DE1781227A1

DE1781227A1 - Lufteinlassoeffnung fuer Hubschraubertriebwerk

Info

Publication number: DE1781227A1
Application number: DE19681781227
Authority: DE
Inventors: Sargisson Donald Farley
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-09-29
Filing date: 1968-09-11
Publication date: 1970-12-17
Also published as: FR1585516A; GB1192503A; US3483676A; BE721418A

Description

Dr. Horst Schüler 1D. Sep. 1968

Patentanwalt
β Frankfurt/Main 1

Niddastr. 52

911-13DL-918

General Electric Company

1 River Road Soheneotady, K.Y. / USA

LUPTEINLASSÖPPNUNQ POR ROBSCHRAUBBBeTRIEEHBRX

Die Erfindung besieht βloh auf Lüfteinlaßöffnungen für Gasturbinentriebwerke zum Antrieb von Hubschraubern und insbesondere auf verbesserte Lufteinlaßöffnungen, die es ermöglichen, den Verschleiß der Triebwerke auf ein Mindestmaß herab zusetzen, der durch Verunreinigungen der Luft, beispielsweise Schmutzteilchen und 3alzwasserepritaer, hervorgerufen wird.

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Beträchtliche Schwierigkeiten treten auf, wenn Hubschrauber mit Gasturbinenantrieb im Schwebeflug in geringer Höhe fliegen, wo Schmutz, Sand, Salzwassersprltzer und andere Verunreinigungen vom Rotor aufgewirbelt werden und in die Gasturbinentriebwerke gelangen. Derartige Verunreinigungen fe können die Funktionsteile des Triebwerks schnell beschädigen und die Lebensdauer der Triebwerke erheblieh herabsetzen. In vielen Fällen ist ein LuftfOhrungsvorsatz vorgesehen, der vor der tatsächlichen Triebwerkseinströmung, d. h. dem Eingang zu den Axialkompressor, einen Strmungsweg für die einströmende Luft bildet. Ein derartiger Luftführungsvorsatz bietet nur geringen Schutz gegen eindringende Verunreinigungen. Bs ist auch bereits vorgeschlagen worden, die normale Einstrflmöffnung des Luftführungsvorsaties, die axial zu dem Triebwerk angeordnet 1st, zu sperren, so daß die Luft radial durch Filter einström;, die in dem Luftführungsvorsatz vor-. 'gesehen sind. Die letztgenannte Ausführung hat sich als sehr wirkungsvoll erwiesen, um die in das Triebwerk eindringenden Verunreinigungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen, insbesondere wenn Filterelemente nach der sogenannten Vortex-Art verwendet wurden. Es ist bekannt, daß die radiale Einströmung durch den Luftführungsvorsatz hindurch einen meßbaren Verlust der Trlebwerkeleistung zur Folge hat. Unter den meisten

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Flugverhältniseen kann man dieeen Leistungsverlust jedoch hinnehmen; und wenn dies nicht möglich ist, kann der Pilot die Sperrklappen öffnen, so daß Luft axial in das Triebwerk einströmen kann, wenn Höchstleistung benötigt wird und die Menge der Verunreinigungen, die in das Triebwerk eindring η könnte , keine Rolle spielt.

Wenn auch in bestimmten Fällen but Vermeidung eines erhöhten Triebwerksversohlei&es wie es oben beschrieben worden ist, ein Leistungsabfall hingenommen werden kann, so ist es doch erwünscht, daß zn allen anderen Zeiten die Höchstleistung sur Verfugung steht· In diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß die oben beschriebenen Filterelemente in dem Luftführungsvor-8at s eine Turbulent; in der in das Triebwerk einströmenden Luft hervorrufen, wenn die Sperrklappen geöffnet sind und die Luft gane normal in axialer Richtung durch den LuftfUhrungsvorsatz hindurohströmen kann. *

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte, Verunreinigungen zurückhaltende Lufteinlaßöffnung für Gasturbinentriebwerke, welche die Triebwerksleistung von Hubschraubern in den Zeiten, in denen keine Verunreinigungen heraussufiltern sind, möglichst hoch macht..

