DEVICE TO PROTECT TURBOJET ENGINE AGAINST INGRESS OF FOREIGN MATTERS
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ ПОПАДАНИЯ ПОСТОРОННИХ ПРЕДМЕТОВ

Изобретение относится к авиационному оборудованию, в частности к воздухозаборникам турбореактивных двигателей.
Известны устройства для защиты турбореактивного двигателя, основанные на сепарации посторонних предметов, содержащие установленные во входном канале между воздухозаборником и двигателем либо неподвижные лопатки, установленные под углом к направлению движения воздуха (см. патент США №3362155, кл. 60-39. 09.1968 [1]), либо одноступенчатый ротор с повернутыми к продольной оси радиальными лопатками и приводом (см. патент США №3979903, кл. 60-39. 09.1976
[2]; а.с. СССР №865694, кл. В64D 33/02, F02С 7/04, 1977 [3]), либо подвижную ромбовидную панель, имеющую возможность возвратно-поступательного горизонтального перемещения (патент РФ на изобретение №2205135, кл. В64D 33/02, F02С 7/05, 2001 [4]).
Недостатками всех известных устройств являются значительная сложность, большой вес и габариты конструкции за счет сложности приводных механизмов, низкие эффективность и надежность защиты, большие гидравлические сопротивления на входе в двигатель на нерабочих режимах со значительными возмущающими воздействиями на поток.
Известны также устройства для защиты турбореактивного двигателя, имеющие возможность удаления защитных элементов из канала воздухозаборника на нерабочих режимах, выполненные в виде соединенных со штоками гидроцилиндров управления поворотных защитных экранов либо сеточного типа (см. патент РФ на изобретение №2205136, кл. В64D 33/02; F02С 7/05, 2001 [5]; патент РФ на изобретение №2271964, кл. В64D 33/02, F02С 77055, 2004 [6], либо типа аэродинамических элементов в форме малого крыла /см. патент РФ на изобретение №2168646, кл. F02С 7/05, В64D 33/02, 1999 [7]).
Недостатками известных устройств является предельная сложность как самой защитной конструкции, так и механизмов управления, большой вес и габариты, что резко ограничивает возможности их использования.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для защиты турбореактивного двигателя от попадания посторонних предметов, содержащее установленные в корпусе воздухозаборника со смещением друг относительно друга в осевом направлении вдоль геликоидальных линий защитные элементы аэродинамической формы, выполненные из волокнистых пленкоподобных или проволочноподобных элементов, а также из пластмассовых материалов, (см. патент РФ на изобретение №1658825, кл. F02С 7/05, 1981 [8]), принятое за прототип.
Недостатком устройства-прототипа являются несмотря на аэродинамические формы защитных элементов их осевое смещение друг относительно друга и расположение вдоль геликоидальных линий, сравнительно большие гидравлические сопротивления на входе в двигатель на нерабочих режимах, то есть значительные возмущающие воздействия на поток.
Сущность изобретения заключается в создании предельно простой конструкции устройства для защиты турбореактивного двигателя, обладающей высокой эффективностью защиты в рабочих режимах и минимальными возмущающими воздействиями на поток в нерабочих режимах как за счет возможности удаления защитных элементов из канала воздухозаборника в нерабочих режимах без использования сложной системы гидроэлектромеханического привода, так и за счет создания оригинальной конструкции ферромагнитных защитных элементов.
Технический результат - снижение возмущающих воздействий на поток в нерабочих режимах при сохранении эффективности зашиты турбореактивного двигателя.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для защиты турбореактивного двигателя от попадания посторонних предметов, содержащем установленные в корпусе воздухозаборника со смещением друг относительно друга в осевом направлении проволочноподобные упругие защитные элементы, особенность заключается в том, что защитные элементы выполнены в виде набора отдельных отрезков, размещенных вдоль образующих на внутренней поверхности корпуса воздухозаборника, прикрепленных к последнему по своим концам и снабженных надетыми на них в средней свободной части с плотным обжатием ферромагнитными деталями, а в центральной части корпуса вдоль его продольной оси установлена цилиндрическая катушка с сердечником аэродинамической формы, подключенная к генератору постоянного и синусоидального электрических сигналов с регулируемыми амплитудой и частотой.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен корпус воздухозаборника с предлагаемым устройством, общий вид с продольным разрезом (пунктиром показано положение защитных элементов в нерабочем режиме); на фиг.2 и фиг.3 - вид А на фиг.1 соответственно в рабочем и нерабочем режимах устройства.
