Спосіб забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранно-вихлопним пристроєм

1. Спосіб забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранно-вихлопним пристроєм, при якому встановлюють на вихлопний патрубок газотурбінного двигуна, що розміщений у підкапотному просторі вертольота, екранновихлопний пристрій з розміщеним в останньому пелюстковим соплом, забезпечують при установці екранно-вихлопного пристрою зазор між вихлопним патрубком газотурбінного двигуна й пелюстковим соплом екранно-вихлопного пристрою, забезпечують при роботі газотурбінного двигуна ежекцію гарячого повітря в згаданому зазорі з підкапотного простору в газовий тракт пелюсткового сопла екранно-вихлопного U 2 28334 1 3 28334 такий же кут, знижує ежекцію гарячого повітря (що виходить з підкапотного простору з температурою близько +500°С) в зазорі між вихлопним патрубком газотурбінного двигуна та соплом пелюсткового типу екранно-вихлопного пристрою, що, у свою чергу, приводить до надмірного підвищення температури у підкапотному просторі за рахунок ефекту протитечії високо нагрітого газового потоку назад у підкапотний простір (де крім двигунів розміщуються агрегати та конструктивні елементи вертольота) і виходу зазначених об'єктів з ладу. Щоб забезпечити відсмоктування якнайбільшого об'єму гарячого повітря з підкапотного простору для зменшення температури у підкапотному просторі вертольота до нормальної, яка не спричиняє спрацювання протипожежних датчиків, потрібні конструктивні доробки екранновихлопного пристрою. Відомий спосіб забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна літального апарата з установленим екранновихлопним пристроєм, при якому встановлюють на вихлопний патрубок газотурбінного двигуна, що розміщений у підкапотному просторі літального апарата, екранно-вихлопний пристрій з розміщеним в останньому соплом пелюсткового типу, забезпечують при установці екранновихлопного пристрою зазор між вихлопним патрубком газотурбінного двигуна та соплом пелюсткового типу екранно-вихлопного пристрою і забезпечують при роботі газотурбінного двигуна ежекцію гарячого повітря в згаданому зазорі з підкапотного простору в газовий тракт сопла пелюсткового типу екранно-вихлопного пристрою [1]. До недоліків відомого способу забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранновихлопним пристроєм відноситься те, що через зазначений зазор (зазор між вихлопним патрубком газотурбінного двигуна та соплом пелюсткового типу екранно-вихлопного пристрою) проходить недостатній об'єм ежектуємого повітря, що не забезпечує відсмоктування гарячого повітря з підкапотного простору для зменшення температури у підкапотному просторі до нормальної, при якій не спрацьовують протипожежні датчики. До недоліків відомого способу відноситься і те, що існує е фект протитечії гарячого повітря на окремих режимах роботи газотурбінного двигуна, а саме, коли немає набігаючого потоку повітря. До недоліків відомого способу відноситься також і те, що недостатнє ежектування гарячого повітря з підкапотного простору приводить до того, що відбувається перегрів конструкцій і агрегатів вертольота, які розташовані в підкапотному просторі, що, як наслідок, приводить до їхнього руйнування або виходу з ладу. Найбільш близьким технічним рішенням як по суті, так і по задачах, що вирішуються, яке обрано за прототип, є спосіб забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранно-вихлопним пристроєм, при якому встановлюють на вихлопний 4 патрубок газотурбінного двигуна, що розміщений у підкапотному просторі вертольота, екранновихлопний пристрій з розміщеним в останньому пелюстковим соплом, забезпечують при установці екранно-вихлопного пристрою зазор між вихлопним патрубком газотурбінного двигуна й пелюстковим соплом екранно-вихлопного пристрою, забезпечують при роботі газотурбінного двигуна ежекцію гарячого повітря в згаданому зазорі з підкапотного простору в газовий тракт пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою [2]. До недоліків відомого способу забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранновихлопним пристроєм, який обрано за прототип, відноситься те, що через зазначений зазор (а саме, через конструктивний зазор між вихлопним патрубком газотурбінного двигуна та соплом пелюсткового типу екранно-вихлопного пристрою) проходить недостатній об'єм ежектуємого повітря, що не забезпечує відсмоктування гарячого повітря з підкапотного простору для зменшення температури у підкапотному просторі до нормальної, при якій не спрацьовують протипожежні датчики. До недоліків відомого способу відноситься і те, що існує е фект