СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПРОХОДА ПОСТОРОННИХ ПРЕДМЕТОВ ВО ВНУТРЕННИЙ ТРАКТ ВЕНТИЛЯТОРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

1. Способ предотвращения прохода посторонних предметов во внутренний тракт вентиляторного газотурбинного двигателя, основанный на использовании инерционной сепарации тяжелых частиц во вращающихся межлопаточных каналах вентилятора ГТД и перемещении их в радиальном направлении из привтулочной зоны вентилятора в зону наружного контура двигателя, отличающийся тем, что кинематику движения посторонних предметов во входной зоне межлопаточных каналов формируют таким образом, что основную массу посторонних предметов, движущихся в привтулочной зоне вентилятора, подвергают сепарации к поверхности корытца набегающей лопатки в ее передней части профиля, осуществляют ударное взаимодействие предметов с поверхностью лопатки, придают предметам относительную скорость движения по поверхности корытца лопатки преимущественно в тангенциально-осевом направлении в сторону выхода, формируют траектории движения предметов в контакте с поверхностью лопатки в тонком пристеночном слое лопатки, далее осуществляют процесс инерционной сепарации тяжелых частиц и перемещения их в радиальном направлении, при этом процесс осуществляют на максимально возможном режиме вращения посторонних предметов в переносном движении их вместе с лопаткой, для чего скорость предметов в переносном вращательном движении разгоняют до скорости, близкой по величине к окружной скорости вращения лопатки в месте контакта с посторонним предметом, благодаря чему сепарационный процесс осуществляют с максимальной интенсивностью, одновременно производят снижение скорости относительного движения посторонних предметов, в результате чего увеличивают время пребывания предметов в пределах осевого пространства межлопаточного канала, не допуская преждевременного их выхода за пределы рабочего колеса вентиляторной ступени, а также формируют траекторию движения посторонних предметов, при которой интервал времени перемещения посторонних предметов от входа в межлопаточный канал вентиляторной ступени до разделителя контуров устанавливают не меньшим времени, потребного на радиальное перемещение посторонних предметов от радиуса подхода предмета к лопатке до радиуса входного отверстия внутреннего тракта двигателя, способ реализуют за счет того, что на пути движения посторонних предметов по поверхности корытца лопатки в средней зоне ширины ее хорды на предметы налагают дополнительную связь с отражающими элементами, которые дополнительно устанавливают в пристеночной зоне корытца лопаток, силу реакции от дополнительной связи направляют преимущественно против относительного движения посторонних предметов по поверхности лопатки, используя силы реакции от контактной связи предметов с поверхностью лопатки и дополнительной связи с отражающим элементом ограничивают дальнейшее относительное движение посторонних предметов по поверхности лопатки в тангенциально-осевом направлении, придают предметам окружную составляющую переносной скорости движения, близкую по величине к окружной скорости движения лопатки в точке контакта ее с предметом, снижают значение осевой составляющей скорости относительного движения предметов, а также придают посторонним предметам радиальную составляющую скорости относительного движения, как результат ударного взаимодействия предметов с отражающим элементом и преобразования в радиальную составляющую доударных значений окружной и осевой составляющих относительной скорости движения предмета, и, как результат послеударного взаимодействия предметов с отражающим элементом за счет действия инерционных сил в переносом вращательном движении предметов вместе с лопатками, в итоге у посторонних предметов формируют винтообразную траекторию движения по поверхности кругового конуса с высоким значением радиальной составляющей и с малым значением осевой составляющей относительной скорости перемещения, благодаря чему время перехода посторонних предметов в радиальном направлении из привтулочной зоны до радиуса прохода в зону наружного тракта получают меньшим времени перемещения предметов в осевом направлении по межлопаточному каналу вентиляторной ступени.