Dieses Ziel wird bei einem Hubschrauber erreicht, der einen

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Luftführungsvorsatz vor dem Gasturbinentriebwerk aufweist, das die Antriebskraft für den Rotor liefert. Der Luftführungsvorsatz ist mit Wirbelabscheidern für radiale Lufteinströmung ausgestattet, wenn der normale axiale Einlaß in den Luftführungsvorsatz durch Sperrklappen verschlossen ist. Unter diesen Bedingungen ermöglichen Ventile, die auf den Filterelementen vorgesehen sind, ungehindertes Einströmen der Luft P in radialer Richtung. Wenn die Sperrklappen geöffnet sind und die Luft in axialer Richtung in das Gasturbinentriebwerk hineinströmt, sprechen die Ventile auf den Druck der axialen Einströmung an und sperren den Luftstrom ,der in radialer Richtung durch den Vorsatz hindurch erfolgt. Die Ventile sind vorzugsweise als Drosselklappenventile ausgebildet, so daß sie im geschlossenen Zustand für den Vorsatz eine glatte Innenfläche bilden.

Nachstehend soll die Erfindung anhand der Beschreibung und der Zeichnungen ein^s Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Hubschraubers der erfindungsgemäßen Verbesserung;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Luftführungsvorsatzes für ein Gasturbinentriebwerk zum Antrieb eines Hubschraubers; in dieser Figur sind einige Teile aufgeschnitten gezeichnet;

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Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Luftführungsvorsatzes in axialer Richtung und in der Stellung, in der das Eindringen von Verunreinigungen verhindert werden soll;

Fig. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie die aus Fig. 3» nur ist der Luftführungsvorsatz in seiner normalen Betriebsstellung gezeigt; (

Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3;

Fig. 6 und 7 zeigen vergrößerte Schnitte durch die in Fig. 5 dargestellten Filterelemente, und zwar in verschiedenen Betriebsstellungen.

Fig. 1 zeigt einen Hubehrauber H bekannter oder herkömmlicher Bauart, dessen Rotoren R von Gasturbinentriebwerken E angetrieben werden· Jedes Gasturbinentriebwerk weist eine von der Turbine getriebene Welle auf, die mit dem Rotorantrieb verbunden ist. In Flg. 1 1st nur das Üebxerk auf der dem Betrachter zugewandten Seite des Hubschraubers gezeigt.

Der Lufteinlaß in das Gasturbinentriebwerk ist von einem Luftftthrungsvorsatz 14 (Fig. 2) umgeben, der am Rumpf des Hubschraubers und vor dem tatsächlichen TriebwerkseinlaA angebracht ist, der bei 16 (Fig. 5) angedeutet 1st.

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Der LuftführungBVoreatz 14 weist einen vorderen Rahmen 18 und einen hinteren Rahmen 20 auf« Die Anordnung zwischen dem vorderen und dem hinteren Rahmen weist ein äußeres Sieb 22» ein äußeres Blech 24 und ein inneres Blech 26 auf. Auf dem inneren Blech 26 und dem äußeren Blech 24 sind zahlreiche Filterelemente 28 montiert. Jedes Filterelement 28 (Fig. 6 und 7) weist eine Wirbelröhre 30, die an dem äußeren P Blech 24 befestigt ist und einen konischen Behälter 32 auf.

Wenn der Hubschrauber sich in Situationen befindet, wo Verunreinigungen, beispielsweise Sehmuts, Salzwasser oder dergl. in das Triebwerk gesaugt werden könnten, wird die in axialer Richtung liegende öffnung des Luftfuhrungevorsatzes 14 duroh Sperrklappen 34 geschlossen, wie es in den Figuren 3 und 5 gezeigt ist. Die Vorrichtungen zur Betätigung der Klappen (nicht gezeigt) werden von dem Hubschrauberpiloten nach eigenem Ermessen bedient. Wenn die Sperrklappen 34 geschlossen sind, strömt die Luft in radialer Richtung duroh die Filterelemente 28 hinduroh in den Vorsatz 14 hinein. Da. die Luft, die duroh die Rühren 30 strömt, in eine Wirbelbewegung versetzt wird, werden die mitgerissenen Verunreinigungen in den Raum zwischen den Blechen 24 und 26 befördert, während die Luft, die duroh die Behälter 32 strömt, im wesent* liohtn frei von Verunreinigungen ist, wenn sie in den Triebwerkeeinlaß 16 hineinströmt. Der abgeschiedene Sohmuts und

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die Luft können zwischen den Blechen 2JJ und 26 und schließlich nach Außenbord ausströmen, beispielsweise durch die Auslaßöffnung, die in Fig· 2 mit 35 bezeichnet ist.

