ES2934834T3 - Sistema de entrada de aire para unidades de potencia auxiliares - Google Patents

Sistema de entrada de aire para unidades de potencia auxiliares Download PDF

Info

Publication number
ES2934834T3
ES2934834T3 ES19189852T ES19189852T ES2934834T3 ES 2934834 T3 ES2934834 T3 ES 2934834T3 ES 19189852 T ES19189852 T ES 19189852T ES 19189852 T ES19189852 T ES 19189852T ES 2934834 T3 ES2934834 T3 ES 2934834T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
inlet
compressor
central axis
apu
charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19189852T
Other languages
English (en)
Inventor
Nigel Walters
Nicholas Ngoly
David Cerantola
Mark Cunningham
Roger Lachance
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pratt and Whitney Canada Corp
Original Assignee
Pratt and Whitney Canada Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pratt and Whitney Canada Corp filed Critical Pratt and Whitney Canada Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2934834T3 publication Critical patent/ES2934834T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/05Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles
    • F02C7/055Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles with intake grids, screens or guards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00Power installations for auxiliary purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/02Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/05Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2279/00Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/60Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the intake of internal combustion engines or turbines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/02Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes
    • B64D2033/0213Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes specially adapted for auxiliary power units (APU's)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/02Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes
    • B64D2033/0246Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes comprising particle separators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/50Application for auxiliary power units (APU's)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/50Inlet or outlet
    • F05D2250/51Inlet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Un sistema de entrada de aire (20) para una unidad de potencia auxiliar (APU) (10) tiene un conducto de entrada (22) que tiene una pared (30) que define un pleno de entrada (32) y forma una abertura de entrada (24) configurada para dirigir el aire en la cámara impelente de entrada (32). El sistema (20) comprende además un paso del compresor de carga en comunicación fluida con la cámara impelente de entrada (32) y que conduce a un compresor de carga de la APU (10); y un paso del compresor central en comunicación fluida con la cámara impelente de entrada (32) y que conduce a un compresor central de la APU (10). Se proporciona un deflector (42) en la cámara impelente de entrada (32) entre la abertura de entrada (24) y la entrada del compresor central (40) para desviar al menos parte de las partículas transportadas por un flujo de aire entrante lejos de la entrada del compresor central (40). hacia una entrada del compresor de carga (38). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de entrada de aire para unidades de potencia auxiliares
Campo técnico
La solicitud se refiere a unidades de potencia auxiliares para uso en aeronaves.
Antecedentes de la técnica
Las aeronaves grandes a menudo usan una unidad de potencia auxiliar (APU) a bordo para proporcionar energía eléctrica y aire comprimido para los sistemas en todo el avión. Las APU son generalmente motores de turbina de gas, a menudo montados en la sección de cola de la aeronave. La APU puede tener un compresor de carga para accionar varios accesorios y un compresor de potencia para proporcionar aire comprimido a una cámara de combustión y posteriormente accionar el compresor de carga y el compresor de potencia. La APU puede ingresar aire a través de una entrada de aire común para proporcionar aire a los compresores de carga y potencia. Sin embargo, cuando funciona la APU en entornos con alta concentración de partículas, como arena y polvo, los componentes de la sección caliente de la APU pueden volverse más susceptibles a la erosión y el bloqueo. En tales circunstancias, la frecuencia de mantenimiento de los componentes de la sección caliente puede aumentar.
El documento EP 3 309 077 A1 describe una unidad de potencia auxiliar según el preámbulo de la reivindicación 1. El documento US 3421 296 A describe un separador de partículas de aire de entrada.
Compendio
En un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una unidad de potencia auxiliar tal como se expone en la reivindicación 1.
En una realización de lo anterior, el conducto de entrada tiene un borde de forma rectangular que define una periferia de la abertura de entrada, extendiéndose el borde lateralmente con respecto a un eje central (de la APU) entre dos segmentos longitudinales opuestos del borde, un plano medio del deflector que se extiende longitudinalmente a lo largo del eje central siendo coplanario con un plano medio del borde.
