ES2258127T3 - Sistema de entrada de aire de un motor turbopropulsor. - Google Patents
Sistema de entrada de aire de un motor turbopropulsor.Info
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Abstract
Sistema de entrada de aire para un motor propulsor por chorro de aire con hélice-turbina (motor PTL) con disposición en serie de un engranaje de hélice (1), con un carenado de góndola para el motor PTL y con una o varias unidades de entrada (3) dispuesta sustancialmente debajo del carenado (2) de la góndola, estando asociado un difusor (4) a cada unidad de entrada (3), y con una cámara de estabilización (5) rotacionalmente simétrica en la que desemboca el respectivo difusor (4) y la cual está unida con una entrada de compresor (6) para el motor PTL, caracterizado porque la unidad de entrada están configurada en forma de una entrada embutida NACA.
Description
Sistema de entrada de aire de un motor
turbopropulsor.
La invención se refiere a un sistema de entrada
de aire de un motor turbopropulsor con disposición en serie de un
engranaje de hélice.
Se conocen por el estado de la técnica formas de
ejecución muy diferentes de motores propulsores por chorro de aire
con hélice-turbina (motores PTL). Estos motores
comprenden una turbina de gas y un engranaje de hélice antepuesto a
ésta, por medio del cual se acciona una hélice.
Una desventaja de las ejecuciones conocidas
reside en que, debido al gran tamaño del engranaje de la hélice y a
la suspensión maciza del grupo propulsor típica de los motores PTL,
resulta una góndola muy grande para dicho grupo propulsor. El tamaño
de la góndola del grupo propulsor es influenciado también por los
intercambiadores de calor, que necesitan un espacio correspondiente.
Por tanto, el carenado aerodinámico del motor turbopropulsor conduce
en conjunto a la góndola relativamente sobredimensionada.
Como consecuencia del tamaño de la góndola, se
tiene que ésta presenta también una superficie frontal
correspondientemente grande que a su vez conduce a resistencias
aerodinámicas grandes de la góndola. Hay que tener en cuenta también
a este respecto que los motores PTL requieren un pequeño caudal de
aire, por lo que resulta una baja permeabilidad al aire para la
góndola.
Otra consecuencia de las ejecuciones conocidas es
que los canales de entrada de aire necesarios son relativamente
complicados en cuanto a su configuración tridimensional. Esto da
como resultado un campo de flujo irregular que se presenta en la
entrada del compresor y que a su vez puede ser la causa principal de
un comportamiento inestable del compresor.
Respecto de la resistencia aerodinámica de la
góndola, hay que tener en cuenta que ésta, en un avión provisto de
motores PTL, puede ascender a más del 15% de la resistencia total
del avión.
El documento US-A 4 250 703, que
forma el estado de la técnica más próximo, describe un sistema de
entrada de aire de un motor PTL con disposición en serie de un
engranaje de hélice y con una unidad de entrada dispuesta
sustancialmente debajo de un carenado de la góndola del motor PTL y
a la que está asociado un difusor, estando prevista una cámara de
estabilización pospuesta al difusor, la cual está unida con una
entrada del compresor del motor PTL.
La invención se basa en el problema de crear un
sistema de entrada de aire de un motor PTL con disposición en serie
de un engranaje de hélice que, junto con una estructura sencilla y
una configuración sencilla, conduzca a una reducción de la
resistencia aerodinámica de la góndola y al mismo tiempo asegure
condiciones estables del compresor de la turbina de gas.
Según la invención, el problema se resuelve con
las características de la reivindicación principal, mientras que las
reivindicaciones subordinadas muestran otras ejecuciones ventajosas
de la invención.
Por tanto, según la invención, se ha previsto que
estén dispuestas una o varias unidades de entrada montadas
sustancialmente debajo de un carenado de la góndola del motor PTL,
estando asociado a cada unidad de entrada un difusor a través del
cual se conduce el flujo de aire alimentado a una cámara de
estabilización rotacionalmente simétrica que está unida con una
entrada del compresor del motor PTL, estando configurada la abertura
de entrada en forma de una entrada embutida NACA.
El sistema de entrada de aire según la invención
se caracteriza por una serie de ventajas considerables.
Las unidades de entrada previstas según la
invención, que están configuradas en forma de las llamadas entradas
de aire NACA, están dispuestas sustancialmente debajo del carenado
de la góndola. Es así posible optimizar la configuración exterior de
la góndola y reducir su resistencia al flujo.
Debido a la disposición en serie del motor PTL y
del engranaje de la hélice resultan unas condiciones de espacio muy
favorables que conducen a un diámetro total reducido del carenado de
la góndola.
