Вращающийся входной обтекатель для турбомашины, содержащий эксцентрично расположенную концевую часть

Вращающийся входной обтекатель турбомашины для летательного аппарата имеет ось вращения. Обтекатель содержит передний конус, определяющий переднюю концевую часть входного обтекателя. Указанная передняя концевая часть расположена эксцентрично относительно указанной оси вращения входного обтекателя. Указанный передний конус является усеченным поверхностью сечения, определяющей указанную переднюю концевую часть входного обтекателя. Предпочтительно указанный передний конус выполнен наклонным, причем его ось наклонена относительно оси вращения входного обтекателя. Достигается эффективное удаление льда с входного обтекателя для турбомашины за счёт центробежных сил. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области турбомашин и, в частности, к турбомашинам летательных аппаратов, предпочтительно типа турбореакторов. Более точно, изобретение относится к вращающемуся входному обтекателю, которым оборудованы эти турбомашины.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Такие вращающиеся входные обтекатели обычно состоят из двух частей, соединенных друг с другом, причем передняя часть имеет форму конуса, а задняя часть имеет форму кольца. В патенте GB 1557856, опубликованном 12 декабря 1979 года, раскрыт обтекатель, имеющий заднюю концевую часть заднего кольца, расположенную на одном уровне с платформами лопаток вентилятора, располагаясь в аэродинамической непрерывности перед ними.

Передний конус имеет переднюю концевую часть в виде вершины конуса, центрированной по оси вращения входного обтекателя, соответствующей также продольной оси вентилятора и узлу турбомашины.

Эта вершина известна как точка турбомашины, способствующая нарастанию льда, учитывая, что ее центрирование по оси вращения не позволяет применять значительные центробежные силы. В результате этого лед, образующийся на вершине переднего конуса, перед тем как оторваться может достигнуть больших размеров с риском, при отрыве от этой вершины, повредить лопатки вентилятора, сталкиваясь с ними.

Для противодействия такому риску известна система оттаивания, целью которой является то, чтобы лед, скопившийся на вершине переднего конуса, выбрасывался до достижения критических размеров. Однако система такого типа является дорогостоящей из-за массы и габаритных размеров и, в частности, особенно деликатной установки по причине вращающегося характера входного обтекателя, который оборудован такой системой.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью изобретения является устранение, по меньшей мере, частично вышеуказанных недостатков, относящихся к предшествующему уровню техники.

С этой целью, объектом изобретения, прежде всего, является вращающийся входной обтекатель для турбомашины, указанный обтекатель имеет ось вращения и содержит один передний конус, образующий переднюю концевую часть обтекателя. Согласно настоящему изобретению эта передняя концевая часть расположена эксцентрично относительно оси вращения входного обтекателя, причем указанный передний конус является усеченным поверхностью сечения, определяющей указанную переднюю концевую часть входного обтекателя.

Таким образом, при работе, когда лед скапливается на передней концевой части входного обтекателя, эксцентричное расположение этой концевой части предпочтительным образом приводит к тому, что лед подвергается действию последовательных центробежных сил. Эти силы благоприятствуют выбросу льда и позволяют ему оторваться от переднего стержня до того, как он достигнет критического размера, вызывающего риск повреждения лопаток вентилятора, расположенного на выходе.

Как следствие, преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно основывается на простой концепции, гарантирующей высокую степень надежности и необременительность относительно стоимости и габаритных размеров. Достижение этого преимущества путем усечения переднего конуса значительно способствует простоте концепции.

Согласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения указанный передний конус является наклонным по оси, наклонной относительно указанной оси вращения входного обтекателя. Однако, также возможно, чтобы передний конус был прямым, то есть, чтобы его ось совпадала с указанной осью вращения входного обтекателя. Преимущество заключается, таким образом, в возможности начинать с классического согласно предшествующему уровню техники переднего конуса и выполнить усечение для того, чтобы прийти к желаемому воплощению.

Предпочтительно, указанная поверхность усечения по существу плоская, наклонная относительно плоскости, ортогональной к оси вращения входного обтекателя.

Как раскрыто выше, в независимости от рассматриваемого варианта воплощения изобретения предпочтительно вращающийся входной обтекатель имеет, в направлении спереди назад, указанный передний конус и заднее кольцо.

И, наконец, объектом изобретения является турбомашина, предпочтительно для летательного аппарата, содержащая вращающийся входной обтекатель, такой как описанный выше.

Другие преимущества и признаки изобретения будут раскрыты в нижеследующем неограничительном детальном описании.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описание будет сделано со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

Фиг.1 показывает половинный вид в продольном разрезе передней части турбомашины летательного аппарата согласно одному из предпочтительных вариантов воплощения настоящего изобретения;

Фиг.2 показывает схематично в увеличенном масштабе вращающий входной обтекатель, которым оборудована турбомашина, показанная на фиг.1; и

Фиг.3 показывает схематичный общий вид переднего конуса, которым оборудован вращающийся входной обтекатель, показанный на фиг.2.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ

На фиг.1 согласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения показана передняя часть 1 турбомашины для летательного аппарата типа турбореактора.

На фиг.1 представлен только компрессор 3 низкого давления генератора газа, который является, например, двухконтурным.