En una realización adicional de cualquiera de las anteriores, la entrada del compresor de carga tiene una primera abertura circunferencial definida alrededor de un eje central (de la APU) dentro de la cámara impelente de entrada, y la entrada del compresor de núcleo tiene una segunda abertura circunferencial definida alrededor del eje central (de la APU) dentro de la cámara impelente de entrada.
En una realización adicional de cualquiera de las anteriores, el deflector diverge alejándose de un eje central (de la APU) mientras se extiende en la cámara impelente de entrada con respecto a una dirección desde la pared hasta el divisor, rodeando la entrada del compresor de núcleo al menos parcialmente el eje central (de la APU).
En una realización adicional de cualquiera de las anteriores, el deflector está perforado.
En una realización adicional de cualquiera de las anteriores, el deflector incluye al menos dos segmentos montados por separado alrededor de un eje central (de la APU).
En una realización adicional de cualquiera de las anteriores, el sistema de entrada de aire comprende una pantalla de entrada montada en la cámara impelente de entrada alrededor de un eje central (de la APU), en el que el deflector está montado de forma radial hacia afuera de la pantalla de entrada con respecto al eje central (de la APU).
En una realización adicional de cualquiera de las anteriores, el sistema de entrada de aire comprende una pantalla de entrada montada en la cámara impelente de entrada alrededor de un eje central (de la APU), en el que el deflector está montado de forma radial hacia dentro de la pantalla de entrada con respecto al eje central (de la APU).
En una realización adicional de cualquiera de las anteriores, la cámara impelente de entrada está libre del deflector entre la abertura de entrada y la entrada del compresor de carga, cuando se ve a lo largo de una dirección de un flujo de aire definida desde la abertura de entrada hasta la entrada del compresor de carga.
En un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un método tal como se expone en la reivindicación 12.
En una realización de lo anterior, el método comprende dirigir las partículas contenidas en el segundo flujo de aire hacia la entrada del compresor de carga por separación inercial.
Descripción de los dibujos
Ahora se hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una unidad de potencia auxiliar (APU);
La Fig. 2A es una vista en perspectiva de una entrada de aire de la APU de la Fig. 1;
la Fig. 2B es una vista desde arriba de la entrada de aire de la Fig. 2A;
la Fig. 2C es una vista en perspectiva, parcialmente seccionada, de la entrada de aire;
la Fig. 3 es una vista en sección transversal de una parte superior de la entrada de aire;
la Fig. 4 es una vista en sección transversal que ilustra los flujos de aire en la entrada de aire; y
las Figs. 5A-5F son vistas esquemáticas en perspectiva de la entrada de aire de acuerdo con diferentes ejemplos de la presente descripción.
Descripción detallada
La Fig. 1 ilustra una unidad de potencia auxiliar 10 comúnmente denominada por el acrónimo "APU". La APU 10 generalmente se coloca en un compartimento, que puede estar ubicado en un fuselaje posterior de una aeronave. La APU 10 generalmente comprende una sección de potencia 12 para proporcionar energía para hacer funcionar la APU 10 y una sección de carga 14 accionada por la sección de potencia 12 para proporcionar aire comprimido, accionar componentes de la aeronave y similares. La sección de potencia 12 puede incluir una planta de energía de turbina de gas 16 y la sección de carga 14 puede incluir una caja de cambios de carga. La planta de energía de turbina de gas 16 generalmente comprende en comunicación de flujo en serie una sección de compresor para presurizar aire, una cámara de combustión en la que el aire comprimido se mezcla con combustible y se enciende para generar una corriente anular de gases de combustión calientes, y una sección de turbina para extraer energía de los gases de combustión. La sección de potencia 12 incluye un compresor de núcleo de la sección del compresor y la sección de carga 14 puede incluir un compresor de carga. Los compresores proporcionan aire comprimido respectivamente a las secciones 12, 14 de potencia y carga de la A p U 10.
La APU 10 incluye un sistema de entrada de aire 20 para ingerir el aire de su interior. El sistema de entrada de aire 20 proporciona una entrada de aire común para la sección de potencia 12 y la sección de carga 14. Durante el uso, el aire entra en la APU 10 a través de la entrada de aire común. Una primera parte del aire se dirige al compresor de núcleo, y una segunda corriente/parte del aire se dirige al compresor de carga.
