УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ АВИАЦИОННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПОПАДАНИЯ ПОСТОРОННИХ ПРЕДМЕТОВ, ПОДНЯТЫХ ВИХРЕВЫМИ ШНУРАМИ ПРИ ОТЛАДКЕ НА ГОНОЧНОЙ ПЛОЩАДКЕ

Полезная модель относится к авиационной технике, а именно к эксплуатационным устройствам защиты газовоздушного тракта, работающего в статических условиях на гоночной площадке авиационного газотурбинного двигателя (ГТД), от влияния вихревых шнуров, возникающих между поверхностью аэродрома и входом в воздухозаборник, и от поднятых ими посторонних предметов с поверхности аэродрома, подброшенных вихревыми шнурами.
Известно наземное устройство ослабления входных вихрей в ГТД при отладке двигателей на гоночной площадке, располагаемое около земли ниже и непосредственно перед воздухозаборником ГТД, представляющее из себя профилированную металлическую конструкцию в виде множества сотовых ячеек (коротких аэродинамических труб), ориентированных под небольшим углом от вертикали, «Apparatus for diminishing intake vortexes in jet engines» - USA Patent №5591904, 7.01.1997 г. Наземное устройство имеет полукруглую форму с радиусом, соответствующим двум диаметрам воздухозаборника ГТД, центр полукруга устройства совмещается с эпицентром вихря. Применение известного устройства ограничено пределами гоночной площадки, используется только совместно со звукопоглощающими панелями, оно становится неэффективным при порывах ветра, когда эпицентр вихря значительно отклоняется от центра устройства и возможно возникновение вихревого шнура не только между поверхностью аэродрома и входом в воздухозаборник ГТД, но и между поверхностью данного защитного устройства и входом в воздухозаборник ГТД. Нет защиты от заброса посторонних предметов, случайно оказавшихся на земле под защитным устройством, на вход в воздухозаборник ГТД, поэтому требуется тщательный контроль чистоты поверхности ВПП на гоночной площадке.
Известно наземное устройство для стабилизации потока воздуха на входе воздухозаборника при отладке двигателей на статическом стенде в виде аксиального или плоского сетчатого устройства, располагаемого на подставках под ГТД, с возможностью дополнительного поддува воздуха в нижнюю полусферу воздухозаборника ГТД, «Method and apparatus for stabilizing an intake air flow of ground-based turbine engine» - USA Patent №6162011, 19.12.2000 г. Однако применение известного сложного устройства ограничено пределами статического наземного стенда для испытаний ГТД. При максимальных режимах работы ГТД возможно образование вихрей между поверхностью данного защитного устройства и входом в воздухозаборник. Нет защиты от заброса посторонних предметов, случайно оказавшихся на земле под защитным устройством, на вход в воздухозаборник ГТД, поэтому требуется тщательный контроль чистоты поверхности ВПП на гоночной площадке.
Известно устройство защиты силовой установки самолета от попадания посторонних предметов, исключающее возникновение вихревого шнура под воздухозаборником при отладке двигателей на гоночной площадке, представляющее собой звездообразную конструкцию, состоящую из ряда пластин толщиной 2-2,5 мм, длиной, равной радиусу зоны вихреобразования, высотой, равной 0,07 диаметра воздухозаборника и располагаемое на поверхности аэродрома под воздухозаборником работающего ГТД, при этом центр устройства совмещается с эпицентром вихря, «Газотурбинные двигатели» - А.А.Иноземцев, В.Л.Сандрацкий, г.Пермь - 2006 г, глава 5, стр.60. Известное устройство становится неэффективным при порывах ветра, когда эпицентр вихря значительно отклоняется от центра устройства и возможным возникновение интенсивного вихревого шнура между поверхностью аэродрома и входом в воздухозаборник ГТД и заброс посторонних предметов на вход в воздухозаборник ГТД. Его применение ограничено пределами гоночной площадки.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в эффективной защите газовоздушного тракта, работающего на гоночной площадке ГТД от попадания поднятых вихревым шнуром посторонних предметов с поверхности аэродрома благодаря применению закрепленного на металлической пластине покрытия из «искусственной травы» со сложной формой поверхности, за счет отсутствия явной точки торможения потока на его поверхности, являющейся местом замыкания вихря на поверхности аэродрома, следовательно, невозможности интенсивного вихреобразования, и механического удерживания посторонних предметов в ворсе покрытия.
