DE2452526C2 - Lufteinlaß für den Turboantrieb eines Luftfahrzeuges, insbesondere eines Hubschraubers - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Lufteinlaß für den Turboantrieb eines Luftfahrzeuges, insbes. eines Hubschraubers, mit einem ringförmigen Lufthaupteinlaßkanal, einem darin mittels eines Kolben-Zylinder-Stellantriebs axial verschieblichen Verschlußkopf, der den Einlaufquerschnitt in der einen Endstellung freigibt und in der anderen Endstellung verschließt, und mit seitlich im Einlaßgehäuse angeordneten Nebeneinlässen, die eine Vorrichtung zur Teilchenabscheidung aufweisen, wobei in Strömungsrichtung vor den Nebeneinlässen auf der Außenwandung des Hohlmantels Ablenkorgane als Turbulenzerzeuger und zur Verhinderung des Eindringens von Festkörpern in die Nebeneinlässe angeordnet sind. - Bei Flug in Bodennähe oder in vereisender Atmosphäre ist der Einlaufquerschnitt geschlossen. Die Luft tritt über die Nebeneinlässe ein, wo vom Luftstrom mitgeführte Feststoffe, wie Staub und Sand sowie Eispartikel, abgeschieden oder abgelenkt werden.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Lufteinlaß (US-PS 33 02 396) ist der Lufthaupteinlaßkanal zylindrisch gestaltet. Die Nebeneinlässe befinden sich hinter einer Blende und sind für die Abscheidung der Feststoffe lediglich mit einem Filter ausgerüstet. Eine Schallabstrahlung dämmende Maßnahmen sind damit nicht verwirklicht. Andererseits ist die Schallabstrahlung und damit die Lärmbelästigung der Umwelt, insbes. beim Flug in geringer Höhe erheblich.

Grundsätzlich ist es bekannt, bei einem Lufteinlaß ähnlicher Zweckbestimmung im Lufteinlaßkanal schalldämmende Auflagen anzuordnen (Flight International, 1972, S. 244). Das hat zur Gestaltung des gattungsgemäßen Lufteinlasses bisher nichts beigetragen — und wurde wegen der Nebeneinlässe allein auch keine ausreichennde Schalldämmung bewirkt

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Lufteinlaß so weiter auszubilden, daß sowohl bei verschlossenem Einlaufquerschnitt als auch bei offenem Einlaufquerschnitt eine wirksame Dämmung des abgestrahlten Schalls stattfindet

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Lufthaupteinlaßkanal ein divergierendes Profil aufweist und bei vorgeschobenem Verschlußkopf geschlossen bzw. bei zurückgeschobenem Verschlußkopf geöffnet ist daß der als Hohlmantel mit Innenwandung und Außenwandung ausgebildete Lufthaupteinlaßkanal in einem ringförmigen Abschnitt eine Mehrzahl von ständig offenen Nebeneinlässen mit darin angeordneten Zentrifugal-Teilchenabscheider aufweist, und daß die vordere Lippe des Lufthaupteinlaßkanals innenseitig und der Verschlußkopf sowie Kolben und Zylinder des Verschlußkopfstellenantriebes außenseitig mit einem schalldämmenden Belag versehen sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Lufteinlaß bilden die Nebeneinlässe in ihrer Vielzahl zusammen mit den darin angeordneten Zentrifugal-Teilchenabscheidern in bezug auf die Schallwellen ein Gitter, an dem die Schallwellen reflektiert werden. Die Gestaltung des Lufthaupteinlaßkanals bewirkt zusammen mit dem Verschlußkopf sowohl bei offenem Einlaufquerschnitt als auch bei verschlossenem Einlaufquerschnitt einen zum Einlauf hin sich verengenden Keilraum, in dem sich die Schallwellen, und zwar auch die reflektierenden, in Verbindung mit der Wirkung der Schalldämmauflagen totlaufen. Im Ergebnis erreicht man durch die erfindungsgemäße Kombination sowohl bei verschlossenem Einlaufquerschnitt als auch bei offenem Einlaufquerschnitt eine wirksame Dämmung des abgestrahlten Schalls und damit eine beachtliche Reduzierung der Lärmbelastung der Umwelt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Lufteinlaß eines Hubschrauber-Turboantriebes mit einem Verschlußkopf in vorgerückter Stellung zur Verschließung des Lufthaupteinlaßkanals;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Lufthaupteinlaßkanal mit dem Verschlußkopf in zurückgezogener Stellung;

Fig.3 einen Schnitt in Richtung der Pfeile III-III in Fig. 2.

F i g. 1 und 2 zeigen einen insgesamt mit 1 bezeichneten Lufteinlaß eines teilweise und schematisch dargestellten Turboantriebs 2, der auf dem Rumpf 3 eines Hubschraubers befestigt ist.

Der Lufteinlaß 1 wird von einem Lufthaupteinlaßkanal 4 vom Pitot-Typ derart gebildet, daß er eine strömungsfreie aerodynamische Strömung sowie eine gute Verteilung der Drücke am Eintritt 5 des Verdichters des Turboantriebs 2 gewährleistet.