Турбомашина имеет в направлении основного потока текучей среды, проходящего через эту турбомашину от передней части в направлении задней части, как показано схематично стрелкой 9, воздухозаборник 14, вентилятор 6, наконечник 14 для разделения потока, от которого отходит первичный кольцевой канал 16 и вторичный кольцевой канал 18, расположенный радиально наружу относительно первичного канала 16, и внутреннее кольцо 10 для поддерживания направляющих лопаток 12 выхода вентилятора. Понятно, что каждый из классических элементов, известный специалисту в данной области техники, имеет кольцевую форму, центрированную по продольной оси 22 турбомашины.

Таким образом, поток воздуха F, пересекающий вентилятор 6, разделяется на два различных потока в направлении от входа, будучи в контакте с передним концом наконечника 14 для разделения, а именно разделения на первичный поток F1, проникающий в канал 16, и вторичный поток F2, проникающий в канал 18 и пересекающий направляющие лопатки 12 выхода вентилятора.

Кроме этого турбомашина содержит на своем переднем конце входной вращающийся обтекатель 30, жестко соединенный при вращении с вентилятором 6. Известным образом, обтекатель 30 имеет передний конус 32 с осью 33, и заднее кольцо 36, неподвижно установленное на конусе 32, предпочтительно болтами 38. Его задняя концевая часть находится на одном уровне с платформами 40 лопаток 42 вентилятора, находясь в аэродинамической непрерывности перед этими платформами.

Одной из особенностей настоящего изобретения является тот факт, что передняя концевая часть 44 вращающего входного обтекателя 30 расположена эксцентрично относительно оси 34 вращения этого обтекателя 30, при этом ось 34 также соответствует оси вентилятора 6, и в общем продольной оси 22 турбомашины.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения, представленном на фиг.1-3, эксцентричное расположение передней концевой части 44 достигается при помощи переднего прямого конуса 32, ось 33 которого совпадает с осью вращения 34 конуса и продольной осью турбомашины 22. Более того, передняя часть этого конуса усечена по существу плоской поверхностью 70 сечения, наклоненной относительно плоскости P, ортогональной к осям 22 и 34, на угол B, который, например, заключен между 1° и 15°. Таким образом, именно усечение позволяет образовать переднюю эксцентричную концевую часть 44, поскольку оно соответствует самой передней точке эллипса 72, образованного пересечением конуса 32 и по существу плоской поверхностью сечения 70, как это видно на фиг.3.

Следует отметить, что можно рассмотреть похожее воплощение с наклонным передним конусом 32, а именно конусом, имеющим ось 33, наклонную относительно оси вращения 34.

Известным образом передний конус 32 может быть оборудован уравновешивающим валиком 50, выполненным внутри вблизи от болтового соединения с задним кольцом 36. Назначение этого валика 50 компенсировать дисбаланс, причем толщина валика изменяется в окружном направлении, как это схематично показано на фиг.2. Его изготовление может заключаться в выполнении отверстия 52 с осью 54, смещенной относительно осей 22, 34. Для дополнения к уравновешивающему валику 50 и с целью компенсировать дисбаланс, появляющийся по существу в результате смещения переднего конца 44 относительно оси 34 вращения, предусматривают другой уравновешивающий валик 62, выполненный внутри вблизи переднего конца 44. Этот валик 62 имеет толщину, изменяющуюся в окружном направлении, как это схематично показано на фиг.2, для его изготовления также можно выполнить отверстие 64 с осью 66, смещенной относительно осей 22, 34. По очереди или одновременно дисбаланс может быть компенсирован изменяющейся в окружном направлении толщиной слоя, образующего конус 32.

Когда вентилятор и входной обтекатель с эксцентрично расположенной передней концевой частью 44, на которой образовался лед 60, вращаются, лед подвергается действию последовательных центробежных сил, способствующих его отрыву от обтекателя.

Разумеется, специалист в данной области техники может внести различные изменения в настоящее изобретение, описание которого дано только в рамках неограничительного примера.

1. Вращающийся входной обтекатель (30) для турбомашины, имеющий ось (34) вращения, который содержит передний конус (32), определяющий переднюю концевую часть (44) входного обтекателя, отличающийся тем, что указанная передняя концевая часть (44) расположена эксцентрично относительно указанной оси (34) вращения входного обтекателя, причем указанный передний конус (32) является усеченным поверхностью (70) сечения, определяющей указанную переднюю концевую часть (44) входного обтекателя.

2. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что указанный передний конус (32) выполнен наклонным, причем его ось (33) наклонена относительно оси (34) вращения входного обтекателя.

3. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что указанный передний конус (32) является прямым по оси (33), совпадающей с указанной осью (34) вращения входного обтекателя.

4. Обтекатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанная поверхность (70) сечения по существу является плоской, наклонной относительно плоскости (P), ортогональной к оси (34) вращения входного обтекателя.

5. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что имеет в направлении спереди назад указанный передний конус (32) и заднее кольцо (36).

6. Турбомашина (1), предпочтительно для летательного аппарата, содержащая вращающийся входной обтекатель (44) по одному из предыдущих пунктов.