2
Для достижения этого технического результата при отладке ГТД на гоночной площадке устанавливают устройство защиты от попадания посторонних предметов в воздухозаборник ГТД с применением покрытия из «искусственной травы», состоящее из металлической пластины прямоугольной формы массой не менее 100 кг, размером сторон не менее двух радиусов зоны вихреобразования, толщиной 2-5 мм, на которой механически закреплено синтетическое покрытие «искусственная трава» со сложной формой поверхности, например, ровной, волнообразной, хаотичной, средней высотой ворса не менее 0,06…0,07 диаметра воздухозаборника, плотностью 3-5 ворса на 1 дм, при этом устройство устанавливается под воздухозаборником ГТД, центр устройства совмещается с эпицентром вихря. Устройство вносит возмущения в пограничный слой на поверхности «искусственной травы», утолщая и дестабилизируя его, в результате на поверхности устройства отсутствует точка торможения потока, являющаяся местом замыкания вихря на поверхности аэродрома, исключается возможность интенсивного вихреобразования при воздействии ветра и заброс посторонних предметов на вход в воздухозаборник ГТД. В случае образования непредвиденных интенсивных вихревых течений на поверхности специального покрытия вероятность заброса посторонних предметов на вход в воздухозаборник ГТД уменьшается за счет механического удерживания посторонних предметов в ворсе покрытия. Искусственное травяное покрытие турбулирует поверхностное течение более равномерно, чем ребра заданного устройства-прототипа и тем более надежно разрушает вихревой шнур.
Таким образом, заявляемое защитное устройство обеспечит повышение безопасности работы ГТД на гоночной площадке.
Данное защитное устройство может быть использовано в качестве альтернативы таким эксплуатационным методам защиты ГТД от попадания посторонних предметов как взлет «с додачей» и «роллинг-старт». Ширина защитного устройства будет определятся конструкцией самолета, а длина - дистанцией разгона, необходимой для достижения самолетом скорости сдува вихря при работе его двигателей на взлетном режиме. При использовании данного устройства в начале взлетной полосы, самолет сразу может начать разбег при работе двигателей на взлетном режиме. В этом случае, кроме защиты от заброса вихревыми шнурами посторонних предметов на в воздухозаборник ГТД, уменьшается вероятность заброса посторонних предметов из-под колес стоек самолета.
Необходимо отметить, что покрытие «искусственная трава» широко применяется при строительстве спортивных сооружений, например, покрытия футбольных полей, теннисных кортов, в ландшафтном дизайне, поэтому производство разных вариантов покрытия «искусственной травы» налажено в промышленных масштабах.
Перечень фигур на чертежах.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых:
Фиг.1 - представляет схему заявленного устройства защиты ГТД от попадания посторонних предметов при их отладке на гоночной площадке.
Фиг.2 - покрытие «искусственная трава».
На фиг.1 показана схема устройства, состоящая из покрытия «искусственная трава» 1, металлической пластины 2 с металлическими ручками для переноса 3, на которой закреплено покрытие 1.
На фиг.2 показано покрытие «искусственная трава» 1.
Устройство защиты авиадвигателей от попадания посторонних предметов при отладке ГТД на гоночной площадке работает следующим образом. Устройство устанавливают под воздухозаборником 4 ГТД 5 таким образом, чтобы центр устройства совместился с центром зоны случайных перемещений вихря под входом в воздухозаборник в рабочем положении, фиг.1 (а) - в положении «искусственной травой» 1 вверх. При работе ГТД на необходимых режимах работы устройство вносит возмущения в пограничный слой на поверхности «искусственной травы», утолщая и дестабилизируя его, в результате на поверхности устройства отсутствует точка торможения потока, являющаяся местом замыкания вихря на поверхности аэродрома, благодаря этому исключается возможность интенсивного вихреобразования и заброс посторонних предметов на вход в воздухозаборник ГТД. В случае образования непредвиденных интенсивных вихревых течений на поверхности специального покрытия вероятность заброса посторонних предметов на вход в воздухозаборник ГТД уменьшается за счет механического удерживания посторонних предметов в ворсе покрытия. После проведения работ устройство приводят в нерабочее положение, фиг.1(б) - в положении «искусственной травой» вниз, металлической пластиной вверх, с упором на ручки для переноса 3. Вибровоздействием на нерабочую металлическую пластину очищают рабочую поверхность от возможных посторонних предметов.
Кроме того, устройство защиты авиадвигателей от попадания посторонних предметов можно устанавливать в начале взлетной полосы на участке страгивания и разгона самолета. Самолет, заехав на начало защитного устройства, останавливается. В отличии от взлета «с додачей», двигатели сразу выводятся на взлетный режим и самолет разгоняется по защитному устройству с максимальным ускорением. Самолет достигает на защитном устройстве скорости сдува вихря и затем продолжает взлет с бетонного покрытия.