МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ ОТ ПОПАДАНИЯ ПОСТОРОННИХ ПРЕДМЕТОВ

Аннотация. В данной статье исследованы возможности защиты двигателей от посторонних предметов целесообразности их применения. Изучены конструктивные возможности по не допуску попаданий посторонних предметов во входные устройство двигателя при взлете, рулежки и улучшение возможных методов борьбы с вихревыми шнурами, используя защитные устройства и уникальных бортовых защитных устройств заградительного и колебательного типа.

I. Введение

Появление проблемы вихреобразования потока возле воздухозаборника силовых установок с газотурбинными двигателями при работе их на аэродроме и взлетно-посадочной полосе на высоких и форсажных режимах. Так же в следствие улучшения ГТД, увеличения их реактивной тяги, интенсивность вихревого движения потока возле воздухозаборника СУ воздушных судов при работе двигателей на полосе увеличивается. Для анализа состояния преждевременного списания двигателей по причине вмешательства в проточную часть ГТД посторонних предметов, обратимся к имеющейся  физике всасывания их во входное устройство при наличии вихревого шнура перед воздухозаборником. Вихревой шнур, образовавшийся перед воздухозаборником при работе ГТД на аэродроме на повышенных режимах вызывает дополнительное круговое увеличение местной скорости потока у поверхности взлетной полосы, оставшиеся на взлетной полосе после его уборки и попавшие в зону действия вихревого шнура, приходят в движение возросшим скоростным напором, направляются засасываемым потоком воздуха внутрь СУ. Ударяясь на большой скорости об элементы проточной части и о рабочие лопатки компрессора ПП наносят забоины и другие разрушения. При забоинах превышающих нормы установленные инструкцией по технической эксплуатации авиационные ГТД досрочно снимаются с технической эксплуатации.

II. Постановка задачи.

Рассмотрим направление по предотвращению попадания ПП в ВУ ГТД путем разработки новых видов решений с вихревыми шнурами, а именно универсальных бортовых защитных устройств (БЗУ) заградительного и колебательного типа. Опасной с точки зрения уменьшения запаса газодинамической устойчивости ОК ГТД является та часть вихревого шнура воздухозаборника которая перекрывается на входе в ОК точки зрения перемещения под воздухозаборником по поверхности аэродрома ПП и втягивания их в проточную часть ГТД, опасная часть вихря, отделяющаяся на поверхность аэродрома. Таким образом, две  проблемы могут быть решены установкой перед воздухозаборником универсальных БЗУ в виде отсекающей аэродинамической поверхности. Наличие на входе в воздухозаборник, граничащий аэродинамической поверхности при правильном подборе ее геометрических параметров и формы позволяет:

- запирать вихревые шнуры перед воздухозаборником на введенную в засасываемый поток аэродинамическую поверхность. Тогда за разрезающей поверхностью внутри воздухозаборника вихревых шнуров не существует

 - размывать поток сходившийся ранее к точке и линии мнимого стока по проекции на экран внешнего контура поверхности

- уменьшать скорость размытым вихревым шнуром, тем самым уменьшать количество посторонних предметов, попавших в входное устройство.

БУЗ разработано на основании полученных результатов, которые проводились аналогично для рассматриваемых устройств защиты. БУЗ (рисунок 1), включает подвижную панель, которая расположена в корпусе ВУ и имеет функцию возвратно-поступательного воздействия в горизонтальном направлении. Подвижная панель треугольной формы исполнена из двух частей, установленных на платформе, которая размещена в двух направляющих и шарнирно соединена со штоком привода крепко закрепленного на корпусе ВУ. Панели сцеплены на расстоянии 0,005м от передней кромки ВУ. При этом длина Lп панелей, ширина bп панелей и ширина L миделевого сечения воздухозаборника, части, установленные на подшипниках размещенные в пазах платформы и шарнирами соединены со штоками механизмов, которые зафиксированы на платформе.

Рисунок 1. Общий вид устройства, вид сверху, разрез А-А

Принцип работы бортового защитного устройства.

Во время запуска двигателя направляется сигнал на привод, который своим штоком перемещает горизонтально-поступательно вперед платформу с панелями. При полном выдвижении подвижной панели на расстояние 0,005- 0,01 м от передней кромки воздушного устройства подаются сигналы на приводы. Механизм воздействуя своими штоками на шарниры позволяют частям устройства совершать при помощи подшипников возвратно-поступательные движения перпендикулярно входному устройству на небольшие расстояние имеющие период колебаний 0,1c. Образующийся на входе в ВУ вихревой трос изолируется по мере передвижения панелек и подвижной панели, с помощью снижения его интенсивности и помещения его в неустойчивое положение ПП с глади взлетной полосы не попадают внутрь входного устройства. При рулении летательного аппарата по аэродрому БУЗ работает аналогично. В результате взлета ЛА направляется сигнал на выключение приводов. Панели с подвижными частями фиксируется перед входом во ВУ преграждая площадь из которой летят посторонние предметы, а именно передней стойки шасси. На этапе отрыва колес передней стойки шасси от поверхности взлетной посадочной полосы отправляется сигнал на включение привода, который производит скрытия устройства в корпус ВУ. Следующий запуск устройства производится при посадке ЛА в момент задевания колес передней стойки шасси с поверхностью полосы. Следующая остановка работы устройства осуществляется при отключении двигателя ЛА. Использование данного механизма позволит уменьшить всасывания вихревого шнура на входе в ВУ а также попадания ПП в тракт двигателя ЛА.

Заключение:

В данной статье был рассмотрен метод защиты газотурбинных двигателей воздушных судов от попадания посторонних предметов, проблемы вихреобразования потока перед воздухозаборниками силовых установок с газотурбинными двигателями при работе их на аэродроме на повышенных и форсажных режимах.

Список литературы:

1. Нечаев Ю.Н. учеб. пособие. Теория авиационных двигателей 1980 г.
2. Орехов В.Д., Курилкина П.И. Защита авиационных ГТД от повреждения посторонними предметами, 1988г
3. Пыльников В.Б. «Закономерности существования вихрей на входе в воздухозаборник ТРД в условиях эксплуатации», «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и авиационных двигателей» 1977 г.