CN107002561B - 空气供应通风室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于发动机的空气供应通风室(12)，所述通风室设置在所述发动机的进气口(2)的上游，所述进气口设置在所述发动机的壳体(3)中。所述空气供应通风室(12)包括第一侧壁(121)和第二侧壁(122)，所述第一侧壁和所述第二侧壁一起形成管道，所述发动机运行时空气流(7)在所述管道中流动。本发明的特征在于，每个侧壁(121，122)包括阶梯部(8)，所述阶梯部形成相对于所述空气供应通风室(12)中的空气流(7)的方向的横向凹部，使得当所述发动机运行时气动分离(6)发生在所述阶梯部(8)中。
Description
技术领域
本发明涉及发动机的空气供应通风室。
更确切地，本发明涉及直升机发动机的空气供应通风室的特定形式。
背景技术
目前的发动机，更特别地是直升机发动机，会遇到在发动机的空气供应通风室处(在发动机进气口的上游)产生气动分离(aerodynamic separation)的问题。
在图1和图2中示出了位于发动机的进气口2处的根据现有技术的空气供应通风室。发动机的进气口2设置在发动机的壳体3中。格栅4位于所述发动机的进气口2处。为了使该格栅4在发动机的进气口处保持就位，进气口2包括指向发动机外部的唇缘5，并且格栅被定位在唇缘上。特别是由于这些唇缘5的存在，气动分离6发生，这会减小通风室11中的空气流7的宽度并且在空气流7中产生不均匀性，从而导致空气动力损失现象。发动机的进气口2处的这种空气动力损失会引起发动机的整体性能损失。
为了找到该发动机性能损失问题的解决方案，已知的是使用更大功率的发动机来补偿这种性能损失。这样的解决方案导致直升机的过度燃料消耗和过载，这增加了使用直升机的每小时费用。
发明内容
本发明的总体目的是提出一种空气供应通风室，其可以通过减小气动分离形成现象的影响来提高发动机的性能。
更特别地，根据一个方面，本发明包括一种用于发动机的空气供应通风室，所述空气供应通风室设置在所述发动机的进气口的上游，所述进气口设置在所述发动机的壳体中，所述空气供应通风室包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁一起形成管道，所述发动机运行时空气流在所述管道中流动，其特征在于，每个侧壁包括凹口，所述凹口形成相对于所述空气供应通风室中的空气流的方向的横向凹部，使得当所述发动机运行时气动分离发生在所述凹口中。
根据附加的特征，所述发动机的进气口包括唇缘，所述唇缘包括前缘并且所述唇缘突出到由所述空气供应通风室形成的管道内部，所述发动机的进气口还包括定位在所述唇缘上的保护格栅，所述唇缘适于将所述保护格栅保持就位。
根据特定特征，所述凹口由所述侧壁的曲率的突然变化形成，因此所述第一侧壁和所述第二侧壁各自包括尖锐脊部，并且所述侧壁各自在所述脊部处具有两个半部切线(half–tangents)。
根据另一附加特征，一方面所述第一侧壁的脊部与所述保护格栅之间的径向间距以及另一方面所述唇缘的前缘与所述保护格栅之间的垂直于所述第一侧壁的径向间距之间的比值介于0.1到10之间；以及一方面所述第二侧壁的脊部与所述保护格栅之间的径向间距以及另一方面所述唇缘的前缘与所述保护格栅之间的垂直于所述第二侧壁的径向间距之间的比值介于0.1到10之间。
根据另一附加特征，一方面由所述凹口界定的环形表面和另一方面由所述唇缘的前缘界定的环形表面之间的面积比是一方面由所述唇缘的前缘界定的环形表面和另一方面由所述发动机的进气口界定的环形表面之间的面积比的0.1到10倍。
根据另一特征，每个侧壁的凹口形成介于30度到180度之间的凹口角。
根据另一特征，由每个所述凹口形成的凹部包括等于90度的凹部底角。
根据特定特征，每个所述侧壁仅包括单个凹口。
根据另一方面，本发明包括一种包括根据前述特征中任一个所述的空气供应通风室的发动机。
根据附加方面，本发明包括一种包括这样的发动机的直升机。
附图说明
通过阅读以下详细描述并且参考以非限制性示例的方式给出的附图，本发明的其它特征、目的和优点将变得明显，在附图中：
图1示出了根据现有技术的空气供应通风室的俯视图；
图2示出了根据现有技术的空气供应通风室的沿着轴线AA的截面图；
图3示出了根据本发明的空气供应通风室的俯视图；
图4示出了根据第一实施例的空气供应通风室的沿着轴线BB的截面图；
图5示出了与图4相同的视图，其中强调了通风室的比例；
图6示出了根据第二实施例的空气供应通风室的截面图。
具体实施方式