En determinadas condiciones de funcionamiento, el aire ingerido puede contener partículas como arena, polvo, y/o cualquier otra impureza que pueda afectar al funcionamiento de la sección de potencia 12. La planta de energía de turbina de gas 16 puede ser así susceptible a la erosión debido a las partículas contenidas en el aire ingerido. En algunos casos, las partículas pueden bloquear los orificios de efusión definidos en un revestimiento de la cámara de combustión de la planta de energía de turbina de gas 16.
El sistema de entrada de aire 20 incluye un mecanismo deflector para dirigir el aire, las partículas o ambos, lejos de la sección de potencia 12 hacia la sección de carga 14. Como tal, una determinada parte de las partículas puede desviarse de la sección de potencia 12 hacia la sección de carga 14. El mecanismo deflector puede reducir la concentración de partículas que entran en la sección de potencia 12. El mecanismo deflector puede disminuir la frecuencia de mantenimiento de la APU 10 al reducir la concentración de las partículas ingeridas en la sección de potencia 12 con respecto a la APU 10 sin el mecanismo deflector.
Haciendo referencia a las Figs. 2A-2C, el sistema de entrada de aire 20 incluye un conducto de entrada 22 que se extiende entre una abertura de entrada 24 y una parte de salida 26. En algunas realizaciones, durante el funcionamiento de la APU 10, el aire ingresa al sistema de entrada de aire 20 a través de una única abertura de entrada 24. La abertura de entrada 24 puede estar definida en una superficie exterior de la aeronave. La parte de salida 26 puede formar una o varias aberturas circunferenciales alrededor de un eje central 28.
El conducto de entrada 22 tiene una pared 30 que define una cámara impelente de entrada 32 que rodea la parte de salida 26. Durante el uso, el aire puede entrar en la cámara impelente de entrada 32 a través de la abertura de entrada 24. La cámara impelente de entrada 32 puede extenderse entre la abertura de entrada 24 y la parte de salida 26. La pared 30 puede tener dos superficies de pared 30A, 30B opuestas separadas a lo largo del eje central 28. Las dos superficies de pared 30A, 30B se muestran en las Figs. 2B como primera superficie de pared 30A y segunda superficie de pared 30B. Las superficies de pared 30A, 30B pueden extenderse sustancialmente de formar radial con respecto al eje central 28. El término "sustancialmente" pretende incluir una vertical o aproximadamente vertical (ver la primera superficie de pared 30A en la Fig. 3). Las superficies de pared 30A, 30B pueden extenderse en ángulo con respecto al eje central 28. Por ejemplo, como se ilustra en la Fig. 3, la segunda superficie de pared 30B está dispuesta en ángulo con respecto al eje central 28, y la primera superficie de la pared 30A está dispuesta sustancialmente de forma radial con respecto al eje central 28.
El sistema de entrada de aire 20 puede incluir una pantalla de entrada 34 montada en la cámara impelente de entrada 32 alrededor de la parte de salida 26. Por ejemplo, la pantalla de entrada 34 puede extenderse circunferencialmente alrededor del eje central 28. La pantalla de entrada 34 pretende referirse a cualquier cubierta protectora adecuada que pueda filtrar partículas de determinado tamaño, como rocas, hielo y similares. La pantalla de entrada 34 puede incluir aberturas dimensionadas para bloquear las partículas y, sin embargo, permitir un flujo de aire suficiente a través de ellas. En algunas realizaciones, las partículas más pequeñas, como arena y polvo, aún pueden pasar a través de las aberturas.
El conducto de entrada 22 puede tener un borde 36 de forma rectangular que define una periferia de la abertura de entrada 24. El borde 36 tiene dos segmentos longitudinales 36A opuestos y dos segmentos laterales 36B opuestos. Los segmentos laterales 36B pueden estar dispuestos transversalmente con respecto a un plano de referencia que incluye el eje central 28. En otras palabras, el eje central 28 se encuentra en el plano de referencia. El borde 36 puede tener otras formas adecuadas. Las primera y segunda superficies de pared 30A, 30B pueden terminar con los segmentos laterales 36B del borde 36.
