УСТРОЙСТВО, ПРЕДОТВРАЩАЮЩЕЕ ПОПАДАНИЕ ЛЕТАЮЩИХ ОБЪЕКТОВ В ДВИГАТЕЛЬ САМОЛЕТА
DEVICE PREVENTING INGRESS OF FLYING OBJECTS INTO AIRCRAFT ENGINE

Настоящее изобретение относится к области безопасности самолетов, в частности, к устройствам защиты от затягивания посторонних летающих объектов внутрь авиадвигателя, и может использоваться при производстве и эксплуатации воздушных судов.
Вследствие большой скорости летящего самолета его фрагменты, расположенные с наветренной стороны, например, передняя поверхность крыла, лобовая часть фюзеляжа, втягивающее сопло авиадвигателя, подвержены столкновениям с посторонними летающими объектами и, в зависимости от места контакта, воздушное судно может получить различные повреждения. Известны случаи нарушения работы и выхода из строя авиадвигателей во время полета из-за попадания в них летящих птиц, что приводит к нарушению летной способности воздушного судна и, как следствие, к большими экономическими потерями и даже к авиакатастрофам с человеческими жертвами.
В настоящее время на гражданских и военных самолетах не используется какая-либо защита авиадвигателя от птиц и других летающих объектов, хотя попадание посторонних предметов в двигатель может иметь серьезные последствия, представлять угрозу безопасности полетов, подвергая опасности жизни пассажиров и экипажа. В последнее время беспокойство доставляют и беспилотные радиоуправляемые летательные аппараты - квадро- и мультикоптеры (дроны).
Наиболее актуальна указанная проблема в случае использования на самолетах реактивных двигателей, которые вместе с потребляемым воздухом иногда затягивают посторонние летающие объекты. Попадание постороннего предмета в воздухозаборник реактивного двигателя может вызвать его повреждение, угрожающее полной или частичной потерей тяги. Особенно остро проблема затягивания птиц в реактивные двигатели стоит во время взлета самолета, когда требуется максимальная доступная тяга. Расследования авиакатастроф показали, что реактивные двигатели особенно уязвимы во время или вскоре после взлета, а также при посадке самолета, т.к. птицы чаще всего встречаются на небольшой высоте.
Для отпугивания птиц наземные аэродромные службы используют различные звуковые и световые устройства, применяют распыляющие репелленты. Птиц отстреливают, разрушают среду их обитания, используют естественных врагов и хищников, однако аварийные ситуации из-за птиц продолжают представлять опасность для полетов. Универсального способа отпугивания птиц не известно, т.к. птицы различных видов и размеров появляются случайным образом. Особенно опасны сезонные миграции перелетных птиц, когда они перемещаются большими стаями. Но существующие средства борьбы с птицами неэффективны в противостоянии с дронами.
До настоящего времени не известно действенной технологии, устраняющей проблему летающих посторонних объектов, поражающих самолеты.
Патентами CN 103569369 (А) от 12.02.2014 и US 2017363001 (А1) от 21.12.2017 для защиты от птиц предлагалось использовать металлическую сетку, загораживающую всасывающее сопло двигателя. В патентах CN 205770183 (U) от 07.12.2016 и KR 20180082277 (А) от 18.07.2018 с этой целью применены сетчатые купола различной формы. Но сетчатая конструкция не вполне защищает двигатель, т.к. некоторые фрагменты разбившейся об сетку птицы все же попадают в него, а оставшиеся на сетке забивают ее ячейки, ограничивая воздухоснабжение двигателя. Кроме того, затруднения вызывает последующая очистка сетки от крови и фрагментов разбившихся птиц, особенно в зимнее время.
Целью заявляемого изобретения является разработка эффективного защитного устройства авиадвигателя от птиц и беспилотных летательных аппаратов, не ограничивающего потребляемый двигателем поток воздуха и компонуемого с существующими авиационными двигателями.
Данное изобретение предлагает решение, преодолевающее имеющиеся недостатки предшествующего уровня техники, реализуя универсальную конструкцию устройства защиты авиационного двигателя от попадания летающих объектов.
В данном описании термин «реактивный двигатель» обозначает двигатели, которые втягивают воздух с относительно низкой скоростью, нагревают его посредством сгорания топлива и выбрасывают струю рабочего тела с противоположной стороны с гораздо большей скоростью, создавая необходимую для движения реактивную силу тяги. На самолетах применяются реактивные двигатели, использующие энергию сгорания топлива в кислороде воздуха, забираемого из атмосферы.
Также упоминаемый в описании термин «встречный воздушный поток» следует понимать как неподвижную воздушную массу, оказывающую сопротивление движущемуся с большой скоростью самолету.
Сущность заявляемого технического решения поясняется описанием примера его предпочтительного осуществления в сочетании с прилагаемым чертежом. Одинаковые номера позиций используются во всем описании и на чертеже для обозначения одинаковых компонентов и деталей.
Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что предлагается защитное устройство реактивного самолетного двигателя, представляющее собой полый воздухозаборник 1, герметично присоединенный своей хвостовой частью к впускному переднему соплу защищаемого двигателя. В стенках воздухозаборника 1 имеются воздухозаборные отверстия 2. Количество, размер и суммарная площадь отверстий 2, которые могут быть не только круглыми, но и иметь иную форму, рассчитывается исходя из объема потребляемого двигателем воздуха. Защитный обтекатель 3, закрывающий воздухозаборник 1 снаружи, предохраняет его от попадания посторонних предметов. Носовая часть защитного обтекателя 3 зафиксирована на воздухозаборнике 1, его боковую поддержку обеспечивают кронштейны 4 крепления защитного обтекателя 3 к воздухозаборнику 1. И воздухозаборник 1, и обтекатель 3 имеют вид половины вытянутого эллипсоида вращения, причем радиус малой оси обтекателя 3 больше аналогичного радиуса воздухозаборника 1, что обеспечивает аэродинамическую форму защитного устройства, максимальный воздушный поток и оптимальную защиту от столкновений с птицами. В одном из вариантов исполнения устройства воздухозаборник 1 и обтекатель 3 имеют цилиндрическую форму с обтекаемой носовой частью.
