ЗАДНИЙ ПО ПОТОКУ ЭЛЕМЕНТ ВОЗДУХОЗАБОРНИКА ГОНДОЛЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ГОНДОЛА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, СОДЕРЖАЩАЯ УКАЗАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ
TURBOJET ENGINE NACELLE AIR INTAKE DOWNSTREAM ELEMENT AND TURBOJET ENGINE NACELLE WITH SAID ELEMENT

Изобретение относится к кромке воздухозаборника гондолы турбореактивного двигателя, прикрепленной к задней по потоку секции воздухозаборника и содержащей по меньшей мере один противообледенительный электронагревательный элемент, также изобретение относится к соответствующей задней по потоку секции и к гондоле турбореактивного двигателя, содержащей воздухозаборник согласно изобретению.
Сила тяги самолета обеспечивается одной или несколькими силовыми установками, каждая из которых содержит турбореактивный двигатель, размещенный в цилиндрической гондоле. Каждая силовая установка крепится к самолету посредством пилона, находящегося, как правило, под крылом или на уровне фюзеляжа.
Конструкция гондолы обычно содержит воздухозаборник, расположенный по потоку перед двигателем, среднюю часть, охватывающую вентилятор турбореактивного двигателя, и заднюю по потоку часть, которая вмещает устройство реверса тяги и окружает камеру сгорания турбореактивного двигателя, и заканчивается, как правило, реактивным соплом, выходное отверстие которого располагается за турбореактивным двигателем.
Воздухозаборник с одной стороны содержит кромку воздухозаборника, выполненную таким образом, чтобы воздух, подаваемый на вентилятор и внутренние компрессоры, поступал в турбореактивный двигатель и проходил в нем надлежащим образом, а с другой стороны - заднюю по потоку секцию, к которой прикреплена указанная кромка, обеспечивающую надлежащий отвод воздуха в сторону лопастей вентилятора. Весь этот узел крепится по потоку перед кожухом вентилятора, являющегося составной частью передней по потоку части гондолы.
В полете при определенных температуре и влажности на гондоле в области кромки воздухозаборника может образовываться лед. При наличии льда или инея меняются аэродинамические характеристики воздухозаборника и нарушается поступление воздуха к вентилятору. Кроме того, от кромки воздухозаборника иногда могут отделяться куски льда, которые сталкиваются с компонентами турбореактивного двигателя, в частности с лопастями вентилятора.
Кроме того, кромка воздухозаборника подвергается многочисленным соударениям с различными наружными объектами - абразивными частицами, птицами, градом и т.п., которые нарушают аэродинамическую целостность наружной поверхности и приводят к преждевременному износу.
Учитывая, что эксплуатационные характеристики турбореактивного двигателя тесно связаны с количеством и качеством воздуха, всасываемого воздухозаборником, необходимо следить за тем, чтобы поврежденная кромка была заменена как можно быстрее. Подобная замена представляет собой довольно длительную и дорогостоящую операцию техобслуживания, поскольку поврежденной может оказаться всего лишь часть кромки.
В первом способе удаления льда с кромки воздухозаборника отбирают горячий воздух в зоне компрессора турбореактивного двигателя и подводят его к кромке воздухозаборника, стенки которой он нагревает, протекая по внутреннему каналу кромки. Однако устройство такого типа требует наличия системы перемещения горячего воздуха между турбореактивным двигателем и воздухозаборником, а также системы отвода горячего воздуха в области кромки воздухозаборника, что ведет к нежелательному увеличению веса силовой установки. Дополнительные трудности применения такой системы заключаются в том, что во избежание многократного увеличения количества подач и отводов горячего воздуха кромка воздухозаборника выполняется как цельная деталь, имеющая сплошной периферийный внутренний канал для циркуляции горячего воздуха, а потому при повреждении наружного профиля этого элемента его приходится менять целиком.
Другое решение, раскрытое в патентном документе ЕР 1495963, заключается в применении для наружной стенки кромки воздухозаборника специального нагревающего резистора. Такая технология позволяет выполнить кромку воздухозаборника модульным способом из нескольких базовых элементов. Хотя подобная система и менее сложна, все же замена одного или нескольких элементов довольно длительна вследствие необходимости повторного подключения средств электропитания элемента.
