ВОЗДУХОЗАБОРНИК И СПОСОБ БОРЬБЫ С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ ВОЗДУХОЗАБОРНИКА ГОНДОЛЫ АВИАЦИОННОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
AIR INTAKE AND METHOD FOR FIGHTING AIR INTAKE OF AIRCRAFT TURBOJET POD

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к области авиационных турбореактивных двигателей и, в частности, относится к устройству борьбы с обледенением воздухозаборника гондолы авиационного турбореактивного двигателя.
Уровень техники
Как известно, летательный аппарат содержит один или несколько турбореактивных двигателей для обеспечения своего движения посредством ускорения воздушного потока, проходящего от входа к выходу в турбореактивном двигателе.
INT
EXT
На фиг. 1 показан турбореактивный двигатель 100, расположенный вдоль оси Х и содержащий вентилятор 101, установленный с возможностью вращения вокруг оси Х в наружной обечайке 102, чтобы ускорять воздушный поток F от входа к выходу. В дальнейшем термины «входной», «верхний по потоку», «выходной», «нижний по потоку» будут определяться относительно направления прохождения воздушного потока F. На своем входном конце турбореактивный двигатель 100 содержит воздухозаборник 200, имеющий внутреннюю стенку 201, обращенную к оси Х, и наружную стенку 202, расположенную противоположно к внутренней стенке 201, при этом стенки 201, 202 соединены между собой передней кромкой 203, называемой также «кромкой воздухозаборника». Таким образом, воздухозаборник 200 позволяет разделить входящий воздушный поток F на внутренний воздушный поток F, направляемый внутренней стенкой 201, и на наружный воздушный поток F, направляемый наружной стенкой 202. В дальнейшем термины «внутренний» и «наружный» будут определяться радиально относительно оси Х турбореактивного двигателя 100.
Как известно, во время полета летательного аппарата, учитывая условия температуры и давления, на уровне передней кромки 203 и внутренней стенки 201 воздухозаборника 200 может нарастать наледь, образуя куски льда, которые могут попасть в турбореактивный двигатель 100. Такого попадания следует избегать, чтобы увеличить срок службы турбореактивного двигателя 100 и сократить нарушения в его работе.
AC
AC
Чтобы устранить скапливание льда, как показано на фиг. 1 и как известно, во внутреннюю полость 204, образованную между внутренней стенкой 201 и наружной стенкой 202 воздухозаборника 200, подают горячий воздушный поток F. Такая циркуляция горячего воздуха позволяет за счет теплопроводности нагревать внутреннюю стенку 201 и избегать, таким образом, скапливания льда, который по мере своего скапливания тает. Такая циркуляция горячего воздушного потока F остается сложной, учитывая, что воздухозаборник 200 может выполнять также акустическую функцию и, как правило, может содержать ячеистую структуру на своей внутренней стенке 201. В связи с этим в документе FR2912781 и в документе WO2015/071609 было предложено выполнять каналы циркуляции горячего воздушного потока в ячеистой структуре.
Соответственно, известно также устройство борьбы с обледенением, которое содержит сквозные отверстия во внутренней стенке и в наружной стенке для нагнетания горячего воздушного потока. Такое техническое решение не является приемлемым, так как расходует большое количество энергии, поскольку воздух нагнетается точечно и лишь частично выполняет функцию борьбы с обледенением.
Известна также внутренняя стенка воздухозаборника, содержащая сквозные отверстия, равномерно распределенные на внутренней стенке, чтобы нагнетать горячий воздушный поток радиально наружу внутренней стенки в воздушный проточный тракт двигателя. На практике большое число сквозных отверстий значительно увеличивает расход горячего воздуха и отрицательно влияет на акустическую обработку. Это создает особенно сложную проблему для двигателя с большой степенью двухконтурности, который имеет воздухозаборник большого диаметра. Кроме того, эффективность нагнетания не является оптимальной, учитывая, что несколько сквозных отверстий совмещены на одной линии параллельно с осью турбореактивного двигателя, что снижает эффективность нагрева во время циркуляции поступающего воздушного потока от входа к выходу напротив двух сквозных отверстий, совмещенных по одной линии параллельно оси Х, с учетом равновесия давлений. Это повышает расход горячего воздуха. Кроме того, поверхность, расположенная между двумя линиями сквозных отверстий, нагревается в недостаточной степени, что влияет на качество борьбы с обледенением. Одной из задач настоящего изобретения является предупреждение любого скапливания льда и одновременное обеспечение эффективной и экономичной акустической обработки.
