CN115709805A - 一种多功能进气道 - Google Patents

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刘冬冬
李星萍
江希
叶宇琛
王辉
胡招财
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China Helicopter Research and Development Institute
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China Helicopter Research and Development Institute
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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

本申请提供一种多功能进气道，所示多功能进气道包括多功能进气道1和可调挡板2，所述多功能进气道1包括进气通道101，主流通道102，排砂通道103、进气道框体104和隔板105，可调挡板2包括出流口201、支撑及控制机构202、支撑及控制机构202，其中：进气道框体104为两端开口的腔体结构，隔板105沿水平方向设置在进气道框体104出口端靠近上端面的位置，进气道框体104内的入口端为进气通道101，进气道框体104内的出口端上端面与隔板105之间为排砂通道103，进气道框体104内的出口端下端面与隔板105之间为主流通道102。

Description

一种多功能进气道
技术领域
本发明涉及一种多功能进气道，特别涉及一种直升机领域可满足不同飞行状态需要的防砂防冰进气道结构。
背景技术
直升机作为一种重要的空中平台，需要经常近地面悬停、起飞和着陆，受下洗流的影响，起降阶段环境中的砂尘、雨雪等异物很容易通过进气道进入发动机，对发动机的安全运行产生较大威胁，包括发动机叶片和燃烧室耐热磁漆涂层的磨损、转动部件的转子平衡破坏以及叶片冷却通道堵塞等，严重时甚至造成发动机停车，危及直升机的飞行安全。因此为保证直升机的飞行安全和性能，现有的直升机一般选配有防砂装置。
直升机进气防砂装置主要有阻拦式进气过滤器和惯性分离式防砂装置。阻拦式过滤器多由泡沫塑料、各种纤维编织物作为过滤介质。这种过滤器结构简单、初始投入低、过滤效率高，但容易受雨雪天气影响、容易被沙尘、雨雪堵塞，导致使用寿命较短。且需要频繁的更换过滤器，增加了人工的维护工作。惯性分离式防砂装置分为整体式粒子分离器和多管式粒子分离器，均是利用惯性离心作用，通过内部的涡旋结构使得空气产生旋转。空气中的颗粒如砂尘、水滴、冰块等由离心力的作用被甩向管壁，之后由相应的排砂管道收集并排出机体，而干净的空气则被引入发动机进气道。这种分离器不需要人为的更换，并且使用寿命长。
防砂装置仅在直升机起降阶段启用，以增大进气压损的代价将砂尘清除。在飞行阶段因脱离了砂尘环境则需要“关闭”防砂装置，并采取一定的手段来降低进气压损，目前主要是采用增加一段旁通的方式以使空气直接通过旁通进入发动机。但旁通增加了防砂装置的复杂性，并且为适应防冰的需求，旁通的构型、防冰方式也增大了进气道整体的设计难度。
发明内容
本申请提供了一种多功能进气道，维护方便，在进气道防砂防冰方面具有较大的应用潜力。
技术方案：一种多功能进气道，所示多功能进气道包括多功能进气道1和可调挡板2，所述多功能进气道1包括进气通道101，主流通道102，排砂通道103、进气道框体104和隔板105，可调挡板2包括出流口201、支撑及控制机构202，其中：
进气道框体104为两端开口的腔体结构，隔板105沿水平方向设置在进气道框体104出口端靠近上端面的位置，进气道框体104内的入口端为进气通道101，进气道框体104内的出口端上端面与隔板105之间为排砂通道103，进气道框体104内的出口端下端面与隔板105之间为主流通道102；
可调挡板2设置在进气道框体104的入口端与隔板105之间；所述可调挡板2倾斜排列并将进气通道101分隔成主流通道102和排砂通道103；出流口201为长狭缝形状，设置在可调挡板2正对主流通道一侧，从而在起降阶段，避免砂尘通过出流口201进入可调挡板2内部；所述支撑与控制机构202为内部中空的环状结构，所述支撑与控制机构202与可调挡板的侧壁端部固连，一方面将可调挡板固定在进气道框体上，另一方面限制可调挡板在一定范围内转动；所述进气道框体侧壁为中空夹层结构，用于流通发动机的压气机引气；可调挡板2通过支撑及控制机构202固定在进气道框体104上，并通过支撑及控制机构202与发动机的压气机引起口连接；高温高压的气体通过支撑及控制机构202进入可调挡板内部，加热可调挡板表面的同时从出流口201流出；所述出流口201设置在可调挡板正对主流通道一侧。
进一步的，所述倾斜排列的可调挡板2与进气通道101内来流方向成β角布设，β为10°至15°。
