RU2725034C1 - Device for air cleaning from foreign objects in compressor of double-flow turbojet engine - Google Patents

Device for air cleaning from foreign objects in compressor of double-flow turbojet engine Download PDF

Info

Publication number
RU2725034C1
RU2725034C1 RU2019134957A RU2019134957A RU2725034C1 RU 2725034 C1 RU2725034 C1 RU 2725034C1 RU 2019134957 A RU2019134957 A RU 2019134957A RU 2019134957 A RU2019134957 A RU 2019134957A RU 2725034 C1 RU2725034 C1 RU 2725034C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stage
foreign objects
flow channel
compressor
air
Prior art date
Application number
RU2019134957A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Яковлевич Ситницкий
Алексей Юрьевич Ситницкий
Original Assignee
Юрий Яковлевич Ситницкий
Алексей Юрьевич Ситницкий
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 Юрий Яковлевич Ситницкий, Алексей Юрьевич Ситницкий filed Critical Юрий Яковлевич Ситницкий
Priority to RU2019134957A priority Critical patent/RU2725034C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2725034C1 publication Critical patent/RU2725034C1/en

Links

Images

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
    • F02C7/052Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles with dust-separation devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/70Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: disclosed is a device for cleaning air from foreign objects in a compressor of a double-flow turbojet engine. Device prevents passage of foreign objects to the high-pressure compressor stages due to their separation in the fan and support stages of the low pressure compressor. Removal of separated foreign objects is proposed to be performed in the last support step in the form of spatial annular branch in external wall of flow channel of discharge level in zone of axial clearance between rims of impeller and straightening device of stage. Said diversion pipe can simultaneously be used for air bypass and bleeding to engine and aircraft systems. If necessary, it is possible to increase degree of air cleaning from foreign objects due to inclusion of high pressure compressor into the device for cleaning of the first stages with removal of separated foreign objects in one of medium stages of high pressure compressor having air discharge for needs of engine and aircraft systems.EFFECT: proposed device allows preventing ingress of foreign objects to axial steps of high pressure compressor, which improves engine reliability during operation of aircraft from ground, ice and snow-covered aerodromes.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, конкретно к двухконтурным турбореактивным двигателями (ТРДЦ)(Принятые сокращения поясняются по тексту, также на стр. 8 приведен полный перечень сокращений.) с вентиляторной ступенью на входе. В настоящее время данный тип двигателя широкого применяется в эксплуатации на самолетах гражданской и военной авиации. Кроме того, изобретение может применяться на наземных газотурбинных установках (ГТУ), где также часто возникает необходимость защиты двигателя от попадания в его газовоздушный тракт (ГВТ) посторонних предметов.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, specifically to dual-circuit turbojet engines (turbojet engines) (Accepted abbreviations are explained in the text, also on page 8 a complete list of abbreviations is given.) With a fan stage at the inlet. Currently, this type of engine is widely used in civil and military aircraft. In addition, the invention can be applied to ground-based gas turbine units (GTU), where it is also often necessary to protect the engine from foreign objects entering its air-gas path (GWT).

Особенностью компоновки многих современных самолетов является низкое (близкое к поверхности земли) расположение двигателя под крылом летательного аппарата (ЛА), что приводит к попаданию в ГВТ двигателей посторонних предметов (ПП), вследствие чего происходит выход двигателя из строя по причине разрушения лопаток компрессора.A feature of the layout of many modern aircraft is the low (close to the surface of the earth) engine location under the wing of the aircraft (LA), which leads to the ingress of foreign objects (GV) engines into the GWT, resulting in engine failure due to the destruction of compressor blades.

В итоге снижаются надежность работы двигателей, безопасность полетов, боеготовность, мобильность и регулярность вылетов, нередки случаи досрочных съемов двигателей из-за появления неустранимых в условиях эксплуатации повреждений лопаток компрессора.As a result, the reliability of the engines, flight safety, combat readiness, mobility and regularity of departures are reduced, cases of early removal of engines due to the occurrence of damage to the compressor blades that are unavoidable during operation are frequent.

Кроме того, существенно ухудшаются показатели эксплуатационной технологичности - увеличиваются объемы работ по техническому обслуживанию (ТО) двигателей, время простоя авиатехники (AT), стоимость эксплуатации AT.In addition, indicators of operational manufacturability are significantly deteriorating - the volume of maintenance work (MOT) of engines, aircraft downtime (AT), and the cost of operating AT are increasing.

