具有改進的旁通流的直升機發(fā)動機進氣口的制作方法
【專利摘要】直升機發(fā)動機進氣口設(shè)置有防結(jié)冰格柵，該防結(jié)冰格柵在結(jié)冰的情況下提供顯著的旁通流。根據(jù)本發(fā)明，該進氣口包括進氣口唇部(30、32)，以及防結(jié)冰格柵(36)，該防結(jié)冰格柵被安裝在進氣口唇部(30、32)的外端(30a、32a)并插入在流入進氣口(34)的氣流中，至少一個進氣口唇部(30、32)由薄金屬板形成。
【專利說明】具有改進的旁通流的直升機發(fā)動機進氣口

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書涉及直升機發(fā)動機的進氣口，該進氣口設(shè)置有防結(jié)冰格柵，該防結(jié)冰柵格在結(jié)冰的情況下提供大量的旁通流。

【背景技術(shù)】
[0002]在結(jié)冰條件下操作時，為了防止在進氣口和在發(fā)動機的進氣通道內(nèi)形成冰的風(fēng)險，本進氣口設(shè)置有完全覆蓋通向發(fā)動機的進氣口的防結(jié)冰格柵。這特別地適用于如圖5A所示的渦輪梅坎(Turbomeca)TM 333發(fā)動機。該格柵確保了結(jié)冰，如果有的話，在格柵92的外部表面92a上形成，而不是在進氣口本身或在進氣通道內(nèi)形成。然后當(dāng)結(jié)冰時，設(shè)置格柵92的內(nèi)部部分92b以允許旁通空氣在格柵92的外表面92a周圍流動。
[0003]然而，在今天的發(fā)動機中，其上安裝有防結(jié)冰格柵92的進氣口唇部90通常由固體材料加工，如在TM-333發(fā)動機內(nèi)進氣口唇部90，或者它們由復(fù)合材料制成，因此也特別地笨重；由于在進氣口周圍缺乏空間，然后發(fā)現(xiàn)了當(dāng)格柵92的外表面92a已經(jīng)結(jié)冰時仍保持可用的旁通扇區(qū)Sc’很小，其限制了在結(jié)冰情況下空氣的流速。
[0004]此外，無論由固體材料加工的模型還是由復(fù)合材料制成的模型都存在組裝的困難性。特別地，對于用復(fù)合材料的情況，格柵的邊緣被粘合地接合到扇區(qū)部件，該扇區(qū)部件反過來被粘合地接合到復(fù)合唇部:除了這種組裝操作的復(fù)雜性，目前很難對復(fù)合材料使用粘合劑。
[0005]因此存在對一種直升機發(fā)動機進氣口的真正需求，其在結(jié)冰情況下提供了相當(dāng)大量的旁通流，并避免了上述現(xiàn)有技術(shù)進氣口的固有缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本說明書涉及直升機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的進氣口，其具有壓縮機和用于為壓縮機進給空氣的通道，該通道在其上游端經(jīng)由所述進氣口打開，進氣口包括進氣口唇部，以及被安裝在進氣口唇部外端上的防結(jié)冰格柵，該格柵插入在滲透到進氣口內(nèi)的氣流中，以及其中，至少一個進氣口唇部由薄金屬板形成。
[0007]通過使用用于制作所述進氣口唇部的薄金屬板，進氣口唇部被制成非常小的厚度，使得對于給定可用的外部空間，其中留下可用的大量自由體積，以在防結(jié)冰格柵內(nèi)提供大的旁通扇區(qū)。因此，在格柵的外表面結(jié)冰的情況下，格柵的一部分仍然可用，其具有足夠大的尺寸以能使旁通流，其中氣流速率與正常操作條件相比僅降低一點。
[0008]特別地，通過使用薄金屬板，其呈現(xiàn)非常好的塑造或成形性能，可以使用復(fù)雜和緊湊的形狀，由于這種金屬板可特定地以非常小的曲率半徑使用。因此，在進氣口唇部上組裝格柵變得更加容易:特別地在格柵和唇部之間可以更接近，從而獲得更大的緊密度。薄金屬板的使用也可以使用對于其它材料不可使用的某些緊固技術(shù)，如焊接。
[0009]此外，薄金屬板提供了很小重量的優(yōu)點，從而能夠通過減少發(fā)動機的燃料消耗來降低操作成本。在某些實施方式中，形成至少一個進氣口唇部的所述薄金屬板的厚度小于1.5毫米(mm)，并且優(yōu)選地小于0.8毫米。
[0010]在某些實施方式中，所述至少一個進氣口唇部的外端向外彎曲成U形以及防結(jié)冰格柵的邊緣接合在以這種方式限定的U形空間。由于金屬板的成形性能，可以限定非常狹窄以及能很好地適于格柵邊緣尺寸的U形空間。此外，由于這些成形性能，這種U形空間可以非常接近唇部本身形成，從而釋放可有助于增加旁通扇區(qū)的大量橫向空間。
[0011]在某些實施方式中，防結(jié)冰格柵的邊緣密切地裝配到由進氣口唇部限定的U形空間的壁。這可以特別地在該U形空間內(nèi)卷曲柵格的邊緣，或通過沖壓將這些部件組裝在一起。