进一步的，所述挡板自身与来流方向成α角，当所处环境的砂尘浓度大于预设砂尘浓度时，所述α角的角度范围为：45°-60°；当所处环境的砂尘浓度小于等于预设砂尘浓度时，所述α角的角度范围为：60°-80°。
进一步的，所述可调挡板的数量为10到20个。
进一步的，所述主流通道与排砂通道的截面积比为10:1。
进一步的，隔板105的长度为1～2倍的可调挡板宽度。
进一步的，可调挡板之间的距离为预设搭接量，所述预设搭接量为可调挡板宽度的1/5。
综上所述，本申请提供了一种多功能进气道，利用倾斜排列的可调挡板将进气道划分为主流通道和进气通道，在起降阶段，通过控制可调挡板的倾斜角度满足一定范围内的除砂要求。在飞行阶段，通过控制可调挡板与来流方向的一致，降低了进气压损，满足飞行性能需要。在偶遇结冰环境时，通过发动机引气，并从可调挡板的出流口排出高温气体，满足进气系统的防冰需要。本发明整体结构简单，维护方便，在进气道防砂防冰方面具有较大的应用潜力。
附图说明
图1为本申请提供的一种多功能进气道的结构示意图；
图2为本申请提供的一种可调挡板的示意图；
图3为本申请提供的一种多功能进气道在起降阶段工作示意图(俯视图)；
图4为本申请提供的一种多功能进气道在飞行阶段工作示意图(俯视图)；
其中：1-多功能进气道、101-进气通道、102-主流通道、103-排砂通道、104-进气道框体、105-隔板、2-可调挡板、201-出流口、202-支撑及控制机构。
具体实施方式
如图1-2所示，为本发明的实施例示意图，本申请提供了一种多功能进气道，所示多功能进气道包括多功能进气道1和可调挡板2，所述多功能进气道1包括进气通道101，主流通道102，排砂通道103、进气道框体104和隔板105，可调挡板2包括出流口201、支撑及控制机构202，其中：
进气道框体104为两端开口的腔体结构，隔板105沿水平方向设置在进气道框体104出口端靠近上端面的位置，进气道框体104内的入口端为进气通道101，进气道框体104内的出口端上端面与隔板105之间为排砂通道103，进气道框体104内的出口端下端面与隔板105之间为主流通道102；
可调挡板2设置在进气道框体104的入口端与隔板105之间；所述可调挡板2倾斜排列并将进气通道101分隔成主流通道102和排砂通道103；出流口201为长狭缝形状，设置在可调挡板2正对主流通道一侧，从而在起降阶段，避免砂尘通过出流口201进入可调挡板2内部；所述支撑与控制机构202为内部中空的环状结构，所述支撑与控制机构202与可调挡板的侧壁端部固连，一方面将可调挡板固定在进气道框体上，另一方面限制可调挡板在一定范围内转动；所述进气道框体侧壁为中空夹层结构，用于流通发动机的压气机引气；可调挡板2通过支撑及控制机构202固定在进气道框体104上，并通过支撑及控制机构202与发动机的压气机引起口连接；高温高压的气体通过支撑及控制机构202进入可调挡板内部，加热可调挡板表面的同时从出流口201流出；所述出流口201设置在可调挡板正对主流通道一侧。
优选的，所述倾斜排列的可调挡板2与进气通道101内来流方向成β角布设，β为10°至15°。
需要说明的是，β角的设置，能够降低进气压损并保证分离效率。
优选的，当所处环境的砂尘浓度大于预设砂尘浓度时，挡板自身与来流方向夹角α的角度范围为：45°-60°.
优选的，当所处环境的砂尘浓度小于等于预设砂尘浓度时，挡板自身与来流方向夹角α的角度范围为：60°-80°。
实际应用中，α角根据飞行情况而自动或手动控制。例如，根据飞行任务场景，当处于砂尘浓度大的环境中时，降低α角度值(45°-60°)，以尽可能的增加砂尘的反弹作用，使更多的砂尘进入排砂通道，增加防砂效果。当在砂尘浓度小的环境中时，增大α角度值(60°-80°)，以降低可调挡板对主流通道的进气压损。
优选的，所述可调挡板的数量为10到20个。
优选的，所述主流通道与排砂通道的截面积比为10:1。
需要说明的是，主流通道与排砂通道的截面积比的设置，能够保证砂尘分离效果。
优选的，隔板105的长度为1～2倍的可调挡板宽度。
优选的，可调挡板之间的距离为预设搭接量，所述预设搭接量为可调挡板宽度的1/5。
图3示出了直升机在起降阶段的工作原理图。在含砂空气进入进气通道后，利用倾斜布设的可调挡板，砂尘在可调挡板壁面的碰撞反弹作用下输送至排砂通道。干净的空气则在发动机的抽吸作用下绕过挡板进入主流通道。在起降过程中驾驶员根据实际砂尘环境对可调挡板的倾斜角度α进行手动控制，也可以与检测设备结合进行自动控制，在砂尘浓度较大时，降低α的角度值，从而获得更好的分离效果。
图4示出了直升机在飞行阶段的工作原理图。在飞行过程中，因脱离了砂尘环境，此时将可调挡板调节至水平位置以降低进气压损。在偶遇结冰环境时，通过发动机引气加热挡板壁面，高温气体随后从出流口流出，提高进气温度，避免可调挡板上的冰积聚。
综上所述，本申请提供了一种多功能进气道，较传统的进气防砂装置，本发明利用倾斜排列的可调挡板，使得进气道同时具备了防砂防冰的能力，并且通过可调挡板的方向控制满足了起降和飞行阶段的不同需要。整体结构简单，维护方便，在进气道防砂防冰方面具有较大的应用潜力。

