RU2723210C1 - Device preventing ingress of flying objects into aircraft engine - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to protection devices against objects falling inside the aircraft engine. Protective device of jet aircraft engine is hollow air intake (1) tightly connected by its tail part to inlet front nozzle of protected engine. Air intake walls (1) have air intake holes (2). Protective fairing (3), which closes air intake (1) from outside, protects it from ingress of foreign objects. Nose part of protective cowling (3) is fixed on air intake (1), its lateral support is provided by brackets (4) of protective fairing (3) attachment to air intake (1). Both air intake (1) and fairing (3) have the shape of half of elongated ellipsoid of revolution, wherein radius of minor axis of fairing (3) is larger than similar radius of air intake (1).EFFECT: improved aerodynamic shape of the protective device, increased air flow and improved protection against bird collisions.1 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области безопасности самолетов, в частности, к устройствам защиты от затягивания посторонних летающих объектов внутрь авиадвигателя, и может использоваться при производстве и эксплуатации воздушных судов.The present invention relates to the field of aircraft safety, in particular, to devices for protecting against pulling foreign objects into the aircraft engine, and can be used in the manufacture and operation of aircraft.

Вследствие большой скорости летящего самолета его фрагменты, расположенные с наветренной стороны, например, передняя поверхность крыла, лобовая часть фюзеляжа, втягивающее сопло авиадвигателя, подвержены столкновениям с посторонними летающими объектами и, в зависимости от места контакта, воздушное судно может получить различные повреждения. Известны случаи нарушения работы и выхода из строя авиадвигателей во время полета из-за попадания в них летящих птиц, что приводит к нарушению летной способности воздушного судна и, как следствие, к большими экономическими потерями и даже к авиакатастрофам с человеческими жертвами.Due to the high speed of the flying aircraft, its fragments located on the windward side, for example, the front surface of the wing, the front part of the fuselage, the retracting nozzle of the aircraft engine, are subject to collisions with foreign flying objects and, depending on the contact point, the aircraft may receive various injuries. There are known cases of malfunction and failure of aircraft engines during a flight due to flying birds falling into them, which leads to disruption of the aircraft’s flight ability and, as a result, to large economic losses and even to plane accidents with human casualties.

В настоящее время на гражданских и военных самолетах не используется какая-либо защита авиадвигателя от птиц и других летающих объектов, хотя попадание посторонних предметов в двигатель может иметь серьезные последствия, представлять угрозу безопасности полетов, подвергая опасности жизни пассажиров и экипажа. В последнее время беспокойство доставляют и беспилотные радиоуправляемые летательные аппараты - квадро- и мультикоптеры (дроны).At present, civil and military aircraft do not use any protection of the aircraft engine from birds and other flying objects, although the ingress of foreign objects into the engine can have serious consequences, pose a threat to flight safety, endangering the lives of passengers and crew. Recently, unmanned radio-controlled aircraft - quadro and multicopter (drones) have been causing concern.

Наиболее актуальна указанная проблема в случае использования на самолетах реактивных двигателей, которые вместе с потребляемым воздухом иногда затягивают посторонние летающие объекты. Попадание постороннего предмета в воздухозаборник реактивного двигателя может вызвать его повреждение, угрожающее полной или частичной потерей тяги. Особенно остро проблема затягивания птиц в реактивные двигатели стоит во время взлета самолета, когда требуется максимальная доступная тяга. Расследования авиакатастроф показали, что реактивные двигатели особенно уязвимы во время или вскоре после взлета, а также при посадке самолета, т.к. птицы чаще всего встречаются на небольшой высоте.This problem is most relevant in the case of the use of jet engines on airplanes, which, together with the consumed air, sometimes drag out foreign flying objects. If a foreign object enters the air intake of a jet engine, it can cause damage, threatening complete or partial loss of traction. Particularly acute is the problem of pulling birds into jet engines during take-off when maximum thrust is required. Investigations of air crashes showed that jet engines are especially vulnerable during or shortly after take-off, as well as during aircraft landing, as birds are most often found at low altitude.