В практике авиадвигателестроения известны конструктивные решения, направленные на снижение количества попаданий ПП во внутренний контур ТРДД. Обычно с этой целью используют процесс инерционной сепарации ПП при взаимодействии их с лопатками вентилятора и осевого компрессора, при этом часть ПП, движущихся по центральной привтулочной зоне вентилятора, перемещается к периферии канала внутреннего контура и выводится во внешний контур двигателя по осевому зазору между венцами рабочего колеса РК вентилятора и входного направляющего аппарата (ВНА) внутреннего контура. Другая часть ПП, оставшаяся во внутреннем контуре, сепарируется группой последующих подпорных ступеней компрессора низкого давления (КНД), перемещается к периферии проточного канала, а после последней ступени выводится в канал перепусков и отбора воздуха во внешний контур или в окружающее воздушное пространство. Описанное конструктивное решение используется в разных типах зарубежных и отечественных ТРДД и в наземных ГТУ [1, 2, 3], оно позволяет существенно сократить количество попаданий ПП в ГВТ двигателей. Однако задача по снижению количества попаданий ПП во внутренний тракт ТРДД окончательно не решена и остается актуальной в настоящее время для многих типов двигателей.In the practice of aircraft engine construction, there are known design solutions aimed at reducing the number of hits of PP in the internal circuit of a turbofan engine. Usually, the inertial separation of PP is used for this purpose when they interact with the fan blades and the axial compressor, while some of the PP moving along the central fan zone of the fan moves to the periphery of the internal circuit channel and is discharged into the external motor circuit along the axial clearance between the impeller rims RK fan and input guide vane (VNA) of the internal circuit. The other part of the PP remaining in the internal circuit is separated by a group of subsequent retaining stages of the low pressure compressor (LPC), moves to the periphery of the flow channel, and after the last stage it is discharged into the bypass and air intake channel into the external circuit or into the surrounding air space. The described constructive solution is used in different types of foreign and domestic turbofan engines and in land gas turbine engines [1, 2, 3]; it allows one to significantly reduce the number of SPs entering the GWT engines. However, the task of reducing the number of PP hits in the internal path of the turbofan engine has not been completely solved and remains relevant at present for many types of engines.

Одной из существенных причин недостаточной очистки воздуха, поступающего в компрессор высокого давления (КВД) двигателя, от ПП является низкая эффективность процесса отвода ПП в последней отводящей ступени группы подпорных ступеней КНД. Известно, что в существующих устройствах очистки воздуха отвод ПП из группы подпорных ступеней производится после спрямляющего аппарата (СА) отводящий ступени - см [1, 2, 3]. Но в таком исполнении отвода практически не используются инерционные и сепарационные возможности посторонних предметов, которыми они обладают после окончания взаимодействия с лопатками РК отводящей ступени. Указанные возможности связаны с наличием у выходящих ПП в векторе скорости радиальной и тангенциальной составляющих, благодаря чему ПП могут интенсивно перемещаться в радиальном направлении. Но расположенный за РК в непосредственной от него близости лопаточный венец СА (его внешняя стенка) препятствует радиальному перемещению ПП, и более того при взаимодействии с деталями СА на ПП налагаются связи, под действием которых радиальная составляющая скорости ПП меняет свое направление и преобразуется из центробежной в центростремительную.One of the significant reasons for the insufficient purification of the air entering the high-pressure compressor (HPC) of the engine from the PP is the low efficiency of the PP removal process in the last outlet stage of the KND retaining stages group. It is known that in existing air purification devices, the PP removal from the group of retaining steps is performed after the rectifying apparatus (SA), the discharge steps - see [1, 2, 3]. But in this design of the tap, the inertial and separation capabilities of foreign objects that they possess after the end of interaction with the blades of the RK of the tap stage are practically not used. The indicated possibilities are connected with the presence of radial and tangential components in the outgoing PP in the vector, so that the PP can intensively move in the radial direction. But the CA blade (its outer wall) located behind the RC in its immediate vicinity prevents the radial movement of the PP, and moreover, when interacting with the details of the SA, the links are imposed on the PP, under the influence of which the radial component of the PP velocity changes its direction and transforms from centrifugal to centripetal.

Кроме того, тангенциальная (окружная) составляющая скорости предметов изменяет свою величину фактически до нулевого уровня, так как при взаимодействии с лопатками СА ПП приобретают направление движения, лежащее в меридиональной плоскости ступени. При этом осевая составляющая скорости движения ПП увеличивается. В итоге, выходя из венца СА ПП уже не имеют высоких сепарационных возможностей, не успевают попасть в приемное отверстие для отсепарированных предметов, расположенное после СА, и остаются в пределах проточного канала. Далее ПП поступают в последующие ступени КВД, имеющие более высокий уровень окружной скорости, и группу последних ступеней с малоразмерными лопатками, на которых воздействие ПП проявляется с особой интенсивностью. Описываемая проблема в большей или меньшей степени свойственна всем вышеуказанным устройствам - аналогам [1, 2, 3]. По совокупности признаков заявляемого устройства, совпадающих с признаками устройства - аналога, в качестве прототипа настоящего изобретения принят отечественный серийновыпускаемый ТРДД типа ПС-90А[1]. Данный двигатель используется на нескольких типах отечественных ЛА и для него решение задачи по снижению количества попаданий ПП во внутренний контур ГВТ двигателя весьма актуально.In addition, the tangential (circumferential) component of the speed of objects changes its value to virtually zero level, since when interacting with SA blades, the PPs acquire a direction of motion lying in the meridional plane of the step. In this case, the axial component of the speed of the PP increases. As a result, leaving the crown SA PP no longer have high separation capabilities, do not have time to get into the receiving hole for the separated objects located after the SA, and remain within the flow channel. Further, the SPs enter the subsequent stages of the HPC, which have a higher level of peripheral speed, and the group of the last steps with small-sized blades, on which the SP is manifested with particular intensity. The described problem is more or less characteristic of all the above devices - analogues [1, 2, 3]. By the totality of the features of the claimed device, coinciding with the features of the device - analogue, as a prototype of the present invention adopted domestic serially-produced turbojet type PS-90A [1]. This engine is used on several types of domestic aircraft and for it the solution to the problem of reducing the number of hits of PP in the internal circuit of the engine’s GW is very important.

