DE3439596A1 - Flugzeugtriebwerkslufteintritt mit einem fremdkoerperabscheider und verfahren zum abscheiden von fremdkoerpern - Google Patents

Flugzeugtriebwerkslufteintritt mit einem fremdkoerperabscheider und verfahren zum abscheiden von fremdkoerpern

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Michael Charles Lanesville Mass. Harrold
Martin George Marblehead Mass. Ray
Louis Ernest Danvers Mass. Varadi
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Description

Flugzeugtriebwerkslufteintritt mit einem Fremdkörperabscheider und Verfahren zum Abscheiden von Fremdkörpern
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Lufteintritte von Flugzeugtriebwerken und betrifft insbesondere einen Lufteintritt mit einem Fremdkörperabscheider für ein Turboproptriebwerk .
Flugzeuggasturbinentriebwerke sind der Gefahr einer Beschädigung durch in die Lufteinlässe der Triebwerke eingeleitete Fremdkörper ausgesetzt. Dieses Problem besteht besonders bezüglich relativ großen Fremdkörpern wie Steinen, Kies, Vögeln, Hagel, Eis und dgl., die, wenn sie in das Triebwerk eintreten, eine sofortige und beträchtliche Beschädigung verursachen können.
Es sind Vorrichtungen bekannt, mittels welchen sich Fremdkörper aus der Triebwerkseinlaßluft entfernen lassen. Diese Vorrichtungen fallen insgesamt in zwei Kategorien: Einlaß-
teilchenabscheider, die relativ kleine Teilchen wie Sand, Staub und Wasser aus dem Luftstrom entfernen, und Fremdkörperabscheider, die relativ große Fremdkörper der oben beschriebenen Art entfernen.
Gewöhnlich sind Fremdkörperabscheider nicht in der Lage, den Schutz zu bieten, den ein Einlaßteilchenabscheider bietet, und umgekehrt. Einlaßteilchenabscheider sind einerseits so ausgelegt, daß sie relativ kleine Teilchen entfernen können, um die Lebensdauer des Flugzeugtriebwerks zu verlängern. Fremdkörperabscheider sind andererseits in der Lage, relativ große Objekte zu entfernen, die während des Starts und während des ersten Abschnitts des Steigflugs des Flugzeuges eingesaugt werden können, die eine beträchtliche Beschädigung des Flugzeugtriebwerks verursachen und zu einem vollständigen Leistungsausfall führen können.
Die US-Bundesluftfahrfcbehörde (Federal Aviation Administration oder FAA) hat insbesondere für Turbopropflugzeugtriebwerke Ansaugbestimmungen festgelegt. Diese Bestimmungen besagen beispielsweise, daß ein Flugzeugtriebwerk in der Lage sein muß, ohne nennenswerten Verlust an Triebwerksleistung Vögel anzusaugen, die als klein, mittelgroß oder groß definiert sind und Gewichte von 85 ρ (three ounces),0,7 kp (one and one half pounds) bzw. 1,8 kp (four pounds) haben. Relativ große Fremdkörper, beispielsweise mittelgroße und große Vögel, werden eine relativ große Trägheit haben, wenn sie beim Start oder beim Steigflug in ein Flugzeugtriebwerk eingesaugt werden, weshalb ein geeigneter Fremdkörperabscheider erforderlich ist, um das Einsaugen derselben in das Triebwerk zu verhindern.
Bekannte Fremdkörperabscheider haben beispielsweise scharfe Biegungen, Gitter und Absperrvorrichtungen, die alle unerwünschte Druckverluste und eine größere Komplexität ergeben.
Es sind Saugabscheider bekannt, bei denen es erforderlich ist, einen Teil der ungestört strömenden Einlaßluft von dem Triebwerkseinlaß weg- und durch den Abscheider hindurchzuleiten, um Fremdkörper über Bord zu transportieren. Diese Ableitluftabscheider erfordern deshalb einen zusätzlichen Luftstrom, der vorgesehen werden muß, indem der effektive Querschnitt des Lufteinlasses vergrößert wird, was zu einer Verringerung des gesamten Betriebswirkungsgrades führt. Einige dieser bekannten Abscheider erfordern Drallbleche oder Absperrvorrichtungen, die Hindernisse für den Luftstrom darstellen und durch den Aufprall dieser relativ großen Fremdkörper beschädigt werden können.
Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, einen neuen und verbesserten Lufteintritt für ein Flugzeugtriebwerk zu schaffen, der einen Fremdkörperabscheider hat.
Weiter soll durch die Erfindung ein verbesserter Lufteintritt zum wirksameren Entfernen von Fremdkörpern aus dem Luftstrom geschaffen werden.
Ferner soll durch die Erfindung ein verbesserter Lufteintritt geschaffen werden, der die Wahrscheinlichkeit des Wiedereinsaugens von Fremdkörpern in den Lufteintritt reduziert.
Weiter soll durch die Erfindung ein verbesserter Lufteintritt geschaffen werden, der einen im wesentlichen unbehinderten Strömungsweg zu einem Triebwerkseinlaß hat und keine nennenswerten Druckverluste verursacht.
Schließlich soll durch die Erfindung ein verbesserter Lufteintritt geschaffen werden, der in der Lage ist, relativ große Fremdkörper, wie beispielsweise mittelgroße Vögel, zu entfernen.
Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von Fremdkörpern aus einem Luftstrom, der zu einem Flugzeugtriebwerk geleitet wird. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung wird ein Lufteintritt mit einem Fremdkörperabscheider geschaffen. Der Lufteintritt hat einen Einlaßkanal mit einer druckseitigen Wand, der den Luftstrom zu dem Triebwerk leitet. Eine Abscheider-Öffnung ist in der druckseitigen Wand des Einlaßkanals angeordnet, und ein Abscheiderbehälter erstreckt sich von dem Einlaßkanal aus und steht mit der Abscheideröffnung in Strömung sverbindung. Der Abscheiderbehälter hat eine Umkehrwand, die in einer Querebene im wesentlichen bogenförmig ist, und ist im wesentlichen geschlossen, um zu verhindern, daß der Luftstrom durch ihn hindurchgeht, wobei er aber in der Lage ist, Fremdkörper zu empfangen und aufzufangen, die in den Einlaßkanal eintreten und durch die Abscheideröffnung hindurchgehen .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Abscheiderbehälter eine Umkehrwand von im wesentlichen 180°, die sich zuerst von einer stromabwärtigen Kante der Abscheideröffnung in stromabwärtiger Richtung und dann in stromaufwärtiger Richtung erstreckt.
Eine Sammelkammer erstreckt sich von der Umkehrwand aus, um Fremdkörper aufzufangen, die stromabwärts durch die Abscheideröffnung hindurchgehen, um das Wiedereinsaugen derselben in den Einlaßkanal zu verhindern.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Turboprop
triebwerksanlage mit einem Lufteintritt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Längsschnittansicht, die den Luft
eintritt nach Fig. 1 ausführlicher zeigt,
Fig. 3 eine Vorderansicht des Lufteintritts nach
Fig. 1 und
Fig. 4 in Draufsicht und im Querschnitt den Luft
eintritt nach Fig. 1, wobei die Abscheideröffnung und der Abscheiderbehälter ausführlicher dargestellt sind.
Für die Zwecke der Beschreibung werden Längs- und Querebenen, -ansichten oder -schnitte hier als diejenigen Ebenen, Ansichten oder Schnitte definiert, die in den Fig. 2 bzw. gezeigt sind, wobei die Längs- und Querebenen, -ansichten oder -schnitte einen Winkel von 90° miteinander bilden.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Flugzeugturboproptriebwerksanlage 10. Die Anlage 10 enthält ein herkömmliches Gasturbinentriebwerk 12, das eine Längsachse L und einen Axialverdichter 14 hat. Eine Abtriebswelle 16 des Triebwerks 12 ist mit einem Untersetzungsgetriebe 18 verbunden, daß seinerseits einen Propeller 20 antreibt. Eine Gondel 22 umschließt das Triebwerk 12, die Abtriebswelle 16 und das Untersetzungsgetriebe 18 und enthält einen Lufteintritt 24 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Der Lufteintritt 24 leitet einen ungestört strömenden Luftstrom 26 zu einem Triebwerkseinlaß 28 des Turboproptriebwerks 12. Der Lufteintritt 24 enthält einen insgesamt mit 30 bezeichneten Fremdkörperabscheider, der in der Lage ist, relativ große Fremdkörper aus dem Luftstrom 26 zu entfernen, um deren Einsaugen in den Triebwerkseinlaß 28 zu verhindern.
Der Lufteintritt 24 enthält außerdem einen Einlaßkanal 32 mit einer druckseitigen Wand 34, der den Luftstrom 26 zu
dem Triebwerkseinlaß 28 des Triebwerks 12 leitet. Eine Abscheideröffnung 36 ist in der druckseitigen Wand 34 des Einlaßkanals 32 angeordnet, und ein insgesamt mit 38 bezeichneter Abscheiderbehälter erstreckt sich von dem Einlaßkanal 32 aus und steht mit der Abscheideröffnung 36 in Strömungsverbindung, um Fremdkörper zu empfangen und einzufangen, die in den Einlaßkanal 32 eindringen und durch die Abscheideröffnung 36 hindurchgehen. Der Abscheiderbehälter 38 ist im wesentlichen geschlossen, ausgenommen an der Abscheideröffnung 36, um zu verhindern, daß der Luftstrom 26 durch ihn hindurchgeht.
Der Lufteintritt 24 mit dem Fremdkörperabscheider 30 ist in Fig. 2 ausführlicher dargestellt. Der Einlaßkanal 32 hat eine nach vorn weisende Einlaßöffnung 40, die zu der Strömungsrichtung des ungestört strömenden Luftstroms 26 und in dieser Ausführungsform zu der Längsachse des Triebwerks im wesentlichen rechtwinkelig angeordnet ist. Der Einlaßkanal 32 weist bei der hier dargestellten Ausführungsform einen im wesentlichen geraden Diffusorteil 42 auf, der rechtwinkelig zu und in Strömungsverbindung mit dem Einlaß 40 angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Einlaßkanal 32 außerdem einen Zwischenteil 44 in Strömungs verbindung mit der Einlaßöffnugn 40. Der Zwischenteil 44 ist vorzugsweise auf seiner gesamten axialen Länge gekrümmt und hat eine erste Biegung, die die druckseitige Wand 34 festlegt. Die druckseitige Wand 34 ist in bezug auf das Innere des Einlaßkanals 32 insgesamt konkav. Die entgegengesetzte Seite des Zwischenteils 44 ist eine saugseitige Wand 46, die insgesamt konvex ist.