La parte de salida 26 puede extenderse longitudinalmente a lo largo del eje central 28 entre la primera superficie de pared 30A y la segunda superficie de pared 30B. La parte de salida 26 puede dividir una salida del conducto de entrada 22 en dos subdivisiones para dirigir un primer flujo de aire del aire ingerido al compresor de carga y para dirigir un segundo flujo de aire del aire ingerido al compresor de núcleo.
El sistema de entrada de aire 20 incluye un paso del compresor de carga y un paso del compresor de núcleo. El paso del compresor de carga tiene una entrada 38 del compresor de carga en comunicación fluida con la cámara impelente de entrada 32 para comunicar fluidamente una parte del aire ingerido desde la cámara impelente de entrada 32 al compresor de carga. En otras palabras, el paso del compresor de carga proporciona las comunicaciones fluidas y dirige el aire al compresor de carga. El paso del compresor de núcleo tiene una entrada 40 del compresor de núcleo en comunicación fluida con la cámara impelente de entrada 32 para comunicar fluidamente una parte del aire ingerido desde la cámara impelente de entrada 32 al compresor de núcleo. En otras palabras, el paso del compresor de núcleo proporciona las comunicaciones fluidas y dirige el aire al compresor de núcleo.
La parte de salida 26 puede terminar en la entrada 38 del compresor de carga y la entrada 40 del compresor de núcleo (Fig. 2C). La entrada 38 del compresor de carga comunica fluidamente el primer flujo de aire con el compresor de carga y la entrada 40 del compresor de núcleo comunica fluidamente el segundo flujo de aire con el compresor núcleo. Las entradas 38, 40 se pueden formar por separado de modo que no se comuniquen entre sí. Es decir, en algunas realizaciones, el primer flujo de aire que fluye a través de la entrada 38 del compresor de carga aguas abajo de la parte de salida 26 con respecto a un flujo de aire a través del sistema de entrada de aire 20 es incapaz de pasar o fluir hacia la entrada 40 del compresor de núcleo. De manera similar, el segundo flujo de aire que fluye a través de la entrada 40 del compresor de núcleo aguas abajo de la parte de salida 26 con respecto al flujo de aire a través del sistema de entrada de aire 20 puede ser incapaz de pasar o fluir hacia la entrada 38 del compresor de carga.
El mecanismo deflector incluye un deflector 42 montado en el conducto de entrada 22. En algunos ejemplos, el deflector 42 es una placa, que se proporciona en forma de un segmento de arco que es adecuado para desviar una corriente de aire. El deflector 42 está colocado y dimensionado para desviar y dirigir una parte del segundo flujo de aire lejos de la entrada 40 del compresor de núcleo hacia la entrada 38 del compresor de carga. Por ejemplo, el deflector 42 puede cubrir al menos parcialmente la entrada 40 del compresor de núcleo para desviar una parte del segundo flujo de aire lejos de la entrada 40 del compresor de núcleo hacia la entrada 38 del compresor de carga. El deflector 42 puede extenderse desde la segunda superficie de pared 30B hacia la cámara impelente de entrada 32.
El deflector 42 tiene una forma y un tamaño adecuados para desviar una parte de las partículas dentro del segundo flujo de aire lejos de la entrada 40 del compresor de núcleo hacia la entrada 38 del compresor de carga, permitiendo al mismo tiempo que entre suficiente aire en la entrada 40 del compresor de núcleo para alimentar el compresor de núcleo. Por ejemplo, el análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) se puede usar o llevar a cabo para diseñar la configuración del deflector 42 para mantener el flujo de aire suficiente en el compresor de núcleo con una caída de presión y una distorsión del flujo mínimas con respecto a un sistema de entrada de aire sin el deflector 42. El mecanismo deflector tiene un deflector adecuado para dirigir las partículas lejos de la entrada 40 del compresor de núcleo hacia la entrada 38 del compresor de carga, reduciendo así la proporción de partículas que pueden entrar en la entrada 40 del compresor de núcleo.
