一種發動機進氣防護裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于直升機發動機進氣防護領域，涉及對直升機發動機進氣系統的改進。本裝置包括左右兩側主減防砂活動整流罩組件[1]、防砂濾組件[2]、進氣管道組件[3]、防砂引氣系統以及防砂濾電氣控制和指示系統。本發明的主減活動整流罩外形優化后，增加了美感，減小了直升機氣動性能影響，本發明的進氣管道內形優化后，減少了發動機進氣壓力損失。本發明提高了砂塵分離的效率，砂塵分離效率≥94.5%。本發明降低了發動機功率損失：發動機功率損失≤5%。
【專利說明】一種發動機進氣防護裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于直升機發動機進氣防護領域，涉及對直升機發動機進氣系統的改進。【背景技術】
[0002]直升機發動機的進氣防護問題，國外在五、六十年代就進行了大量研究，而國內近三十年來才開始重視這個問題。南航和608所合作研制了 Z8直升機的防砂濾；哈飛成功研制了 Z9直升機的防砂濾；這兩種防砂濾均屬于三維慣性分離裝置。Z9直升機的防砂濾是仿制英國頗爾(PALL)公司的第一代產品，其砂塵分離效率為86.6%左右，發動機功率損失為10%左右。目前存在的問題是，安裝這種防砂濾對發動機的功率損失影響較大，同時防砂濾的砂塵分離效率無法滿足直升機和發動機更高的使用要求。
【發明內容】
[0003]本發明專利的目的:
[0004]提出一種新型高效的發動機進氣防護裝置，解決直升機在惡劣環境下的發動機進氣防護問題。提高直升機使用性能，降低發動機維護費用，延長發動機使用壽命，降低直升機運行成本。
[0005]本發明專利的技術方案:
[0006]一種新型高效發動機進氣防護裝置，包括左右兩側主減防砂活動整流罩組件1、防砂濾組件2、進氣管道組件3、防砂引氣系統、防砂濾電氣控制和指示系統，其中，
[0007]所述左右兩側防砂濾組件2對稱安裝在左右主減防砂活動整流罩組件I上，在左右兩側防砂濾組件2上部邊緣裝有鉸鏈4，通過鉸鏈4與上部固定整流罩連接，防砂濾組件2箱體上安裝有渦流管7、尾管10、排砂管8和引氣接頭9 ；
[0008]所述左右主減速器活動整流罩組件I通過左側和下部鎖組件6與機體連接，其上裝有防砂濾組件2和腳踏盒組件5 ；
[0009]所述進氣管道組件3連接在防砂濾組件2內側，另一端與發動機的進氣道對接；
[0010]所述排砂引氣系統通過軟管將發動機排砂引氣管路18的引氣接頭19，與防砂濾組件2上的引氣接頭9相連；
[0011]所述防砂濾電氣控制和指示系統包括引氣切斷活門的控制、將防砂濾工作信息傳給EECU和防砂濾工作指示，在發動機性能達到某個臨界狀態時，自動切斷發動機排砂引氣，保護直升機安全。
[0012]本發明的優點:
[0013]本發明的主減活動整流罩外形優化后，增加了美感，減小了直升機氣動性能影響，本發明的進氣管道內形優化后，減少了發動機進氣壓力損失。本發明提高了砂塵分離的效率，砂塵分離效率> 94.5%。本發明降低了發動機功率損失:發動機功率損失< 5%。新型防砂裝置增重13.96kg，原用防砂裝置增重17.94kg。本發明提高冰雪情況下的工作能力:安裝新型防砂裝置后，在EASA CS-29和CCAR-29部附錄C規定的結冰條件下，發動機或進氣系統不會產生不利于發動機運轉或引起嚴重損失的冰積聚(預計各種飛行條件冰積聚產生的壓力損失最大不超過7%)，可以滿足直升機不經意進入結冰條件的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明結構組成示意圖；
[0015]圖2為防砂濾組件的結構示意圖；
[0016]圖3為本發明的工作原理圖
[0017]圖4為本發明在某型直升機上的安裝示意圖；
【具體實施方式】
[0018]一種新型高效發動機進氣防護裝置，包括左右兩側主減防砂活動整流罩組件1、防砂濾組件2、進氣管道組件3、防砂引氣系統、防砂濾電氣控制和指示系統。新型高效發動機進氣防護裝置結構(左側)組成見圖1。
