DE3345654A1

DE3345654A1 - Lufteinlass fuer im flugzeug eingebaute gasturbinenstrahltriebwerke

Info

Publication number: DE3345654A1
Application number: DE19833345654
Authority: DE
Inventors: John Robert Rickmansworth Herts Ballard
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1984-06-28
Also published as: FR2538453B1; DE3345654C2; JPS59120722A; FR2538453A1; IT1168988B; US4502875A; JPH0321730B2; GB2140090B; IT8324164A0; GB2140090A

Description

Patentanwälte--*·-" ·^:-^:~ " Dipl.-Ing. Curt Wallach Europäische Patentvertreter Dipl.-lng. GüntherKoch

European Patent Attorneys C| Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: ¹⁶' Dezember 1983 Unser Zeichen: 17 811 - K/Sa

Anmelder: Rolls-Royce Limited

PO Box ;31
Derby DE2 8BJ
England

Bezeichnung: Lufteinlaß für im Flug

zeug eingebaute Gasturbinenstrahltriebwerke

Priorität: 8236595

Groß Britannien
23. Dezember 1983

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Lufteinlaß eines im Flugzeug eingebauten Gasturbinentriebwerks und insbesondere auf einen Lufteinlaß eines in einem Hubschrauber eingebauten Gasturbinentriebwerks.

Wenn Hubschrauber schweben oder mit geringer Flughöhe langsam fliegen, besteht die Gefahr, daß Schmutz, Sand oder andere Fremdkörper, beispielsweise Wassertropfen, in das Triebwerk eingesaugt werden, das den Hubschrauber antreibt. Wenn dies geschieht, kann eine schwerwiegende Beschädigung des Triebwerks verursacht werden. Es ist daher üblich, in Hubschrauber eingebaute Gasturbinentriebwerke mit Fremdkörperseparatoren stromauf ihren Lufteinlassen zu versehen, um zu gewährleisten, daß so viele Fremdkörper wie möglich aus der Luft abgeschieden werden, bevor diese in das Triebwerk eintritt. Die Fremdkörperseparatoren können als Wirbelseparatorplatten ausgebildet sein oder statt dessen auch als Drahtnetzplatten. Wirbelseparatorplatten sind an sich bekannt, und sie bestehen gewöhnlich aus einer Platte, die mehrere Wirbelseparatoren enthält. Jeder Wirbelseparator umfaßt seinerseits eine Vorrichtung, die so gestaltet ist, daß die durchströmende

Luft in einen Wirbel induziert wird. Hierdurch werden die teilchenförmigen Fremdkörper und Wassertropfen, die die Luft mit sich führt, durch Zentrifugalkraft in einen geeignet gestalteten Behälter abgesondert, wo sie zum Zwecke einer späteren Entfernung aufbewahrt werden, oder die Fremdkörper werden über Bord abgelassen.

Es ist zweckmäßig, einen Wirbelseparator zu benutzen, der eine große Querschnittsfläche besitzt, um eine wirksame Trennung einerseits zu gewährleisten und eine ausreichende Luftzufuhr andererseits nach dem Triebwerk zu bewirken. Fremdkörperseparatoren mit großer Querschnittsfläche verursachen einen hohen Luftwiderstand, wenn sie nach vorn weisen, und infolgedessen ist es üblich, sie nach der Seite weisend anzuordnen. Dies ist zweckmäßig, wenn der Hubschrauber im Schwebeflug befindlich ist oder langsam fliegt, jedoch ist es nicht zweckmäßig, wenn der Hubschrauber mit größerer Vorwärtsgeschwindigkeit fliegt, weil dann keine Stauluft für das Triebwerk geliefert wird. Wenn ein Teil des Separators jso angeordnet wird, daß er nach vorn weist, um Stauluftldem Triebwerk bei Vorwärtsflug zuführen zu können, besteht die Gefahr, daß ein Teil der Stauluft verlorengeht, weil sie durch den restlichen nach der Seite gerichteten Abschnitt des Separators abströmt. Dies führt zu einer unzureichenden Luftzuführung für das Triebwerk und hat infolgedessen einen schädlichen Einfluß auf Wirkungsgrad und Arbeitsweise.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lufteinlaß für ein in einem Flugzeug eingebautes Gasturbinentriebwerk zu schaffen, der einen Fremdkörperseparator besitzt, welcher eine ausreichende Luftströmung

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nach dem Gasturbinentriebwerk gewährleistet, wenn das Flugzeug, in dem das Triebwerk eingebaut ist, im Schwebeflug befindlich ist oder mit einer größeren Geschwindigkeit nach vorwärts fliegt.