El deflector 42 se extiende circunferencialmente entre un primer extremo 42A y un segundo extremo 42B opuesto. El deflector 42 define un arco de al menos 90 grados entre los extremos 42A, 42B alrededor del eje central 28. En otras palabras, el ángulo entre las proyecciones radiales desde los extremos 42A, 42B hasta el eje central 28 corresponde a 90 grados. El arco puede extenderse al menos 120 grados entre los extremos 42A, 42B. El arco puede extenderse al menos 180 grados entre los extremos 42A, 42B. El deflector 42 se extiende circunferencialmente alrededor del eje central 28 formando un segmento anular alrededor del eje central 28.
El deflector 42 puede estar dispuesto en la cámara impelente de entrada 32 de modo que un plano medio 44 del deflector 42 que se extiende a lo largo del eje central 28 sea coplanario con un plano medio del borde 36 o coplanario con el plano de referencia. En otras palabras, el deflector 42 se extiende circunferencialmente por igual desde cada lado del plano de referencia.
Haciendo referencia a la Fig. 3, se dispone un divisor 46 entre la primera superficie de pared 30A y la segunda superficie de pared 30B para dividir la parte de salida 26 en la entrada 38 del compresor de carga y la entrada 40 del compresor de núcleo. En otras palabras, el divisor 46 bifurca la parte de salida 26 entre la entrada 38 del compresor de carga y la entrada 40 del compresor de núcleo. En otras palabras, el divisor 46 puede dividir la entrada de aire común entre la entrada 38 del compresor de carga y la entrada 40 del compresor de núcleo.
La entrada 38 del compresor de carga puede tener una abertura circunferencial 38A definida alrededor del eje central 28 entre la primera superficie de pared 30A y el divisor 46. La entrada 40 del compresor de núcleo puede tener una abertura circunferencial 40A definida alrededor del eje central 28 entre la segunda superficie de pared 30B y el divisor 46. Las aberturas circunferenciales 38A, 40A dirigen, al menos parcialmente, los flujos de aire de forma radial hacia el eje central 28. La entrada 38 del compresor de carga puede dirigir el primer flujo de aire 52 al compresor de carga 48 y la entrada 40 del compresor de núcleo puede dirigir el segundo flujo de aire 54 al compresor de núcleo 50. La entrada 38 del compresor de carga y la entrada 40 del compresor de núcleo pueden tener otras configuraciones adecuadas para dirigir los flujos de aire hacia el compresor de carga 48 y el compresor de núcleo 50.
El deflector 42 puede extenderse desde la segunda superficie de pared 30B en la cámara impelente de entrada 32 de forma radial sobre la entrada 40 del compresor de núcleo. En otras palabras, como se muestra en la vista en sección transversal de la Fig. 3, el deflector 42 no se extiende verticalmente sobre la entrada 38 del compresor de carga. Es decir, el deflector 42 no pretende desviar el primer flujo de aire 52 lejos de la entrada 38 del compresor de carga hacia la entrada 40 del compresor de núcleo. Como tal, en algunas realizaciones, el deflector 42 se extiende longitudinalmente como máximo hasta el divisor 46 sin extenderse de forma radial sobre la entrada 38 del compresor de carga con respecto al eje central 28. La cámara impelente de entrada 32 puede permanecer libre del deflector 42 de forma radial alrededor del eje central 28 entre la primera superficie de pared 30A y el divisor 46. En otras palabras, un paso de flujo de aire definido entre la abertura de entrada 24 y la entrada 38 del compresor de carga puede permanecer libre del deflector cuando se ve a lo largo de la dirección de un flujo de aire que fluye a través del paso de flujo de aire desde la abertura de entrada 24 hasta la entrada 38 del compresor de carga. El paso del flujo de aire puede determinarse mediante análisis CFD. El deflector 42 puede montarse de forma radial hacia afuera de la pantalla de entrada 34 con respecto el eje central 28. Alternativamente, el deflector 42 puede montarse de forma radial hacia dentro de la pantalla de entrada 34. En un ejemplo, la cámara impelente de entrada 32 está libre del deflector 42 entre la abertura de entrada 24 y la entrada 38 del compresor de carga.
Una sección transversal longitudinal del deflector 42 puede estar dispuesta en ángulo con respecto al eje central 28. Por ejemplo, el deflector 42 que se muestra en la Fig. 3 converge hacia el eje central 28 mientras se extiende en la cámara impelente de entrada 32. El deflector 42 puede converger continuamente sin divergir con respecto al eje central 28.