Техническая задача, которая решается настоящим изобретением, заключается в повышении надежности работы ТРДД, улучшении его эксплуатационной технологичности, снижении стоимости ТО двигателя за счет улучшения очистки от ПП воздуха, поступающего в КВД.The technical problem that is solved by the present invention is to increase the reliability of the turbofan engine, improve its operational manufacturability, reduce the cost of engine maintenance by improving the cleaning of PP air entering the HPC.

Сущность изобретения заключается в том, что в последней осевой ступени группы подпорных ступеней КНД, в которой осуществляется отвод отсепарированных ПП и вывод их из проточного тракта компрессора, отвод выполнен на участке осевого зазора между РК и СА ступени.The essence of the invention lies in the fact that in the last axial stage of the group of retaining stages of the low pressure switch, in which the separated PP is withdrawn and removed from the compressor flow path, the tap is made in the axial clearance section between the RC and the CA stage.

На указанном участке между РК и СА по внешнему контуру проточного канала выполнено приемное кольцевое отверстие, расположенное по всему круговому периметру проточного канала. Ширина указанного приемного отверстия от выходной фронтальной плоскости РК ступени до входа в СА ступни выполнена с учетом обеспечения прохождения через приемное отверстие возможно большей части ПП, движущихся из проточного канала к внешнему пространству отводного кольцевого канала. Данный отводной канал образован между внешней стенкой проточного канала ступени и внешней обечайкой СА. Через приемное кольцевое отверстие и отводной кольцевой канал ПП, отсепарированные к периферии проточного канала, вместе с некоторой частью воздуха отводятся из проточного канала ступени и направляются далее либо во внешний контур двигателя либо к потребителю воздуха, при необходимости воздух может подвергаться предварительной очистке от ПП.In the indicated section between the RC and the SA along the outer contour of the flow channel, a receiving annular hole is made located along the entire circular perimeter of the flow channel. The width of the indicated receiving hole from the output frontal plane of the stage RK to the entrance to the CA of the foot is made taking into account the passage through the receiving hole of the largest possible part of the PP moving from the flow channel to the outer space of the outlet ring channel. This outlet channel is formed between the outer wall of the flow channel of the stage and the outer shell CA. Through the receiving ring hole and the exhaust ring channel of the PP, separated to the periphery of the flow channel, together with some part of the air, they are removed from the flow channel of the stage and then sent either to the external circuit of the engine or to the air consumer, if necessary, the air can be pre-cleaned from the PP.

Предлагаемый вариант исполнения отвода ПП в отводящей ступени обеспечивает существенное улучшение эффективности процесса отвода предметов из проточного канала, так как в данном исполнении отводящей ступени устранены основные причины, препятствующие эффективному отводу ПП (- расположение венца СА в непосредственной близости от выхода из РК), и созданы условия для беспрепятственного выхода ПП, обладающим высоким сепарационным потенциалом, к отводному каналу.The proposed embodiment of the discharge of the PP in the discharge stage provides a significant improvement in the efficiency of the process of removal of objects from the flow channel, since in this version of the discharge stage the main reasons that impede the effective removal of the PP (- the location of the CA ring in the immediate vicinity of the exit from the RK) are eliminated, and created conditions for unobstructed access of PP with high separation potential to the outlet channel.

В случае, если ТРДД эксплуатируется на ЛА с аэродромов, имеющих повышенную загрязненность опасными ПП (грунтовом, ледовом, заснеженном), что приводит к повышенной частоте появления забоин на лопатках КВД, в том числе на последних малоразмерных ступенях КВД, в предлагаемом устройстве предусмотрен вариант повышения эффективности очистки воздуха, поступающего к последним ступеням КВД, за счет включения в состав устройства дополнительной ступени очистки из нескольких первых осевых ступеней КВД с отводом отсепарированных ПП в средней ступени КВД. В этом случае отвод ПП из проточного канала отводящей ступени КВД выполнен аналогично тому, как в подпорной ступени КНД.If the turbofan engine is operated on aircraft from aerodromes that are highly contaminated with hazardous airplanes (soil, ice, snowy), which leads to an increased frequency of nicks on the blades of high pressure engines, including at the last small stages of high pressure engines, the proposed device provides an option for increasing the efficiency of cleaning the air entering the last stages of the HPC, due to the inclusion of an additional cleaning stage from the first few axial stages of the HPH with the removal of the separated PP in the middle stage of the HPH. In this case, the PP removal from the flow channel of the KVD exhaust stage is performed in the same way as in the retaining stage of the KND.

На фиг. 1 показан продольный разрез компрессора ТРДД и устройства для очистки воздуха от ПП;In FIG. 1 shows a longitudinal section of a turbofan engine compressor and a device for purifying air from PP;

На фиг. 2 - продольный разрез КНД (вентиляторная и подпорная ступени) в увеличенном виде;In FIG. 2 - a longitudinal section of the low pressure valve (fan and retaining stages) in an enlarged view;

На фиг. 3 - продольный разрез отводящей ступени КВД, в которой производится отвод ПП и отбор воздуха из компрессора на нужды систем двигателя и ЛА - место I фиг. 1, в увеличенном виде;In FIG. 3 - a longitudinal section of the exhaust stage of the HPC, in which the PP is removed and the air is taken from the compressor for the needs of the engine and aircraft systems - place I of FIG. 1, in an enlarged view;

На фиг. 4 - фрагмент поперечного сечения проточного тракта в отводящий ступени группы первых ступеней КВД, траектория движения ПП - вид по стрелке Б фиг. 1.In FIG. 4 is a fragment of the cross-section of the flow path into the outlet stage of the group of first stages of HPC, the path of the PP is a view along arrow B of FIG. 1.