Согласно ЕР 1175160 и ЕР 1175159 замену кромки можно упростить, применив кромку воздухозаборника, выполненную с возможностью прикрепления к задней по потоку секции воздухозаборника и содержащую по меньшей мере один противообледенительный электронагревательный элемент, отличающуюся тем, что указанный электронагревательный элемент содержит по меньшей мере один электрический разъем, выполненный с возможностью присоединения по меньшей мере к одному соответствующему разъему электропитания задней по потоку секции. За счет использования таких электрических разъемов монтаж кромки воздухозаборника и, в частности, восстановление электрических соединений намного упрощается, поскольку требуется просто вставить каждый электрический разъем кромки в соответствующий разъем электропитания, что позволит восстановить целостность электрической цепи.
Цель настоящего изобретения состоит в дополнительном облегчении замены такой кромки воздухозаборника, для чего предложена кромка воздухозаборника гондолы турбореактивного двигателя, выполненная с возможностью крепления к задней по потоку секции воздухозаборника и содержащая по меньшей мере один противообледенительный электронагревательный элемент, причем указанный электронагревательный элемент оснащен по меньшей мере одним электрическим разъемом, выполненным с возможностью подключения к по меньшей мере одному соответствующему разъему электропитания заднего по потоку элемента, отличающаяся тем, что эта кромка выполнена из по меньшей мере двух одинаковых секций, соединенных встык по периметру воздухозаборника.
Таким образом, благодаря тому, что кромка выполнена из одинаковых модулей, становится возможным заменять поврежденную секцию кромки без замены ее неповрежденных секций. Кроме того, поскольку эти секции одинаковы, замена еще более упрощается, так как не требуется большого количества запчастей.
Предпочтительно, кромка выполнена из четырех одинаковых секций, соединенных встык.
В соответствии с первым вариантом осуществления, по меньшей мере один электрический разъем расположен, по существу, в середине каждой секции.
В соответствии со вторым вариантом осуществления, по меньшей мере, один электрический разъем расположен, по существу, на одном из концов каждой секции.
Предпочтительно, по меньшей мере один электрический разъем расположен на каждом конце секции, причем каждый разъем выполнен с возможностью установки на нем электропроводящего колпачка, обеспечивающего электрическую непрерывность разъема, не предназначенного для подключения к соответствующему разъему электропитания.
Изобретение также относится к заднему по потоку элементу воздухозаборника гондолы турбореактивного двигателя, выполненного с возможностью присоединения кромки согласно заявленному изобретению, отличающегося тем, что он содержит, по меньшей мере, один разъем электропитания, выполненный с возможностью взаимодействия с соответствующим электрическим разъемом кромки воздухозаборника, который выполнен в передней перегородке заднего по потоку элемента.
В соответствии с первым вариантом осуществления передняя перегородка содержит по меньшей мере одно отверстие для обеспечения доступа к разъему электропитания.
В соответствии со вторым вариантом осуществления разъем электропитания выполнен на съемной пластине, являющейся частью передней перегородки.
Предпочтительно, задний по потоку элемент содержит по меньшей мере один лючок, выполненный в наружной стенке и обеспечивающий доступ к разъему электропитания. Лючок, предпочтительно, расположен у места соединения двух секций согласно изобретению.
Как вариант, задняя по потоку секция имеет наружную стенку, которая, по меньшей мере частично, связана с подвижными створками, которыми оснащена средняя часть гондолы. Благодаря этому отпадает необходимость выполнения в заднем по потоку элементе специальных лючков, так как доступ обеспечивается раскрытием подвижных створок средней части.
Наконец, заявленное изобретение относится к гондоле турбореактивного двигателя, отличающейся тем, что она содержит воздухозаборник, содержащий задний по потоку элемент согласно изобретению, на котором закреплена кромка воздухозаборника.
Сущность изобретения станет более понятной из рассмотрения нижеследующего подробного описания, приведенного со ссылками на приложенные чертежи,
где на фиг.1 в аксонометрии представлено схематическое изображение гондолы;
на фиг.2 изображен в увеличенном масштабе поперечный разрез секции кромки воздухозаборника согласно изобретению;
на фиг.3 изображен в увеличенном масштабе поперечный разрез воздухозаборника гондолы, показанной на фиг.1;
на фиг.4 представлен в аксонометрии в увеличенном масштабе с пространственным разделением деталей вид кромки воздухозаборника, выполненной из нескольких секций по фиг.2;
на фиг.5 схематически представлен вид спереди кромки воздухозаборника по фиг.4;
на фиг.6 представлен в увеличенном масштабе поперечный разрез другого воздухозаборника, содержащего задний по потоку элемент, имеющий лючки;
на фиг.7-11 изображены различные варианты исполнения электрической цепи секций согласно фиг.2.