Con referencia a la Fig. 4, se muestra un ejemplo de flujos de aire y trayectoria de partículas durante un funcionamiento de la APU 10. El primer flujo de aire 52 se dirige de forma radial hacia la entrada 38 del compresor de carga con respecto al eje central 28. El segundo flujo de aire 54 se dirige de forma radial hacia la entrada 40 del compresor de núcleo con respecto al eje central 28. La trayectoria potencial de las partículas sin el deflector 42 instalado se muestra en líneas de puntos como 54A. La trayectoria de las partículas con el deflector instalado se muestra como 54B.
Como se mencionó anteriormente, las partículas pueden desviarse de la entrada 40 del compresor de núcleo mediante una barrera física del deflector 42 que dirige las partículas hacia la entrada 38 del compresor de carga. En el ejemplo que se muestra en la Fig. 4, el deflector 42 diverge lejos del eje central 28 mientras se extiende en la cámara impelente de entrada 32. El deflector 42 puede divergir continuamente sin converger.
Las partículas pueden desviarse de la entrada 40 del compresor de núcleo mediante separación inercial. Por ejemplo, al formar una trayectoria de flujo 56 desde la abertura de entrada 24 hasta la entrada 40 del compresor de núcleo que contiene una curva cerrada de modo que las partículas inerciales superiores no puedan seguir la trayectoria de flujo 56, a través de la curva cerrada, hasta la entrada 40 del compresor de núcleo y, en cambio, se dirijan a la entrada 38 del compresor de carga. La curva cerrada puede depender de la configuración de la APU 10. El análisis CFD se puede usar para definir un tamaño y forma adecuados del deflector 42 para proporcionar la curva cerrada para dirigir al menos una parte de las partículas en el segundo flujo de aire 54 hacia la entrada 38 del compresor de carga. La trayectoria de las partículas separadas por la separación inercial se muestra como 54C.
Haciendo referencia a las Figs. 5A-5F, se muestran diferentes ejemplos del deflector 42. La Fig. 5A ilustra el deflector 42 con una forma aerodinámica combinada con una forma de la segunda superficie de pared 30B. La Fig. 5B ilustra el deflector 42 que se extiende circunferencialmente alrededor del eje central 28. La Fig. 5C ilustra un deflector perforado 42. La Fig. 5D ilustra el deflector 42 que tiene múltiples segmentos 42 montados por separado alrededor del eje central 28. Los múltiples segmentos pueden estar dispuestos uniformemente alrededor del eje central 28. La Fig. 5E ilustra que el deflector 42 puede tener diferentes longitudes longitudinales. El deflector 42 que se muestra en la Fig. 5E se extiende longitudinalmente a lo largo del eje central 28 cerca del divisor 46. La Fig. 5F ilustra el deflector 42 montado de forma radial hacia dentro de la pantalla de entrada 34 con respecto al eje central 28. Como se mencionó anteriormente, el deflector 42 puede tener diferentes tamaños y formas dependiendo de la configuración de la APU 10.
La descripción anterior pretende ser solo a modo de ejemplo, y un experto en la materia reconocerá que es posible hacer cambios en las realizaciones descritas sin apartarse del alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad de potencia auxiliar (APU) (10) que tiene un eje central (28) y comprende una sección de potencia (12) que incluye un compresor de núcleo, una sección de carga (14) que incluye un compresor de carga, y un sistema de entrada de aire (20), comprendiendo el sistema de entrada de aire (20):
un conducto de entrada (22) que tiene una pared (30) que define una cámara impelente de entrada (32) y que forma una abertura de entrada (24) configurada para dirigir el aire hacia la cámara impelente de entrada (32); un paso del compresor de carga que tiene una entrada (38) del compresor de carga en comunicación fluida con la cámara impelente de entrada (32) y que conduce al compresor de carga;
un paso del compresor de núcleo que tiene una entrada (40) del compresor de núcleo en comunicación fluida con la cámara impelente de entrada (32) y que conduce al compresor de núcleo;
un deflector (42) que se extiende en la cámara impelente de entrada (32) entre la abertura de entrada (24) y la entrada (40) del compresor de núcleo, caracterizado por que:
el deflector (42) está configurado para desviar al menos parte de las partículas transportadas por un flujo de aire entrante lejos de la entrada (40) del compresor de núcleo hacia la entrada (38) del compresor de carga, en donde el deflector (42) comprende un segmento que se extiende circunferencialmente alrededor del eje central (28) entre un primer extremo (42A) y un segundo extremo (42B) opuesto a lo largo de un arco definido por un ángulo de al menos 90 grados alrededor del eje central (28).