El número de unidades de entrada puede adaptarse,
según la invención, a los requisitos establecidos, y así pueden
estar previstas, por ejemplo, entre una y cinco de tales unidades de
entrada en un carenado de góndola.
En una ejecución especialmente preferida de la
invención se ha previsto que la respectiva unidad de entrada esté
provista de un dispositivo para desviar y repeler la capa límite del
cubo de la hélice. La integración de un dispositivo de esta clase
para desviar y repeler la capa límite del cubo de la hélice hacia la
superficie de la góndola conduce a un comportamiento de afluencia
mejorado en la unidad de entrada.
Otra ejecución especialmente ventajosa de la
invención preve que las unidades de entrada estén alineadas con la
dirección de la velocidad - referida a la góndola - del flujo de la
hélice. De este modo, se puede tener en cuenta correspondientemente
el comportamiento de ataque de la corriente en la góndola o de
bañado de ésta por la corriente para asegurar un flujo óptimo de
aire hacia las unidades de entrada.
Para reducir las pérdidas es especialmente
ventajoso que cada unidad de entrada esté provista de un difusor
(difusor de codo) aguas abajo de su sección transversal de entrada.
Se mejora así la entrada de aire a la cámara de estabilización
subsiguiente a través de un difusor de impacto. La cámara de
estabilización proporciona un campo de flujo uniforme en la entrada
del compresor de la turbina de gas. Resulta de esto un
comportamiento estable del compresor en todos los estados de vuelo y
todos los estados de carga PTL.
Es especialmente ventajoso que en la zona del
difusor (difusor de codo) esté formada una derivación hacia un
separador por inercia de partículas que esté provisto de una
posibilidad de conexión y de desconexión.
Todas las unidades de entrada del motor PTL están
unidas preferiblemente por una junta flexible con la cámara de
estabilización de construcción rotacionalmente simétrica. Se forman
así sendos difusores de impacto en la salida del difusor de codo y
en la entrada de la cámara de estabilización.
Debido a la construcción descrita, especialmente
debido al difusor de impacto, se produce una separación entre las
unidades de entrada y la entrada del compresor del grupo propulsor.
Aunque la construcción conduce en conjunto a una elevada pérdida de
presión en la entrada PTL, se logra en conjunto una considerable
reducción de la superficie frontal de la góndola del motor PTL
debido a la configuración de entrada elegida. Esto a su vez conduce
a una significativa reducción del consumo de carburante, debido a la
resistencia aerodinámica mejorada de la góndola. Por tanto, la
superficie frontal reducida de la góndola, junto con reducidas
pérdidas por interferencia, conduce en conjunto a una reducción del
consumo de carburante, con lo que se incrementan la favorable
predisposición ecológica del grupo propulsor y el alcance de
vuelo.
Otra ventaja de la invención reside en que se
logra una reducción del peso de las góndolas de los grupos
propulsores debido a que sus carenados pueden hacerse más
pequeños.
Se ha comentado ya la ventaja especial del
comportamiento estable del compresor en todos los estados del motor
PTL y en todos los estados de vuelo.
Debido a la separación entre la entrada de la
góndola (unidades de entrada) y la entrada del compresor del grupo
propulsor se obtiene también una simplificación de la instalación
del grupo propulsor.
A esto se añade que es posible prever en la
cámara de estabilización unas entradas secundarias para otros
aparatos o similares, por ejemplo para refrigeradores de aceite,
para la refrigeración del aire de la cabina y/o para la ventilación
de la góndola. Es posible también reducir el número total de
entradas secundarias.
En lo que sigue, se describe la invención
ayudándose de un ejemplo de realización representado en la figura 1,
la figura 2 y la figura 3 de los dibujos. Muestran en éstos:
La figura 1, una vista en perspectiva
simplificada de un grupo propulsor PTL con una góndola en un ala de
un avión,
La figura 2, una vista parcial en perspectiva de
la configuración de la entrada de aire con varias unidades de
entrada según la invención que están distribuidas uniformemente por
el perímetro de una cámara de estabilización rotacionalmente
simétrica, así como con disposición en serie del engranaje de la
hélice y del grupo propulsor, y
La figura 3, una vista en sección parcial
simplificada de la unidad de entrada según la invención con difusor
de impacto y cámara de estabilización.
La figura 1 muestra, en primer lugar, en
representación simplificada una parte de un ala 9 de un avión en la
que está montada una góndola 10 de un motor PTL. En la zona
frontalmente delantera se muestra un cubo de hélice 11. Además, la
figura 1 muestra en representación esquemática una parte de una pala
de hélice 12.
