一种发动机进气防护装置制造方法
【专利摘要】本发明属于直升机发动机进气防护领域，涉及对直升机发动机进气系统的改进。本装置包括左右两侧主减防砂活动整流罩组件[1]、防砂滤组件[2]、进气管道组件[3]、防砂引气系统以及防砂滤电气控制和指示系统。本发明的主减活动整流罩外形优化后，增加了美感，减小了直升机气动性能影响，本发明的进气管道内形优化后，减少了发动机进气压力损失。本发明提高了砂尘分离的效率，砂尘分离效率≥94.5%。本发明降低了发动机功率损失：发动机功率损失≤5%。
【专利说明】一种发动机进气防护装置
【技术领域】
[0001]本发明属于直升机发动机进气防护领域，涉及对直升机发动机进气系统的改进。【背景技术】
[0002]直升机发动机的进气防护问题，国外在五、六十年代就进行了大量研究，而国内近三十年来才开始重视这个问题。南航和608所合作研制了 Z8直升机的防砂滤；哈飞成功研制了 Z9直升机的防砂滤；这两种防砂滤均属于三维惯性分离装置。Z9直升机的防砂滤是仿制英国颇尔(PALL)公司的第一代产品，其砂尘分离效率为86.6%左右，发动机功率损失为10%左右。目前存在的问题是，安装这种防砂滤对发动机的功率损失影响较大，同时防砂滤的砂尘分离效率无法满足直升机和发动机更高的使用要求。
【发明内容】
[0003]本发明专利的目的:
[0004]提出一种新型高效的发动机进气防护装置，解决直升机在恶劣环境下的发动机进气防护问题。提高直升机使用性能，降低发动机维护费用，延长发动机使用寿命，降低直升机运行成本。
[0005]本发明专利的技术方案:
[0006]一种新型高效发动机进气防护装置，包括左右两侧主减防砂活动整流罩组件1、防砂滤组件2、进气管道组件3、防砂引气系统、防砂滤电气控制和指示系统，其中，
[0007]所述左右两侧防砂滤组件2对称安装在左右主减防砂活动整流罩组件I上，在左右两侧防砂滤组件2上部边缘装有铰链4，通过铰链4与上部固定整流罩连接，防砂滤组件2箱体上安装有涡流管7、尾管10、排砂管8和引气接头9 ；
[0008]所述左右主减速器活动整流罩组件I通过左侧和下部锁组件6与机体连接，其上装有防砂滤组件2和脚踏盒组件5 ；
[0009]所述进气管道组件3连接在防砂滤组件2内侧，另一端与发动机的进气道对接；
[0010]所述排砂引气系统通过软管将发动机排砂引气管路18的引气接头19，与防砂滤组件2上的引气接头9相连；
[0011]所述防砂滤电气控制和指示系统包括引气切断活门的控制、将防砂滤工作信息传给EECU和防砂滤工作指示，在发动机性能达到某个临界状态时，自动切断发动机排砂引气，保护直升机安全。
[0012]本发明的优点:
[0013]本发明的主减活动整流罩外形优化后，增加了美感，减小了直升机气动性能影响，本发明的进气管道内形优化后，减少了发动机进气压力损失。本发明提高了砂尘分离的效率，砂尘分离效率> 94.5%。本发明降低了发动机功率损失:发动机功率损失< 5%。新型防砂装置增重13.96kg，原用防砂装置增重17.94kg。本发明提高冰雪情况下的工作能力:安装新型防砂装置后，在EASA CS-29和CCAR-29部附录C规定的结冰条件下，发动机或进气系统不会产生不利于发动机运转或引起严重损失的冰积聚(预计各种飞行条件冰积聚产生的压力损失最大不超过7%)，可以满足直升机不经意进入结冰条件的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明结构组成示意图；
[0015]图2为防砂滤组件的结构示意图；
[0016]图3为本发明的工作原理图
[0017]图4为本发明在某型直升机上的安装示意图；
【具体实施方式】
[0018]一种新型高效发动机进气防护装置，包括左右两侧主减防砂活动整流罩组件1、防砂滤组件2、进气管道组件3、防砂引气系统、防砂滤电气控制和指示系统。新型高效发动机进气防护装置结构(左侧)组成见图1。