[0012]在某些實施方式中，防結(jié)冰格柵的邊緣設(shè)置有被緊固到所述至少一個進氣口唇部的緊固件凸耳。由通過金屬板的成形性能能夠提供的緊密度和接近本身提供的該組裝解決方案，具有簡單性和可靠性的優(yōu)點。這種緊固件凸耳可以可選的規(guī)則間隔被提供在沿進氣口唇部上。
[0013]在某些實施方式中，防結(jié)冰格柵的邊緣設(shè)置有被緊固到所述至少一個進氣口唇部的連續(xù)緊固件珠。該組裝解決方案使得沿唇部片段或沿整個唇部提供緊固。
[0014]在某些實施方式中，防結(jié)冰格柵的邊緣通過焊接被緊固到所述至少一個進氣口唇部。該緊固是可靠和耐用的。
[0015]在其他實施方式中，防結(jié)冰格柵的邊緣通過釬焊、通過粘合劑斑、通過卷邊或通過鉚釘被緊固到所述至少一個進氣口唇部。
[0016]在某些實施方式中，所述防結(jié)冰格柵到所述至少一個進氣口唇部的緊固缺乏粘合劑接合。從而避免了使用粘合技術(shù)的困難。
[0017]在某些實施方式中，格柵邊緣是獨立于防結(jié)冰格柵主體的部件，格柵邊緣被緊固到格柵主體。該解決方案很容易適配緊固件界面，該界面被專門設(shè)計用于提供結(jié)合和用于被緊固到防結(jié)冰格柵上的進氣口唇部，防結(jié)冰格柵本身被成形僅用于避免結(jié)冰并提供較大旁通扇區(qū)的目的。特別地，邊緣的材料可以不同于格柵主體的材料:例如，邊緣可由塑料材料制成，而格柵主體由金屬制成。
[0018]在某些實施方式中，格柵的邊緣通過釬焊被緊固到防結(jié)冰格柵的主體。
[0019]在某些實施方式中，進氣口唇部被制成為在超過90°的角扇區(qū)上的單件，優(yōu)選地等于180。ο
[0020]在某些實施方式中，兩個進氣口唇部由薄金屬板制成。
[0021]在某些實施方式中，進氣口是徑向類型。
[0022]在其它實施方式中，進氣口是軸向類型。
[0023]本發(fā)明還提供了一種具有根據(jù)任一上述實施方式的進氣口的直升機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機。
[0024]在閱讀對所提出進氣口的實施方式的以下詳細(xì)描述后，上述特征和優(yōu)點，以及其它顯而易見。參考附圖進行了該詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]附圖是圖解性的并且首先用于說明本發(fā)明的原理。
[0026]在圖中，在圖與圖之間，使用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)記相同的元件(或元件的部分)。
[0027]圖1是直升機發(fā)動機的圖解總體視圖。
[0028]圖2是本發(fā)明的進氣口的局部剖視圖。
[0029]圖3是圖2進氣口的局部透視圖。
[0030]圖4是以較大比例示出圖2進氣口并示出防結(jié)冰格柵如何被緊固到進氣口唇部的圖解視圖。
[0031]圖5A是現(xiàn)有技術(shù)進氣口的視圖。
[0032]圖5B是圖解地示出了與現(xiàn)有技術(shù)的進氣口相比，本發(fā)明的進氣口可獲得的旁通扇區(qū)增加的略圖。

【具體實施方式】
[0033]為了使本發(fā)明更具體，以下參考附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的示例進氣口。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不局限于該示例。
[0034]圖1是示出直升機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的圖表，具有經(jīng)由環(huán)形進氣通道12接收外部空氣的壓縮機級10(如離心壓縮機)。在其上游端，通道12經(jīng)由由發(fā)動機的金屬外殼14限定的環(huán)形外開口 12a打開。外殼14還限定了通道12的壁。環(huán)形燃燒室16，如逆流式燃燒室，設(shè)置有噴射器(未示出)，該噴射器提供燃料以及來自壓縮機10的初級空氣流。來自腔室16的燃燒氣體進入一個驅(qū)動壓縮機10并通過軸20連接到其上的渦輪18，并進入由軸23連接到傳動裝置的動力渦輪22 (如具有單級)，該傳動裝置傳遞機械動力到出口軸24、同軸的軸20和23。
[0035]如圖2所示，兩個唇部30和32 (未在圖1中示出)限定了通道12的進氣口 34。唇部30和32由兩個相應(yīng)薄環(huán)形金屬板形成，這兩個薄環(huán)形金屬板在內(nèi)端在開口 12a的兩側(cè)以及沿該兩側(cè)連接到通道12的上游端。在該示例中，形成唇部30和32的金屬板由可焊接金屬制成，如不銹鋼，以及它們具有約0.6毫米的厚度。在它們的相對兩端或外端，唇部30和32分別具有以U形向外彎曲的邊緣30a和32a以形成U形空間70。在它們的內(nèi)端，唇部30和32具有向后折疊基本90°的凸耳或套環(huán)30b和32b，以使它們能被緊固到外殼14ο
