Система підготовки повітря для літального апарата з турбореактивним двоконтурним двигуном

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к системам кондиционирования воздуха на летательных аппаратах с турбореактивным двухконтурным двигателем (ТРДД). Известна система подготовки воздуха (СПВ) для летательного аппарата, состоящая из теплообменников, трубопровода и регулирующих устройств. Источник сжатого воздуха компрессор ТРДД соединен с горячей линией теплообменника, который в свою очередь связан с гермокабиной летательного аппарата. В такой системе для подачи охлаждающего забортного воздуха в продувочную линию теплообменника применяются обычные внешние воздухозаборники, ухудшающие аэродинамические характеристики самолета и увеличивающие расход топлива силовой установки и не обеспечивающие эффективную работу системы кондиционирования воздуха (СКВ) на земле. При работе регулирующей аппаратуры (кранов, заслонок) системы турбулизируется поток воздуха, что снижает надежность и ресурс этой аппаратуры [1]. Ближайшим аналогом является система подготовки воздуха, в которой источником сжатого воздуха служит компрессор ТРДД, соединенный магистралью отбора с горячей линией воздуховоздушного теплообменника, которая сообщена с гермокабиной. Продувочная линия теплообменника соединена воздуховодом с вентиляторным контуром ТРДД и сообщена с атмосферой. В системе имеется регулятор расхода и температуры, Заслонка регулятора установлена в воздуховоде перед продувочной линией теплообменника. При работе этой системы подготовки воздуха регулятор расхода и температуры постоянно отслеживает состояние температуры подаваемого в гермокабину воздуха и, с помощью заслонки, установленной в воздуховоде, преобразует ее [2]. Недостатком этой системы является то, что регулируемая заслонка, перекрывая воздуховод, турбулизирует поток, создавая пульсации давления воздуха. На элементы конструкции системы действуют пульсации давления, возникающие непосредственно в пограничном слое воздуховода. При этом, распространяясь по воздуховоду пульсации, давления вызывают вибрации конструкции в соответствии с их динамическими свойствами, Это приводит к разрушению как узлов крепления заслонки, так и других элементов, связанных с воздуховодом, в особенности расположенных напротив входа в воздуховод элементов вентиляторного контура ТРДД (обшивки, створки реверса и др.). Технической задачей является повышение ресурса элементов конструкции ТРДД путем снижения величин пульсаций и стабилизации потока в воздуховоде системы подготовки воздуха в широком диапазоне режимов работы двигателя и СПВ. Указанная задача решается тем, что система подготовки воздуха для летательного аппарата с ТРДД, содержащей воздухо-воздушный теплообменник, горячая линия которого соединена магистралью отбора воздуха с компрессором двигателя и сообщена с гермокабиной летательного аппарата, а продувочная линия соединена воздуховодом с вентиляторным контуром двигателя и сообщена с атмосферой, заслонку регулятора расхода и температуры, установленную в воздуховоде, снабжена ламинаризатором потока, установленным в воздуховоде перед заслонкой регулятора расхода и температуры. А также тем, что я ней ламинаризатор потока выполнен в виде отверстий по контуру воздуховода. Кроме того, оси отверстий выполнены под углом к продольной оси воздуховода, отверстия выполнены водной поперечной плоскости воздуховода, при этом ламинаризатор потока выполнен в виде нескольких рядов отверстий по контуру воздуховода. На фиг.1 изображена общая схема системы; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б Б на фиг.2 (продольное сечение ламинаризатора); на фиг.4 - то же (отверстия выполнены под углом к оси воздуховода); на фиг.5 - то же (несколько рядов отверстий). Система подготовки воздуха для летательного аппарата с турбореактивным двухконтурным двигателем, содержит воздухо-воздушный теплообменник 1, горячая линия 2 которого соединена магистралью 3 отбора воздуха с компрессором 4 двигателя и сообщена с кабиной 5 летательного аппарата. Продувочная линия 6 теплообменника 1 соединена воздуховодом 7 с вентиляторным контуром 8 двигателя и сообщена с атмосферой, Заслонка 9 регулятора расхода и