Der ungestört strömende Luftstrom 26 ist normalerweise bestrebt, in bezug auf den Einlaßkanal 32 geradlinig zu strömen. Wegen der unmittelbar stromabwärts und in Sichtlinie
mit der Einlaßöffnung 40 angeordneten ersten Biegung wird jedoch der Luftstrom 26 gezwungen, von einer geraden Linie abzuweichen, weshalb ein relativer Druckanstieg erzeugt wird, wenn der Luftstrom 26 auf die druckseitige Wand 34 auftrifft. Umgekehrt wird ein Druckabfall an der saugseitigen Wand 46 erzeugt, da der Luftstrom 26 bestrebt ist, sich von dieser abzulösen.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform hat der Einlaßkanal 32 außerdem einen stromabwärtigen Teil 48 in Strömungsverbindung mit dem Zwischenteil 44. Der stromabwärtige Teil 48 ist gekrümmt, so daß eine zweite, entgegengesetzte Biegung vorhanden ist, die eine insgesamt konvexe saugseitige Wand 50 und eine dieser gegenüberliegende, insgesamt konkave druckseitige Wand 52 festlegt. Die saugseitige Wand 50 erstreckt sich von der druckseitigen Wand 34 des Zwischenteils 44 aus und ist einstückig mit dieser gebildet. An einem stromabwärtigen Flanschende 54 des stromabwärtigen Teils 48 befindet sich eine nach hinten weisende Auslaßöffnung 56, die zu der Triebwerkslängsachse im wesentlichen rechtwinkelig ist und mit dem Triebwerkseinlaß 28 (Fig. 1) in Strömungsverbindung steht.
Der Zwischenteil 44 und der stromabwärtige Teil 48 des Einlaßkanals 32 sind in entgegengesetzten Richtungen gekrümmt/ so daß der Einlaßkanal 32 insgesamt S-förmig ist, durch den im wesentlichen der gesamte Luftstrom 26, welcher in die Einlaßöffnung 40 eintritt, zu dem Triebwerk 12 geleitet wird, um eine Staudruckbeaufschlagung des Luftstroms 26 zu erzeugen. Stattdessen kann der stromabwärtige Teil 48 weggelassen und der Zwischenteil 44 mit einem Sammelraum (nicht dargestellt) verbunden werden, um die Luft zu dem Triebwerk 12 zu leiten.
Die Abscheideröffnung 36 wird durch eine stromaufwärtige Kante 58 und durch eine stromabwärtige Kante 60 begrenzt,
die in dem Zwischenteil 44 des Einlaßkanals 32 angeordnet sind. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird nun die Ausrichtung der Abscheideröffnung 36 in bezug auf die Einlaßöffnung 40 beschrieben. Der Luftstrom 26, der durch den Einlaßkanal 32 hindurchgeht, muß die erste Biegung passieren, die durch die druckseitige Wand 34 des Zwischenteils 44 dargestellt ist. Da der Abscheiderbehälter 38 im wesentlichen verschlossen ist und somit verhindert, daß der Luftstrom 26 durch ihn hindurchgeht, kann der Luftstrom 26 die erste Biegung des Zwischenteils 44 passieren und über die Abscheideröffnung 36 hinwegströmen, ohne daß er, wenn überhaupt, nennenswerte Druckverluste erfährt.
Relativ große Fremdkörper, wie beispielsweise mittelgroße Vögel, die in die Einlaßöffnung 40 eintreten, werden jedoch wegen ihrer relativ großen Trägheit nicht in der Lage sein, die erste Biegung in dem Zwischenteil 44 zu passieren, sondern bestrebt sein, sich im wesentlichen auf einer geraden Linie zu bewegen. Es ist festgestellt worden, daß die Abscheideröffnung 36 zum Auffangen von Fremdkörpern, die in die Einlaßöffnung 40 eindringen, am wirksamsten positioniert ist, wenn sie sich einfach in der Sichtlinie mit nur einem ersten Teil 40a der Einlaßöffnung 40 befindet.
Gemäß Fig. 3 hat die Einlaßöffnung 40 den ersten Teil 40a und einen zweiten Teil 40b. Der erste Teil 40a ist außerhalb von der druckseitigen Wand 34 des Einlaßkanals 32 angeordnet, und der zweite Teil 40b ist zwischen dem ersten Teil 40a und der druckseitigen Wand 34 angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich die Abscheideröffnung 36 über die volle Breite der Einlaßöffnung 40 und insbesondere über die volle Breite des ersten Teils 40a.
Wenn die Abscheideröffnung 36 auf den radial innersten Teil 40a der Einlaßöffnung 40 ausgerichtet ist, wird ein durch sie auf einer im wesentlichen geraden Linie hindurchgehender
Fremdkörper einfach durch die auf sie ausgerichtete Abscheideröffnung 36 hindurchgehen. Fremdkörper, die in die Einlaßöffnung 40 über den zweiten Teil 40b eindringen, werden auf die druckseitige Wand 34 aufprallen und zu der Abscheideröffnung 36 und in diese hineingleiten. Die Größe der Abscheideröffnung 36 einschließlich deren Breite und deren zwischen der stromaufwärtigen Kante 58 und der stromabwärtigen Kante 60 gemessener Höhe kann geeignet gewählt werden, daß sie klein genug ist, um Druckverluste aufgrund des Vorsehens der Abscheideröffnung 36 zu reduzieren, daß sie aber doch groß genug ist, um den Durchtritt der Fremdkörper zu gestatten, für die sie ausgelegt ist.
