валов 13 и 14, валы 13 и 14 выводят из зацепления с секциями 1 и 2, вытягивая секции внутрь канала 4 за счет того, что секции имеют оси складывания 15. Секции складываются и вынимаются через вход воздухозаборника.

Установка секций проводится в обратном порядке.

1. Защитное устройство воздухозаборника летательного аппарата, содержащее две секции, каждая из которых представляет собой каркас с закрепленной на нем сеткой и установлена внутри канала воздухозаборника с возможностью поворота так, что в выпущенном положении секции перекрывают сечение канала воздухозаборника, а в убранном положении образуют фрагменты стенки канала воздухозаборника, отличающееся тем, что упомянутые секции установлены так, что в выпущенном положении между секциями имеется зазор, и при этом в проекции на плоскость, перпендикулярную каналу воздухозаборника в месте установки защитного устройства, имеется перекрытие передних краев секций.

2. Защитное устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутая возможность поворота упомянутых секций осуществлена за счет того, что они установлены каждая на своей оси поворота, а упомянутые зазор и перекрытие образованы взаимным расположением этих осей.

3. Защитное устройство по п.2, отличающееся тем, что упомянутая возможность поворота упомянутых секций реализована за счет того, что первая из упомянутых секций управляется силовым приводом и соединена со второй секцией кинематической связью, обеспечивающей синхронность перемещения секций из убранного положения в выпущенное положение и обратно.

4. Защитное устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутое управление силовым приводом первой секцией реализовано так, что первая секция закреплена на валах, которые вращаются относительно оси поворота секции и с которыми соединен силовой привод.

5. Защитное устройство по п.4, отличающееся тем, что вторая секция закреплена на валах, которые вращаются относительно оси поворота этой секции, а упомянутая кинематическая связь выполнена так, что она передает вращение валов, на которых закреплена первая секция, валам, на которых закреплена вторая секция.

6. Защитное устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что каждая секция состоит из как минимум двух частей и имеет как минимум одну ось складывания, относительно которой части каждой секции могут быть сложены.

7. Защитное устройство по п.4, отличающееся тем, что в местах установки упомянутых валов обшивка канала воздухозаборника имеет панели, утапливаемые при повороте упомянутых секций в выпущенное положение.