2. La APU como se define en la reivindicación 1, en donde el conducto de entrada (22) tiene un borde (36) que tiene una forma rectangular que define una periferia de la abertura de entrada (24), extendiéndose el borde (36) lateralmente con respecto al eje central (28) entre dos segmentos longitudinales (36A) opuestos del borde, extendiéndose un plano medio del deflector (42) longitudinalmente a lo largo del eje central (28) y siendo coplanario con un plano medio del borde (36).
3. La APU como se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el deflector (42) diverge lejos del eje central (28) mientras se extiende en la cámara impelente de entrada (32) con respecto a una dirección desde la pared (30) hasta un divisor (46), rodeando la entrada (40) del compresor de núcleo al menos parcialmente el eje central (28).
4. La APU según se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el deflector (42) está perforado.
5. La APU según se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el deflector (42) incluye al menos dos segmentos montados por separado alrededor del eje central (28).
6. La APU como se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el sistema de entrada de aire (20) una pantalla de entrada (34) montada en la cámara impelente de entrada (32) alrededor del eje central (28), en donde el deflector (42) está montado de forma radial hacia afuera de la pantalla de entrada (34) con respecto al eje central (28).
7. La APU como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende una pantalla de entrada (34) montada en la cámara impelente de entrada (32) alrededor del eje central (28), en donde el deflector (42) está montado de forma radial hacia dentro de la pantalla de entrada (34) con respecto al eje central (28).
8. La APU como se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cámara impelente de entrada (32) está libre del deflector (42) entre la abertura de entrada (24) y la entrada (38) del compresor de carga, cuando se ve a lo largo de la dirección de un flujo de aire definida desde la abertura de entrada (24) hasta la entrada (38) del compresor de carga.
9. La APU como se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la entrada (38) del compresor de carga tiene una primera abertura circunferencial definida alrededor del eje central (28) dentro de la cámara impelente de entrada (32), y la entrada (40) del compresor de núcleo tiene una segunda abertura circunferencial definida alrededor del eje central (28) dentro de la cámara impelente de entrada (32).
10. La APU (10) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde:
el compresor de carga es para proporcionar aire comprimido a una aeronave;
el compresor de núcleo está en comunicación de flujo fluido con una cámara de combustión; y
a o el divisor (46) está montado en el conducto de entrada (22), bifurcando el divisor (46) la entrada de aire común entre la entrada (38) del compresor de carga que se comunica con el compresor de carga, y la entrada (40) del compresor de núcleo que se comunica con el compresor de núcleo, en donde el deflector (42) está montado en el conducto de entrada (22) y está configurado para desviar al menos una primera corriente de flujo de aire lejos de la entrada (40) del compresor de núcleo hacia la entrada (38) del compresor de carga, extendiéndose el deflector (42) como máximo hasta el divisor (46) sin extenderse en la cámara impelente de entrada (32) entre la abertura de entrada (24) y la entrada (38) del compresor de carga cuando se ve a lo largo de una dirección de una segunda corriente de flujo de aire que fluye a través del conducto de entrada (22) desde la abertura de entrada (24) hasta la entrada (38) del compresor de carga.
11. La APU (10) como se define en la reivindicación 10, en donde la entrada (38) del compresor de carga tiene una primera abertura circunferencial definida alrededor del eje central (28) entre la pared (30) y el divisor (46), y la entrada (40) del compresor de núcleo tiene una segunda abertura circunferencial definida alrededor del eje central (28) entre la pared (30) y el divisor (46).