Claims (8)

1.一种多功能进气道，其特征在于，所示多功能进气道包括多功能进气道(1)和可调挡板(2)，所述多功能进气道(1)包括进气通道(101)，主流通道(102)，排砂通道(103)、进气道框体(104)和隔板(105)，可调挡板(2)包括出流口(201)、支撑及控制机构(202)，其中：
进气道框体(104)为两端开口的腔体结构，隔板(105)沿水平方向设置在进气道框体(104)出口端靠近上端面的位置，进气道框体(104)内的入口端为进气通道(101)，进气道框体(104)内的出口端上端面与隔板(105)之间为排砂通道(103)，进气道框体(104)内的出口端下端面与隔板(105)之间为主流通道(102)；
可调挡板(2)设置在进气道框体(104)的入口端与隔板(105)之间；所述可调挡板(2)倾斜排列并将进气通道(101)分隔成主流通道(102)和排砂通道(103)；出流口(201)为长狭缝形状，设置在可调挡板(2)正对主流通道一侧，从而在起降阶段，避免砂尘通过出流口(201)进入可调挡板(2)内部；所述支撑与控制机构(202)为内部中空的环状结构，所述支撑与控制机构(202)与可调挡板的侧壁端部固连，一方面将可调挡板固定在进气道框体上，另一方面限制可调挡板在一定范围内转动；所述进气道框体侧壁为中空夹层结构，用于流通发动机的压气机引气；可调挡板(2)通过支撑及控制机构(202)固定在进气道框体(104)上，并通过支撑及控制机构(202)与发动机的压气机引起口连接；高温高压的气体通过支撑及控制机构(202)进入可调挡板内部，加热可调挡板表面的同时从出流口(201)流出；所述出流口(201)设置在可调挡板正对主流通道一侧。
2.根据权利要求1所述的多功能进气道，其特征在于，所述倾斜排列的可调挡板(2)与进气通道(101)内来流方向成β角布设，β为10°至15°。
3.根据权利要求1所述的多功能进气道，其特征在于，当所处环境的砂尘浓度大于预设砂尘浓度时，可调挡板(2)与来流方向夹角α的角度范围为：45°-60°。
4.根据权利要求1所述的多功能进气道，其特征在于，当所处环境的砂尘浓度小于等于预设砂尘浓度时，可调挡板(2)与来流方向夹角α的角度范围为：60°-80°。
5.根据权利要求1所述的多功能进气道，其特征在于，所述可调挡板(2)包括N个挡板，N的数量为10到20个。
6.根据权利要求1所述的多功能进气道，其特征在于，所述主流通道与排砂通道的截面积比为10:1。
7.根据权利要求1所述的多功能进气道，其特征在于，隔板(105)的长度为1～2倍的可调挡板宽度。
8.根据权利要求1所述的多功能进气道，其特征在于，可调挡板(2)的相邻两个挡板之间的距离为预设搭接量，所述预设搭接量为可调挡板宽度的1/5。
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