Гондола 1 согласно изобретению, изображенная на фиг.1, представляет собой цилиндрический кожух для турбореактивного двигателя (не показан) и служит для направления создаваемых указанным двигателем воздушных потоков. Гондола 1 расположена под крылом 2, к которому она прикреплена посредством пилона 3. В ней также находятся различные узлы, необходимые для работы турбореактивного двигателя.
В частности, гондола 1 содержит переднюю по потоку часть, образующую воздухозаборник 4, среднюю часть 5, вмещающую вентилятор (не показан) турбореактивного двигателя, и заднюю по потоку часть 6, вмещающую турбореактивный двигатель, в которой также находится система реверса тяги (не показана).
Воздухозаборник 4 разделен на два элемента, а именно на кромку 4а, которая обеспечивает оптимальное всасывание воздуха, поступающего в вентилятор и внутренние компрессоры, и его направление в сторону турбореактивного двигателя, и на задний по потоку элемент 4b, к которому крепится указанная кромка 4а и который обеспечивает надлежащий отвод воздуха в сторону лопастей вентилятора. Этот узел крепится по потоку перед кожухом вентилятора, являющегося составной частью средней части 5 гондолы 1.
Как показано более подробно на фиг.1-5, кромка 4а воздухозаборника 4 выполнена с применением секций 7 согласно изобретению, закрепленных по всему периметру гондолы 1 на заднем по потоку элементе 4b. Каждая секция 7 отделена от смежной с ней секции 7 посредством разделительного элемента 8, выполненного как одно целое с задним по потоку элементом 4b.
В данном случае кромка 4а воздухозаборника 4 выполнена из четырех секций 7. Совершенно очевидно, что ее можно выполнить также из двух секций 7, или как единое целое, или же более чем из четырех секций 7.
Каждая секция 7 содержит стенку 10, форма которой выбрана таким образом, чтобы придать кромке 4а нужный профиль, а также звукопоглощающий элемент 30 сотового типа, находящийся в контакте с областью стенки 10, обращенной к входу вентилятора и содержащий множество отверстий 11, выполненных с равномерным шагом.
Стенка 10 секции 7 имеет наружную обшивку 12, обращенную наружу кромки 4а, внутреннюю обшивку 13, обращенную внутрь кромки 4а, и электронагревательный элемент 14, установленный между внутренней обшивкой 13 и наружной обшивкой 12. Этот элемент соединен с выходом электропитания 16 заднего по потоку элемента 4b посредством разъема 15, присоединенного к кабелю 15' электропитания. На фиг.3 для большей ясности кабель 15' не показан. Следует отметить, что для кабеля 15' можно предусмотреть также специальные держатели с зажимами (не показаны).
Наружная обшивка 12 обеспечивает аэродинамический наружный профиль кромки 4а. Она может быть выполнена из металла или композитного материала, может быть предварительно отформована или выполняться во время установки электронагревательного элемента 14. Толщина наружной обшивки 12 является относительно небольшой, что обеспечивает хорошую теплопередачу по направлению наружу кромки 4а. Например, толщина кромки может составлять несколько десятых долей миллиметра.
Внутренняя обшивка 13 покрывает электронагревательный элемент 14 и завершает стенку 10. Как и наружная обшивка 12, она может быть выполнена из металла или композитного материала, может быть предварительно отформована или выполняться во время установки электронагревательного элемента 14. Следует иметь в виду, что толщина внутренней обшивки 13 и толщина наружной обшивки 12 могут быть различными.
Различные слои, образующие стенку 10 секции 7, соединяются друг с другом посредством связующего материала типа адгезива или смолы (не показан).
В качестве электронагревательного элемента 14 можно применить вырезной металлический элемент резисторного типа. Особенно предпочтительной формой электронагревательного резистора 14 является зигзагообразная форма. Разумеется, необходимо удостовериться, что поверхность электронагревательного элемента 14 позволяет достичь требуемой противообледенительной температуры.