Устройство для очистки воздуха от ПП в компрессоре ТРДД входит в состав компрессора - 1 фиг. 1 и включает в себя КНД - 2. Кроме того, в состав устройства может также входить и часть ступеней КВД - 3. Соединение модулей КНД и КВД производится с помощью промежуточного корпуса - 2.A device for air purification from PP in the turbofan compressor is included in the compressor - 1 FIG. 1 and includes KND - 2. In addition, a part of the KVD - 3 stages can also be included in the device. The connection of the KND and KVD modules is carried out using an intermediate case - 2.

В состав КНД входит вентиляторная ступень - 4, состоящая из РК с лопатками - 7 фиг. 1, 2 и двух венцов СА - ВНА внутреннего контура с лопатками 10 и СА наружного контура с лопатками - 10', а также группа подпорных ступеней - 5, включающая в себя несколько осевых ступеней, из которых последняя с рабочими лопатками - 12 и СА с лопатками - 14 является отводящей ступенью.The KND includes a fan stage - 4, consisting of a PK with blades - 7 of FIG. 1, 2 and two crowns CA - BHA of the internal circuit with blades 10 and CA of the external circuit with blades - 10 ', as well as a group of retaining steps - 5, which includes several axial steps, of which the last with working blades - 12 and CA with blades - 14 is a discharge stage.

Между венцами РК и СА предусмотрен осевой зазор - 13, который выполнен с

Figure 00000001
размером по сравнению с типовыми размерами указанного зазора, с целью получения лучшей эффективности удаления ПП из отводящей ступени.Between the crowns of the Republic of Kazakhstan and CA, an axial clearance of 13 is provided, which is made with
Figure 00000001
size compared with the typical dimensions of the specified gap, in order to obtain better removal efficiency of PP from the discharge stage.

В пределах ширины осевого зазора - 13 между РК и передней кромкой - 18 внешней обечайки - 17 спрямляющего аппарата по внешнему контуру проточного канала ступени выполнено приемное кольцевое отверстие - 15'', расположенное по всему круговому периметру проточного канала и сообщающее внутреннее пространство проточного канала - 13'' ступени с внешним пространством - 16''. Ширина приемного отверстия - 15'' от задней фронтальной плоскости РК ступени до передней кромки 18 внешней обечайки - 17 СА (в данном случае обечайка выполняет функцию разделителя потоков) выполнена с учетом обеспечения прохода через указанное приемное отверстие возможно большей части ПП, движущихся из проточного канала - 13'' к внешнему (периферийному) пространству - 16''.Within the width of the axial clearance - 13 between the RC and the front edge - 18 of the outer shell - 17 of the straightening device along the outer contour of the flow channel of the stage, a receiving ring hole is made - 15 '' located along the entire circular perimeter of the flow channel and communicating the internal space of the flow channel - 13 `` steps with external space - 16 ''. The width of the receiving hole is 15 '' from the rear frontal plane of the stage RK to the leading edge 18 of the outer shell - 17 CA (in this case, the shell acts as a flow separator), taking into account the passage through the specified receiving hole of the largest possible part of the PP moving from the flow channel - 13 '' to the external (peripheral) space - 16 ''.

В пределах осевого зазора - 13 пространство проточного канала - 13'' ступени и внешнее пространство - 16'' ограничиваются с внешней стороны стенкой - 16, которая проходит с зазором - 19 от обечайки - 17 СА, образуя с ней отводной кольцевой канал - 20.Within the axial clearance - 13, the space of the flow channel - 13 '' steps and the external space - 16 '' are limited from the outside by the wall - 16, which passes with a gap of 19 from the shell - 17 CA, forming with it an outlet ring channel - 20.

Входной частью указанного канала является приемное отверстие - 15'' и внешнее пространство - 16''.The input part of the specified channel is the receiving hole - 15 '' and the external space - 16 ''.

Дополнительно к КНД в состав устройства для очистки воздуха при необходимости могут быть включены также передние ступени - 3' Фиг. 1, входящие в состав КВД-3.In addition to KND, the front steps - 3 ', FIG. 1 included in the KVD-3.