Для отпугивания птиц наземные аэродромные службы используют различные звуковые и световые устройства, применяют распыляющие репелленты. Птиц отстреливают, разрушают среду их обитания, используют естественных врагов и хищников, однако аварийные ситуации из-за птиц продолжают представлять опасность для полетов. Универсального способа отпугивания птиц не известно, т.к. птицы различных видов и размеров появляются случайным образом. Особенно опасны сезонные миграции перелетных птиц, когда они перемещаются большими стаями. Но существующие средства борьбы с птицами неэффективны в противостоянии с дронами.To scare away birds, ground-based aerodrome services use various sound and light devices, and spray repellents are used. They shoot birds, destroy their habitat, use natural enemies and predators, but emergency situations due to birds continue to pose a danger to flights. A universal method of scaring away birds is not known, because birds of various species and sizes appear randomly. Seasonal migrations of migratory birds are especially dangerous when they are moved in large flocks. But existing means of bird control are ineffective in confronting drones.

До настоящего времени не известно действенной технологии, устраняющей проблему летающих посторонних объектов, поражающих самолеты.To date, no effective technology is known that eliminates the problem of flying foreign objects hitting aircraft.

Патентами CN 103569369 (А) от 12.02.2014 и US 2017363001 (А1) от 21.12.2017 для защиты от птиц предлагалось использовать металлическую сетку, загораживающую всасывающее сопло двигателя. В патентах CN 205770183 (U) от 07.12.2016 и KR 20180082277 (А) от 18.07.2018 с этой целью применены сетчатые купола различной формы. Но сетчатая конструкция не вполне защищает двигатель, т.к. некоторые фрагменты разбившейся об сетку птицы все же попадают в него, а оставшиеся на сетке забивают ее ячейки, ограничивая воздухоснабжение двигателя. Кроме того, затруднения вызывает последующая очистка сетки от крови и фрагментов разбившихся птиц, особенно в зимнее время.Patents CN 103569369 (A) dated 02/12/2014 and US 2017363001 (A1) dated 12/21/2017 for the protection against birds proposed to use a metal mesh blocking the suction nozzle of the engine. In patents CN 205770183 (U) dated 12/07/2016 and KR 20180082277 (A) dated 07/18/2018 mesh domes of various shapes are used for this purpose. But the mesh design does not completely protect the engine, because some fragments of the bird that crashed onto the grid nevertheless fall into it, and the remaining ones on the grid clog its cells, limiting the air supply to the engine. In addition, difficulties are caused by the subsequent cleaning of the net from blood and fragments of crashed birds, especially in winter.

Целью заявляемого изобретения является разработка эффективного защитного устройства авиадвигателя от птиц и беспилотных летательных аппаратов, не ограничивающего потребляемый двигателем поток воздуха и компонуемого с существующими авиационными двигателями.The aim of the invention is the development of an effective protective device of an aircraft engine from birds and unmanned aerial vehicles, not limiting the air flow consumed by the engine and composable with existing aircraft engines.

Данное изобретение предлагает решение, преодолевающее имеющиеся недостатки предшествующего уровня техники, реализуя универсальную конструкцию устройства защиты авиационного двигателя от попадания летающих объектов.This invention provides a solution that overcomes the existing disadvantages of the prior art, realizing the universal design of a device for protecting an aircraft engine from flying objects.

В данном описании термин «реактивный двигатель» обозначает двигатели, которые втягивают воздух с относительно низкой скоростью, нагревают его посредством сгорания топлива и выбрасывают струю рабочего тела с противоположной стороны с гораздо большей скоростью, создавая необходимую для движения реактивную силу тяги. На самолетах применяются реактивные двигатели, использующие энергию сгорания топлива в кислороде воздуха, забираемого из атмосферы.In this description, the term "jet engine" refers to engines that draw in air at a relatively low speed, heat it by burning fuel and throw a jet of the working fluid from the opposite side at a much higher speed, creating the reactive thrust necessary for movement. Aircraft use jet engines that use the energy of combustion of fuel in the oxygen of the air taken from the atmosphere.

Также упоминаемый в описании термин «встречный воздушный поток» следует понимать как неподвижную воздушную массу, оказывающую сопротивление движущемуся с большой скоростью самолету.Also referred to in the description, the term "counter airflow" should be understood as a stationary air mass that resists an aircraft moving at high speed.

Сущность заявляемого технического решения поясняется описанием примера его предпочтительного осуществления в сочетании с прилагаемым чертежом. Одинаковые номера позиций используются во всем описании и на чертеже для обозначения одинаковых компонентов и деталей.The essence of the claimed technical solution is illustrated by a description of an example of its preferred implementation in combination with the attached drawing. The same reference numbers are used throughout the description and drawing to refer to like components and parts.

Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что предлагается защитное устройство реактивного самолетного двигателя, представляющее собой полый воздухозаборник 1, герметично присоединенный своей хвостовой частью к впускному переднему соплу защищаемого двигателя. В стенках воздухозаборника 1 имеются воздухозаборные отверстия 2. Количество, размер и суммарная площадь отверстий 2, которые могут быть не только круглыми, но и иметь иную форму, рассчитывается исходя из объема потребляемого двигателем воздуха. Защитный обтекатель 3, закрывающий воздухозаборник 1 снаружи, предохраняет его от попадания посторонних предметов. Носовая часть защитного обтекателя 3 зафиксирована на воздухозаборнике 1, его боковую поддержку обеспечивают кронштейны 4 крепления защитного обтекателя 3 к воздухозаборнику 1. И воздухозаборник 1, и обтекатель 3 имеют вид половины вытянутого эллипсоида вращения, причем радиус малой оси обтекателя 3 больше аналогичного радиуса воздухозаборника 1, что обеспечивает аэродинамическую форму защитного устройства, максимальный воздушный поток и оптимальную защиту от столкновений с птицами. В одном из вариантов исполнения устройства воздухозаборник 1 и обтекатель 3 имеют цилиндрическую форму с обтекаемой носовой частью.The solution of this technical problem is provided by the fact that a protective device for a jet engine is proposed, which is a hollow air intake 1, hermetically connected with its tail to the inlet front nozzle of the protected engine. The walls of the air intake 1 have air inlets 2. The number, size and total area of the holes 2, which can be not only round, but also have a different shape, is calculated based on the amount of air consumed by the engine. A protective cowl 3, covering the air intake 1 from the outside, protects it from foreign objects. The nose of the protective cowl 3 is fixed on the air intake 1, its brackets 4 securing the fastening of the protective cowl 3 to the air intake 1 provide lateral support. which ensures the aerodynamic shape of the protective device, maximum air flow and optimal protection against collisions with birds. In one embodiment of the device, the air intake 1 and the cowl 3 have a cylindrical shape with a streamlined nose.

Стрелками на чертеже показано направление встречного воздушного потока. Здесь можно видеть, что встречный воздушный поток разделяется надвое: основная его часть протекает мимо обтекателя 3, унося с собой возможные посторонние предметы, меньшая же часть, огибая юбку обтекателя 3, втягивается двигателем через отверстия 2 воздухозаборника 1. В отличие от аналогов, поток воздуха движется не встречно приемному соплу двигателя, а забирается с задней стороны обтекателя 3, и на некотором участке движется против направления встречного воздушного потока, что препятствует попаданию посторонних предметов в двигатель. На этом промежутке, закрытом защитным обтекателем 3, встречный поток воздуха отсутствует, действует только сила втягивания двигателя, и при расчетном расстоянии а между задней частью обтекателя 3 и корпусом воздухозаборника 1, мощность втягиваемого потока воздуха окажется недостаточной для затягивания постороннего предмета в воздухозаборник 1 и, соответственно, в двигатель. Указанная траектория забираемого воздуха не позволяет птице или дрону попасть в двигатель.The arrows in the drawing show the direction of the oncoming air flow. Here you can see that the oncoming air stream is divided in two: its main part flows past the fairing 3, taking away possible foreign objects, while the smaller part, enveloping the fairing 3 skirt, is drawn by the engine through the openings 2 of the air intake 1. Unlike analogues, the air flow It does not move counter to the receiving nozzle of the engine, but is taken from the rear side of the fairing 3, and in some section it moves against the direction of the oncoming air flow, which prevents foreign objects from entering the engine. At this interval, closed by the protective cowl 3, there is no counter-flow of air, only the engine retraction force acts, and with a calculated distance a between the rear part of the cowl 3 and the body of the air intake 1, the power of the drawn-in air flow will be insufficient to draw a foreign object into the air intake 1 and, respectively, into the engine. The indicated trajectory of intake air does not allow a bird or a drone to enter the engine.

