Защитный кожух корпуса вентилятора авиационного газотурбинного двигателя

Изобретение относится к разработкам защитного кожуха корпуса вентилятора авиационного газотурбинного двигателя для улавливания обломков лопатки и фрагментов металлического корпуса вентилятора, устанавливаемого для снижения массы корпуса вентилятора. Указанный технический результат достигается в защитном кожухе корпуса вентилятора, включающем намотанную на него в зоне вращения лопаток ленту из технической ткани, на которой размещена удерживающая оболочка в виде полотна технической ткани из арамидных нитей с изолирующими по всей длине корпуса слоями полиэтиленовой пленки, затем слои препрега из такой же ткани из арамидных нитей, пропитанной связующим, а с внешней стороны оболочка защищена слоем гидроизоляционного материала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при производстве авиационного газотурбинного двигателя.

Известен защитный экран турбодвигателя, выполненный из сетки волокнистых лент, замотанных на внешнюю сторону статора, противоположную обращенной к ротору (пат. США №4452563 МПК F01D 25/24, 1997 г.). Такой экран является малоэффективным, поскольку волокнистые ленты легко разрываются и не могут защитить в достаточной степени статор. Можно для защиты статора использовать и многослойную ткань, имеющую вафельное переплетение, которую наматывают на внешнюю сторону статора. Но несмотря на увеличение поглощения энергии, которое обеспечивает эта структура для замедления движения осколков или остановки их вообще, это поглощение будет локализоваться в месте удара, и экран в этом месте будет пробит насквозь достаточно легко.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является конструкция защитного кожуха вентилятора газотурбинного двигателя, описанная в патенте США №6059525, МПК F01D 25/24, приоритет от 9 мая 2000 г.

Конструкция-прототип предусматривает многослойную намотку вначале лентой из арамидной ткани, расположенной напротив зоны вращения лопаток вентилятора и принимающей на себя основной динамический удар в случае обрыва (поломки) лопатки и пробития ею корпуса вентилятора. Сверху на ленту наматывают удерживающую оболочку полотном на всю длину корпуса, улавливающую обломки лопатки и фрагменты металлического корпуса вентилятора.

Недостатком данной конструкции является значительное сужение зоны защиты после первого удара за счет заужения и большой вытяжки удерживающих слоев (вспучивания оболочки).

Задачей изобретения является разработка конструкции защитного кожуха корпуса вентилятора, которая обеспечивала бы снижение веса корпуса вентилятора, применение отечественных материалов, повышала бы надежность защиты корпуса от разрушительного действия обломков лопаток и фрагментов корпуса вентилятора за счет

- применения технических тканей из арамидных нитей с высокой разрывной нагрузкой;

- применения в конструкции оболочки жесткого композитного внешнего слоя из препрега для увеличения зоны защиты.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в пункте 1 формулы изобретения, таких как защитный кожух корпуса вентилятора, включающий намотанную на него в зоне вращения лопаток ленту из технической ткани, на которой размещена удерживающая оболочка в виде полотна технической ткани из арамидных нитей с изолирующими по всей длине корпуса слоями полиэтиленовой пленки, затем слои препрега из такой же ткани из арамидных нитей, пропитанной связующим, а с внешней стороны оболочка защищена слоем гидроизоляционного материала.

Согласно пункту 2 формулы изобретения в качестве ленты и удерживающей оболочки используют технические ткани поверхностной плотностью 145-350 г/м² с разрывной нагрузкой не менее 3500-6350 Н по утку и основе из арамидных нитей.

Согласно пункту 3 формулы в качестве связующего предпочтительно используют эпоксидную основу.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - снижение веса корпуса вентилятора, обеспечение надежной баллистической защиты корпуса вентилятора авиадвигателя и удержание обломков лопаток и фрагментов разрушения корпуса.

Наличие слоев разрушения и слоев сдерживания из арамидной ткани и наличие в конструкции жесткого композитного внешнего слоя из препрега, обеспечивающих не только баллистическую и механическую стойкость оболочки, но и позволяющих сохранить за счет своей жесткости значительную часть зоны защиты и снизить величину вспучивания оболочки от воздействия обломка лопатки, тем самым повышая живучесть защиты.

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации и прилагаемым чертежом.

Защитный кожух включает в себя намотанную непосредственно на облегченный металлический корпус 1 вентилятора ленту 2 из технической ткани поверхностной плотностью 145 г/м² с разрывной нагрузкой не менее 3500 Н по утку и основе из арамидных нитей торговой марки Русар, шириной, равной ширине лопатки, и размещенную напротив зоны вращения лопаток вентилятора в количестве 20 слоев, и затем в виде полотна 3 из той же ткани, намотанного сверху в количестве 50 слоев, и изолирующего слоя в виде тонкой 0,06-0,1 мм полиэтиленовой пленки 4 по всей поверхности намотки, намотанной в 2-3 витка, затем 10 слоев той же ткани, пропитанной связующим (препрегом) 5, например эпоксидной смолой, с содержанием связующего, например, 20%-30%. Затем поверхность композитной внешней оболочки для гидроизоляции должна быть покрыта, например, эпоксидной эмалью 6.

Для изготовления защитного кожуха может быть использована и более тяжелая ткань, например, поверхностной плотностью 350 г/м² с разрывной нагрузкой не менее 6350 Н с соответствующим уменьшением количества слоев как ленты, так и слоев намотки удерживающей оболочки с учетом разрывной нагрузки. Допустимо и применение тканей с разной поверхностной плотностью. Например, лента наматывается из тяжелой ткани, а удерживающая оболочка - из более легкой.

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

1. Защитный кожух корпуса вентилятора, включающий намотанную на него в зоне лопаток ленту из технической ткани, на которой размещена удерживающая оболочка в виде полотна технической ткани из арамидных нитей с изолирующими по всей длине корпуса слоями полиэтиленовой пленки, затем слои препрега из такой же ткани из арамидных нитей, пропитанной связующим, а с внешней стороны оболочка защищена слоем гидроизоляционного материала.

2. Кожух по п.1, отличающийся тем, что с учетом разрывной нагрузки в качестве ленты и удерживающей оболочки используют технические ткани поверхностной плотностью 145-350 г/м² с разрывной нагрузкой не менее 3500-6350 Н по утку и основе из арамидных нитей.

3. Кожух по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего предпочтительно используют эпоксидную основу.