Кроме того, изобретение призвано предложить воздухозаборник, который имеет вышеупомянутые преимущества, будучи при этом простым и недорогим в изготовлении.
Раскрытие сущности изобретения
В связи с вышеизложенным изобретение относится к устройству борьбы с обледенением для воздухозаборника гондолы авиационного турбореактивного двигателя, расположенного вдоль оси Х и в котором проходит воздушный поток от входа к выходу, при этом воздухозаборник расположен в виде кольца вокруг оси Х и содержит внутреннюю стенку, обращенную к оси Х, и наружную стенку, противоположную к внутренней стенке, при этом стенки соединены между собой передней кромкой и передней внутренней перегородкой, ограничивая кольцевую полость, при этом устройство борьбы с обледенением содержит по меньшей мере один источник горячего воздуха в кольцевой полости.
Изобретение примечательно тем, что внутренняя стенка содержит множество линий нагнетания, при этом каждая линия нагнетания содержит множество сквозных отверстий, выполненных с возможностью нагнетания элементарных потоков, поступающих от источника горячего воздуха, чтобы удалять наледь с указанной внутренней стенки, при этом линии нагнетания проходят параллельно между собой в плоскости цилиндрической проекции, определенной относительно оси Х и относительно оси Y, определяющей угловое положение по отношению к оси Х, при этом каждая линия имеет глубину Р3 вдоль оси Х и длину L3 вдоль оси Y в плоскости цилиндрической проекции, при этом две смежные линии нагнетания отстоят друг от друга на расстояние D3 вдоль оси Y, при этом соотношение расстояний L3/D3 составляет от 1 до 2.
Таким образом, в отличие от известного решения, в котором было предложено располагать отверстия нагнетания с равномерным распределением на поверхности внутренней стенки, изобретением предложено сгруппировать их в линии, определяя промежутки между ними таким образом, чтобы ограничить любое чрезмерное перекрывание. Предпочтительно каждая линия потока, проходящего от входа к выходу на внутренней стенке, входит в контакт по меньшей мере с одной линией нагнетания, что гарантирует эффективную борьбу с обледенением. Кроме того, соотношение расстояний L3/D3 ограничивает любое чрезмерное перекрывание, что позволяет ограничить число сквозных отверстий, предназначенных для нагнетания. Таким образом, борьба с обледенением является более экономичной, что представляет особый интерес для турбореактивного двигателя с высокой степенью двухконтурности, который имеет воздухозаборник большого диаметра.
Предпочтительно каждая линия нагнетания отстоит на угол наклона θ относительно оси Х в плоскости цилиндрической проекции, при этом угол наклона составляет от 20° от 70°. Такой угол наклона позволяет получить компромисс между эффективностью и экономией. Чем меньше угол наклона, тем больше число линий нагнетания и тем эффективнее борьба с обледенением.
Предпочтительно каждая линия нагнетания содержит по меньшей мере 5 сквозных отверстий, предпочтительно по меньшей мере 10 сквозных отверстий, еще предпочтительнее - по меньшей мере 15 сквозных отверстий. Большое число сквозных отверстий является оптимальным для турбореактивного двигателя. Кроме того, оно позволяет определить соотношение расстояний L3/D3, наиболее подходящее для турбореактивного двигателя.
Предпочтительно сквозные отверстия одной линии нагнетания отстоят друг от друга на первый шаг Рх вдоль оси Х. Сквозные отверстия в одном и том же продольном положении вдоль оси Х отстоят друг от друга на второй шаг Ру вдоль оси Y в соответствии со следующим отношением: Ру = Рх⋅α, где α является константой, превышающей 2, предпочтительно превышающей 5 и еще предпочтительнее превышающей 10. Такие шаги позволяют подчеркнуть, что сквозные отверстия не распределены равномерно, а сгруппированы в линии.