Der Abscheiderbehälter 38 hat eine Umlenk- oder Umkehrwand 62, die einen ersten Teil 62a aufweist, der sich von der stromabwärtigen Kante 60 aus in insgesamt stromabwärtiger Richtung und von der Längsachse L des Triebwerks 12 aus radial nach außen zu einer Position erstreckt, die insgesamt in der Sichtlinie auf die stromabwärtige Kante 58 ausgerichtet ist. Der erste Teil 62a der Umkehrwand 62 dient zum sanften Wegleiten von darauf auftreffenden Fremdkörpern von der Abscheideröffnung 36, um deren Wiedereinsaugen in den Einlaßkanal 32 zu verhindern.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Fremdkörperabscheiders 30 und insbesondere einen Mittelteil 64 der Umkehrwand 62. Die Umkehrwand 62 ist vorzugsweise bogenförmig und in einer Querebene im wesentlichen konkav, um Fremdkörper, die auf die Umkehrwand 62 außerhalb der Mitte auftreffen, zu dem Mittelteil 64 zu leiten. Ein Weg 66 stellt das Auftreffen eines Fremdkörpers dar, der längs der Umkehrwand 62 in Querrichtung zu dem Mittelteil 64 geleitet wird. Dieses Merkmal bewirkt, daß beispielsweise ein relativ weicher Fremdkörper, wie beispielsweise ein Vogel, der beim Aufprall auf die Umkehrwand zerschellt, in dem Abscheiderbehälter bleibt. Die Umkehrwand 62 hat vorzugsweise eine Trennwand
68, die sich von dem Mittelteil 64 nach außen erstreckt, um zu verhindern, daß sich Fremdkörper über den Mittelteil 64 hinausbewegen, wodurch deren mögliches Wiedereinsaugen in den Einlaßkanal 32 verhindert wird.
Gemäß Fig. 2 hat der Fremdkörperabscheider 30 eine Lippe 70, die sich von der stromaufwärtigen Kante 58 in insgesamt stromabwärtiger Richtung im wesentlichen parallel zu der Triebwerkslängsachse L erstreckt. Die Lippe 70 hat ein freies Ende 72, das vorzugsweise in einer gemeinsamen Axialebene und ausgerichtet auf die stromabwärtige Kante 60 der Abscheideröffnung 36 angeordnet ist. Das freie Ende 72 hat Abstand von dem ersten Teil 62a der Umkehrwand 62, damit ein Durchlaß für Fremdkörper vorhanden ist.
Die Lippe 70 bildet eine Barriere, die die Wahrscheinlichkeit des Wiedereinsaugens von Fremdkörpern in den Einlaßkanal 32 reduziert oder überhaupt beseitigt. Die Lippe 70 arbeitet wirksamst mit einem zweiten Teil 62b der Umkehrwand 62 zusammen, welcher sich von dem ersten Teil 62a in stromaufwartiger Richtung und mit Abstand von dem freien Ende 72 der Lippe 70 erstreckt. Die Umkehrwand 62 hat ein gekrümmtes Profil, um die Richtung von Fremdkörpern, die in stromabwärtiger Richtung durch die Abscheideröffnung 36 hindurchgehen, sanft zu ändern und die Fremdkörper von der Abscheideröffnung 36 wegzuleiten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Umkehrwand 62 im Profil bogenförmig und erstreckt sich im wesentlichen über 180° von der stromabwärtigen Kante 60 und in bezug auf das freie Ende 72 der Lippe 70.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 4 ist die Umkehrwand 62 gekrümmt und vorzugsweise bogenförmig, und zwar in den dargestellten Längs-und Querebenen, und begrenzt eine quasi -halbkugelförmige Tasche. Die Lippe 70 erstreckt sich im wesentlichen zu dem Mittelpunkt dieser Tasche, und die
Trennwand 68 unterteilt die Tasche im wesentlichen in zwei Hälften. Fremdkörper, die auf den ersten Teil 62a auftreffen, werden sanft um die Umkehrwand 62 geleitet, wobei die Richtung der Fremkörper in eine insgesamt stromaufwärtige Richtung umgewandelt ist, wenn die Fremkörper den zweiten Teil 62b verlassen.
Die Kombination der Elemente und die Krümmung in zwei Ebenen ist besonders wirksam, um relativ weiche Fremdkörper, wie beispielsweise Vögel, sanft von der Abscheideröffnung 36 wegzuleiten. Dadurch wird verhindert, daß Bruchstücke der Fremdkörper wieder in den Einlaßkanal 32 eingesaugt werden. Es ist festgestellt worden, daß zum Reduzieren der Wahrscheinlichkeit des Wiedereinsaugens von zerschellten Fremdkörpern das Wichtigste die Krümmung in der Querebene ist. Es ist festgestellt worden, daß ohne diese Krümmung in der Querebene der Fremdkörperabscheider 30 hinsichtlich des Verhinderns des Wiedereinsaugens beträchtlich weniger wirksam ist. Weiter sind die Lippe 70 und die Trennwand 68 vorgesehen, um die Wirksamkeit des Abscheiders 30 beim Verhindern des Wiedereinsaugens von Fremdkörpern zu steigern.