За указанными ступенями располагается промежуточная ступень КВД, в которой выполнены отборы (перепуски) воздуха из КВД. Данная ступень место I фиг. 1 также включается в состав устройства очистки в качестве отводящей ступени. В указанной отводящей ступени присутствуют те же составные элементы, что и в отводящей ступени КНД. Нумерация элементов на фиг. 3 также сохранена с добавлением штриха. Между венцами РК с лопатками - 12' фиг. 3 и СА с лопатками - 14' предусмотрен осевой зазор - 13'. На внешней обечайке СА ступени с входной стороны выполнен разделитель - 17' с передней кромкой - 18'. По ширине осевого зазора - 13' между РК ступени и передней кромкой 18' по внешнему контуру проточного канала - 13''' ступени выполнено приемное кольцевое отверстие - 15''', расположенное по всему круговому периметру проточного канала и сообщающее внутреннее пространство проточного канала 13''' с внешним (периферийным) пространством 16'''. Ширина приемного отверстия - 15''' от задней фронтальной плоскости РК ступени до передней кромки - 18' разделителя - 17' выполнена с учетом обеспечения прохода через указанное приемное отверстие возможно

Figure 00000002
части ПП, движущихся из проточного канала 13''' к внешнему пространству - 16'''.Behind the indicated steps, there is an intermediate stage of the HPC, in which air is taken (bypassed) from the HPC. This stage place I of FIG. 1 is also included in the cleaning device as a discharge stage. In the specified outlet stage, the same constituent elements are present as in the outlet stage of the low pressure switch. The numbering of the elements in FIG. 3 also saved with the addition of a stroke. Between the crowns of the Republic of Kazakhstan with blades - 12 'Fig. 3 and CA with vanes - 14 ', an axial clearance of 13' is provided. On the outer shell of the stage SA from the input side, a separator is made - 17 'with a leading edge - 18'. Across the width of the axial clearance 13 'between the RK of the step and the leading edge 18' along the outer contour of the flow channel - 13 '''of the step, a receiving annular hole is made 15''' located along the entire circular perimeter of the flow channel and communicating the internal space of the flow channel 13 '''with external (peripheral) space 16'''. The width of the receiving hole - 15 '''from the rear frontal plane of the stage RK to the leading edge - 18' of the separator - 17 'is made taking into account the passage through the specified receiving hole is possible
Figure 00000002
parts of the PP moving from the flow channel 13 ″ to the external space - 16 ″.

В пределах ширины осевого зазора - 13' пространство проточного канала - 13''' и внешнее пространство - 16''' ограничиваются снаружи внешней стенкой - 16', которая проходит с зазором - 19' от разделителя - 17', образуя с ним отводной кольцевой канал - 20'. Входной частью указанного канала является приемное отверстие - 15''' и внешнее пространство - 16'''. Отводной кольцевой канал - 20' сообщается со сборнораздаточной полостью 21' и служит для вывода отсепарированных ПП из отводящей ступени.Within the width of the axial clearance - 13 ', the space of the flow channel - 13' '' and the external space - 16 '' 'are limited externally by the external wall - 16', which passes with a gap of 19 'from the separator - 17', forming with it an outlet ring the channel is 20 '. The input part of the specified channel is the receiving hole - 15 '' 'and the external space - 16' ''. The withdrawal annular channel - 20 'communicates with the collection cavity 21' and serves to output the separated PP from the discharge stage.

При работе ТРДД в воздушном пространстве, содержащем ПП, воздух вместе с ПП поступает из самолетного воздухозаборника во входной канал - 6 фиг. 1 двигателя. Пройдя по межлопаточным каналам рабочих лопаток - 7 вентилятора воздушный поток разделяется на две части: центральная (привтулочная) часть потока поступает во внутренний контур - 8 фиг. 1, 2, внешняя часть - в наружный контур - 9. Разделение потока по контурам производится разделителем, роль которого выполняет внешняя обечайка 11 входного направляющего аппарата (ВНА) внутреннего контура - 8. Во внутреннем контуре воздух поступает в лопаточный венец ВНА с лопатками 10, а в наружном контуре - в СА наружного контура с лопатками 10' фиг. 1, 2. На фиг. 2 показано, как воздух, поступающий во внутренний контур, проходит через привтулочную зону пера вентиляторной лопатки - 7, условно обозначенную сечениями а-а, в-в, с-с. Траектории ПП, поступающих во внутренний контур, показаны штриховыми линиями. При взаимодействии с вращающимися вентиляторными лопатками часть ПП перемещается в радиальном направлении и выходит по кольцевому зазору 8' между лопатками - 7 РК и передней кромкой - 11' внешней обечайки - 11 ВНА из внутреннего контура - 8 в наружный - 9. В основном это ПП, движущихся из периферийной зоны (между сечениями в-в и с-с) - по траекториям - 22.During the operation of the turbofan engine in the airspace containing the airflow, the air together with the airflow enters from the airplane air intake into the inlet channel - 6 of FIG. 1 engine. Having passed through the interscapular channels of the rotor blades - 7 of the fan, the air flow is divided into two parts: the central (plenum) part of the flow enters the internal circuit - 8 of FIG. 1, 2, the external part - into the external circuit - 9. Separation of the flow along the circuits is carried out by a separator, the role of which is played by the outer shell 11 of the input guide apparatus (VNA) of the internal circuit - 8. In the internal circuit, air enters the VNA blade ring with blades 10, and in the external circuit, in the external circuit SA with blades 10 'of FIG. 1, 2. In FIG. Figure 2 shows how the air entering the inner circuit passes through the fan zone of the fan blade feather - 7, conventionally indicated by sections aa, bc, cc. The paths of the PP entering the internal circuit are shown by dashed lines. When interacting with rotating fan blades, a part of the PP moves in the radial direction and exits along the annular gap 8 'between the blades - 7 RK and the leading edge - 11' of the outer shell - 11 VNA from the inner loop - 8 to the outer - 9. Basically this is a PP, moving from the peripheral zone (between sections bc and cc) - along the trajectories - 22.