[0036]如由邊緣30a和32a所限定的進氣口 34的端部34a由可成形的和堅固的金屬(如不銹鋼)形成的防結(jié)冰格柵36覆蓋，該防結(jié)冰格柵具有朝唇部30和32彎曲的邊緣，使得這些邊緣的端部接合在邊緣30a和32a的U形空間70內(nèi)。格柵36的目的是避免在進氣口34和進氣通道12內(nèi)側(cè)形成的冰，冰可以形成在格柵36的外部表面36a上。然后提供環(huán)形旁通通道38以為該通道12進給足夠空氣，盡管柵格36的外部表面36a結(jié)冰。通道38在一側(cè)上由環(huán)形壁角度引導(dǎo)件39或穩(wěn)壓室所限定，該引導(dǎo)件39或穩(wěn)壓室設(shè)置有加強肋39a并被固定到外殼14。壁39面向進氣口的一個唇部(如唇部32)被定位，其限定了通道38的另一側(cè)。也在另一唇部30旁邊提供了類似的第二旁通通道40 (然而為了避免附圖過度擁擠，未示出其穩(wěn)壓室)。防結(jié)冰格柵36的彎曲邊緣在進氣口 34兩側(cè)上限定了內(nèi)旁通表面36b，該內(nèi)旁通表面面向外殼14，從而打開進入旁通通道38或40，從而當(dāng)格柵36的外表面36a結(jié)冰時，能使旁通氣流進入。在唇部30、32以及防結(jié)冰格柵36之間橫向限定的旁通扇區(qū)Sc確定了該旁通氣流的最大流速。
[0037]在圖3中可以看出的是，每個唇部30、32都可在較大角度扇區(qū)上整體地制成，通常占據(jù)超過90°。在該實施方式中，進氣口 34具有每個占據(jù)180°的兩個上游唇部30，所述唇部彼此接觸以形成超過360°的進氣口 34 ;以類似方式，進氣口 34同樣具有每個延伸超過180°的兩個下游唇部32。順便提及，應(yīng)該觀察的是，在該實施方式中的唇部30、32在它們的邊緣30a、32a以及它們的凸耳或套環(huán)30b、32b之間具有基本矩形截面的外形。然而，在其它實施方式中，該外形可被彎曲用于唇部30、32中的一個和/或另一個。
[0038]圖3和圖4更容易地觀察格柵36如何被組裝在唇部30、32上。可以看到的是，格柵36的橫向端部邊緣50朝每個唇部30、32的U形空間70彎曲；邊緣60沿這些邊緣50的每個安裝以用作格柵36和唇部30、32之間的連接界面。
[0039]該邊緣60是以由與唇部30或32相同的金屬制成的槽形扇區(qū)部件的形式，其在格柵36的邊緣50周圍周向地延伸并因此形成凹槽61，在該凹槽中接收有格柵36的橫向端部邊緣50:它通過釬焊62被緊固到其上。
[0040]邊緣60也具有規(guī)則間隔的緊固件凸耳63，緊固件凸耳63按照凹槽61的內(nèi)邊緣朝外殼14徑向地延伸。這樣，當(dāng)格柵36的邊緣50被緊固在邊緣60的凹槽61內(nèi)以及邊緣60被接收在唇部30、32的U形空間70內(nèi)，緊固件凸耳63沿唇部30、32的外壁延伸。緊固件凸耳63然后通過點焊64被緊固在唇部30、32的壁上。緊固件凸耳63具有足夠長度以沿唇部30、32下降到低于防結(jié)冰格柵36的內(nèi)旁通表面36b水平的水平，從而當(dāng)在唇部30、32上組裝格柵36時允許工具通過。
[0041]通過使用薄金屬板，唇部30、32本身非常緊湊并且格柵36可以非常緊湊的方式組裝在唇部30、32上。對于給定的總體尺寸，因此可以提供較大旁通扇區(qū)Sc。
[0042]圖5B是示出了與現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)進氣口相比這種進氣口可能產(chǎn)生的增加的圖表。在該圖中，以連續(xù)線圖解地描繪了本發(fā)明的進氣口，而以虛線描繪現(xiàn)有技術(shù)的進氣口。
[0043]在現(xiàn)有技術(shù)的進氣口中，以固體材料加工或由復(fù)合材料制成的唇部90更厚。此夕卜，該材料很難成形，使得由唇部90的邊緣(其中接收有格柵的橫向端部邊緣93)形成的U形空間91具有很大的曲率半徑R’，通常為約5毫米到約10毫米的范圍內(nèi)。因此，在現(xiàn)有技術(shù)的進氣口內(nèi)，在唇部90和格柵92之間的旁通扇區(qū)Sc’更小。
[0044]相反，在本發(fā)明的進氣口，由于金屬板的良好成形性能，唇部30、32更精細(xì)并形成具有較小曲率半徑R的U形形狀70:因此可以獲得約2毫米或更小的曲率半徑R。在這種情況下，格柵36的橫向端部邊緣50可更接近唇部30、32的壁被安裝在唇部30、32上，即更靠近進氣口的中平面。因此，在本發(fā)明的進氣口中，唇部30、32和格柵36之間的旁通扇區(qū)Sc大于現(xiàn)有技術(shù)的進氣口。