Стрелками на чертеже показано направление встречного воздушного потока. Здесь можно видеть, что встречный воздушный поток разделяется надвое: основная его часть протекает мимо обтекателя 3, унося с собой возможные посторонние предметы, меньшая же часть, огибая юбку обтекателя 3, втягивается двигателем через отверстия 2 воздухозаборника 1. В отличие от аналогов, поток воздуха движется не встречно приемному соплу двигателя, а забирается с задней стороны обтекателя 3, и на некотором участке движется против направления встречного воздушного потока, что препятствует попаданию посторонних предметов в двигатель. На этом промежутке, закрытом защитным обтекателем 3, встречный поток воздуха отсутствует, действует только сила втягивания двигателя, и при расчетном расстоянии а между задней частью обтекателя 3 и корпусом воздухозаборника 1, мощность втягиваемого потока воздуха окажется недостаточной для затягивания постороннего предмета в воздухозаборник 1 и, соответственно, в двигатель. Указанная траектория забираемого воздуха не позволяет птице или дрону попасть в двигатель.
Расстояние а между задней частью обтекателя 3 и корпусом воздухозаборника 1 рассчитано таким образом, чтобы количество втягиваемого воздуха соответствовало необходимому для нормальной работы реактивного двигателя, и в то же время, мощность потока оказалась недостаточной для затягивания птицы или иного летающего объекта.
Носовая часть устройства представляет собой половину вытянутого эллипсоида вращения, хвостовая соответствует форме всасывающего сопла реактивного двигателя в зависимости от его конструкции, к которому герметично присоединена, с плавным переходом одной части в другую. Указанная конструкция закрепляется на входном сопле реактивного двигателя самолета, не изменяя его структуру, что позволяет оборудовать устройством функционирующие воздушные суда. При изготовлении реактивного двигателя устройство защиты может быть сконструировано как неотъемлемая его часть.
Заявляемое защитное устройство предотвращает попадание посторонних летающих объектов в двигатель самолета. По сравнению с предшествующим уровнем техники преимущества полезной модели заключаются в следующем:
- повышена безопасность полетов;
- устранена проблема затягивания птиц и других летающих объектов в реактивный двигатель самолета;
- отсутствует ограничение потребляемого двигателем потока воздуха при использовании указанного защитного устройства;
- возможно оснащение существующих авиационных двигателей указанными защитными устройствами.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что предложено эффективное защитное устройство реактивного самолетного двигателя, предотвращающее попадание посторонних летающих объектов в двигатель.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является патент RU 2680644 (С1) от 25.02.2019, в котором предложено защитное устройство конической формы с фланцем основания для крепления к заборной стороне двигателя самолета и наружной стенкой, состоящей из нескольких секций и различных отверстий и щелей для забора воздуха. Фактически данное устройство является разновидностью сетчатой конусной защиты и, следовательно, имеет аналогичные недостатки.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение безопасности полетов самолетов за счет устранения возможности попадание посторонних летающих объектов в двигатель.
Указанный технический результат достигается за счет использования предложенного эффективного защитного устройства авиадвигателя от птиц и беспилотных летательных аппаратов, герметично присоединяемого своей хвостовой частью к впускному переднему соплу защищаемого двигателя.
Новыми существенными признаками заявляемого изобретения являются:
- разработка эффективного защитного устройства авиадвигателя от птиц и беспилотных летательных аппаратов;
- повышение безопасности полетов;
- устранение проблемы затягивания птиц и других летающих объектов в реактивный двигатель самолета;
- отсутствие ограничения потребляемого двигателем потока воздуха при использовании указанного защитного устройства;
- возможность оснащения существующих авиационных двигателей указанными защитными устройствами.
Данное описание и графические материалы не ограничивают объема изобретения, и предназначены для достаточного раскрытия информации, являются примером осуществления изобретения, и, хотя выше были представлены предпочтительные варианты его выполнения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами и модификациями, приведенными здесь, настоящее описание носит скорее иллюстративный, чем ограничительный характер. Специалист в данной области техники может предусмотреть внесение многочисленных изменений и дополнений формы и деталей в соответствии с раскрытой здесь информацией, а также другие варианты воплощения настоящего изобретения без отхода от сущности и объема изобретения, определяемого его формулой. Любые вышеупомянутые структурные элементы могут быть использованы в комбинации или отдельно для достижения всех или некоторых преимуществ изобретения. Поэтому любые изменения, касающиеся формы, типа, размеров, материалов и элементов заявляемого устройства следует рассматривать как эквивалентные варианты выполнения настоящего изобретения, если они не составляют предмет нового изобретения и не вносят существенных изменений в уровень техники.
В приведенной формуле изобретения любой отличительный признак, описанный как средство выполнения некоторой функции, следует истолковывать как охватывающий любое средство, известное специалистам в данной области техники, посредством которого может быть выполнена указанная функция, и его не следует ограничивать лишь продемонстрированными отличительными признаками и конструкциями, или их эквивалентами.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна - следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.