[发明专利]涡轮发动机多功能进气口

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器涡轮发动机的多功能进气口，例如，用于旋翼飞机。

背景技术

特别是旋翼飞机在各种环境和极端情况下运行时，旋翼飞机的一个或多个涡轮发动机就应该得到保护，使之能够经受如此的恶劣情况。

首先是在起飞时，旋翼飞机推进和举升转子的气流能够将地面上的尘土和砾石扬起。因此保护旋翼飞机的一个或多个涡轮发动机的进气口，使发动机不吸入那些砂尘就显得很重要。此外必须消除旋翼飞机涡轮发动机吸入空气中悬浮的砂尘。尤其是如果旋翼飞机在空气中充满砂尘的风沙地区使用时，就更要消除。

其次，旋翼飞机可能会在所谓下霜的情况下飞行。在这样的飞行过程中，霜能够部分、甚至全部地堵塞旋翼飞机涡轮发动机的空气进口，这意味着涡轮发动机输出功率大大降低、甚至完全没有了。同样，冰晶可能被涡轮发动机吸入，这些冰晶会严重地干扰涡轮发动机的运行或将其损坏。

因此，为了能在这些特殊情况下飞行，譬如在充满微粒或霜的大气中飞行，就要保护飞行器的一个或多个涡轮发动机，特别是保护它们的进气口，以保证涡轮发动机的各项性能高于最低限度。

飞行器设计人员设计出了用于保护涡轮发动机进气口的装置，以防止涡轮发动机吸入微粒。

我们已经知道了分别用于防止涡轮发动机进气口冰晶堆积和防止吸入微粒的第一和第二种装置，第二种装置被业内人士称为防砂过滤。

然而，现有的第一和第二种装置之间通常是不相容的。一个飞行器不能同时既防冰霜又防砂粒，这会引起明显的使用困难。

我们已通过专利文件FR2250671了解到一种能同时既防止涡轮发动机吸入微粒，又能在下霜条件下飞行，而且不降低涡轮发动机主要性能的多功能进气口。

这种多功能进气口包括一个幅射状环形动力进气口，该动力进气口可通过一个能轴向移动的尖端体来关闭。此外，多功能进气口还带有一个圆柱状过滤进气口，位于动力进气口的下游，下游是相对于空气流动方向而言的，过滤进气口装有一个靠气流外圆周惯性起作用的微粒过滤器的多路件。

当防霜或防砂功能处于激活时，尖端体关闭动力进气口，涡轮发动机所吸入的全部空气都经过过滤器进气口，特别是微粒过滤器进气口。

微粒过滤器上装备了螺旋坡道，它将空气在进入管道前扰动成旋涡运动，管道的出口装有分离器，分离器与管道同心，但直径比管道直径小。

借助由螺旋坡道造成的旋涡运动，在每个微粒过滤器的入口处出现气旋涡现象。于是冰晶就被卷向旋涡的周边并最终在过滤入口处沉积，更准确地说是在每个微粒过滤器的外凸台处沉积，而不会堵住过滤器。这样，过滤入口就阻挡了冰晶进入到涡轮发动机内。

在防砂运行模式，随着旋涡空气的运动，砂粒被抛到管道内壁上，因此不能进入到为涡轮发动机最终供气的分离器内。另有一个鼓风机从外部抽出那些不能穿过分离器而被抛到管道内壁的微粒。

这一装置能基本满足要求，但总体来说还不是最佳的。

因为对于双引擎飞行器来说，当其中的一个涡轮发动机发生故障时，为确保飞行安全，飞行员就要激活涡轮发动机运行的紧急状态，从正常工作的涡轮发动机获得临时剩余功率。

然而，如果防砂或防霜模式处于激活时，正常工作的涡轮发动机的动力进气口尖端体是保持在关闭状态的。因此，动力进气口是处于未激活的，可以设想，正常工作的涡轮发动机由于单个的过滤器进气口提供的空气量减少，而不能充分提供所需的功率。

可以想见，飞行员会简单地决定打开动力进气口，以使涡轮发动机提供所需的功率。然而，如果此时仍处于有霜的情况，那么另一个就问题出现了。事实上，通过尖端体的移动而打开动力进气口将会产生严重的后果，因为涡轮发动机开始吸入冰晶。况且，这一操作现如今是被飞行器飞行许可证发放部门所禁止的。

因此，在双引擎飞行器的一个涡轮发动机出现故障的情况下，为了确保另一个涡轮发动机在应急状态发出所需的功率，设计者对涡轮发动机进行改进，在多功能进气口的过滤进气口处使用了一个有限制作用的空气进气口，以使涡轮发动机提供所需的功率。

我们充分地理解，就飞行器的成本、体积或者还有比如重量而言，如此的改进并不是毫无影响的。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够摆脱前述局限性的多功能进气口，特别是它能够允许双引擎飞行器在有冰晶的条件下飞行，而不需要对其涡轮发动机进行较大的改型。