[0019]所述左右兩側防砂濾組件2對稱安裝在左右主減防砂活動整流罩組件I上，與整流罩組件一起拆裝，在上部邊緣裝有鉸鏈4，通過鉸鏈4與上部固定整流罩連接。防砂濾組件2箱體上安裝有渦流管7和尾管10、排砂管8、引氣接頭9等。防砂濾組件2結構示意見圖2。
[0020]所述左右主減速器活動整流罩組件I用于安裝新型防砂濾組件2，安裝腳踏盒組件5，為新型防砂濾提供結構連接部件。同時主減速器活動整流罩組件I作為直升機機上維護口蓋，對主減艙內設備進行檢查維護時，可以打開整流罩左側和下部鎖組件6，使整個整流罩組件繞鉸鏈軸轉動打開，便于直升機的日常維護工作。
[0021]所述進氣管道組件3連接在防砂濾組件2內側，另一端與發動機的進氣道對接。進氣管道3的形狀是CFD軟件優化的結果，以減少發動機的進氣損失。
[0022]所述排砂P2引氣系統采用從發動機壓氣機引出具有一定壓力的P2空氣作動力，將防砂濾中沉集的砂塵引射排出機外。通過軟管將發動機P2排砂引氣管路18的引氣接頭19，與防砂濾組件2上的引氣接頭9相連。
[0023]所述防砂濾電氣控制系統主要包括引氣切斷活門的控制、將防砂濾工作信息傳給EECU和防砂濾工作指示。在發動機性能達到某個臨界狀態時，自動切斷發動機排砂引氣，保護直升機安全。
[0024]工作原理:發動機進氣防護裝置的工作原理如圖2所示。單個慣性分離器元件由一個渦流管7和一個渦流器尾管10組成。渦流管7固定在防砂濾箱體的外側壁11上，渦流管尾管10固定在防砂濾箱體的內側壁12上。渦流管7是一種有內渦旋通道的管形整體構件，在管壁內前半部有固定的螺旋形葉片，后半部是空管。在發動機吸氣效應的作用下，外界空氣進入渦流管7。在渦流管7中，由固定的螺旋葉片給含砂氣體一個徑向速度和切向速度，造成旋渦，使大部分塵粒靠慣性離心力的作用甩向管壁，并通過與同心的渦流器尾管10外壁間的環形通道排到防砂濾的排砂管8中；而清潔的空氣留在管子的中心部位，并從渦流器尾管10的內通道流入發動機進口。排砂管8中的砂粒由發動機引來的P2空氣在引射噴嘴13的作用下引射出機外。
[0025]外形優化創新:取消原主減活動整流罩上的發動機進氣口，對主減活動整流罩外形進行優化，與直升機主減艙外形有機結合，減小氣動阻力，兼顧防砂濾箱體外形設計。新型防砂濾箱體結構采用弧形面板，與優化后的主減活動整流罩外形有機結合。增加美感，同時主減活動整流罩外形上的優化，有助于減小氣動影響，以保證最佳的直升機氣動性能。
[0026]性能指標:新型防砂裝置的砂塵分離效率為94.5%，發動機功率損失為5%左右。(對應海平面ISA+15°C發動機最大功率狀態，引氣量為25g/s，按IS012103-1:A4粗砂試驗)
[0027]下面結合附圖對本發明專利做進一步詳細描述，請參閱圖1至圖4。
[0028]主減防砂活動整流罩主體設計為U字型結構，中間的U形開口用于安裝新型防砂濾組件，在活動整流罩下部中間位置安裝腳踏盒組件5，前部中間位置安裝有鎖組件6，連接前部滑油進氣整流罩16，下部用兩個鎖組件6固定在飛機主減平臺17的鎖鉤上。在活動整流罩內部安裝有撐桿組件，用于整流罩開啟時的支撐。
[0029]防砂濾組件2是由內外兩層弧形面板組成的一個箱式結構，內部由加強框隔開，形成多個腔以獲得最佳的掃氣流分配。內外面板上分布有538個渦流管7和尾管10，互相對應安裝。
[0030]每個防砂濾組件2的上部帶有兩個鉸鏈安裝支架，用于鉸鏈4的安裝。通過鉸鏈4和鎖機構6將裝有防砂濾的主減防砂活動整流罩組件I安裝到直升機上。
[0031]在防砂濾的側面安裝有引氣管路，引氣管路的一端引氣接頭9通過軟管連接到直升機發動機的P2引氣管路接頭19上，另一端帶有引氣噴嘴13，由發動機P2引氣，通過排砂管8，將防砂濾箱體內的砂塵引射到外部。排砂管8是可折疊的，在發動機維護時，需要先將防砂濾排砂管8折起，然后才能打開發動機整流罩。折疊部分采用鉸鏈形式。
[0032]進氣管道組件3包括進氣管道、卡緊環箍14、密封件三部分。其中進氣管道主要用于發動機的進氣傳輸，在進氣管道的后部端頭裝有卡緊環箍14，用于保證與防火墻后發動機進氣道的合理對接。為保證發動機進氣道的密封在其與防砂濾之間安裝密封件，用于兩零件之間的密封。