Устройство для защиты турбореактивного двигателя от попадания посторонних предметов содержит установленные в корпусе 1 воздухозаборника 2 со смещением друг относительно друга в осевом направлении проволочноподобные защитные элементы 3, выполненные в виде набора отдельных отрезков, размещенных параллельно друг другу вдоль образующих на внутренней поверхности корпуса 1 воздухозаборника 2, прикрепленных к последнему по своим концам и снабженных надетыми на них в средней свободной части с плотным обжатием ферромагнитными деталями 4, при этом в центральной части корпуса 1 вдоль его продольной оси установлена с помощью радиальных стоек 5 цилиндрическая катушка 6 с ферромагнитным сердечником 7 аэродинамической формы, подключенная к генератору постоянного и синусоидального электрических сигналов с регулируемыми амплитудой и частотой (последний на чертежах не показан). Отрезки защитных проволочноподобных элементов 3, закрепленные по свободным концам на внутренней поверхности корпуса 1 как друг за другом в осевом направлении, так и параллельно друг другу по образующим корпуса, выполнены из пластмасс арамидных смол полипарафенилентерефталаполиамидного типа, таких как "Кевлар" или "Тварен", при этом они являются одновременно прочными, упругими и температуростойкими. Ферромагнитные детали 4 выполнены либо в виде втулок с осевым отверстием, либо сферической формы и плотно надеты на отрезки 3 защитных элементов, после чего закреплены в их средней свободной части путем плотного обжатия. Ферромагнитный сердечник 7 имеет аэродинамическую каплевидную форму в направлении набегающего на воздухозаборник воздушного потока.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
В нерабочих режимах устройства, то есть практически в любое время, кроме взлета и посадки самолета, электрический сигнал с генератора на катушку 6 с ферромагнитным сердечником 7 (электромагнит) не подается. При этом защитные элементы 3 (см. фиг.1 - пунктирные линий и фиг.3) прижаты к внутренней поверхности корпуса 1 воздухозаборника 2, то есть практически удалены из входного канала в двигатель, и возмущающих воздействий на поток практически не оказывают, гидравлическое сопротивление на входе в двигатель минимально. В рабочих режимах устройства, то есть в основном во время взлета и посадки самолета, при которых в воздухозаборник могут попасть посторонние предметы, подброшенные шасси и внесенные вихрем, поднятым между поверхностью взлетно-посадочной полосы и воздухозаборником, в катушку 6 электромагнита подается от генератора либо постоянный, либо синусоидальный электрические сигналы заданной амплитуды и частоты. При этом средняя свободная часть отрезков 3 защитных элементов с закрепленной на ней ферромагнитной деталью 4 притягивается к боковой поверхности катушки 6, заставляя защитный элемент 3 занять выгнутое дуговое положение (см. фиг.1 - сплошной линией и фиг.2). В этом положении защитные элементы 3 полностью перекрывают канал воздухозаборника 2 для подачи воздуха в двигатель. При этом защитные элементы 3 расположены как друг за другом в осевом направлении (см. фиг.1), так и рядом друг с другом в окружном направлении, оставляя необходимые зазоры для пропускания воздуха, но с высокой надежностью защищая двигатель от попадания посторонних предметов. Согнутые в дугу защитные элементы 3 обладают в продольном направлении воздухозаборника высокой упругостью и динамической жесткостью, что позволяет им интенсивно отбрасывать налетающие посторонние предметы из канала. В устройстве предусмотрена возможность работы в двух режимах: как при подаче в катушку 6 постоянного электрического сигнала с заданной амплитудой, так и синусоидального сигнала определенной частоты и амплитуды. В последнем случае защитные элементы 3 находятся все время в радиальном направлении в динамическом состоянии, а именно в режиме "дрожания". Такое состояние обеспечивает высокий коэффициент динамичности защитных элементов, повышенную эффективность отбрасывания ими посторонних предметов.
Таким образом, предложенное устройство, характеризуясь сравнительной простотой конструкции, малым весом, габаритами и не требуя сложных приводных механизмов, управляющих элементов и т.п., позволяет обеспечить высокую эффективность и надежность защиты двигателя в рабочих режимах, а с другой стороны - практически исключить возмущающие воздействия на поток в нерабочих режимах за счет возможности вывода защитных элементов из рабочего канала воздухозаборника.