Как раскрыто выше, питание электронагревательного элемента 14 осуществляется посредством кабеля 15', подключенного к источнику электропитания. Этот кабель проходит через внутреннюю обшивку 13 секции 7 возле ее центра, а затем подключается к источнику питания заднего по потоку элемента 4b воздухозаборника 4 посредством своего разъема 15. Следует принять меры, чтобы кабель 15' был защищен в процессе изготовления стенки 10, особенно - в ходе полимеризации внутренней обшивки 13 и наружной обшивки 12, а также смол, в случае использования органических обшивок из композитного материала.
На фиг.7-11 представлены различные возможные конфигурации электронагревательного элемента 14. Следует отметить, что можно установить несколько параллельно подключенных электронагревательных элементов 14. Даже если один из этих элементов выйдет из строя, остальные смогут продолжать осуществление защиты от обледенения.
Можно также предусмотреть использование нескольких слоев электронагревательных элементов 14, которые могут быть смонтированы с различной конфигурацией.
Кроме того, задний по потоку элемент 4b содержит переднюю перегородку 18, в которой для каждой секции 7 кромки 4а выполнено по разъему 19, причем каждый разъем 19 соединен с источником электропитания (не показан) гондолы 1 посредством кабеля 19' электропитания. При этом каждый разъем 19 выполнен с возможностью взаимодействия с разъемом 15 соответствующей секции 7 через розетку 16 электропитания.
Для того чтобы можно было обеспечить доступ к различным электрическим элементам, которыми оснащена секция 7 кромки 4а, разъемы 19 можно установить на съемных пластинах 20, представляющих собой часть передней перегородки 18, как более подробно показано на фиг.6, где представлен один из вариантов исполнения гондолы 1 согласно изобретению. При извлечении съемной пластины 20 или одной из нескольких таких пластин оператор получает доступ внутрь секции 7 кромки 4а.
Как вариант, доступ к электрическим элементам может осуществляться через отверстия (не показаны), выполненные в передней перегородке 18 рядом с каждым разъемом 19.
Доступ к съемной пластине 20 или к этим отверстиям осуществляется через лючки 21, выполняемые на наружной стенке 22 заднего по потоку элемента 4b.
Как вариант, наружная стенка 22 может быть частично связана с подвижными створками средней части 5, обеспечивающими доступ к кожуху вентилятора. При раскрытии этих подвижных створок открывается наружная стенка 22 заднего по потоку элемента 4b, что обеспечивает доступ к передней перегородке 18 и к разъемам 19.
На фиг.5 в качестве примера представлен один конкретный вариант исполнения, в котором для уменьшения количества лючков 21, выполняемых в наружной стенке 22 заднего по потоку элемента 4b, в области двух диаметрально противоположных стыков секций 7 выполнены только два лючка 21. При этом каждый из лючков 21 обеспечивает доступ к разъемам 19 двух смежных секций 7.
Для этого розетки 16 электропитания заднего по потоку элемента 4b располагают таким образом, чтобы они находились по меньшей мере на одном из концов каждой секции 7.
Чтобы обеспечить возможность установки секции 7 в любом месте на заднем по потоку элементе 4b, секция 7 имеет разъем 15 в непосредственной близости от каждого конца. Каждый разъем 15 закрывается электропроводящим колпачком 24. Сразу после установки разъема необходимо просто снять электропроводящий колпачок 24 с разъема 15, находящегося напротив разъема 19, оставив на месте электропроводящий колпачок 24, находящийся на другом разъеме 15, что позволит сохранить электрическую непрерывность соответствующего электронагревательного элемента 14.
Хотя выше изобретение было описано применительно к отдельным конкретным вариантам его осуществления, следует понимать, что оно никоим образом не ограничивается этими вариантами и охватывает самые разнообразные технические эквиваленты рассмотренных здесь средств, а также их различные комбинации, при условии, что они не выходят за пределы объема изобретения.
Так, например, должно быть совершенно понятно, что электронагревательный элемент можно разместить в полости, ограниченной соответственно кромкой 4а или каждой секцией 7, а не прокладывать между двумя обшивками 12, 13 секции 7.