протитечії гарячого повітря на окремих режимах роботи газотурбінного двигуна, а саме, коли немає набігаючого потоку повітря (що відбувається при конструктивному виконанні вихлопного патрубка з поворотом коліна на виході з двигуна на кут понад 60 градусів відносно поздовжньої осі газотурбинного двигуна та розміщення екранновихлопних пристроїв так, що їх сопло пелюсткового типу додатково розвертає потік на такий же кут). До недоліків відомого способу відноситься також і те, що недостатнє ежектування гарячого повітря з підкапотного простору (за рахунок ефекту протитечії високо нагрітого газового потоку назад у підкапотний простір) приводить до того, що відбувається перегрів конструкцій і агрегатів вертольота, які розташовані в підкапотному просторі, що, як наслідок, приводить до їхнього руйнування або виходу з ладу. В основу корисної моделі покладено задачу шляхом ліквідації ефектів, що пов'язані з протитечією газового потоку, який виходить з підкапотного простору, назад в підкапотний простір, забезпечити збільшення об'єму ежектуємого повітря з підкапотного простору і, як слідство, зниження температури повітря у зазначеному підкапотному просторі. Суть корисної моделі в способі забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранновихлопним пристроєм, при якому встановлюють на вихлопний патрубок газотурбінного двигуна, що розміщений у підкапотному просторі вертольота, екранно-вихлопний пристрій з розміщеним в останньому пелюстковим соплом, забезпечують при установці екранно-вихлопного пристрою зазор між вихлопним патрубком газотурбінного двигуна й пелюстковим соплом екранно-вихлопного 5 28334 пристрою, забезпечують при роботі газотурбінного двигуна ежекцію гарячого повітря в згаданому зазорі з підкапотного простору в газовий тракт пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою, полягає в тому, що попередньо виготовляють лопатку й установлюють згадану лопатку в газовий тракт пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою, забезпечують при установці лопатки якісну зміну параметрів потоку повітря, що обтікає лопатку по всій її довжині, а вентиляцію підкапотного простору на всіх режимах роботи газотурбінного двигуна забезпечують додатковим примусовим підвищенням параметрів ежекції повітря з підкапотного простору в газовий тракт пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою. Суть корисної моделі полягає і в тому, що лопатку встановлюють по поздовжній осі пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою по всій довжині газового тракту згаданого пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою, повторюючи профіль повороту пелюсткового сопла. Суть корисної моделі полягає також і в тому, що лопатку встановлюють із розподілом газового потоку, що проходить по газовому тракту пелюсткового сопла екранновихлопного пристрою, на дві рівні частини. Порівняльний аналіз технічного рішення із прототипом, показує, що спосіб забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранновихлопним пристроєм, який заявляється, відрізняється тим, що попередньо виготовляють лопатку й установлюють згадану лопатку в газовий тракт пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою, забезпечують при установці лопатки якісну зміну параметрів потоку повітря, що обтікає лопатку по всій її довжині, а вентиляцію підкапотного простору на всіх режимах роботи газотурбінного двигуна забезпечують додатковим примусовим підвищенням параметрів ежекції повітря з підкапотного простору в газовий тракт пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою, при цьому лопатку встановлюють по поздовжній осі пелюсткового сопла екранновихлопного пристрою по всій довжині газового тракту згаданого пелюсткового сопла екранновихлопного пристрою, повторюючи профіль повороту пелюсткового сопла, причому лопатку встановлюють із розподілом газового потоку, що проходить по газовому тракту пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою, на дві рівні частини. Таким чином, спосіб забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранно-вихлопним пристроєм, що заявляється, відповідає критерію корисної моделі «новизна». Суть корисної моделі пояснюється за допомогою ілюстрацій, де на Фіг.1 показано блоксхему послідовності виконання технологічних операцій, які становлять суть способу забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранно-вихлопним пристроєм, що заявляється, на Фіг.2 показана схема відносного 6 розміщення газотурбінного двигуна й пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою в те хнічному рішенні, яке обрано за прототип, на Фіг.3 показана схема відносного розміщення