图3中示出的是位于直升机发动机的进气口2处的所述直升机发动机的空气供应通风室12。
如图4所示，通风室12包括第一侧壁121和第二侧壁122，第一侧壁和第二侧壁一起形成管道，该管道将来自外部的空气流7朝向发动机的进气口2引导。
两个侧壁121和122各自包括两个端部121a、121b和122a、122b。两个侧壁121和122的第一端部121a、122a形成空气供应通风室12的第一端部12a，空气流7穿过该第一端部进入所述空气供应通风室12。两个侧壁121和122的第二端部121b和122b形成通风室12的第二端部12b，空气流7穿过该第二端部进入发动机的进气口2。
发动机包括壳体3，发动机的进气口2设置在该壳体中。壳体3包括唇缘5，唇缘突出到由空气供应通风室12形成的管道内部。唇缘5包括前缘50，前缘形成突出到由空气供应通风室12形成的管道中的端部。通过唇缘5的前缘50，空气流7穿过进气口2。
壳体3的唇缘5使得能够将相对于空气流7的方向位于发动机的进气口2上游的保护格栅4保持就位。格栅4使得能够保护发动机免受物体的吸入和冰的形成的影响。根据一个可能的实施例，进气口2可以不被格栅4保护。
为了使格栅4最佳地实现其保护功能，需要在格栅4与空气供应通风室12的壁121和122之间存在最小间距。实际上，例如在格栅4上产生冰层期间，为了不扰乱空气流7，需要使冰层与空气供应通风室12的壁121和122不发生接触。
为了在格栅4与壁121和122之间产生最小空间，唇缘5也必须与侧壁121和122分离。唇缘5与侧壁121和122之间的该间距必然导致空气供应通风室12的两个端部12a和12b之间的气动分离6的形成。
为了减少由于气动分离6的产生引起的发动机的性能降低，侧壁121和122各自包括在它们的两个端部121a，121b和122a，122b之间的凹口8。凹口8中的每一个形成朝向空气供应通风室12的外部的凹部，所述凹部相对于空气供应通风室12中的空气流7的流动方向是横向的。等效地，可以将凹口8限定为空气供应通风室12的直径的局部增大。
凹口8使得能够控制气动分离6的形成，以使气动分离6形成在凹口8的内部。在一个实施例中，凹口8由侧壁121和122的曲率的突然变化形成，使得侧壁121和122各自形成尖锐脊部80，并且因此壁121和122在所述尖锐脊部80处包括两个半部切线。
优选地，如图5所示，每个侧壁121和122的凹口8形成介于30度和180度之间的凹口角T。更准确地说，凹口角T是由侧壁121和122的曲率变化形成的角度。例如，在凹口8由侧壁121和122的曲率的突然变化形成的情况下，角度T是尖锐脊部80处的这两个半部切线之间的角度。换言之，凹口角T是由侧壁121和122在凹口8形成的凹部的开始处，因此在凹口8形成的凹部的最接近进气口2的端部(在通风室12形成的管道中位于最内侧的端部)处所形成的角度。
根据有利的方面，凹口8由壁121和122的曲率的突然变化形成，使得由凹口8形成的凹部包括等于90度的凹部底角81。更准确地说，凹部底角81是由侧壁121和122在凹口8形成的凹部的端部处，因此在凹口8形成的凹部的距离进气口2最远的端部(在通风室12形成的管道中位于最外侧的端部)处所形成的角度。
优选地，侧壁121和122具有的曲率使得在凹口8之外不会形成其它气动分离。更确切地，侧壁121和122仅包括单个凹口8。
因此，通过将分离6限制在凹口8中，防止了空气流7的宽度减小的现象，从而能够提高发动机的整体性能。
如图5所示，发动机的进气口2界定出环形表面S1，该环形表面对应于在所述发动机的壳体3中形成的开口的表面，或对应于π乘以进气口2的直径的平方。唇缘5的前缘50界定出环形表面S2，该环形表面对应于π乘以由唇缘5的前缘50形成的圆的直径的平方。凹口8界定出环形表面S3，该环形表面对应于π乘以通风室12的在所述通风室12的直径刚要通过凹口8增大时的直径的平方。
有利地，环形表面S3和环形表面S2之间的面积比是环形表面S2和环形表面S1之间的面积比的0.1倍到10倍。因此，S3/S2是面积比S2/S1的0.1倍到10倍。
还如图5所示，第一侧壁121的脊部80与保护格栅4分隔开径向间距L1。第二侧壁122的脊部80与保护格栅4分隔开径向间距L2。唇缘5的前缘50一方面与保护格栅4分隔开垂直于第一侧壁121的径向间距H1；另一方面与保护格栅4分隔开垂直于第二侧壁122的径向间距H2。
优选地，径向间距L1和径向间距H1之间的径向间距比在0.1到10之间，以及径向间距L2和径向间距H2之间的径向间距比在0.1到10之间。因此，径向间距比L1/H1和L2/H2在0.1到10之间。