Расстояние а между задней частью обтекателя 3 и корпусом воздухозаборника 1 рассчитано таким образом, чтобы количество втягиваемого воздуха соответствовало необходимому для нормальной работы реактивного двигателя, и в то же время, мощность потока оказалась недостаточной для затягивания птицы или иного летающего объекта.The distance a between the rear part of the fairing 3 and the body of the air intake 1 is designed so that the amount of air drawn in corresponds to the necessary for the normal operation of the jet engine, and at the same time, the flow power was insufficient to draw in a bird or other flying object.

Носовая часть устройства представляет собой половину вытянутого эллипсоида вращения, хвостовая соответствует форме всасывающего сопла реактивного двигателя в зависимости от его конструкции, к которому герметично присоединена, с плавным переходом одной части в другую. Указанная конструкция закрепляется на входном сопле реактивного двигателя самолета, не изменяя его структуру, что позволяет оборудовать устройством функционирующие воздушные суда. При изготовлении реактивного двигателя устройство защиты может быть сконструировано как неотъемлемая его часть.The nose of the device is half the elongated ellipsoid of rotation, the tail corresponds to the shape of the suction nozzle of the jet engine, depending on its design, to which it is hermetically connected, with a smooth transition of one part to another. The specified design is fixed on the inlet nozzle of the jet engine of the aircraft, without changing its structure, which allows the device to equip functioning aircraft. In the manufacture of a jet engine, the protection device can be designed as an integral part thereof.

Заявляемое защитное устройство предотвращает попадание посторонних летающих объектов в двигатель самолета. По сравнению с предшествующим уровнем техники преимущества полезной модели заключаются в следующем:The inventive protective device prevents foreign objects from entering the engine of the aircraft. Compared with the prior art, the advantages of the utility model are as follows:

- повышена безопасность полетов;- increased flight safety;

- устранена проблема затягивания птиц и других летающих объектов в реактивный двигатель самолета;- fixed the problem of pulling birds and other flying objects into the jet engine of the aircraft;

- отсутствует ограничение потребляемого двигателем потока воздуха при использовании указанного защитного устройства;- there is no restriction of the air flow consumed by the engine when using the specified protective device;

- возможно оснащение существующих авиационных двигателей указанными защитными устройствами.- it is possible to equip existing aircraft engines with the indicated protective devices.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что предложено эффективное защитное устройство реактивного самолетного двигателя, предотвращающее попадание посторонних летающих объектов в двигатель.The essence of the claimed invention lies in the fact that an effective protective device of a jet engine is proposed, which prevents the entry of foreign flying objects into the engine.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является патент RU 2680644 (С1) от 25.02.2019, в котором предложено защитное устройство конической формы с фланцем основания для крепления к заборной стороне двигателя самолета и наружной стенкой, состоящей из нескольких секций и различных отверстий и щелей для забора воздуха. Фактически данное устройство является разновидностью сетчатой конусной защиты и, следовательно, имеет аналогичные недостатки.The closest in technical essence to the claimed invention is patent RU 2680644 (C1) dated 02.25.2019, in which a protective device of a conical shape with a base flange for fastening to the intake side of an airplane engine and an outer wall consisting of several sections and various holes and slots is proposed for air intake. In fact, this device is a kind of mesh cone protection and, therefore, has similar disadvantages.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение безопасности полетов самолетов за счет устранения возможности попадание посторонних летающих объектов в двигатель.The technical result of the claimed invention is to increase the flight safety of aircraft by eliminating the possibility of foreign flying objects entering the engine.

Указанный технический результат достигается за счет использования предложенного эффективного защитного устройства авиадвигателя от птиц и беспилотных летательных аппаратов, герметично присоединяемого своей хвостовой частью к впускному переднему соплу защищаемого двигателя.The specified technical result is achieved through the use of the proposed effective protective device of the aircraft engine from birds and unmanned aerial vehicles, hermetically connected with its tail to the inlet front nozzle of the protected engine.

Новыми существенными признаками заявляемого изобретения являются:New significant features of the claimed invention are:

- разработка эффективного защитного устройства авиадвигателя от птиц и беспилотных летательных аппаратов;- development of an effective protective device for an aircraft engine from birds and unmanned aerial vehicles;

- повышение безопасности полетов;- increase flight safety;

- устранение проблемы затягивания птиц и других летающих объектов в реактивный двигатель самолета;- elimination of the problem of pulling birds and other flying objects into the jet engine of the aircraft;

- отсутствие ограничения потребляемого двигателем потока воздуха при использовании указанного защитного устройства;- lack of restriction of the air flow consumed by the engine when using the specified protective device;

- возможность оснащения существующих авиационных двигателей указанными защитными устройствами.- the ability to equip existing aircraft engines with these protective devices.