2. Устройство для предотвращения прохода посторонних предметов во внутренний тракт вентиляторного газотурбинного двигателя, основанное на инерционной сепарации тяжелых частиц во вращающихся межлопаточных каналах вентилятора ГТД и перемещении их в радиальном направлении из привтулочной зоны вентилятора в зону наружного контура двигателя, отличающееся тем, что вентиляторная ступень в привтулочной зоне выполнена с густотой лопаточной решетки и величиной угла изгиба лопаточного профиля, обеспечивающими инерционную сепарацию основой массы посторонних предметов, движущихся в привтулочной зоне межлопаточного канала в тангенциальном направлении с выходом на поверхность корытца набегающей лопатки в передней части хорды ее лопаточного профиля, в привтулочной зоне вентиляторной ступени на роторе установлены отражающие элементы, создающие дополнительную связь посторонних предметов с вращающимся ротором вентилятора и формирующие, соответственно, силы реакции связи требуемой величины и направления в моменты ударного и послеударного взаимодействия посторонних предметов с элементами вращающегося ротора и установленными на нем отражающими элементами, осуществляющие функцию барьера, препятствующего продвижению по поверхности корытца лопатки вентилятора посторонним предметам, по своим размерам соизмеримым и более, чем в два раза, превосходящим величину выступания отражающего элемента над поверхностью лопатки, функцию барьерного фильтра, препятствующего прохождению посторонних предметов, по своим размерам превосходящим величину зазора, образуемого между отражающим элементом и поверхностью лопатки, функцию отражателя, снижающего окружную и осевую составляющие скорости относительного движения посторонних предметов движущихся по поверхности лопатки, преобразующего частично энергию указанных составляющих в радиальную составляющую относительной скорости и в окружную переносную скорость движения, а также направляющей, с помощью которой посторонние предметы движутся после ударного взаимодействия в их относительном движении по лопатке в радиально-осевом направлении, реализация выше обозначенных функций обеспечивается за счет того, что отражающие элементы располагаются у основания каждой лопатки вентилятора со стороны корытца в серединной зоне ширины лопатки, отражающие элементы установлены на определенном расстоянии от поверхности корытца лопатки, благодаря чему обеспечивается предотвращение прохода и возможность прохода в ГВТ двигателя посторонних предметов в зависимости от их размеров и требований, налагаемых на допустимость их прохождения, отражающий элемент имеет рабочую сторону, которой он ориентируется вперед навстречу набегающему воздушному потоку и отсепарированным ранее посторонним предметам, движущимся по поверхности корытца лопатки в относительном движении, передняя рабочая сторона отражающего элемента занимает положение эквидистантное по отношению к поверхности корытца лопатки, а при виде на лопатку со стороны корытца имеет направление от центра к периферии и наклон в сторону выхода из ступени, отражающий элемент имеет сторону, которой он прилегает к втулочной части ступени, и которой крепится в корневой зоне пера лопатки, величина выступания отражающего элемента над поверхностью втулки ступени в радиальном направлении выполнена из условия придания посторонним предметам, входящим во взаимодействие с отражающим элементом, параметров движения, обеспечивающим им после прекращения связи с отражающим элементом выход за радиальные пределы внутреннего тракта двигателя, а также выполнения условия, что посторонние предметы, движущиеся выше в радиальном направлении отражающего элемента и не вступающие с ним во взаимодействие, получают от взаимодействия с поверхностью вентиляторной лопатки параметры движения, обеспечивающие им выход за радиальные пределы внутреннего тракта двигателя.
3. Устройство для предотвращения прохода посторонних предметов во внутренний тракт вентиляторного газотурбинного двигателя по п. 2, у которого в привтулочной зоне вентиляторной ступени густота лопаточной решетки составляет величину не менее 2, угол изгиба средней линии лопаточного профиля выполнен величиной более 25°, угол наклона передней рабочей стороны отражающего элемента к радиальному направлению составляет величину 30°±15°.
4. Устройство для предотвращения прохода посторонних предметов во внутренний тракт газотурбинного двигателя по п. 2, у которого отражающие элементы установлены с превышением над поверхностью корытца вентиляторной лопатки, составляющим величину, равную 1/3-1/2 шага лопаточной решетки входного направляющего аппарата первой ступени компрессора двигателя, чем обеспечивается предотвращение от прохода во внутренний тракт двигателя крупных посторонних предметов, соизмеримых с шагом входного направляющего аппарата и способных проникнуть через него в ГВТ, величина зазора между отражающим элементом и поверхностью корытца вентиляторной лопатки выполнена не превышающей размера минимального межлопаточного осевого зазора между вращающимися и неподвижными лопатками в ступенях компрессора двигателя.
5. Устройство для предотвращения прохода посторонних предметов во внутренний тракт вентиляторного газотурбинного двигателя по п. 2, отличающееся тем, что у каждой лопатки вентиляторной ступени установлены по два отражающих элемента, один из которых устанавливается на большем расстоянии от поверхности корытца лопатки и осуществляет защиту от прохода более крупных посторонних предметов, второй отражающий элемент, предотвращающий от прохода во внутренний тракт более мелкие посторонние предметы, устанавливается ближе к поверхности лопатки и смещен назад по отношению к первому отражающему элементу, при этом второй отражающий элемент выступает над поверхностью лопатки на величину, равную приблизительно половине размера зазора, образованного между расположенным спереди отражающим элементом и поверхностью корытца вентиляторной лопатки, а величина зазора между вторым отражающим элементом и поверхностью корытца вентиляторной лопатки выполнена не превышающей размера минимального межлопаточного осевого зазора между вращающимися и неподвижными лопатками в ступенях компрессора двигателя, в итоге, устройством обеспечивается защита внутреннего тракта двигателя от прохода посторонних предметов в более широком диапазоне распределения размеров посторонних предметов.