Die Erfindung geht aus von einem Lufteinlaß für ein in ein Flugzeug eingebautes Gasturbinentriebwerk mit einem Kanal, der den Lufteinlaß des Gasturbinentriebwerks mit der Außenluft des das Triebwerk tragenden Flugzeugs verbindet, wobei der Kanal mit zwei Lufteinlaßabschnitten ausgerüstet ist, deren erster allgemein nach vorne weist und deren zweiter allgemein nach der Seite weist, betrachtet in bezug auf das das Triebwerk tragende Flugzeug.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Fremdkörperseparator jener Bauart vorgesehen ist, die den Durchtritt von Fremdkörpern verhindert, jedoch den Luftdurchtritt ermöglicht, wobei der Lufteinlaß mit Absperrmitteln versehen ist, die von einer ersten Stellung, in der eine Luftströmung durch den seitlich gerichteten Einlaß verhindert ist, wenn der nach vorn gerichtete Einlaß einer Stauluftströmung ausgesetzt ist, in eine zweite Stellung überführbar sind, in der weder der nach vorn gerichtete noch der nach der Seite gerichtete Einlaßebschnitt gedrosselt ist, wenn der nach vorn gerichtete Einlaßabschnitt keiner Stauluftströmung unterworfen ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Schnittansicht eines Teils des Hubschraubers, der mit einem Lufteinlaßsystem gemäß der

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Erfindung ausgerüstet ist.

Der in der Zeichnung dargestellte Teil eines Hubschraubers 10 enthält ein Gasturbinentriebwerk 11, welches eines von zwei gleichen !Triebwerken ist, die den Hubschrauber antreiben. Das Gasturbinentriebwerk 11 weist einen Lufteinlaß 12 auf, der in Verbindung mit der Außenluft 13 außerhalb des Hubschraubers 10 über ein Lufteinlaßsystem 14· steht. Das Luft einl aß sy st em 14- umfaßt einen Kanal 15, der einen Lufteinlaß 16 besitzt und am Triebwerksluft einl aß 12 endet.

Der Lufteinlaß 16 des Luftkanals ist mit zwei aneinanderstoßenden Wirbelseparatorplatten 17 und 18 für die Fremdkörper versehen. Diese Wirbelseparatorplatten sind seitlich zueinander angeordnet und sie weisen einen solchen Winkel zueinander auf, daß eine Platte 17 einen allgemein nach vorn weisenden Abschnitt bildet und die andere Platte 18 einen seitlich gerichteten Einlaßabschnitt (die Frontseite des Hubschraubers 10 befindet sich auf der linken Seite der Zeichnung). Die Wirbelseparatorplatten 17 und 18 für die Fremdkörper sind von herkömmlicher Konstruktion und umfassen mehrere Wirbelseparatoren, von denen jeder die hindurchtretende Luft in einen Wirbel derart induziert, daß Fremdkörper und Wassertropfen aus der Luft abgeschieden werden und das abgeschiedene Wasser und die Fremdkörper in einen geeigneten Behälter überführt oder über Bord abgeworfen werden. Nach der Trennung von Fremdkörpern tritt die Luft durch den Kanal 15 hindurch und in den Triebwerkslufteinlaß 12 hinein. Die Platten 17 und 18 brauchen Jedoch nicht notwendigerweise die Gestalt von Wirbelseparatoren aufzuweisen und es können andere

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Ausbildungen von Fremdkörpertrennvorrichtungen vorgesehen sein, und es könnten beispielsweise Drahtnetze benutzt werden.

An den Separatorplatten 17 und 18 ist an ihrer Verbindungskante 20 eine Platte 19 schwenkbar angelenkt. Diese Platte 19 kann frei schwenken, so daß die Schwenkstellung durch die Luftströmungen durch die Separatorplatten X] und 18 bestimmt wird, die auf diese Platte 19 einwirken. Wenn der Hubschrauber 10 im Schwebeflug befindlich ist oder langsam nach vorn fliegt, dann saugt das Gasturbinentriebwerk die Luft durch beide Separatorplatten 17 und 18 an. Dies führt dazu, daß die Luftströmungen im wesentlichen einen gleichen Druck aufweisen, der auf die beiden Seiten der Platte 19 einwirkt, xirodurch diese veranlaßt wird, eine Gleichgewichtsstellung einzunehmen, wie diese in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser Gleichgewichtsstellung besteht eine minimale Einwirkung auf die Luftströmungen durch die Separatorplatten 17 und 18. Wenn der Hubschrauber 10 jedoch im schnellen Vorwärtsflug befindlich ist, dann wird die nach vorn weisende Separatorplatte 17 einer Stauluftströmung ausgesetzt. Unter diesen Bedingungen wird infolgedessen der Druck der durch die nach vorn weisende Separatorplatte 17 strömenden Luft größer als der Druck der durch die allgemein seitlich gerichtete Platte 18 strömenden Luft. Da dies so ist, wirkt die Stauluftströmung durch die allgemein nach vorn weisende Platte 17 auf die verschwenkbare Platte 19 und bewirkt, daß diese in eine Stellung verschwenkt wird, in der sie die seitlich gerichtete Separatorplatte 18 im wesentlichen abschließt.

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Demgemäß wird bei schnellem Vorwärtsflug die gesamte Luftzuführung nach dem Triebwerk 11 von Stauluft gebildet, die durch die nach vorn gerichtete Separatorplatte 17 eintritt. Sobald sich die Vorwärtsgeschwindigkeit des Hubschraubers 10 vermindert, nimmt die Stauluftströmung durch die nach vorn weisende Separatorplatte 17 ab und demgemäß ebenfalls der Luftdruck, wodurch bewirkt wird, daß die schwenkbare Platte 19 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung zurückkehrt, so daß die Luftströmung wieder durch die seitlich gerichtete Separatorplatte 19 strömen kann.