Der Abscheiderbehälter 38 hat außerdem eine Sammelkammer 74, die sich von dem zweiten Teil 62b der Umkehrwand 62 aus in insgesamt stromaufwärtiger Richtung erstreckt. Die Sammelkammer 74 empfängt eingefangene Fremdkörper, die durch die Umkehrwand 62 in sie geleitet werden, und hält die Fremdkörper fest. Die Sammelkammer 74 hat eine Zugangstür 76, welche vorzugsweise an ihrem stromaufwärtigen Ende angeordnet ist und mit ausgezogenen Linien in einer geschlossenen Stellung während des Betriebes dargestellt ist. Die Zugangstür 76 kann geöffnet werden (mit gestrichelten Linien dargestellt) , damit Fremdkörper, die in der Sammelkammer 74 eingefangen sind, entfernt werden können.
Die Sammelkammer 74 weist außerdem ein Ablaßloch 78 auf, das an einem unteren Punkt der Sammelkammer angeordnet ist und zum Ablassen von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, dient, die sich darin angesammelt haben können. Das Ablaßloch 78 ist ausreichend klein bemessen, damit jedes nennenswerte Hindurchströmen von Luft verhindert wird und trotzdem das Ablassen von Flüssigkeit möglich ist.
Es ist zwar nur eine besondere Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden, es ist jedoch klar, daß diese nur eine Einrichtung zum Ausführen eines neuen Verfahrens zum wirksamen Abscheiden von relativ großen Fremdkörpern aus einem zu dem Flugzeugtriebwerk 12 geleiteten Luftstrom darstellt.
Das Verfahren beinhaltet die Schritte, im wesentlichen den gesamten ankommenden Luftstrom 26 durch eine Biegung, d.h. durch die erste Biegung, welche durch die druckseitige Wand 34 des Einlaßkanals 32 begrenzt ist, zu dem Triebwerk 12 zu leiten. Das Verfahren beinhaltet weiter, einen im wesentlichen verschlossenen Abscheiderbehälter 38 vorzusehen, der eine Umkehrwand 62 aufweist, die in einer Querebene im wesentlichen bogenförmig ist und mit einer Abscheideröffnung 36 in Strömungsverbindung steht, die in der druckseitigen Wand 34 des Einlaßkanals 32 angeordnet ist, um Fremdkörper aufzufangen, die eine größere Trägheit als der Luftstrom 26 haben und nicht in der Lage sind, die Biegung des durch den Einlaßkanal 32 geleiteten Luftstroms 26 mitzumachen.
Darüber hinaus kann das Verfahren beinhalten, den Luftstrom 26 von der Abscheideröffnung 36 aus von einer stromabwärtigen Richtung in eine stromaufwärtige Richtung umzuleiten.
Theoretisch läßt sich sagen, daß, da im wesentlichen der gesamte Luftstrom 26 durch den Einlaßkanal 32 und nicht durch den im wesentlichen verschlossenen Abscheiderbehälter 38 geleitet wird, der Abscheiderbehälter 38 einen aerodynamischen
Luftdainiti an der Ab scheider öffnung 36 erzeugt und so eine aerodynamische Begrenzung für den durch den Einlaßkanal 32 hindurchgehenden Luftstrom 26 bildet. Auf diese Weise stellt der Einlaßkanal 32 einen im wesentlichen unbehinderten Strömungsweg zu dem Triebwerk 12 dar, auf dem deshalb im wesentlichen keine Druckverluste aufgrund des Fremdkörperabscheiders 30 auftreten. Fremdkörper, die eine wesentlich größere Trägheit als der Luftstrom 26 haben, werden jedoch einfach durch die Abscheideröffnung 36 hindurchgehen und in den Abscheiderbehälter 38 gelangen. '
Leerseite

Claims (34)

  1. Ansprüche :
    My Lufteintritt mit einem Fremdkörperabscheider für ein Flugzeugtriebwerk, gekennzeichnet durch: einen Einlaßkanal (32), der eine druckseitige Wand (34) hat, einen Luftstrom (26) zu dem Triebwerk (12) leitet und mit einer Abscheideröffnung (36) versehen ist, die in seiner druckseitigen Wand angeordnet ist; und einen Abscheiderbehälter (38), der sich von dem Einlaßkanal (32) aus erstreckt und mit der Abscheideröffnung (3 6) in Strömungsverbindung steht, um Fremdkörper zu empfangen und einzufangen, die in den Einlaßkanal eintreten und durch die Abscheideröffnung hindurchgehen, wobei der Abscheiderbehälter im wesentlichen verschlossen ist, um das Hindurchgehen des LuftStroms (26) zu verhindern, und eine Umkehrwand (62) aufweist, die in einer Querebene im wesentlichen bogenförmig ist.