[0045]本發(fā)明所描述的實施方式以非限制性描述示出，并且根據(jù)該描述本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地修改這些實施方式或可以想象仍保持在本發(fā)明的范圍內(nèi)其它的實施方式。
[0046]特別地，在以上的詳細(xì)描述中，進氣口唇部沿進氣通道的環(huán)形開口 12a在發(fā)動機的整個外圍延伸:然而，當(dāng)進氣通道的外開口僅在發(fā)動機外圍的一小部分上延伸時，本發(fā)明也是適用的。同樣，當(dāng)進氣通道具有軸向而非徑向的外部開口時，本發(fā)明也是適用的。此外，以上描述使用了直升機為示例，但本發(fā)明可自然地變換到具有進氣口的任何其它燃?xì)鉁u輪機，該進氣口具有旁通裝置并設(shè)置有柵格。
[0047]此外，這些實施方式的各種特點可以單獨地使用或它們可彼此組合。當(dāng)它們組合時，特征可以如上所述或以其它方式結(jié)合，本發(fā)明不限于在本說明書中描述的特定組合。特別地，除非相反地指定，參考任一特定實施方式描述的特征可以類似方式應(yīng)用到任何其它實施方式中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于直升機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的進氣口，該發(fā)動機具有壓縮機(10)和為壓縮機(10)提供空氣的通道(12)，該通道在其上游端經(jīng)由所述進氣口(34)打開，該進氣口包括: ?進氣口唇部(30、32);以及 ?安裝在所述進氣口唇部(30、32)的外端(30a、32a)上的防結(jié)冰格柵(36)，該柵格插入在進入進氣口(34)的氣流中； 所述進氣口的特征在于，至少一個進氣口唇部(30、32)由薄金屬板形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣口，其特征在于，形成所述至少一個進氣口唇部(30、32)的所述薄金屬板的厚度小于1.5毫米，并且優(yōu)選地小于0.8毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的進氣口，其特征在于，所述至少一個進氣口唇部(30、32)的外端(30a、32a)具有U形曲線，以及防結(jié)冰格柵(36)的邊緣￠0)接合在以這種方式限定的U形空間(70)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任一所述的進氣口，其特征在于，防結(jié)冰格柵(36)的邊緣(60)設(shè)置有被緊固到所述至少一個進氣口的唇部(30、32)的緊固件凸耳(63)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一所述的進氣口，其特征在于，防結(jié)冰柵格(36)的邊緣(60)設(shè)置有被緊固到所述至少一個進氣口的唇部(30、32)的連續(xù)緊固件珠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5任一所述的進氣口，其特征在于，防結(jié)冰格柵(36)的邊緣(60)通過焊接點(64)被緊固到所述至少一個進氣口的唇部(30、32)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6任一所述的進氣口，其特征在于，所述防結(jié)冰格柵(36)到所述至少一個進氣口的唇部(30、32)的連接不采用粘合劑結(jié)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7任一所述的進氣口，其特征在于，防結(jié)冰格柵(36的邊緣(60)是與防結(jié)冰格柵(36)的主體分離的部件，格柵的邊緣￠0)被緊固到格柵(36)的主體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的進氣口，其特征在于，格柵的邊緣￠0)通過釬焊￠2)被緊固到防結(jié)冰格柵(36)的主體。
10.一種直升機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其具有根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的進氣口(34)。
【文檔編號】F02C7/055GK104507810SQ201380039984
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】保羅-艾蒂安·杰科塔特, 尼古拉斯·布羅特, 帕斯卡爾·萊布魯思克, 蒂里·維格茲 申請人:渦輪梅坎公司