[0019]所述左右两侧防砂滤组件2对称安装在左右主减防砂活动整流罩组件I上，与整流罩组件一起拆装，在上部边缘装有铰链4，通过铰链4与上部固定整流罩连接。防砂滤组件2箱体上安装有涡流管7和尾管10、排砂管8、引气接头9等。防砂滤组件2结构示意见图2。
[0020]所述左右主减速器活动整流罩组件I用于安装新型防砂滤组件2，安装脚踏盒组件5，为新型防砂滤提供结构连接部件。同时主减速器活动整流罩组件I作为直升机机上维护口盖，对主减舱内设备进行检查维护时，可以打开整流罩左侧和下部锁组件6，使整个整流罩组件绕铰链轴转动打开，便于直升机的日常维护工作。
[0021]所述进气管道组件3连接在防砂滤组件2内侧，另一端与发动机的进气道对接。进气管道3的形状是CFD软件优化的结果，以减少发动机的进气损失。
[0022]所述排砂P2引气系统采用从发动机压气机引出具有一定压力的P2空气作动力，将防砂滤中沉集的砂尘引射排出机外。通过软管将发动机P2排砂引气管路18的引气接头19，与防砂滤组件2上的引气接头9相连。
[0023]所述防砂滤电气控制系统主要包括引气切断活门的控制、将防砂滤工作信息传给EECU和防砂滤工作指示。在发动机性能达到某个临界状态时，自动切断发动机排砂引气，保护直升机安全。
[0024]工作原理:发动机进气防护装置的工作原理如图2所示。单个惯性分离器元件由一个涡流管7和一个涡流器尾管10组成。涡流管7固定在防砂滤箱体的外侧壁11上，涡流管尾管10固定在防砂滤箱体的内侧壁12上。涡流管7是一种有内涡旋通道的管形整体构件，在管壁内前半部有固定的螺旋形叶片，后半部是空管。在发动机吸气效应的作用下，外界空气进入涡流管7。在涡流管7中，由固定的螺旋叶片给含砂气体一个径向速度和切向速度，造成旋涡，使大部分尘粒靠惯性离心力的作用甩向管壁，并通过与同心的涡流器尾管10外壁间的环形通道排到防砂滤的排砂管8中；而清洁的空气留在管子的中心部位，并从涡流器尾管10的内通道流入发动机进口。排砂管8中的砂粒由发动机引来的P2空气在引射喷嘴13的作用下引射出机外。
[0025]外形优化创新:取消原主减活动整流罩上的发动机进气口，对主减活动整流罩外形进行优化，与直升机主减舱外形有机结合，减小气动阻力，兼顾防砂滤箱体外形设计。新型防砂滤箱体结构采用弧形面板，与优化后的主减活动整流罩外形有机结合。增加美感，同时主减活动整流罩外形上的优化，有助于减小气动影响，以保证最佳的直升机气动性能。
[0026]性能指标:新型防砂装置的砂尘分离效率为94.5%，发动机功率损失为5%左右。(对应海平面ISA+15°C发动机最大功率状态，引气量为25g/s，按IS012103-1:A4粗砂试验)
[0027]下面结合附图对本发明专利做进一步详细描述，请参阅图1至图4。
[0028]主减防砂活动整流罩主体设计为U字型结构，中间的U形开口用于安装新型防砂滤组件，在活动整流罩下部中间位置安装脚踏盒组件5，前部中间位置安装有锁组件6，连接前部滑油进气整流罩16，下部用两个锁组件6固定在飞机主减平台17的锁钩上。在活动整流罩内部安装有撑杆组件，用于整流罩开启时的支撑。
[0029]防砂滤组件2是由内外两层弧形面板组成的一个箱式结构，内部由加强框隔开，形成多个腔以获得最佳的扫气流分配。内外面板上分布有538个涡流管7和尾管10，互相对应安装。
[0030]每个防砂滤组件2的上部带有两个铰链安装支架，用于铰链4的安装。通过铰链4和锁机构6将装有防砂滤的主减防砂活动整流罩组件I安装到直升机上。
[0031]在防砂滤的侧面安装有引气管路，引气管路的一端引气接头9通过软管连接到直升机发动机的P2引气管路接头19上，另一端带有引气喷嘴13，由发动机P2引气，通过排砂管8，将防砂滤箱体内的砂尘引射到外部。排砂管8是可折叠的，在发动机维护时，需要先将防砂滤排砂管8折起，然后才能打开发动机整流罩。折叠部分采用铰链形式。
[0032]进气管道组件3包括进气管道、卡紧环箍14、密封件三部分。其中进气管道主要用于发动机的进气传输，在进气管道的后部端头装有卡紧环箍14，用于保证与防火墙后发动机进气道的合理对接。为保证发动机进气道的密封在其与防砂滤之间安装密封件，用于两零件之间的密封。