  2. 2. Lufteintritt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (32) eine nach vorn weisende Einlaßöffnung (40) an seinem einen Ende und eine Auslaßöffnung (56) an seinem entgegengesetzten Ende aufweist, über die der
    Luftstrom (26) zu dem Triebwerk (12) geleitet wird, wobei die druckseitige Wand (34) in einem Zwischenteil (44) des Einlaßkanals angeordnet ist, der zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung (40, 56) angeordnet ist.
  3. 3. Lufteintritt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (32) einen stromabwärtigen Teil (48) aufweist, der eine saugseitige Wand (50) hat, die sich von der druckseitigen Wand (34) des Zwischenteils (44) aus erstreckt, um einen insgesamt S-förmigen Einlaßkanal zu begrenzen, der den Luftstrom (26) zu einem Verdichter (14) des Triebwerks (12) leitet, um während des Betriebes eine Staudruckbeaufschlagung zu erzeugen.
  4. 4. Lufteintritt nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Äbscheideröffnung (36) insgesamt in der Sichtlinie mit der Einlaßöffnung (40) ausgerichtet ist.
  5. 5. Lufteintritt nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (40) einen ersten und einen zweiten Teil (40a, 40b) aufweist, wobei der zweite Teil an der druckseitigen Wand (34) des Einlaßkanals (32) und der erste Teil (40a) entfernt von der druckseitigen Wand des Einlaßkanals (32) angeordnet ist und wobei die Abscheideröffnung (36) auf den ersten Teil der Einlaßöffnung (40) ausgerichtet ist.
  6. 6. Lufteintritt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideröffnung (36) durch eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Kante (58, 60) des Einlaßkanals (32) begrenzt ist und daß die Umkehrwand (62) einen ersten Teil (62a) hat, der sich von der stromabwärtigen Kante (60) aus in insgesamt stromabwärtiger Richtung und von einer Längsachse (L) des Triebwerks (12) aus radial nach außen zu einer Position erstreckt, die in einer Linie mit der stromaufwärtigen Kante (58) ist.
  7. 7. Lufteintritt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet/ daß die ümkehrwand (62) einen Mittelteil (64) hat und in einer Querebene im wesentlichen konkav ist/ um Fremdkörper, die auf sie außerhalb der Mitte auftreffen, zu dem Mittelteil zu leiten.
  8. 8. Lufteintritt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ümkehrwand (62) eine Trennwand (68) aufweist, die sich von dem Mittelteil (64) aus nach außen erstreckt, um zu verhindern, daß Fremdkörper über den Mittelteil hinausgeleitet werden.
  9. 9. Lufteintritt nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrwand (62) im Profil im wesentlichen bogenförmig ist.
  10. 10. Lufteintritt nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch eine Lippe (70), die sich von der stromaufwärtigen Kante (58) aus in einer im wesentlichen stromabwärtigen Richtung erstreckt und ein freies Ende (72) hat, das in einer Linie mit der stromabwärtxgen Kante (60) der Abscheideröffnung (36) und mit Abstand von dem ersten Teil (62a) der Umkehrwand (62) angeordnet ist.
  11. 11. Lufteintritt nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrwand (62) einen zweiten Teil (62b) aufweist, der sich von dem ersten Teil (62a) aus in stromaufwärtiger Richtung erstreckt und Abstand von dem freien Ende (72) der Lippe (70) hat.
  12. 12. Lufteintritt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrwand (62) im Profil im wesentlichen bogenförmig ist und sich in bezug auf das freie Ende (72) der Lippe (70) im wesentlichen über 180° erstreckt.
  13. 13. Lufteintritt nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheiderbehälter (38) eine Sammelkammer (74) aufweist, die sich von dem zweiten Teil (62b) der Umkehrwand (62) aus in stromaufwartiger Richtung erstreckt.
  14. 14. Lufteintritt nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammer (76) eine Zugangstür (76) aufweist, die geöffnet werden kann, um Fremdkörper zu entfernen, die in der Sammelkammer eingefangen sind.
  15. 15. Lufteintritt nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammer (74) ein Ablaßloch (78) zum Ablassen von Flüssigkeit aufweist, das so bemessen ist, daß kein nennenswerter Luftstrom durch das Ablaßloch hindurch möglich ist.
  16. 16. Lufteintritt mit einem Fremdkörperabscheider für ein Flugzeugtriebwerk, gekennzeichnet durch:
    einen Einlaßkanal (32), der eine druckseitige Wand (34) hat, einen Luftstrom (26) zu dem Triebwerk (12) leitet und mit einer nach vorn weisenden Einlaßöffnung (40) an einem Ende versehen ist, die aus einem ersten Teil (40a) und einem zweiten Teil (40b) besteht, wobei der erste Teil (40a) ausserhalb von der druckseitigen Wand (34) des Einlaßkanals (32) angeordnet ist und wobei der zweite Teil (40b) zwischen dem ersten Teil (40a) und der druckseitigen Wand (34) des Einlaßkanals (32) angeordnet ist?