Данное описание и графические материалы не ограничивают объема изобретения, и предназначены для достаточного раскрытия информации, являются примером осуществления изобретения, и, хотя выше были представлены предпочтительные варианты его выполнения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами и модификациями, приведенными здесь, настоящее описание носит скорее иллюстративный, чем ограничительный характер. Специалист в данной области техники может предусмотреть внесение многочисленных изменений и дополнений формы и деталей в соответствии с раскрытой здесь информацией, а также другие варианты воплощения настоящего изобретения без отхода от сущности и объема изобретения, определяемого его формулой. Любые вышеупомянутые структурные элементы могут быть использованы в комбинации или отдельно для достижения всех или некоторых преимуществ изобретения. Поэтому любые изменения, касающиеся формы, типа, размеров, материалов и элементов заявляемого устройства следует рассматривать как эквивалентные варианты выполнения настоящего изобретения, если они не составляют предмет нового изобретения и не вносят существенных изменений в уровень техники.This description and graphic materials do not limit the scope of the invention, and are intended for sufficient disclosure of information, are an example embodiment of the invention, and although the preferred options for its implementation have been presented above, it should be understood that the present invention is not limited to the options and modifications described herein. is illustrative rather than restrictive. A person skilled in the art can envision numerous changes and additions to the form and details in accordance with the information disclosed herein, as well as other embodiments of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by its claims. Any of the above structural elements can be used in combination or separately to achieve all or some of the advantages of the invention. Therefore, any changes regarding the shape, type, size, materials and elements of the claimed device should be considered as equivalent embodiments of the present invention, if they do not constitute the subject of a new invention and do not make significant changes to the prior art.

В приведенной формуле изобретения любой отличительный признак, описанный как средство выполнения некоторой функции, следует истолковывать как охватывающий любое средство, известное специалистам в данной области техники, посредством которого может быть выполнена указанная функция, и его не следует ограничивать лишь продемонстрированными отличительными признаками и конструкциями, или их эквивалентами.In the appended claims, any distinguishing feature described as a means of performing a function should be construed as encompassing any means known to those skilled in the art by which this function can be performed, and should not be limited only to the distinguishing features and designs shown, or their equivalents.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна - следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».Comparison of the claimed technical solution with the prior art in scientific, technical and patent documentation as of the priority date in the main and related sections shows that the set of essential features of the claimed solution was not known - therefore, it meets the patentability condition of “novelty”.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.The analysis of known technical solutions in the art showed that the proposed device has features that are not available in the known technical solutions, and using them in the claimed combination of features makes it possible to obtain a new technical effect, therefore, the proposed technical solution has an inventive step compared to the existing level technicians.

Claims (2)

1. Устройство, предотвращающее попадание птиц и беспилотных летательных аппаратов в двигатель самолета, отличающееся тем, что полый воздухозаборник герметично присоединен своей хвостовой частью к впускному переднему соплу защищаемого двигателя, в стенках воздухозаборника имеются воздухозаборные отверстия, снаружи воздухозаборник закрыт защитным обтекателем, носовая часть защитного обтекателя зафиксирована на воздухозаборнике, его боковую поддержку обеспечивают кронштейны крепления защитного обтекателя к воздухозаборнику, воздухозаборник и обтекатель имеют вид половины вытянутого эллипсоида вращения, причем радиус малой оси обтекателя больше аналогичного радиуса воздухозаборника.1. A device that prevents birds and unmanned aerial vehicles from entering the aircraft engine, characterized in that the hollow air intake is hermetically connected with its tail to the inlet front nozzle of the protected engine, there are air intake openings in the walls of the air intake, the outside of the air intake is covered with a protective cowl, the nose of the protective cowl it is fixed on the air intake, its lateral support is provided by the brackets for attaching the protective cowling to the air intake, the air intake and the cowling have the form of half an elongated ellipsoid of revolution, and the radius of the small axis of the cowling is larger than the similar radius of the air intake. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что воздухозаборник и обтекатель имеют цилиндрическую форму с обтекаемой носовой частью.2. The device according to p. 1, characterized in that the air intake and fairing have a cylindrical shape with a streamlined nose.

Images