Предпочтительно внутренняя стенка содержит по меньшей мере одну зону ZP перекрывания линий нагнетания, при этом зона ZP перекрывания содержит по меньшей мере одну верхнюю по потоку линию нагнетания и одну нижнюю по потоку линию нагнетания. Таким образом, перекрывание позволяет двум линиям нагнетания действовать на один и тот же угловой участок воздухозаборника.
Согласно отличительному признаку, нижняя по потоку линия нагнетания не содержит сквозных отверстий в зоне ZP перекрывания. Иначе говоря, только верхняя по потоку линия нагнетания содержит сквозные отверстия в зоне ZP перекрывания. Это обеспечивает удаление наледи на выходе по причине циркуляции линий потока и одновременно позволяет ограничить число сквозных отверстий.
Согласно другому отличительному признаку, сквозные отверстия чередуются в направлении Y между верхней по потоку линией нагнетания и нижней по потоку линией нагнетания. Это позволяет избежать прохождения одной и той же линии потока через два сквозных отверстия двух разных линий нагнетания, при этом эффективность борьбы с обледенением не снижается.
Предпочтительно плотность сквозных отверстий является постоянной в направлении Y. Таким образом, независимо от того, перекрывают или нет друг друга линии нагнетания, по существу на периферии подается одно и то же количество горячего воздуха. Присутствие сквозных отверстий для нагнетания в разных положениях вдоль оси Х позволяет производить общее оттаивание.
Предпочтительно внутренняя стенка содержит по меньшей мере одну структуру ослабления звука, содержащую множество отверстий ослабления звука, при этом отверстия ослабления звука распределены на внутренней стенке за пределами линий нагнетания. Таким образом, внутренняя стенка имеет, с одной стороны, сквозные отверстия для нагрева и, с другой стороны, отверстия для ослабления звука. Благодаря изобретению, число сквозных отверстий, предназначенных для нагнетания, предпочтительно уменьшилось, что позволяет максимально увеличить число отверстий ослабления звука и, следовательно, повысить акустические характеристики.
Предпочтительно ячеистая структура образует, с одной стороны, акустические ячейки, содержащие, каждая, по меньшей мере одно отверстие ослабления звука, и, с другой стороны, каналы циркуляции, образующие линии нагнетания и содержащие сквозные отверстия нагнетания. Таким образом, линии нагнетания имеют вид каналов для прохождения горячего воздуха, в которых выполнены сквозные отверстия для обеспечения нагнетания. Таким образом, даже в отсутствие сквозных отверстий линия нагнетания позволяет нагревать внутреннюю стенку за счет теплопроводности.
2
Предпочтительно каждое сквозное отверстие имеет сечение, превышающее 3 мм, для обеспечения эффективного нагнетания. Предпочтительно два смежных сквозных отверстия линии нагнетания отстоят друг от друга на расстояние вдоль оси Y, составляющее от 1 до 2,5 диаметра сквозного отверстия. Это позволяет избежать образования не нагреваемых участков внутренней стенки между двумя последовательными сквозными отверстиями.
Предпочтительно каждое отверстие ослабления звука имеет диаметр, меньший 0,5мм, для обеспечения оптимального ослабления.
Объектом изобретения является также воздухозаборник, содержащий описанное выше устройство. Объектом изобретения является также гондола, содержащая вышеупомянутый воздухозаборник. Объектом изобретения является также турбореактивный двигатель, содержащий вышеупомянутую гондолу.