Другая часть ПП, поступивших в привтолочную зону в районе сечений а-а и в-в, в основной своей массе не успевают переместиться в радиальном направлении до зазора - 8 и выйти в наружный контур, остаются в проточном канале внутреннего контура, движутся по траекториям 23 и достигают в подпорных ступенях КНД периферийную зону проточного канала. В отводящей ступени под воздействием лопаток - 12 РК ПП получают соответствующий импульс и выходной вектор скорости, имеющий радиальную и окружную составляющие.The other part of the PPs that entered the near-ceiling zone in the region of sections aa and bc, for the most part, do not have time to move in the radial direction to a gap of 8 and go into the outer loop, remain in the flow channel of the inner loop, move along trajectories 23 and they reach the peripheral zone of the flow channel in the retaining steps of the CPV. In the discharge stage under the influence of the blades - 12 RK PP receive the corresponding impulse and the output velocity vector having radial and circumferential components.

Двигаясь по инерции в свободном от препятствий пространстве осевого зазора - 13 в радиально-тангенциально-осевом направлении ПП перемещаются из периферийной зоны проточного канала - 13'' к приемному отверстию - 15'', проходят через него и попадают во внешнее пространство 16'', являющееся входным участком отводного кольцевого канала 20. Далее ПП поступают в сборно-раздаточную полость - 21 и направляются на выброс в наружный контур двигателя, или вместе с воздухом - к потребителю. При необходимости воздух предварительно очищают от содержащихся в нем отсепарированных ПП.Moving by inertia in the space of axial clearance - 13, free from obstacles, in the radially tangential-axial direction, the PPs move from the peripheral zone of the flow channel - 13 '' to the inlet - 15 '', pass through it and fall into the outer space 16 '', which is the input section of the outlet ring channel 20. Next, the PPs enter the collection and distribution cavity - 21 and are sent for discharge into the external circuit of the engine, or together with the air, to the consumer. If necessary, the air is preliminarily purified from the separated PP contained in it.

Несмотря на то, что при прохождении через КНД основная масса ПП удаляется из воздушного потока, идущего в КВД, в нем остается некоторая часть ПП, которые не удалены, они следуют по траекториям - 24 фиг. 1 и проходят к ступеням КВД. При эксплуатации двигателя в обычных условиях указанные ПП уже не так опасны для лопаток КВД (более мелкие фракции, меньшее количество), что соответствует требованиям к надежности и эксплуатационной технологичности двигателя.Despite the fact that when passing through the LPC, the bulk of the PP is removed from the air flow going to the HPC, it remains some of the PP that are not removed, they follow the trajectories - 24 of FIG. 1 and go to the steps of the KVD. When the engine is used under normal conditions, these PPs are no longer so dangerous for HPC blades (smaller fractions, fewer), which meets the requirements for the reliability and operational manufacturability of the engine.

Но при регулярной эксплуатации ТРДД в условиях повышенной загрязненности воздуха проход даже небольшого в процентном отношении количества ПП может оказаться недопустимым.But with the regular operation of the turbofan engine in conditions of increased air pollution, the passage of even a small percentage of the amount of PP may be unacceptable.

В настоящем изобретении предусмотрена возможность повышения эффективности очистки воздуха, идущего к последним ступеням КВД, за счет формирования в устройстве дополнительной ступени очистки воздуха в КВД, повторяющей работу по очитке воздуха в подпорных ступенях КНД.In the present invention, it is possible to improve the efficiency of cleaning the air going to the last stages of the HPC, by forming in the device an additional stage of air purification in the HPC, repeating the work of air purification in the supporting steps of the CPV.

Посторонние предметы, прошедшие к КВД и движущиеся по траекториям - 24 фиг. 1, 2, 3, подходят к лопаткам - 12' РК фиг. 3 отводящей ступени КВД, приобретают от рабочей лопатки выходной вектор скорости, имеющий осевую, радиальную и окружную составляющие. Двигаясь по инерции в пространстве осевого зазора - 13' ПП перемещаются из периферийной зоны проточного канала - 13''' к приемному отверстию - 15''', проходят через него и попадают во внешнее пространство 16''', являющееся входным участком отводного кольцевого канала 20'. Далее ПП поступают в сборно-раздаточную полость 21', и направляются через патрубок - 25 фиг. 1 на выброс во внешний контур двигателя или вместе с воздухом - к его потребителю. На фиг. 4 показана траектория - 24 движения ПП после окончания движения предмета совместно с рабочей лопаткой 12' - вид по стрелке Б фиг. 3. Предмет свободно перемещается в радиально-окружном направлении в пространстве проточного канал 13''' ступени, достигает радиального расстояния расположения передней кромки 18' разделителя 17' - R пер. кр. 18', проходит через приемное кольцевое отверстие 15''', соударяется (или не соударяется) с конической поверхностью разделителя 17 и следует далее по отводному кольцевому каналу 20 - фиг. 3 в приемнораздаточную полость 21', откуда по патрубку - 25 фиг. 1 выводится в отводящую магистраль.Foreign objects passing to the HPC and moving along the trajectories - 24 fig. 1, 2, 3, fit to the blades - 12 'of the PK of FIG. 3 of the exhaust stage of the HPC, they acquire from the working blade an output velocity vector having axial, radial, and circumferential components. Moving by inertia in the space of the axial clearance - 13 ', the PPs move from the peripheral zone of the flow channel - 13' '' to the inlet - 15 '' ', pass through it and fall into the outer space 16' '', which is the input section of the outlet annular channel 20'. Next, the PP enter the collection and distribution cavity 21 ', and are sent through the pipe - 25 of FIG. 1 to be emitted to the external circuit of the engine or together with air to its consumer. In FIG. 4 shows the trajectory - 24 of the PP movement after the end of the movement of the object together with the working blade 12 '- view along arrow B of FIG. 3. The subject freely moves in a radially circumferential direction in the space of the flow channel 13 ″ of the stage, reaches the radial distance of the front edge 18 ′ of the separator 17 ′ - R per. cr 18 ', passes through the receiving annular hole 15' '', collides (or does not collide) with the conical surface of the separator 17 and then follows the outlet ring channel 20 - FIG. 3 into the receiving and dispensing cavity 21 ', from where the pipe - 25 of FIG. 1 is output to the discharge line.