    wobei der Einlaßkanal (32) eine Abscheideröffnung (36) hat, die in seiner druckseitigen Wand (34) angeordnet und durch eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Kante (58, 60) begrenzt ist, wobei die Abscheideröffnung (36) auf den ersten Teil (40a) der Einlaßöffnung (40) ausgerichtet ist und sich im wesentlichen über die volle Breite der Einlaßöffnung erstreckt; und
    einen Abscheiderbehälter (38), der sich von dem Einlaßkanal (32) aus erstreckt und in Strömungsverbindung mit der Ab-
    scheideröffnung (36) steht, um Fremdkörper zu empfangen und eanzufangen, die in den Einlaßkanal eintreten und durch die Abscheideröffnung hindurchgehen, wobei der Abscheiderbehälter im wesentlichen verschlossen ist, damit der Luftstrom nicht durch ihn hindurchgehen kann,und eine Umkehrwand (62) aufweist, die in einer Querebene im wesentlichen bogenförmig ist und einen ersten Teil (62a) hat, welcher sich von der stromabwärtigen Kante (60) aus in insgesamt stromabwärtiger Richtung und von einer Längsachse (L) des Triebwerks (12) aus radial nach außen zu einer Position erstreckt, die in einer Linie mit der stromaufwärtigen Kante (58) ist.
  17. 17. Lufteintritt nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Lippe (70) , die sich von der stromaufwärtigen Kante (58) des Einlaßkanals (32) aus in im wesentlichen stromabwärtiger Richtung erstreckt und ein freies Ende (72) hat, das in einer Linie mit der stromabwärtigen Kante (60) der Abscheideröffnung (36) und mit Abstand von dem ersten Teil (62a) der Umkehrwand (62) angeordnet ist, wobei die Umkehrwand einen zweiten Teil (62b) hat, der sich von dem ersten Teil (62a) aus in stromaufwärtiger Richtung erstreckt und Abstand von dem freien Ende (72) der Lippe (70) hat.
  18. 18. Lufteintritt nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrwand (62) in einer Längsebene im wesentlichen bogenförmig ist und sich in bezug auf das freie Ende (72) der Lippe (70) im wesentlichen über 180° erstreckt, wobei die Umkehrwand (62) einen Mittelteil (64) hat, der in einer Querebene im wesentlichen konkav ist, um Fremdkörper, die auf sie außerhalb der Mitte aufprallen, zu dem Mittelteil zu leiten.
  19. 19. Lufteintritt nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (32) einen stromabwärtigen Teil (48) aufweist, der eine saugseitige Wand (50) hat, die sich von der druckseitigen Wand (34) des Zwischenteils
    (44) aus erstreckt, um einen insgesamt S-förmigen Einlaßkanal zu begrenzen, der den Luftstrom (26) zu einem Verdichter (14) des Triebwerks (12) leitet, um eine Staudruckbeaufschlagung während des Betriebes zu erzeugen.
  20. 20. Lufteintritt mit einem Fremdkörperabscheider für ein Flugzeugtriebwerk, gekennzeichnet durch: einen Einlaßkanal (32) , der eine druckseitige Wand (34) hat und einen Luftstrom (26) zu dem Triebwerk (12) leitet, wobei der Einlaßkanal eine Abscheideröffnung (3 6) hat, die in seiner druckseitigen Wand angeordnet ist; und einen quasi-halbkugelförmigen Abscheiderbehälter (38), der sich von dem Einlaßkanal (32) aus erstreckt und mit der Abscheideröffnung (36) in Strömungsverbindung steht.
  21. 21. Lufteintritt mit einem Fremdkörperabscheider für ein Flugzeugtriebwerk, gekennzeichnet durch: einen Einlaßkanal (32), der eine druckseitige Wand (34) hat, einen Luftstrom (26) zu dem Triebwerk (12) leitet und mit einer Abscheideröffnung (36) versehen ist, die in seiner druckseitigen Wand angeordnet ist; und einen Abscheiderbehälter (38), der sich von dem Einlaßkanal (32) aus erstreckt und in Strömungsverbindung mit der Abscheideröffnung (36) steht, um Fremdkörper, die in den Einlaßkanal eindringen und durch die Abscheideröffnung hindurchgehen, zu empfangen und einzufangen, wobei der Abscheiderbehälter im wesentlichen verschlossen ist, damit der Luftstrom (26) nicht durch ihn hindurchgehen kann.
  22. 22. Lufteintritt nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (32) eine nach vorn weisende Einlaßöffnung (40) an einem Ende und eine Auslaßöffnung (56) an seinem entgegengesetzten Ende hat, über die der Luftstrom (26) zu dem Triebwerk (12) geht, wobei die druckseitige Wand (34) in einem Zwischenteil (44) des Einlaßkanals angeordnet ist, der zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung (40,56) angeordnet ist.
    -■?■-
  23. 23. Lufteintritt nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (32) einen stromabwärtigen Teil (48) aufweist, der eine saugseitige Wand (50) aufweist, die sich von der druckseitigen Wand (34) des Zwischenteils (44) aus erstreckt, um einen insgesamt S-förmigen Einlaßkanal zu bilden, der den Luftstrom (26) zu einem Verdichter (14) des Triebwerks (12) leitet, um während des Betriebes eine Staudruckbeaufschlagung zu erzeugen.
  24. 24. Lufteintritt nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideröffnung (36) insgesamt in der Sichtlinie mit der Einlaßöffnung (40) ausgerichtet ist.
  25. 25. Lufteintritt nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (40) einen ersten und einen zweiten Teil (40a, 40b) aufweist, wobei der zweite Teil (40b) an der druckseitigen Wand (34) des Einlaßkanals (32) und der erste Teil (40a) entfernt von der druckseitigen Wand des Einlaßkanals angeordnet ist und wobei die Abscheideröffnung (36) auf den ersten Teil der Einlaßöffnung (40) ausgerichtet ist.