[0033]实施例:
[0034]请参阅图4，图4为本新型高效防砂装置安装于某型直升机上的安装示意图。
[0035]某型直升机使用环境多为沙漠地区，因此选装了这种新型高效防砂装置。这种装置可与基本型的主减活动整流罩组件互换。
[0036]发动机进气防砂滤组件2是发动机进气道唯一的固定式进气口。每台发动机进气道前各有一个防砂滤组件2，左右成对称布局。
[0037]防砂滤组件2采用螺钉与主减防砂活动整流罩组件I及进气管道组件3连接。整体采用铰链4和锁机构6与主减固定整流罩15、散热器整流罩16及主减平台17连接。
[0038]由于主减速器活动整流罩结构外型复杂，零件成型困难，在设计时采用复合材料蜂窝夹层结构。复合材料为DHS216-370.20，内部加强布为ECS2003.20。外部复合材料层压板区厚度为1.8mm,蜂窝为NH-1-2.75-32-10,内部与新型防砂滤连接部分层压板厚度为3mm。蜂窝边缘一般采用30度斜角，在锁边界和脚踏盒5边界考虑零件刚度问题，蜂窝边界设计为直角。层压板铺层位于蜂窝的上下面外侧。
[0039]为保证进气管道有足够的刚度、强度，同时考虑重量问题，采用复合材料，材料为预浸布DHS216-213.30 (5层)厚度1.0_，加强区采用DHS216-311.61 (4层)厚度0.8_。为保证进气道刚度在进气道横向增加3个加强铺层图和I个纵向加强区，同时将与新型防砂滤连接区铺层厚度加强设计为1.8mm。
[0040]排砂P2引气系统工作原理:来自左、右发动机的P2空气经双路单向活门分成两路，一路通往直升机加温系统，另一路进入排砂P2引气系统。排砂P2引气管路18连接有引气切断活门。只要引气切断活门打开，引气通过防火墙上的P2引气接头19连接软管分别进入左、右发动机的防砂滤引气管路，在P2空气压力的引射作用下，防砂滤组件中收集的尘砂被排出机外。当弓丨气切断活门关闭时，P2引气中断，排砂停止。
[0041]防砂滤电气控制指示系统包括:主减防砂活动整流罩分离插头、插座、三位控制开关、指示灯、发动机主告警控制盒、断路器、防火墙板上的分离插头、继电器等。当安装防砂装置时，连接主减防砂活动整流罩上的分离插头和插座，给发动机EE⑶一个防砂滤输入信号，以便于重新调整Ng限制；控制开关控制P2引气切断活门状态；指示灯指示防砂滤工作状态；通过安装在发动机承力板下部的发动机主告警控制盒，当系统探测到一侧发动机出现Λ Ng>0.8%时，自动关闭排砂P2引气；其它电气设备辅助完成电气控制系统功能。
【权利要求】
1.一种新型高效发动机进气防护装置，其特征是，本装置包括左右两侧主减防砂活动整流罩组件[I]、防砂滤组件[2]、进气管道组件[3]、防砂引气系统以及防砂滤电气控制和指示系统，其中， 所述左右两侧防砂滤组件[2]对称安装在左右主减防砂活动整流罩组件[I]上，在左右两侧防砂滤组件[2]上部边缘装有铰链[4]，通过铰链[4]与上部固定整流罩连接，防砂滤组件[2]箱体上安装有涡流管[7]、尾管[10]、排砂管[8]和引气接头[9]； 所述左右主减速器活动整流罩组件[I]通过左侧和下部锁组件[6]与机体连接，其上装有防砂滤组件[2]和脚踏盒组件[5]； 所述进气管道组件[3]连接在防砂滤组件[2]内侧，另一端与发动机的进气道对接；所述排砂引气系统通过软管将发动机排砂引气管路[18]的引气接头[19]，与防砂滤组件[2]上的引气接头[9]相连； 所述防砂滤电气控制和指示系统包括引气切断活门的控制、将防砂滤工作信息传给EECU和防砂滤工作指示，在发动机性能达到某个临界状态时，自动切断发动机排砂引气，保护直升机安全。
【文档编号】F02C7/04GK103821615SQ201210464543
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】夏玉娟, 刘锐, 罗道国, 李昊晗, 顾巍 申请人:哈尔滨飞机工业集团有限责任公司