[0033]實施例:
[0034]請參閱圖4，圖4為本新型高效防砂裝置安裝于某型直升機上的安裝示意圖。
[0035]某型直升機使用環境多為沙漠地區，因此選裝了這種新型高效防砂裝置。這種裝置可與基本型的主減活動整流罩組件互換。
[0036]發動機進氣防砂濾組件2是發動機進氣道唯一的固定式進氣口。每臺發動機進氣道前各有一個防砂濾組件2，左右成對稱布局。
[0037]防砂濾組件2采用螺釘與主減防砂活動整流罩組件I及進氣管道組件3連接。整體采用鉸鏈4和鎖機構6與主減固定整流罩15、散熱器整流罩16及主減平臺17連接。
[0038]由于主減速器活動整流罩結構外型復雜，零件成型困難，在設計時采用復合材料蜂窩夾層結構。復合材料為DHS216-370.20，內部加強布為ECS2003.20。外部復合材料層壓板區厚度為1.8mm,蜂窩為NH-1-2.75-32-10,內部與新型防砂濾連接部分層壓板厚度為3mm。蜂窩邊緣一般采用30度斜角，在鎖邊界和腳踏盒5邊界考慮零件剛度問題，蜂窩邊界設計為直角。層壓板鋪層位于蜂窩的上下面外側。
[0039]為保證進氣管道有足夠的剛度、強度，同時考慮重量問題，采用復合材料，材料為預浸布DHS216-213.30 (5層)厚度1.0_，加強區采用DHS216-311.61 (4層)厚度0.8_。為保證進氣道剛度在進氣道橫向增加3個加強鋪層圖和I個縱向加強區，同時將與新型防砂濾連接區鋪層厚度加強設計為1.8mm。
[0040]排砂P2引氣系統工作原理:來自左、右發動機的P2空氣經雙路單向活門分成兩路，一路通往直升機加溫系統，另一路進入排砂P2引氣系統。排砂P2引氣管路18連接有引氣切斷活門。只要引氣切斷活門打開，引氣通過防火墻上的P2引氣接頭19連接軟管分別進入左、右發動機的防砂濾引氣管路，在P2空氣壓力的引射作用下，防砂濾組件中收集的塵砂被排出機外。當弓丨氣切斷活門關閉時，P2引氣中斷，排砂停止。
[0041]防砂濾電氣控制指示系統包括:主減防砂活動整流罩分離插頭、插座、三位控制開關、指示燈、發動機主告警控制盒、斷路器、防火墻板上的分離插頭、繼電器等。當安裝防砂裝置時，連接主減防砂活動整流罩上的分離插頭和插座，給發動機EE⑶一個防砂濾輸入信號，以便于重新調整Ng限制；控制開關控制P2引氣切斷活門狀態；指示燈指示防砂濾工作狀態；通過安裝在發動機承力板下部的發動機主告警控制盒，當系統探測到一側發動機出現Λ Ng>0.8%時，自動關閉排砂P2引氣；其它電氣設備輔助完成電氣控制系統功能。
【權利要求】
1.一種新型高效發動機進氣防護裝置，其特征是，本裝置包括左右兩側主減防砂活動整流罩組件[I]、防砂濾組件[2]、進氣管道組件[3]、防砂引氣系統以及防砂濾電氣控制和指示系統，其中， 所述左右兩側防砂濾組件[2]對稱安裝在左右主減防砂活動整流罩組件[I]上，在左右兩側防砂濾組件[2]上部邊緣裝有鉸鏈[4]，通過鉸鏈[4]與上部固定整流罩連接，防砂濾組件[2]箱體上安裝有渦流管[7]、尾管[10]、排砂管[8]和引氣接頭[9]； 所述左右主減速器活動整流罩組件[I]通過左側和下部鎖組件[6]與機體連接，其上裝有防砂濾組件[2]和腳踏盒組件[5]； 所述進氣管道組件[3]連接在防砂濾組件[2]內側，另一端與發動機的進氣道對接；所述排砂引氣系統通過軟管將發動機排砂引氣管路[18]的引氣接頭[19]，與防砂濾組件[2]上的引氣接頭[9]相連； 所述防砂濾電氣控制和指示系統包括引氣切斷活門的控制、將防砂濾工作信息傳給EECU和防砂濾工作指示，在發動機性能達到某個臨界狀態時，自動切斷發動機排砂引氣，保護直升機安全。
【文檔編號】F02C7/04GK103821615SQ201210464543
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月16日 優先權日:2012年11月16日
【發明者】夏玉娟, 劉銳, 羅道國, 李昊晗, 顧巍 申請人:哈爾濱飛機工業集團有限責任公司