температуры установлена в воздуховоде 7 перед продувочной линией 6 воздухо-воздушного теплообменника 1. В воздуховоде 7 перед заслонкой 9 регулятора расхода и температуры установлен ламинаризатор 10 потока, выполненный в виде отверстий 11 по контуру воздуховода 7. Оси отверстий 11 могут быть выполнены под углом к продольной оси воздуховода в направлении потока (фиг.4). Отверстия выполняются водной поперечной плоскости воздуховода и располагаются в несколько. рядов таких плоскостей с угловым смещением (фиг.5), при этом достигается полный охват контура воздуховода 7 суммарной площадью отверстий. Ламинаризатор потока может быть выполнен как отдельный деталью, присоединенной к воздуховоду, так и составлять часть воздуховода. Воздуховод 7 обычно расположен в мотогондоле. Система подготовки воздуха для летательного аппарата работает следующим образом. Воздух из компрессора 4 ТРДД проходит по магистрали 3 отбора в горячую линию 2 воздуховоздушного теплообменника 1, в которой охлаждается и подается в гермокабину 5 летательного аппарата. Охлаждение воздуха в горячей линии 2 теплообменника 1 производится воздухом, подаваемым от вентиляторного контура 8 ТРДД по воздуховоду 7 в продувочную линию 6 теплообменника 1. Изменение температуры воздуха на выходе горячей линии 2 теплообменника 1 производится посредством регулирования расхода продувочного воздуха при помощи дроссельной заслонки 9. При полностью открытой дроссельной заслонке 9 сопротивление воздуховода 7 наименьшее и ниже, чем в вентиляторном контуре 8 ТРДД и воздух, проходя по воздуховоду 7 через продувочную линию б в атмосферу имеет большую скорость, чем снаружи воздуховода 7, поэтому давление внутри воздуховода меньше. Происходит подсос воздуха в воздуховод 7 через отверстия 11 ламинаризатора 10. Увеличивается расход продувочного воздуха, что повышает эффективность охлаждения отбираемого от компрессора воздуха в горячей линии 2 для снижения температуры на максимальных режимах работы двигателя. При этом если оси отверстий 11 выполнены под углом к продольной оси воздуховода по ходу движения воздуха, то подсос дополнительно увеличивается. При повороте регулируемой дроссельной заслонки 9 для изменения (например, уменьшения) количества продуваемого воздуха, на ней в момент движения создается на одной половине уплотнение потока и импульс давления направленный против потока, а на другой половине - разрежение потока в противоположный импульс. Это вызывает турбулизацию потока и возбуждает колебания рабочей среды (воздуха) в воздуховоде, которые могут привести к вибрациям конструкции. Волны давления могут при известных соотношениях находиться в условиях акустического резонанса и таким образом служить причиной интенсивных вибраций. Распространяясь вдоль воздуховода, импульс давления в турбулентном потоке достигает отверстий 11 ламинаризатора 10, и поскольку давление в перекрытом воздуховоде выше, чем снаружи воздуховода, то происходит истечение пограничного слоя турбулентного потока из воздуховода через отверстия наружу, что уменьшает импульс давления. Если в ламинаризаторе 10 выполнено несколько рядов отверстий, то уменьшение импульса давления происходит на каждом ряду, а следовательно снижаются колебания воздуха в воздуховоде. Таким образом к выходу из воздуховода 7 происходит уменьшенный импульс. Отражаясь от обшивки вентиляторного контура двигателя он вновь попадает в воздуховод 7 и, проходя ламинаризатор 10 уменьшается еще на определенную величину и к дроссельной заслонке 9 импульс давления возвращается уменьшенный дважды. Поскольку по маршруту полета самолета изменяются и режим работы двигателя и температура атмосферного воздуха, попадающего в вентиляторний контур, а значит и в воздуховоздушный теплообменник, то дроссельная заслонка 9 регулятора расхода и температуры находится постоянно в движении. Также постоянно возникают и возмущения в воздушном потоке в воздуховоде 7. Благодаря наличию ламинаризатора 10, установленного в воздуховоде 7 перед регулируемой дроссельной заслонкой 9 возмущения воздушного потока сглаживаются и не приводят к возникновению разрушающих вибрационных нагрузок на элементы конструкции системы кондиционирования воздуха и двигателя.