Asimismo, puede apreciarse en la figura 1 que en
el perímetro de la góndola 10 están dispuestas un total de cuatro
unidades de entrada 4 que están integradas parcialmente en el
carenado de la góndola 10.
A efectos de que resulte clara la figura 1, se ha
prescindido de la representación del engranaje, la turbina de gas y
otros aparatos.
La figura 2 muestra en una representación en
perspectiva ampliada una brida de hélice 13, a continuación de la
cual está montado en disposición en serie un engranaje de hélice 1.
La unidad de entrada 3 según la invención se muestra separada de
manera semejante a una vista de despiece, estando indicadas con el
símbolo de referencia 14 todas las aberturas de afluencia
correspondientes.
Asimismo, la figura 2 muestra de manera
esquemática una cámara de estabilización 5 de forma anular a través
de la cual se alimenta el flujo de aire a un rodete de entrada 16 de
un compresor 15.
Con el símbolo de referencia 17 se representa un
vector de velocidad referido a la góndola para el flujo de salida de
la hélice.
Resulta de la figura 3 una vista detallada de la
configuración de la unidad de entrada 3 según la invención. El
símbolo de referencia 4 muestra una parte de un carenado de góndola
o de la superficie de la góndola. Con el símbolo de referencia 18 se
ha designado un canto delantero NACA con dispositivo integrado para
desviar y repeler la capa límite del cubo de la hélice.
La figura 3 representa la entrada del flujo del
aire. Este es desviado radialmente hacia dentro en un codo 19 con
difusor. En esta zona de desviación se muestra una derivación 7
hacia un separador por inercia de partículas, en la zona del cual
está prevista una compuerta 20 con un accionamiento 21.
La unidad de entrada 3 está unida con la cámara
de estabilización 5 a través de un elemento de junta flexible 22. Se
forma aquí un difusor de impacto 4 hacia la cámara de
estabilización. En esta cámara de estabilización 5 se muestra una
entrada 6 del compresor, así como una salida secundaria 8 para la
alimentación de aire secundario.
La invención no queda limitada al ejemplo de
realización mostrado, sino que, por el contrario, resultan múltiples
posibilidades de variación y modificación contenidas dentro del
ámbito de las reivindicaciones.
- 1
- Engranaje de hélice
- 2
- Carenado de góndola
- 3
- Unidad de entrada
- 4
- Difusor de impacto
- 5
- Cámara de estabilización
- 6
- Entrada de compresor
- 7
- Derivación
- 8
- Salida secundaria
- 9
- Ala
- 10
- Góndola
- 11
- Cubo de hélice
- 12
- Pala de hélice
- 13
- Brida de hélice
- 14
- Abertura de afluencia
- 15
- Compresor
- 16
- Rodete de entrada del compresor
- 17
- Vector
- 18
- Canto delantero NACA
- 19
- Codo con difusor
- 20
- Compuerta
- 21
- Accionamiento
- 22
- Elemento de junta.
Claims (7)
1. Sistema de entrada de aire para un motor
propulsor por chorro de aire con hélice-turbina
(motor PTL) con disposición en serie de un engranaje de hélice (1),
con un carenado de góndola para el motor PTL y con una o varias
unidades de entrada (3) dispuesta sustancialmente debajo del
carenado (2) de la góndola, estando asociado un difusor (4) a cada
unidad de entrada (3), y con una cámara de estabilización (5)
rotacionalmente simétrica en la que desemboca el respectivo difusor
(4) y la cual está unida con una entrada de compresor (6) para el
motor PTL, caracterizado porque la unidad de entrada están
configurada en forma de una entrada embutida NACA.
2. Sistema de entrada de aire según la
reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de entrada
(3) está provista de un dispositivo para desviar y derivar la capa
límite del cubo de la hélice.
3. Sistema de entrada de aire según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el eje de entrada
está orientado en dirección paralela a la dirección de la velocidad
relativa - referida a la góndola - del flujo de la hélice.
4. Sistema de entrada de aire según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el difusor está
configurado en forma de un difusor de codo (19).
5. Sistema de entrada de aire según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el difusor está
configurado en forma de un difusor de impacto (4).
6. Sistema de entrada de aire según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la unidad de
entrada (3) está provista de una derivación (7) hacia un separador
por inercia de partículas.
7. Sistema de entrada de aire según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la cámara de
estabilización (5) presenta al menos una salida secundaria (8).
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