Wenn die Schwenkplatte 19 leicht gekrümmt ausgebildet ist, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, kann die aerodynamische Wirksamkeit optimiert werden und dadurch wird gewährleistet, daß dann, wenn die allgemein nach vorn weisende Separatorplatte 17 der Stauluftströmung ausgesetzt ist, die seitlich weisende Platte 18 durch die Schwenkplatte 19 abgesperrt wird. Demgemäß gewährleistet die Schwenkplatte 19, daß kein Stauluft-Leckstrom von dem Kanal 15 zurück nach dem Inneren 13 des Hubschraubers über Umkehrluftströmungen durch die seitlich weisende Separatorplatte 18 erfolgt. Ein solcher Luftleckstrom würde die Menge der Luft und den Luftdruck vermindern, die am Triebwerk 11 verfügbar sind, wodurch die Arbeitsweise nachteilig beeinflußt würde.

Es kann unter gewissen Umständen erwünscht sein, die Schwenkplatte 19 mit irgendeiner Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung der Schwenkbewegung auszustatten.

Die Erfindung schafft daher einen Lufteinlaß für ein

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Gasturbinentriebwerk, welches in einem Flugzeug eingebaut ist,und gewährleistet, daß eine angemessene Luftzuführung für das Triebwerk sowohl dann gewährleistet ist, wenn das Flugzeug im Schwebeflug befindlich ist oder langsam nach vorn fliegt, als auch dann, wenn es im schnellen Vorwärtsflug befindlich ist.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einem Lufteinlaß für ein Gasturbinentriebwerk beschrieben, das in einem Hubschrauber eingebaut ist. Die Erfindung ist jedoch auch für andere Flugzeugtypen anwendbar, die sowohl schweben als auch schnell in Vorwärtsrichtung fliegen können.

Die Erfindung wurde vorstehend beschrieben in Verbindung mit allgemein nach vorn gerichteten und nach der Seite gerichteten Separatorplatten 17 bzw. 18, die benachbart zueinander angeordnet sind. Die Erfindung kann jedoch auch Anwendung finden, wenn die Platten im Abstand zueinander derart liegen, daß zwei getrennte Lufteinlaßkanalabschnitte definiert werden.

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Claims

Patentanwälte-""'* " " Dipl.-Ing. Curt Wallach

Europäische Patentvertreter Dlpl.-lng.6üntherKoch

European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 16· Dezember 1983

Unser Zeichen: 17 811

Patentansprüche

\1J Lufteinlaß für ein in einem Flugzeug eingebautes Gasturbinentriebwerk mit einem Einlaßkanal, der den Lufteinlaß des Gasturbinentriebwerks mit der Außenluft verbindet und mit zwei Lufteinlaßabschnitten versehen ist, von denen einer allgemein nach vorn weist und von denen der andere allgemein seitlich gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lufteinlaß (17, 18) durch einen Fremdkörperseparator jener Bauart gebildet ist, der den Durchtritt von Fremdkörpern verhindert, jedoch eine Luftströmung zuläßt, daß der Einlaß (14) mit einer Absperrklappe (19) versehen ist, die von einer ersten Stellung, in der sie eine Luftströmung durch den seitlich weisenden Einlaßabschnitt (18) verhindert, wenn der nach vorn weisende Einlaßabschnitt (17) einer Stauluftströmung ausgesetzt ist, in eine zweite Stellung überführbar ist, in der sie weder den nach vorn gerichteten Einlaß (17) noch den seitlich gerichteten Einlaß (18) absperrt, wenn dieser nach vorn gerichtete Abschnitt (17) keiner Stauluftströmung ausgesetzt ist.
2. Lufteinlaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Absperrplatte (19) von einer schwenkbar innerhalb des Lufteinlasses (14·) gelagerten Platte gebildet ist, die zwischen der ersten Stellung, in der die Strömung durch den seitlich gerichteten Einlaß (18) verhindert ist, und einer zweiten Stellung verschwenkbar ist, in der sie weder den nach vorn gerichteten Lufteinlaß (17) noch den seitlich gerichteten Lufteinlaß (18)stört.
3· Lufteinlaß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die schwenkbar gelagerte Platte (19) von der durch den nach vorn weisenden Lufteinlaß (17) strömenden Luft derart beaufschlagt wird, daß der Druck dieser Stauluft die schwenkbar gelagerte Platte (19) in jene Stellung überführt, in der eine Luftströmung durch den seitlich gerichteten Lufteinlaß (18) verhindert ist.
4·. Lufteinlaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß (14-) so ausgebildet ist, daß er den Lufteinlaß eines Gasturbinentriebwerks bildet, welches in einem Flugzeug in Gestalt eines Hubschraubers e ingeb aut ist.
5· Lufteinlaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlässe (17 > 18) seitlich nebeneinander angeordnet sind.

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6. Lufteinlaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdkörperseparatoren (17 > 18) von Wirbelseparatorplatten gebildet sind.