газотурбінного двигуна й пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою в технічному рішенні, яке реалізує суть способу, що заявляється, на Фіг.4 показана схема відносного розташування між собою вихлопного патрубка газотурбинного двигуна, пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою, лопатки та корпусу екранно-вихлопного пристрою, на Фіг.5 показана схема розміщення вихлопного патрубка газотурбинного двигуна, пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою, лопатки та корпусу екранно-вихлопного пристрою на вертольоті, на Фіг.6 показана схема розташування між собою вихлопного патрубка газотурбинного двигуна, пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою, лопатки та корпусу екранно-вихлопного пристрою відносно фюзеляжу вертольота на виді ¾ спереду, на Фіг.7 показаний варіант конструкції лопатки, що встановлюється в газовий тракт пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою для реалізації способу, що заявляється, на Фіг.8-9 показані схеми конструктивного виконання лопаток у поздовжньому перерізі, на Фіг.10 показана схема розміщення лопатки газовому тракті пелюсткового сопла екранно-вихлопного пристрою для реалізації способу, що заявляється, з боку переднього зрізу зазначеного пелюсткового сопла, на Фіг.11 показана схема розміщення лопатки газовому тракті пелюсткового сопла екранновихлопного пристрою для реалізації способу, що заявляється, з боку заднього торцевого зрізу зазначеного пелюсткового сопла. Суть способу забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранно-вихлопним пристроєм, який заявляється, реалізується за допомогою обладнання, як штатного на вертольоті (газотурбинний двигун 1 з вихлопним патрубком 2, що розміщені у підкапотному просторі 3 вертольота 4), так і такого, що встановлюється додатково, а саме, екранно-вихлопний пристрій 5 з розміщеним в останньому пелюстковим соплом 6 і лопаткою 7, яка, у свою чергу, встановлюється по поздовжній осі пелюсткового сопла 6 екранновихлопного пристрою 5 по всій довжині L газового тракту 8 згаданого пелюсткового сопла 6 екранновихлопного пристрою 5, повторюючи профіль повороту пелюсткового сопла 6 (див. Фіг.3-4, Фіг.6 та Фіг.10-11). Спосіб забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранно-вихлопним пристроєм, який заявляється, реалізується наступним чином. Попередньо виготовляють лопатку 7 (див. Фіг.7-9). При цьому лопатку 7 виготовляють або у вигляді пластини постійного поперечного перерізу (див. Фіг.7-8), або у вигляді аеродинамічного профілю (див. Фіг.9). Далі установлюють лопатку 7 в газовий тракт 8 пелюсткового сопла 6 екранно-вихлопного пристрою 5 і жорстко її там закріплюють (див. 7 28334 Фіг.10-11). При цьому лопатку 7 встановлюють по поздовжній осі пелюсткового сопла 6 екранновихлопного пристрою 5 по всій довжині L газового тракту 8 згаданого пелюсткового сопла 6 екранновихлопного пристрою 5, повторюючи профіль повороту пелюсткового сопла 6, причому лопатку 7 конструктивно і технологічно встановлюють із розподілом газового потоку (див. Фіг.3), що проходить по газовому тракту 8 пелюсткового сопла 6 екранно-вихлопного пристрою 5, на дві рівні частини (див. Фіг.3-4, Фіг.6 та Фіг.10-11). Після зборки екранно-вихлопного пристрою 5, його (з розміщеним у зазначеному пристрої 5 пелюстковим соплом 6 і лопаткою 7) установлюють на вихлопний патрубок 2 газотурбінного двигуна 1, що розміщений у підкапотному просторі 3 вертольота 4 (див. Фіг.56). При установці екранно-вихлопного пристрою 5 забезпечують зазор g між вихлопним патрубком 2 газотурбінного двигуна 1 й переднім зрізом (позиція 9) пелюсткового сопла 6 екранновихлопного пристрою 5 (див. Фіг.2, Фіг.4 та Фіг.6). Технологічно і конструктивно забезпечують при установці лопатки 7 якісну зміну параметрів потоку повітря (позиція 10), що обтікає лопатку 7 по всій її довжині L1 (див. Фіг.3). Запускають двигун (позиція 1) вертольоту 4 (див. Фіг.5) і забезпечують при роботі газотурбінного двигуна 1 ежекцію гарячого повітря (позиція 10) в згаданому зазорі g з підкапотного простору 3 в газовий тракт 8 пелюсткового сопла 6 екранно-вихлопного пристрою 5 (див. Фіг.3-4). При цьому забезпечують вентиляцію підкапотного простору 3 на всіх режимах роботи газотурбінного двигуна 1 додатковим примусовим підвищенням параметрів ежекції повітря (позиція 10) з підкапотного простору 3 в газовий тракт 8 пелюсткового сопла 6 екранно-вихлопного пристрою 5 (див. Фіг.3). Фізична сутність способу забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранновихлопним пристроєм, який заявляється, полягає в наступному. Розігрітий до температури понад +500°С газовий потік виходить з вихлопного патрубка 2 газотурбінного двигуна 1, який конструктивно розміщений у підкапотному просторі 3 вертольота 4 (у свою чергу патрубок 2 газотурбінного двигуна 1 частково знаходиться у підкапотному просторі 3, а торцева частина (позиція 11) зазначеного патрубка 2 конструктивно виходить за межі/габарити капоту (позиція12) вертольота 4 див. 2-4 та Фіг.5-6). Таке розміщення двигуна 1 і вихлопного патрубка 2, який конструктивно виконано з поворотом газового потоку на кут понад 60° відносно поздовжньої осі (позиція «ПВ»), що, у свою чергу, призводить до появи зворотних течій за поворотним коліном вихлопного патрубка 2 (див. Фіг.2-4) газотурбинного двигуна 1, а це, у свою ж чергу, призводить до нагрівання повітря 10, що знаходиться у підкапотному просторі 3 вертольота 4 (див. Фіг.5), від сильно 8 нагрітої зовнішньої поверхні двигуна 1 і вихлопного патрубка 2 (див. Фіг.5-6). Після виходу гарячого газового потоку (позиція 10) з вихлопного патрубка 2, зазначений газовий потік (позиція 10) попадає на вхід (позиція 9) пелюсткового сопла 6 екранно-вихлопного пристрою 5 (див. Фіг.3) і водночас на передню кромку (позиція 13) лопатки 7 (див. Фіг.3 та Фіг.79). Далі газовий потік (позиція 10) відпрацьованих у газотурбинному двигуні 1 газів потрапляє у внутрішню порожнину газового тракту 8 пелюсткового сопла 6 екранно-вихлопного пристрою 5 (див. Фіг.3), де він за допомогою лопатки 7 розділяє цей потік на дві рівні частини (див. Фіг.3 та Фіг.5). Продувки моделей екранно-вихлопного пристрою 5 з пелюстковим соплом 6 (але без лопатки 7) показали, що через зазначений зазор g (див. Фіг.2) спостерігаються зворотні течії (позиція «ЗТ») газового потоку з вихлопного тракту двигуна 1 через зазор g (див. Фіг.2) між вихлопним патрубком 2 газотурбінного двигуна 1 та переднім торцевим зрізом 9 пелюсткового сопла 6 екранновихлопного пристрою 5 в підкапотний простір 3 (див. схему потоків, показану на Фіг.2, де схематично показана зона зворотної течії (позиція «ЗЗТ») і поворот частини потоку газу назад у підкапотний простір 3). Продувки моделей екранно-вихлопного пристрою 5 з пелюстковим соплом 6 і лопаткою 7 показали, що явище зворотної течії усувається, а через зазначений зазор g (а саме, через зазначений зазор g між вихлопним патрубком 2 газотурбінного двигуна 1 та пелюсткового соплом 6 екранно-вихлопного пристрою 5 - див. Фіг.6) об'єм ежектуємого повітря (по відношенню до конструкції екранно-вихлопного пристрою, де лопатка не застосовується), збільшується більше ніж на 60-70%, що забезпечує відсмоктування гарячого повітря з підкапотного простору 3 (див. Фіг.3) і зменшення температури у підкапотному просторі 3 до нормальної, при якій не спрацьовують протипожежні датчики (позиція 14 див. Фіг.5). Таким чином, встановлення лопатки 7 в газовий тракт 8 пелюсткового сопла 6 екранновихлопного пристрою 5 забезпечує якісну зміну параметрів потоку повітря (позиція 10), що обтікає лопатку 1 по всій її довжині (L1- див. Фіг.7-10), і ліквідує ефект протитечії (див. Фіг.2 - позиції «ЗТ» і «ЗЗТ») гарячого повітря (позиція 10) на всіх режимах роботи газотурбінного двигуна 1 (наприклад, при опробуванні двигуна на землі (див. Фіг.5) з використанням максимальних режимів роботи двигуна 1 вертольота 4, на режимі висіння, при польоті зі швидкостями менше за 100км/г), а не тільки тоді, коли є суттєвий за величиною набігаючий потік повітря (при польоті вертольота зі швидкостями більше за 100...150км/год). Підвищення ефективності способу забезпечення вентиляції підкапотного простору газотурбінного двигуна вертольота з установленим екранно-вихлопним пристроєм, що заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається за рахунок встановлення лопатки в 9 28334 газовий тракт пелюсткового сопла екранновихлопного пристрою і забезпечення при цьому якісної зміни параметрів потоку повітря, що обтікає лопатку по всій її довжині, що, у свою чергу, приводить до ліквідації ефекту протитечії гарячого повітря на всіх режимах роботи газотурбінного двигуна (який присутній для екранно-вихлопного пристрою, у якому не застосовується лопатка), а не тільки тоді, коли є набігаючий потік повітря. Джерела інформації: 1. Harrold М.С. General Electric Infrared Suppressors for the Black Hawk Helicopter. - 35th Annual National Forum of the American Helicopter Society, Washington, DC, 1979 - аналог. 2. Журнал «Новости зарубежной науки и техники». Серия «Авиационное двигателестроение». М., №1, 1990, Статья «Внутренняя аэродинамика устройства для снижения ИК-излучения вертолетных двигателей», стр.19-27 - прототип. 10 11 28334 12 13 28334 14