Der Lufthaupteinlaßkanal 4 mit ringförmigem Querschnitt weist ein divergierendes Profil auf, dessen mittlerer Bereich 6 mit einer Filtereinheit versehen ist. Bei dieser letzteren handelt es sich um eine Einheit mit Trägheitsabscheidung, die aus Zentrifugal-Teilchenabscheidern 7 bekannter Bauart verwirklicht ist, welche radial zwischen der koaxialen Außenwandung 8 und Innenwandung 9 des divergierenden Lufthaupteinlaßkanals 4 angeordnet sind. Diese Zentrifugal-Teilchenab-

scheider 7 werden in ihrem äußeren Bereich von einem Rohr gebildet, das auf der Außenwandung 8 befestigt ist und mit einer schraubenförmigen Beschaufelung versehen ist die der mit festen Stoffen beladenen Luft eine Drehbewegung verleiht. In ihrem inneren Bereich weisen diese Zentrifugal-Teilchenabscheider 7 einen Abscheidekegel auf, der auf der Innenwandung 9 befestigt ist und die genannten, durch Zentrifugieren abgeschiedenen Substanzen von der somit gereinigten Luft isoliert. Diese Stoffe — Sand, Staub, Kies — werden alsdann durch Gebläse 10 ins Freie befördert, die durch eine Leitung 11 unter der Einwirkung eines Magnetventils 10a mit am Austritt des Verdichters entnommener Druckluft versorgt werden. Auf dem gesamten Umfang des hinteren Bereichs der Lippe 12 des divergierenden Lufthaupteinlaßkanals 4 sind, vor dem Abschnitt 6, Ablenkorgane 13 angeordnet, die derart profiliert sind, daß in diesem Bereich eine gestörte Luftströmung entsteht, um die Bildung von Eis am Eintritt der Zentrifugal-Teilchenabscheider 7 und infolgedessen ihre Verstopfung zu vermeiden. Im Innern des Lufthaupteinlaßkanals 4 ist ein stromlinienförmiger Verschlußkopf 14 angeordnet, der durch einen pneumatischen Arbeitszylinder als Verschlußkopfstelltrieb 15 in axialer Richtung verschiebbar ist, der durch eine Leitung 16 mit am Austritt des Verdichters entnommener Luft gespeist und von dem Flugzeugführer mit Hilfe des Magnetventiles 10a gesteuert wird. Der Verschlußkopf 14 ist mit dem Verschlußkopfstelltrieb 15 über sein vorderes Ende verbunden, das an einer Stange 17 eines Kolbens 18 befestigt ist, der in dem Zylinder 19 des Verschlußkopfstelltriebes 15 gleitet, wobei die Leimung 16 in den Boden des Zylinders 19 mündet. Die Stange 17 gleitet in einer Führung 20, die formschlüssig mit an der Innenwandung 9 des Lufthaupteinlaßkanals 4 befestigten Verstrebungen 21 verbunden ist.

Diese Verstrebungen 21 tragen zur axialen Führung des Verschlußkcpfes 14 bei, dessen hinterer Bereich mit Schlitzen versehen ist, die entsprechend den Verstrebungen 21 angeordnet sind.

Die Führung 20 ist in ihrem hinteren Bereich mit einem Flansch 22 zur Aufnahme des Endes einer Rückholfeder 23 versehen, deren anderes Ende sich auf einer formschlüssig mit dem inneren Boden des Kolbens 18 verbundenen Schale abstützt. Der von Stützarmen 24 gehaltene Zylinder 19 ist durch eine Dichtungsmembrane 25 mit dem Kolben 18 verbunden.

Der Verschlußkopf 14 umfaßt in seinem mittleren Bereich, der dem Berührungspunkt mit dem inneren Ende der Lippe 12 entspricht, eine Kehle 16, die mit einem Dichtungs- und Stützring 27 versehen ist, der an der Lippe 12 anliegt, wenn der Kopf sich, wie in F i g. 1 gezeigt, in der vorgerückten Stellung befindet.

Die Innenwandung der Lippe 12 des Einlaßkanals sowie die Außenwandung des beweglichen Verschlußkopfes 14, des Kolbens 18 und des Zylinders 19 sind mit einem zellenförmigen Belag 28 verkleidet, der ein hohes Schallaufnahmevermögen besitzt, um die Stärke des von dem Verdichter erzeugten Geräusches zu dämpfen.

Der in dem Lufteinlaß eines Hubschrauber-Turboantriebs angeordnete Verschlußkopf 14 arbeitet folgendermaßen:

Befindet sich der Hubschrauber im stationären Flug in Bodennähe, so öffnet der Flugzeugführer das Magnetventil, und der bewegliche Verschlußkopf 14 verschiebt sich, wie in Fig. 1 gezeigt, in die vorgerückte Stellung, wodurch der Lufthaupteinlaßkanal 4 verschlossen wird.

Die Zuführungsluft für den Turboantrieb 2 strömt

alsdann in ihrer Gesamtheit durch den Abschnitt 6, wo sie von den Festkörperteilchen (Sand oder Staub) befreit wird, die sie in dieser Flugphase in reichlichem Maße enthalten kann. Diese gesammelten Teilchen werden ohne Schwierigkeiten durch die Gebläse 10 abgeleitet, die gleichzeitig mit der Öffnung des Ventiles

so 10a mit Druckluft versorgt werden.