Источники информации.Sources of information.

1. А.А. Иноземцев и др. «Авиационный двигатель ПС-90А» Москва, Либра-К, 2007 г.1. A.A. Inozemtsev et al. “PS-90A Aircraft Engine” Moscow, Libra-K, 2007

2. RU патент №2198311 03.01.2001, F02C 7/052 Газотурбинная установка2. RU patent No. 2198311 01/03/2001, F02C 7/052 Gas turbine installation

3. US патент №5123240 июнь 23, 1992, F02G 3/00 Способ и устройство для удаления посторонних предметов из внутреннего контура газотурбинного двигателя.3. US patent No. 5123240 June 23, 1992, F02G 3/00 Method and device for removing foreign objects from the internal circuit of a gas turbine engine.

Перечень принятых сокращенийList of accepted abbreviations

AT - авиационная техника;AT - aeronautical engineering;

ВНА - входной направляющий аппарат;VNA - input guide vane;

ГВТ - газовоздушный тракт;GWT - gas-air duct;

ГТУ - газотурбинная установка;GTU - gas turbine installation;

КВД - компрессор высокого давления;KVD - high pressure compressor;

КНД - компрессор низкого давления;KND - low pressure compressor;

ЛА - летательный аппарат;LA - aircraft;

ПП - посторонние предметы;PP - foreign objects;

РК - рабочее колесо;RK - impeller;

СА - спрямляющий аппарат;CA - straightening apparatus;

ТО - техническое обслуживание;TO - maintenance;

ТРДД - турбореактивный двигатель двухконтурный.Turbofan engine - dual-circuit turbojet engine.

Claims (2)

1. Устройство для очистки воздуха от посторонних предметов в компрессоре двухконтурного турбореактивного двигателя, состоящем из вентиляторной ступени и подпорных ступеней компрессора низкого давления, а также ступеней компрессора высокого давления, основанное на принципе инерционной сепарации посторонних предметов при взаимодействии их с лопатками компрессора и перемещении предметов из проточного канала компрессора к периферийной зоне канала, включающее в себя вентиляторную ступень и группу подпорных ступеней компрессора низкого давления, у которых в последней ступени группы выполнен отвод отсепарированных из воздушного потока посторонних предметов, отличающееся тем, что отвод посторонних предметов из проточного канала отводящей ступени выполнен на участке осевого зазора между рабочим колесом и спрямляющим аппаратом ступени, на участке указанного осевого зазора между рабочим колесом и спрямляющим аппаратом по внешнему контуру проточного канала ступени выполнено приемное кольцевое отверстие, расположенное по всему внешнему круговому периметру проточного канала ступени и сообщающее внутреннее пространство проточного канала с внешним пространством отводного канала, при этом ширина указанного приемного кольцевого отверстия от выходной фронтальной плоскости рабочего колеса ступени до передней кромки, расположенной на внешней обечайке спрямляющего аппарата ступени, выполнена с учетом обеспечения прохождения через приемное кольцевое отверстие возможно
Figure 00000003
части посторонних предметов, движущихся из проточного канала к внешнему пространству отводного канала, также на указанном участке осевого зазора внешняя стенка проточного канала ступени выполнена располагающейся на
Figure 00000004
расстоянии от оси ступени по сравнению с внешним диаметром входа в спрямляющий аппарат ступени и его внешней обечайки, и образующей совместно с указанной внешней обечайкой отводной кольцевой канал, предназначенный для вывода посторонних предметов из отводящей ступени.
1. A device for cleaning air from foreign objects in the compressor of a dual-circuit turbojet engine, consisting of a fan stage and retaining stages of a low pressure compressor, as well as stages of a high pressure compressor, based on the principle of inertial separation of foreign objects when they interact with the compressor blades and moving objects from the compressor flow channel to the peripheral zone of the channel, which includes a fan stage and a group of retaining stages of the low pressure compressor, in which the last stage of the group discharged foreign objects separated from the air flow, characterized in that the removal of foreign objects from the flow channel of the exhaust stage a section of the axial clearance between the impeller and the straightening device of the stage, on the portion of the specified axial clearance between the impeller and the straightening device along the outer contour of the flow channel of the stage, a receiving annular hole is made A hole located along the entire outer circumferential perimeter of the flow channel of the stage and communicating the internal space of the flow channel with the external space of the outlet channel, wherein the width of said receiving annular hole from the output frontal plane of the stage impeller to the leading edge located on the outer rim of the stage straightening apparatus is made taking into account the passage through the receiving annular hole is possible
Figure 00000003
part of foreign objects moving from the flow channel to the outer space of the outlet channel, also on the specified section of the axial clearance, the outer wall of the flow channel of the stage is located on
Figure 00000004
the distance from the axis of the stage compared with the outer diameter of the entrance to the straightening apparatus of the stage and its outer shell, and forming, together with the specified outer shell, a diverting annular channel intended for removing foreign objects from the diverting stage.
2. Устройство для очистки воздуха от посторонних предметов в компрессоре двухконтурного турбореактивного двигателя по п. 1, у которого в состав устройства для очистки воздуха включена дополнительно группа из нескольких первых ступеней компрессора высокого давления, в последней из которых, являющейся отводящей ступенью, отвод посторонних предметов из проточного канала ступени выполнен аналогично отводу, описанному в п. 1, и может быть совмещен с отбором воздуха из ступени на нужды двигателя и систем летательного аппарата.2. A device for cleaning air from foreign objects in the compressor of a dual-circuit turbojet engine according to claim 1, wherein the air cleaning device further includes a group of several first stages of the high pressure compressor, the last of which, which is a discharge stage, remove foreign objects from the flow channel of the stage, it is made similar to the outlet described in paragraph 1, and can be combined with the selection of air from the stage for the needs of the engine and aircraft systems.
RU2019134957A 2019-10-31 2019-10-31 Device for air cleaning from foreign objects in compressor of double-flow turbojet engine RU2725034C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134957A RU2725034C1 (en) 2019-10-31 2019-10-31 Device for air cleaning from foreign objects in compressor of double-flow turbojet engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134957A RU2725034C1 (en) 2019-10-31 2019-10-31 Device for air cleaning from foreign objects in compressor of double-flow turbojet engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2725034C1 true RU2725034C1 (en) 2020-06-29