Кроме того, объектом изобретения является способ борьбы с обледенением, при помощи описанного выше устройства, воздухозаборника гондолы авиационного турбореактивного двигателя, расположенного вдоль оси Х, в котором циркулирует воздушный поток от входа к выходу, при этом воздухозаборник расположен в виде кольца вокруг оси Х и содержит внутреннюю стенку, обращенную к оси Х, и наружную стенку, противоположную к внутренней стенке, при этом способ содержит этап нагнетания множества элементарных потоков, поступающих от источника горячего воздуха, через сквозные отверстия линий нагнетания, чтобы оттаивать внутреннюю стенку.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, представленные в качестве неограничивающих примеров, на которых подобные объекты имеют одинаковые обозначения и на которых:
на фиг. 1 схематично показан авиационный турбореактивный двигатель и воздухозаборник из известного технического решения, вид в продольном разрезе;
на фиг. 2 схематично показан авиационный турбореактивный двигатель и воздухозаборник согласно варианту осуществления изобретения, вид в продольном разрезе;
на фиг. 3 показан воздухозаборник согласно варианту осуществления изобретения, вид спереди;
на фиг. 4 показан воздухозаборник, изображенный на фиг. 3, увеличенный вид;
на фиг. 5 показана цилиндрическая проекция внутренней стенки воздухозаборника с двумя линиями нагнетания без перекрывания;
на фиг. 6А показаны сквозные отверстия линии нагнетания, изображенной на фиг. 5, и отверстия ослабления звука, увеличенный вид;
на фиг. 6В показан вид в радиальном разрезе относительно оси Х внутренней стенки;
на фиг. 7 показан воздухозаборник в зоне перекрывания линий нагнетания, вид в осевом разрезе;
на фиг. 8 показана цилиндрическая проекция внутренней стенки воздухозаборника с двумя линиями нагнетания с перекрыванием;
на фиг. 9 показана цилиндрическая проекция внутренней стенки воздухозаборника с двумя линиями нагнетания с перекрыванием, при этом одна линия нагнетания не содержит сквозных отверстий в зоне перекрывания;
на фиг. 10 показана проекция другого варианта осуществления внутренней стенки воздухозаборника с двумя линиями нагнетания с перекрыванием, при этом сквозные отверстия линий нагнетания чередуются между линиями нагнетания в зоне перекрывания;
на фиг. 11 показан воздухозаборник согласно другому варианту осуществления изобретения, содержащий два набора линий нагнетания с разными углами наклона, вид спереди;
на фиг. 12 показан воздухозаборник, изображенный на фиг. 11, увеличенный вид.
Следует отметить, что фигуры детально отображают изобретение для его большей наглядности, при этом, разумеется, указанные фигуры можно использовать, чтобы, в случае необходимости, лучше определить изобретение.
Осуществление изобретения
На фиг. 2 показан турбореактивный двигатель 1, расположенный вдоль оси Х и содержащий вентилятор 11, установленный с возможностью вращения вокруг оси Х в наружной обечайке 12, чтобы ускорять воздушный поток F от входа к выходу. В дальнейшем термины «вход» и «выход» будут определяться относительно прохождения воздушного потока F. На своем входном конце турбореактивный двигатель 1 содержит воздухозаборник 2, имеющий внутреннюю стенку 21, обращенную к оси Х, и наружную стенку 22, расположенную противоположно к внутренней стенке 21, при этом стенки 21, 22 соединены между собой передней кромкой 23, известной также специалисту в данной области под названием «кромки воздухозаборника». Воздухозаборник 2 содержит также переднюю внутреннюю перегородку 25, чтобы ограничивать кольцевую полость 24, известную специалисту в данной области под английским названием “D-Duct”.
INT
EXT
Таким образом, воздухозаборник 2 позволяет разделять входящий воздушный поток F на внутренний воздушный поток F, направляемый внутренней стенкой 21, и на наружный воздушный поток F, направляемый наружной стенкой 22. В дальнейшем термины «внутренний» и «наружный» будут определяться радиально относительно оси Х турбореактивного двигателя 1.
Как известно, во время полета летательного аппарата, учитывая условия температуры и давления, на уровне внутренней стенки 21 и передней кромки 23 воздухозаборника 2 может скапливаться наледь, образуя куски льда, которые могут попасть в турбореактивный двигатель 1. Такого попадания следует избегать, чтобы увеличить срок службы турбореактивного двигателя 1 и сократить нарушения в его работе.
Как показано на фиг. 2, воздухозаборник 2 содержит источник 9 горячего воздуха, установленный в кольцевой полости 24. Источник 9 горячего воздуха предпочтительно представляет собой средство питания горячим воздухом, выходящим из турбореактивного двигателя 1, которое может быть трубкой, или может создавать кольцевую циркуляцию воздуха при помощи сопла, известного под своим английским названием “swirl”, чтобы получать поток горячего воздуха под давлением при температуре порядка 250°С. Такой источник 9 горячего воздуха известен, и его подробное описание опускается.