12. Un método para suministrar aire a una unidad de potencia auxiliar (APU) (10) que tiene un eje central (28), comprendiendo el método:
ingerir aire a través de una entrada de aire; y
dirigir un primer flujo de aire del aire hacia una entrada (38) del compresor de carga;
dirigir un segundo flujo de aire del aire hacia una entrada (40) del compresor de núcleo, caracterizado por que el método comprende además:
desviar una parte del segundo flujo de aire lejos de la entrada (40) del compresor de núcleo hacia la entrada (38) del compresor de carga usando un deflector (42), en donde el deflector (42) se extiende circunferencialmente alrededor del eje central (28) entre un primer extremo (42A) y un segundo extremo (42B) opuesto a lo largo de un arco definido por un ángulo de al menos 90 grados alrededor del eje central (28).
13. El método como se define en la reivindicación 12, que comprende dirigir las partículas contenidas en el segundo flujo de aire hacia la entrada (38) del compresor de carga por separación inercial.
ES19189852T 2018-08-03 2019-08-02 Sistema de entrada de aire para unidades de potencia auxiliares Active ES2934834T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/054,252 US10865711B2 (en) 2018-08-03 2018-08-03 Air inlet system for auxiliary power units

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2934834T3 true ES2934834T3 (es) 2023-02-27

Family

ID=67544042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19189852T Active ES2934834T3 (es) 2018-08-03 2019-08-02 Sistema de entrada de aire para unidades de potencia auxiliares

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10865711B2 (es)
EP (1) EP3604140B1 (es)
CA (1) CA3050285A1 (es)
ES (1) ES2934834T3 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11674527B2 (en) 2020-06-08 2023-06-13 Honeywell International Inc. Compressor ported shroud with particle separator

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3421296A (en) 1966-11-15 1969-01-14 United Aircraft Corp Engine inlet air particle separator
US6651929B2 (en) * 2001-10-29 2003-11-25 Pratt & Whitney Canada Corp. Passive cooling system for auxiliary power unit installation
US7093666B2 (en) * 2003-02-20 2006-08-22 Pratt & Whitney Canada Corp. Apparatus and method for providing fireproofing to an aircraft auxiliary power unit
FR2924471B1 (fr) * 2007-11-30 2013-11-01 Eurocopter France Entree d'air d'un turbomoteur pourvue d'un systeme de filtration controle
US8819937B2 (en) 2011-05-16 2014-09-02 Hamilton Sundstrand Corporation Auxiliary power unit inlet duct screen assembly
US9377030B2 (en) 2013-03-29 2016-06-28 Honeywell International Inc. Auxiliary power units and other turbomachines having ported impeller shroud recirculation systems
WO2015054334A1 (en) * 2013-10-08 2015-04-16 United Technologies Corporation Acoustic controlled ice deflecting auxiliary power unit inlet system
US9719352B2 (en) 2014-12-17 2017-08-01 Honeywell International Inc. Compartment based inlet particle separator system
US10508628B2 (en) * 2016-10-14 2019-12-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Auxiliary power unit inlet assembly with particle separator

Also Published As

Publication number Publication date
EP3604140B1 (en) 2022-11-23
CA3050285A1 (en) 2020-02-03
US10865711B2 (en) 2020-12-15
US20200040819A1 (en) 2020-02-06
EP3604140A1 (en) 2020-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3832086A (en) Particle separator with scroll scavenging means
CA2703115C (en) Passive cooling system for auxiliary power unit installation
CA2948980C (en) Inlet particle separator for a turbine engine
ES2841423T3 (es) Montaje de entrada de un conjunto de energía auxiliar con separador de partículas
JP2017096256A (ja) ガスタービンエンジン用シュラウド組立体
US10765980B2 (en) Inertial particle separator for engine inlet
US10400670B2 (en) Inlet particle separator for a turbine engine
US7500353B2 (en) Eductor swirl buster
US11536196B2 (en) Gas turbine engine with inertial particle separator
US10428664B2 (en) Nozzle for a gas turbine engine
ES2934834T3 (es) Sistema de entrada de aire para unidades de potencia auxiliares
US10816014B2 (en) Systems and methods for turbine engine particle separation
ES2841382T3 (es) Montaje de entrada de un conjunto de energía auxiliar con filtro
US20200200016A1 (en) Turbine blade
US11668237B2 (en) Multi-stage inlet particle separator for rotary engines