Die beschriebene Anordnung verringert den Verschließ des Triebwerks sehr wirkungsvoll und verlängert die Lebensdauer

des Triebwerkes erheblich. Diese Vorzüge werden mit einem sehr geringen Leistungsverlust erreicht, da die Gefahr des g

Eindringens von Verunreinigungen gewöhnlich dann besteht,

wenn ein Hubschrauber in Bodennähe im Schwebeflug fliegt und :iur eine geringe oder keine Auftreffwucht vorhanden wäre, wie dies beim Vorwärtsflug der Fall wäre. In jedem

Fall kann der Pilot nach eigenem Ermessen die Klappen 34

immer dann öffnen, wenn Höchstleistung erwünscht ist.

Wenn der Hubschrauber in Gegenden fliegt, in denen keine Gefahr des Eindringens von Verunreinigungen besteht, ist es besonders während des Vorwärtβflugea erwünscht, daß die " Luft in axialer Richtung durch den Vorsatz in die Triebwerkseinlaßöffnung hineinströmt. Es steht wiederum im Ermessen des Piloten, beim normalen Vorwärtsflug die Sperrklappen in die geöffnete Stellung zu bringen, wie es in Fig. 4 und gezeigt, ist* In diesem Fall wird eine weitere radiale Luftströmung durch den Vorsatz mittels der Drosselklappenventile verhindert, die auf Stiften 37 an den Innenseiten der Filterelemente 28, wie am Boden der Behälter 32, schwenkbar gelagert

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sind. Die Auftreffwucht der in axialer Richtung durch den Vorsatζ strömenden Luft erzeugt eine so große Druckdifferenz, daß die Ventile in der geschlossenen Stellung gehalten werden, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Auf diese Weise wird nicht nur die Luftströmung in radialer Richtung ausgeschaltet, die an dem Lufteinlaß des Turbinentriebwerkes Turbulenzen in der Luft hervorrufen könnte, sondern es wird auch ein praktisch gleichförmiger Strömungsweg für die Luft erzeugt, wenn diese an der Innenseite des Vorsatzes 14 entlangstreicht. Es sei ferner bemerkt, daß, wenn die Gefahr des Eindringens von Verunreinigungen besteht und die Klappen 34 geschlossen sind, die schwenkbar gelagerten Ventile 36 der radialen Lufteinströmung durch die Filterelemente 28 hinduroh sehr geringen Widerstand bieten, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Auf diese Weise kann sowohl unter normalen Bedingungen als auch, in einer sehmutzhaltigen Umgebung eine Höchstleistung des Triebwerkes erzielt werden. ^^r

Obwohl die abgebildeten Drosselklappenventile aus Gründen der Einfaohheit und Wirtschaftlichkeit bevorzugt werden, können im Rahmen der Erfindung natürlich auch andere Ventilarten benutzt werden, um den Luftstrom durch die Filter hinduroh zu sperren.

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Claims

ANSPRÜCHE:

1. Luffcführungsvorsatz für Hubschrauber mit Gasturbinentriebwerk, der vor und axial zu der Triebwerksöffnung einen Luft Strömungskanal bildet, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Filterelementen (28) durch den Luftführungevorβatζ (l4) radial hindurchführen, die Verunreinigungen entfernen und, falls Luft λ durch sie hindurchströmt, praktisch reine Luft in das Innere des LuftfUhrungsvorsatzes (1*) einleiten, jedem Filterelement (28) ein entsprechendes Ventil (36) zugeordnet ist, Sperrklappen (34) zwischen einer ersten Stellung, in der Luft in axialer Richtung in den Triebwerkseinlaß (16) strömen kann, sowie einer zweiten Stellung bewegbar sind, in der dieser Luftstrom verhindert ist, und die Filterventile (36) in Abhängigkeit von einer axialen Luftströmung durch den Vorsatz (14) hinduroh geschlossen sind, wenn sich die Sperrklappen (34) in ihrer ersten Stellung befinden, so daß ein Luftstrom duroh die Filterelemente (28) verhindert ist, und geöffnet sind, wenn in der zweiten Stellung der Sperrklappen (34) keine axiale Luftströmung besteht.

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c LuftfUhrungsvorsatz nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet , daft jedes Filterventil ein Ventilslement aufweist, das in Abhängigkeit von der axial gerichteten Luftströmung durch den Vorsatz in eine geschlossene Stellung verschiebbar ist.

3. Luftführungevorsats nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daÄ Jedes Ventil ein Drosselklappenventil aufweist.

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