Чтобы обеспечить оптимальную борьбу с обледенением, как показано на фиг. 3-4, внутренняя стенка 21 содержит множество линий 3 нагнетания, при этом каждая линия 3 нагнетания содержит множество сквозных отверстий 4, выполненных с возможностью нагнетания соответственно элементарных потоков Fe, выходящих из источника 9 горячего воздуха, чтобы оттаивать указанную внутреннюю стенку 21.
Такие элементарные потоки Fe являются предпочтительными, так как они позволяют, с одной стороны, удалять за счет обдува частицы наледи, скапливающиеся непосредственно на сквозных отверстиях 4, и, с другой стороны, нагревать внутреннюю стенку 21 во время циркуляции элементарного потока Fe после его выхода из сквозного отверстия 4.
INT
В частности, элементарный поток Fe позволяет нагревать участок внутренней стенки 21, находящийся на выходе сквозного отверстия 4, из которого он нагнетается. Действительно, внутренний воздушный поток F, проходящий по турбореактивному двигателю 1, увлекает за собой каждый элементарный поток Fe в сторону выхода в осевом направлении, называемом линией потока. Предпочтительно элементарный поток Fe позволяет распределять тепло по внутренней стенке 21 по мере своего прохождения в сторону выхода, что позволяет избегать любого скапливания наледи. Таким образом, оттаивание является общим, даже если сквозные отверстия 4 являются малочисленными.
Предпочтительно внутренняя стенка 21 может содержать за пределами линий 3 нагнетания зоны акустической обработки. Предпочтительно зоны акустической обработки содержат ячеистую структуру 50 ослабления звука, как показано на фиг. 6В. Как известно, ячеистая структура 50 содержит внутренний слой Pint и наружный слой Pext, отстоящие друг от друга, образуя ячейки, в частности, типа ячеек Гельмгольца. Как известно, внутренний слой Pint ячеистой структуры 50 принадлежит к внутренней стенке 21 воздухозаборника 2.
Предпочтительно внутренняя стенка 21, то есть внутренний слой Pint ячеистой структуры 50 содержит множество отверстий 5 ослабления звука, позволяющих акустическим волнам заходить в ячейки ячеистой структуры 50 с целью их ослабления. Предпочтительно, как показано на фиг. 6В, ячейки являются глухими, то есть содержат только одно отверстие 5, чтобы обеспечивать оптимальное ослабление звука. Предпочтительно линии 3 нагнетания представляют собой каналы 51, выполненные в ячеистой структуре 50 и позволяющие проводить горячий воздух и нагнетать элементарные потоки Fe через сквозные отверстия 4. Таким образом, оттаивание происходит за счет обдува, а также за счет теплопроводности.
Таким образом, отверстие 5 ослабления звука выполняют функцию, отличную от сквозного отверстия 4, предназначенного для нагнетания. Такое различие в функциях выражается также конструктивными различиями. Отверстие 5 ослабления звука имеет меньший диаметр, предпочтительно менее 0,5 мм, по сравнению со сквозным отверстием 4 (будет описано ниже).
Предпочтительно отверстия 5 ослабления звука распределены на внутренней стенке 21 за пределами сквозных отверстий 4, чтобы максимально повысить эффективность акустической обработки.
Для повышения эффективности борьбы с обледенением предпочтительно увеличивают размер и количество сквозных отверстий 4. Однако, чем больше размер и количество сквозных отверстий 4, тем меньше количество отверстий 5 ослабления звука и тем ниже эффективность акустической обработки. Кроме того, увеличивается также расход горячего воздуха, что отрицательно сказывается на характеристиках турбореактивного двигателя 1. Таким образом, выполнение сквозных отверстий 4 является результатом компромисса, что будет показано ниже.
Как схематично показано на фиг. 2-4, внутренняя стенка 21 воздухозаборника 2 не является цилиндрической, то есть находящейся на одинаковом радиальном расстоянии от оси Х, а выполнена изогнутой из соображений аэродинамики. Однако для большей ясности внутренняя стенка 21 будет представлена в плоскости Р цилиндрической проекции, то есть находящейся на одинаковом радиальном расстоянии от оси Х, чтобы определить геометрические характеристики линий 3 нагнетания.