凹口8的设置导致空气供应通风室12的体积增加，因此导致所述空气供应通风室12的质量增加。然而，这种空气供应通风室12产生的发动机的性能增益大大补偿了由于质量增加造成的损失。因此，这种解决方案使得能够在空气供应通风室12的质量增加与空气流7的宽度和均匀性的增加之间具有最佳的折中。
图6所示的第二实施例是在沿着与先前图4和图5的截面BB的轴线垂直的截面轴线的截面图中示出的进气通风室12。
如图6所示，在该第二实施例中，与凹口8位于相同的高度处的第一实施例不同，第一侧壁121中的凹口8相对于进气口2形成在比第二侧壁122中的凹口8更上游的位置处。因此，第一侧壁121的脊部80与保护格栅4之间的径向间距L1大于第二侧壁122的脊部80与保护格栅4之间的径向间距L2。
其它实施例也是可能的。例如，凹口8可以不由壁121和122的曲率的突然变化形成。凹口8实际上可以通过以如下方式对侧壁121和122进行弯曲形成：侧壁121和122各自包括圆形的凹口弯曲部，因此侧壁121和122各自包括在切口弯曲部处的单切线。在该变型中，凹口角T由通过弯曲侧壁121和122而形成的角度形成。
Claims (9)
1.一种用于发动机的空气供应通风室(12)，所述空气供应通风室设置在所述发动机的进气口(2)的上游，所述进气口设置在所述发动机的壳体(3)中，所述空气供应通风室(12)包括第一侧壁(121)和第二侧壁(122)，所述第一侧壁和所述第二侧壁一起形成管道，所述发动机运行时空气流(7)在所述管道中流动，其特征在于，每个侧壁(121，122)包括凹口(8)，所述凹口形成相对于所述空气供应通风室(12)中的空气流(7)的方向的横向凹部，使得当所述发动机运行时气动分离(6)发生在所述凹口(8)中，
其中，所述发动机的进气口(2)包括唇缘(5)，所述唇缘包括前缘(50)并且所述唇缘突出到由所述空气供应通风室(12)形成的管道内部，所述发动机的进气口还包括定位在所述唇缘(5)上的保护格栅(4)，所述唇缘(5)适于将所述保护格栅(4)保持就位。
2.根据权利要求1所述的空气供应通风室(12)，其特征在于，所述凹口(8)由所述侧壁(121，122)的曲率的突然变化形成，因此所述第一侧壁(121)和所述第二侧壁(122)各自包括尖锐脊部(80)，并且所述侧壁各自在所述脊部(80)处包括两个半部切线。
3.根据权利要求2所述的空气供应通风室(12)，其特征在于：
-一方面所述第一侧壁(121)的脊部(80)与所述保护格栅(4)之间的径向间距(L1)以及另一方面所述唇缘(5)的前缘(50)与所述保护格栅(4)之间的垂直于所述第一侧壁(121)的径向间距(H1)之间的比值介于0.1到10之间；以及
-一方面所述第二侧壁(122)的脊部(80)与所述保护格栅(4)之间的径向间距(L2)以及另一方面所述唇缘(5)的前缘(50)与所述保护格栅(4)之间的垂直于所述第二侧壁(122)的径向间距(H2)之间的比值介于0.1到10之间。
4.根据权利要求2或3所述的空气供应通风室(12)，其特征在于，一方面由所述凹口(8)界定的环形表面(S3)和另一方面由所述唇缘(5)的前缘(50)界定的环形表面(S2)之间的面积比是一方面由所述唇缘(5)的前缘(50)界定的环形表面(S2)和另一方面由所述发动机的进气口(2)界定的环形表面(S1)之间的面积比的0.1到10倍。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的空气供应通风室(12)，其特征在于，每个侧壁(121，122)的凹口(8)形成介于30度到180度之间的凹口角(T)，所述凹口角(T)由所述凹口(8)形成的凹部的最接近所述进气口(2)的端部形成。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的空气供应通风室(12)，其特征在于，由每个所述凹口(8)形成的凹部包括等于90度的凹部底角(81)，所述底角(81)由所述凹部的距离所述进气口(2)最远的端部形成。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的空气供应通风室(12)，其特征在于，每个所述侧壁(121，122)仅具有单个凹口(8)。
8.一种包括根据权利要求1至7中任一项所述的空气供应通风室(12)的发动机。
9.一种包括根据权利要求8所述的发动机的直升机。
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