In dieser Konfiguration, in der der maximale Lärm ein bevölkertes Gebiet berühren kann, da sich das Gerät in Bodennähe befindet, erreicht die Dämpfung dieses von dem Verdichter des Turboantriebs erzeugten Lärmes 5 ihren Höchstwert, da die vordere Lufteinlaßöffnung durch den mit dem absorbierenden Belag 28 versehenen beweglichen Verschlußkopf 14 verschlossen ist, wobei dieser Verschlußkopf 14 eine wirksame Schranke für die Ausbreitung der von dem Verdichter kommenden

;!0 Schallwellen bildet

Sobald der Hubschrauber im Vorwärtsflug fliegt und sich vom Boden entfernt unterbricht der Flugzeugführer die Luftzufuhr zum Verschlußkopfstelltrieb 15 durch das Magnetventil 10a, und der bewegliche Verschlußkopf 14 wird alsdann durch die Rückholfeder 23, die das Zurückweichen des Verschlußkopfes 14 und das Einziehen in den Zylinder 19 bewirkt, in seine rückwärtige Endstellung zurückgeholt. Hierdurch kann die Zuführungsluft alsdann unmittelbar in den Luft-

;io haupteinlaßkanal 4 des Turboantriebs 2 eintreten, wobei sie durch den axialen, ringförmigen Raum des Lufthaupteinlaßkanals 4 um den Verschlußkopf 14 herumströmt, so daß der von der Geschwindigkeit des Hubschraubers bewirkte Staudruck ausgenutzt wird. In dieser Konfiguration bleibt die Schalldämpfung des Verdichters durch den als Schallisolierung dienenden Belag 28 auf der Wand des beweglichen Verschlußkopfes 14 und der Innenwandung 9, unter Berücksichtigung der alsdann von dem Gerät erreichten Höhe, für die

iio bevölkerten Gebiete hinreichend wirksam.

Erfolgt der Flug in einer vereisenden Atmosphäre oder besteht die Gefahr eines Eintretens von Schnee und Eis in den Antrieb, so wird der bewegliche Verschlußkopf 14 in die vordere Endstellung gebracht.

Unter diesen Bedingungen strömt die Luft für die Versorgung des Antriebes durch die Filtereinhek im Abschnitt 6, wodurch die Gefahr des Eindringens von Schnee cder Eis in den Antrieb vollkommen ausgeschaltet wird.

:>o In der Tat gewährleisten die Ablenkorgane 13, die sich außerhalb und vor dem Filterkranz befinden, durch die Wirkung der Geschwindigkeit um diesen letzteren ein Ablösen der Luft, wodurch die Bildung von Rauhreif und Eis am Eintritt der Abscheiderohre der Filtereinheit im Abschnitt 6 und infolgedessen ihre Verstopfung während des Fluges vermieden wird.

Es konnte ferner festgestellt werden, daß die Zentrifugal-Teilchenabscheider 7 sich wie wahrhafte Enteisungsvorrichtungen verhalten und da3 im Innern der Zentrifugal-Teilchenabscheider 7 keinerlei Eisbildung zu verzeichnen war. Somit ist diese dem Eisansatz entgegengerichtete Wirkung selbst bei stationärem Flug in vereisender Atmosphäre für den Schutz des Antriebes ausreichend.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Patentanspruch:

Lufteinlaß für den Turboantrieb eines Luftfahrzeuges, insbes. eines Hubschraubers, mit einem ringförmigen LufthaupteinlaßkanaL einem darin <, mittels eines Koiben-Zylinder-Stellanlriebs axial verschieblichen Verschlußkopf, der den Einlaufquerschnitt in der einen Endstellung freigibt und in der anderen Endstellung verschließt, und mit seiüich im Einlaßgehäuse angeordneten Nebeneinlässen, die eine Vorrichtung zur Teilchenabscheidung aufweisen, wobei in Strömungsrichtung vor den Nebeneinlässen auf der Außenwandung des Hohlmantels Ablenkorgane als Turbulenzerzeuger und zur Verhinderung des Eindringens von Festkörpern in die Nebeneinlässe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufthaupteinlaßkanal (4) ein divergierendes Profil aufweist ,md bei vorgeschobenem Verschlußkopf (14) geschlossen bzw. bei zurückgeschobenem Verschlußkopf (14) geöffnet ist, daß der als Hohlmantel mit Innenwandung (9) und Außenwandung (8) ausgebildete Lufthaupteinlaßkanal (4) an einem ringförmigen Abschnitt (6) eine Mehrzahl von ständig offenen Nebeneinlässen mit darin angeordneten Zentrifugal-Teilchenabscheidern (7) aufweist, und daß die vordere Lippe (12) des Lufthaupteinlaßkanals (4) innenseitig und der Verschlußkopf (14) sowie Kolben (18) und Zylinder (19) des Verschlußkopfstellantriebes (15) außenseitig mit einem schalldämmenden Belag (28) versehen sind.