Как показано на фиг. 5, плоскость Р цилиндрической проекции образована в ортогональной системе координат, в которой ось Х является осью турбореактивного двигателя 1, а ось Y соответствует угловому раскрытию и варьирует от -180° до +180°.
Согласно изобретению, как показано на фиг. 5, линии 3 нагнетания параллельны между собой в плоскости Р цилиндрической проекции. Каждая линия 3 нагнетания отстоит на угол наклона θ по отношению к оси Х в плоскости Р цилиндрической проекции, при этом угол наклона θ составляет от 20° до 70°. Таким образом, как показано на фиг. 5, с учетом угла наклона θ элементарный поток Fe, выходящий из сквозного отверстия 4, не попадает на другое сквозное отверстие 4 во время своего прохождения в сторону выхода вдоль оси Х. Это позволяет избегать любого снижения эффективности в результате перекрывания, связанного с множественным нагнетанием на одинаковом радиальном расстоянии относительно оси Х. Эффективность нагрева элементарными потоками Fe повышается, учитывая, что нагреваются все участки внутренней стенки 21, находящиеся на выходе сквозных отверстий 4. Как будет показано ниже, даже если сквозные отверстия 4 отделены друг от друга, элементарные потоки Fe позволяют нагревать внутреннюю стенку 21 за счет конвекции, а также за счет теплопроводности, чтобы избегать любого появления наледи.
Угол наклона θ является компромиссом между эффективностью борьбы с обледенением и эффективностью ослабления звука. Угол наклона θ в пределах от 35° до 55° обеспечивают наилучший компромисс.
Как показано на фиг. 5, каждая линия нагнетания имеет глубину, определенную вдоль оси Х и обозначенную Р3, и длину вдоль оси Y, обозначенную L3. Предпочтительно глубина Р3 соответствует общей глубине внутренней стенки 21 воздухозаборника 2. Длину L3 можно вывести из глубины Р3 и угла наклона θ по следующей тригонометрической формуле: cos θ = P3/L3.
Предпочтительно, как показано на фиг. 5, чтобы гарантировать равномерное оттаивание внутренней стенки 21, две смежные линии 3 нагнетания отстоят друг от друга на одинаковое расстояние D3, определенное вдоль оси Y.
Предпочтительно каждая линия 3 нагнетания содержит по меньшей мере 5 сквозных отверстий 4, предпочтительно по меньшей мере 10 сквозных отверстий 4 и еще предпочтительнее - по меньшей мере 15 сквозных отверстий 4. Большое число сквозных отверстий 4 позволяет точно определить соотношение расстояний L3/D3, которое не является надлежащим при незначительном количестве сквозных отверстий 4 на каждую линию, например, 2 или 3.
Коме того, большое количество сквозных отверстий 4 позволяет оптимально бороться с обледенением турбореактивного двигателя 1, диаметр вентилятора которого варьирует от 1000 мм до 3000 мм. Предпочтительно глубина Р3 варьирует от 120 мм до 350мм.
Согласно изобретению, соотношение расстояний L3/D3 составляет от 1 до 2, предпочтительно от 1 до 1.5, что обеспечивает равномерное оттаивание воздухозаборника 2 и одновременно позволяет ограничить перекрывание линий 3 нагнетания в направлении Y, чтобы избежать совмещения сквозных отверстий 4 вдоль оси Х, что отрицательно сказалось бы на эффективности борьбы с обледенением.
На фиг. 5 показаны прямолинейные линии 3 нагнетания, но, разумеется, они могут быть изогнутыми.
INT
На фиг. 6А линия 3 нагнетания показана в увеличенном виде. Предпочтительно каждая линия 3 нагнетания содержит множество сквозных отверстий 4. Предпочтительно каждое сквозное отверстие 4 выдает элементарный поток Fe горячего воздуха, который проходит в сторону выхода с учетом прохождения внутреннего воздушного потока F. На практике, каждый элементарный поток Fe позволяет нагревать за счет конвекции и проводимости элементарный участок Ре внутренней стенки на выходе сквозного отверстия 4, который зависит от расстояния относительно сквозного отверстия 4.