Family

ID=71509855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019134957A RU2725034C1 (en) 2019-10-31 2019-10-31 Device for air cleaning from foreign objects in compressor of double-flow turbojet engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725034C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4527387A (en) * 1982-11-26 1985-07-09 General Electric Company Particle separator scroll vanes
RU2132959C1 (en) * 1998-04-14 1999-07-10 Новицкий Сергей Михайлович Separator-reflector of foreign objects into outer duct of double-flow turbo-jet engine
RU2242626C1 (en) * 2003-04-11 2004-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Inertia-type dust trap
RU2594832C1 (en) * 2015-02-05 2016-08-20 Юрий Яковлевич Ситницкий Method of removing heavy particles from air flow in axial compressor stage and device for axial stage, removing heavy particles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4527387A (en) * 1982-11-26 1985-07-09 General Electric Company Particle separator scroll vanes
RU2132959C1 (en) * 1998-04-14 1999-07-10 Новицкий Сергей Михайлович Separator-reflector of foreign objects into outer duct of double-flow turbo-jet engine
RU2242626C1 (en) * 2003-04-11 2004-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Inertia-type dust trap
RU2594832C1 (en) * 2015-02-05 2016-08-20 Юрий Яковлевич Ситницкий Method of removing heavy particles from air flow in axial compressor stage and device for axial stage, removing heavy particles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10450951B2 (en) Cyclonic separator for a turbine engine
EP3196442B1 (en) Inlet particle separator for a turbine engine
US4265646A (en) Foreign particle separator system
US8092145B2 (en) Particle separator and separating method for gas turbine engine
CN106968724B (en) Compressor stage, compressor assembly and end wall treatment device for a gas turbine engine
US3806067A (en) Area ruled nacelle
US9377030B2 (en) Auxiliary power units and other turbomachines having ported impeller shroud recirculation systems
US20160123227A1 (en) Separator assembly for a gas turbine engine
JPS6018825B2 (en) Infrared suppression device for gas turbine engine
RU2599694C2 (en) Aircraft engine assembly and aircraft engine
JP2013130188A (en) Gas turbine engine particle separator
CN109312664B (en) Inlet particulate separator for a turbine engine
US11199111B2 (en) Assembly for particle removal
US10378372B2 (en) Turbine with cooled turbine guide vanes
US2802618A (en) Foreign object separator
US10584613B2 (en) Necked debris separator for a gas turbine engine
RU2561774C2 (en) Air filtering device at input of internal combustion engine with ventilation device
RU2725034C1 (en) Device for air cleaning from foreign objects in compressor of double-flow turbojet engine
US10816014B2 (en) Systems and methods for turbine engine particle separation
US20160252102A1 (en) Rotary assembly for an aviation turbine engine, the assembly comprising a separate fan blade platform mounted on a fan disk
US3302395A (en) Debris separator for aircraft gas turbine engines
EP0902166B1 (en) Erosion shield in an airflow path
RU2132959C1 (en) Separator-reflector of foreign objects into outer duct of double-flow turbo-jet engine
US10619647B2 (en) Guide vane for a diffuser of a radial compressor
RU2045451C1 (en) Device for protection of inner flow of double-flow turbojet engine against foreign matter