  26. 26. Lufteintritt nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideröffnung (36) durch eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Kante (58, 60) des Einlaßkanals (32) begrenzt ist und daß der Abscheiderbehälter (38) eine Umkehrwand (62) aufweist, die sich von der stromabwärtigen Kante (60) aus in insgesamt stromabwärtiger Richtung und von einer Längsachse (L) des Triebwerks (12) aus radial nach außen erstreckt.
  27. 27. Lufteintritt nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrwand (62) im Profil im wesentlichen bogenförmig ist.
  28. 28. Lufteintritt nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheiderbehälter (38) eine Zugangstür (76) aufweist, die geöffnet werden kann, damit in der Absehe iderkainmer eingefangene Fremdkörper entfernt werden können.
  29. 29. Lufteintritt mit einem Fremdkörperabscheider für ein Flugzeugtriebwerk, gekennzeichnet durch: einen Einlaßkanal (32), der eine druckseitige Wand (34) hat, einen Luftstrom (26) zu dem Triebwerk (12) leitet und mit einer nach vorn weisenden Einlaßöffnung (40) an einem Ende versehen ist, die aus einem ersten Teil (40a) und einem zweiten Teil (40b) besteht, wobei der erste Teil (40a) außerhalb von der druckseitigen Wand (34) des Einlaßkanals (32) und der zweite Teil (40b) zwischen dem ersten Teil (40a) und der druckseitigen Wand (34) des Einlaßkanals (32) angeordnet ist;
    eine in der druckseitigen Wand (34) des Einlaßkanals (32) angeordnete Abscheideröffnung (36), die durch eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Kante (58, 60) des Einlaßkanals begrenzt ist, auf den ersten Teil (40a) der Einlaßöffnung (40) ausgerichtet ist und sich im wesentlichen über die volle Breite der Einlaßöffnung erstreckt; und einen Abscheiderbehälter (38), der sich von dem Einlaßkanal (32) aus erstreckt und mit der Abscheideröffnung (36) in Stromungsverbxndung steht, um Fremdkörper, die in den Einlaßkanal eintreten und durch die Abscheideröffnung hindurchgehen zu empfangen und einzufangen, wobei der Abscheiderbehälter (38) im wesentlichen verschlossen ist, um zu verhindern, daß der Luftstrom durch ihn hindurchgeht, und eine Umkehrwand (62) aufweist, die sich von der stromabwärtigen Kante (60) aus in insgesamt stromabwärtiger Richtung und von einer Längsachse (L) des Triebwerks (12) aus radial nach außen erstreckt.
  30. 30. Lufteintritt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrwand (62) im Profil im wesentlichen bogen-
    förmig ist.
  31. 31. Lufteintritt nach Anspruch 29 oder 3O7 dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (32) einen stromabwärtigen Teil (48) aufweist, der eine saugseitige Wand (50) hat, die sich von der druckseitigen Wand (34) eines Zwischenteils (44) aus erstreckt, um einen insgesamt S-förmigen Einlaßkanal zu bilden, der den Luftstrom (26) zu einem Verdichter (14) des Triebwerks (12) leitet, um während des Betriebes eine Staudruckbeaufschlagung zu erzeugen.
  32. 32. Verfahren zum Abscheiden von Fremdkörpern aus einem Luftstrom, der zu einem Flugzeugtriebwerk geleitet wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Hindurchleiten im wesentlichen des gesamten ankommenden Luftstroms durch eine Biegung, die eine druckseitige Wand in einem Einlaßkanal festlegt, zu dem Triebwerk; und Bereitstellen eines im wesentlichen verschlossenen Abscheiderbehälters, der eine Umkehrwand hat, die in einer Querebene im wesentlichen bogenförmig ist und mit einer Abscheideröffnung in Strömungsverbindung steht, welche in der druckseitigen Wand des Einlaßkanals angeordnet ist, um Fremdkörper zu empfangen, die eine größere Trägheit als der Luftstrom haben und nicht in der Lage sind, die Biegung des durch den Einlaßkanal hindurchgeleiteten Luftstroms mitzumachen .
  33. 33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom aus der Abscheideröffnung von einer stromabwärtigen in eine stromaufwärtige Richtung geleitet wird.
  34. 34. Verfahren zum Abscheiden von Fremdkörpern aus einem zu einem Flugzeugtriebwerk geleiteten Luftstrom, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    Hindurchleiten im wesentlichen des gesamten ankommenden Luftstroms durch eine Biegung, die eine druckseitige Wand
    in einem Einlaßkanal festlegt, zu dem Triebwerk; und Bereitstellen eines im wesentlichen geschlossenen Abscheiderbehälters, der mit einer Abscheideroffnung in Strömungsverbindung steht, welche in der druckseitigen Wand des Einlaßkanals angeordnet ist, um den Luftstrom insgesamt stromabwärts und radial nach außen zu leiten, zum Empfangen von Fremdkörpern, die eine größere Trägheit als der Luftstrom haben und nicht in der Lage sind, die Biegung der durch den Einlaßkanal hindurchgeleiteten Luftströmung mitzumachen .
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