2
2
2
Предпочтительно каждое сквозное отверстие 4 имеет сечение s1, превышающее 3мм, чтобы обеспечивать оптимальное оттаивание. Предпочтительно сечение s1 составляет от 3 мм до 6 мм, чтобы обеспечивать компромисс между оптимальной борьбой с обледенением и ограничением расхода горячего воздуха.
Предпочтительно два сквозных отверстия 4 отстоят друг от друга на одинаковое расстояние d2, предпочтительно составляющее от 1 до 2,5 диаметра сквозного отверстия. Плотность сквозных отверстий 4 вдоль оси Y, составляющая от 25% до 50%, обеспечивает компромисс между эффективностью борьбы с обледенением и эффективностью ослабления звука. Предпочтительно плотность сквозных отверстий 4 является по существу постоянной в направлении Y. «По существу постоянная плотность» означает локальное отклонение менее 10% по отношению к средней плотности.
Как показано на фиг. 6А, сквозные отверстия 4 одной линии 3 нагнетания отстоят друг от друга на первый шаг Рх вдоль оси Х. Сквозные отверстия 4 в одном продольном положении вдоль оси Х отстоят друг от друга на второй шаг Ру вдоль оси Y в соответствии со следующим отношением: Ру = Рх⋅α, где α является константой, превышающей 2, предпочтительно превышающей 5 и еще предпочтительнее - превышающей 10. В этом примере второй шаг Ру соответствует расстоянию D3.
Действительно, как показано на фиг. 5, сквозные отверстия 4 распределены не равномерно в отличие от известного решения, предусматривающего равномерное распределение.
S
N
S
N
Как показано на фиг. 7, каждое сквозное отверстие 4 содержит ось D нагнетания, которая проходит по существу вдоль оси D, нормальной к внутренней стенке 21, в которой локально выполнено сквозное отверстие 4. Предпочтительно ось D нагнетания наклонена в сторону выхода относительно нормальной оси D на угол нагнетания α. Предпочтительно наилучшую эффективность борьбы с обледенением получают при значении угла нагнетания α, составляющем от 0° до 30°.
В этом примере осуществления схематично показаны сквозные отверстия 4 прямоугольной формы, однако, разумеется, можно предусмотреть и другие формы, в частности, щели, круглые отверстия или любое другое калиброванное отверстие.
2
Как было указано выше, каждое сквозное отверстие 4 имеет проходное сечение, превышающее или равное 3 мм, чтобы выдавать эффективный элементарный поток Fe. Такое сквозное отверстие 4 предпочтительно отличается от отверстия 5 ослабления звука, диаметр которого меньше 0,5 мм.
Согласно отличительному признаку изобретения, как показано на фиг. 8-10, расстояние D3 промежутка меньше длины L3, поэтому происходит перекрывание линий 3 нагнетания вдоль оси Y, то есть в проекции вдоль оси Х на ось Y. Предпочтительно соотношение L3/D3 меньше 2, предпочтительно меньше 1,5, чтобы избежать образования чрезмерно оттаиваемого углового участка в ущерб акустически обрабатываемой площади. В дальнейшем будет рассматриваться зона ZP перекрывания длиной ZP3, равной L3-D3. По определению зона ZP перекрывания содержит по меньшей мере часть верхней по потоку линии 3А нагнетания и часть нижней по потоку линии 3В нагнетания, как показано на фиг. 8-10.
В этом первом примере, как показано на фиг. 8, каждая линия 3А, 3В нагнетания содержит сквозные отверстия 4А, 4В. Предпочтительно длину ZP3 зоны ZP перекрывания уменьшают, чтобы не снижать эффективность по причине совмещения сквозных отверстий 4 вдоль оси Х. Такой вариант осуществления позволяет максимально повысить эффективность борьбы с обледенением за счет увеличения числа элементарных потоков Fe. В этом варианте осуществления плотность сквозных отверстий 4 является более значительной в зоне ZP перекрывания.
Согласно альтернативному варианту осуществления, показанному на фиг. 9, только часть верхней по потоку линии 3А нагнетания в зоне ZP перекрывания содержит сквозные отверстия 4А, при этом часть нижней по потоку линии 3В нагнетания в зоне ZP перекрывания не содержит сквозных отверстий. Таким образом, в оттаивании зоны ZP перекрывания участвует только верхняя по потоку линия 3А нагнетания, что позволяет ограничить расход горячего воздуха для борьбы с обледенением. В этом варианте осуществления угловая плотность сквозных отверстий 4 является постоянной как в зоне ZP перекрывания, так и за ее пределами.
Согласно другому альтернативному варианту, показанному на фиг. 10, каждая часть линии 3А, 3В нагнетания, принадлежащая к зоне ZP перекрывания, содержит сквозные отверстия 4А, 4В. Однако в направлении Y сквозные отверстия 4А, 4В чередуются, чтобы сохранить постоянную плотность сквозных отверстий 4 как в зоне ZP перекрывания, так и за ее пределами. Таким образом, эффективность борьбы с обледенением оказывается оптимизированной, и борьба с обледенением распределена на верхнюю по потоку линию 3А нагнетания и на нижнюю по потоку линию 3В нагнетания.
Предпочтительно зона ZP перекрывания содержит не более двух линий 3 нагнетания, чтобы обеспечивать максимальное ослабление звука.
Выше со ссылками на фиг. 5 была представлена внутренняя стенка 21, содержащая множество линий 3 нагнетания, которые являются параллельными между собой в плоскости Р цилиндрической проекции, при этом каждая линия 3 нагнетания отстоит на угол наклона θ относительно оси Х в плоскости Р цилиндрической проекции.
В другом варианте осуществления, представленном на фиг. 11 и 12, внутренняя стенка 21 содержит первое множество линий 3-1 нагнетания и второе множество линий 3-2 нагнетания, каждая из которых содержит сквозные отверстия 4-1, 4-2. Предпочтительно каждая первая линия 3-1 нагнетания отстоит на первый угол наклона θ-1 относительно оси Х в плоскости Р цилиндрической проекции, тогда как каждая вторая линия 3-2 нагнетания отстоит на второй угол наклона θ-2 относительно оси Х в плоскости Р цилиндрической проекции.
В этом примере осуществления первый угол наклона θ-1 и второй угол наклона θ-2 имеют разные знаки, чтобы обеспечивать разное оттаивание. Использование двух множеств линий 3-1, 3-2 нагнетания обеспечивает синергическое оттаивание между элементарными потоками Fe, выходящими из разных множеств линий 3-1, 3-2 нагнетания. Разумеется, внутренняя стенка 21 может содержать более двух множеств линий 3-1, 3-2 нагнетания.
INT
Во время работы источник 9 горячего воздуха питает линии 3 нагнетания, которые позволяют нагревать за счет проводимости внутреннюю стенку 21, когда горячий воздух циркулирует по проводящим каналам 51 ячеистой структуры 50, форму которых имеют линии 3 нагнетания. Кроме того, источник 9 горячего воздуха питает сквозные отверстия 4 линий 3 нагнетания, которые обеспечивают нагрев за счет теплопроводности. Поскольку эти последние распределены на периферии внутренней стенки 21, оттаивание происходит равномерно. Наклон линий 3 нагнетания, а также соответствующий промежуток между линиями 3 нагнетания позволяют избегать совмещения многочисленных сквозных отверстий 4 вдоль оси Х, что отрицательно сказалось бы на эффективности борьбы с обледенением. Таким образом, каждое сквозное отверстие 4 выдает элементарный поток Fe горячего воздуха, который направляется вдоль оси Х внутренним воздушным потоком F турбореактивного двигателя 1, чтобы удалять наледь за счет конвекции и теплопроводности с участка внутренней стенки, находящегося на выходе сквозного отверстия 4.
Таким образом, любая линия потока перехватывает по меньшей мере одну линию 3 нагнетания, что обеспечивает оптимальную борьбу с обледенением, даже если число линий 3 нагнетания является небольшим. В отличие от известного решения, в котором предусмотрен равномерный нагрев, всего несколько локальных линий 3 нагнетания обеспечивают общее оттаивание. Расстояние между линиями 3 нагнетания позволяет превратить в жидкость любой скопившийся лед, препятствуя при этом обратному превращению в лед при прохождении в сторону выхода.