×
03.07.2018
218.016.6a21

Газотурбинная силовая установка летательного аппарата

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002659426
Дата охранного документа
02.07.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к малоразмерным газотурбинным двигателям летательных аппаратов. Газотурбинная силовая установка летательного аппарата содержит расположенные в корпусе воздухозаборный канал с полым центральным обтекателем, стойками и антиобледенительным устройством, двигатель с выходным валом, планетарный редуктор с механизмом переключения и стартер-генератор, расположенный в полости центрального обтекателя и выполненный в виде обратимой электрической машины, статор которой закреплен на корпусе, а ротор - через планетарный редуктор подключен к выходному валу двигателя. Согласно изобретению обратимая электрическая машина снабжена системой охлаждения с каналами подвода и отвода охлаждающего воздуха, стойки воздухозаборного канала выполнены полыми, центральный обтекатель снабжен внутренней обечайкой, а антиобледенительное устройство выполнено в виде воздушной полости, образованной между обечайкой и центральным обтекателем, подключенной через переключатель к каналу отвода охлаждающего воздуха из системы охлаждения обратимой электрической машины и сообщенной с внутренними полостями стоек, причем упомянутые полости стоек сообщены с воздухозаборным каналом через калиброванные отверстия, выполненные в боковых стенках стоек. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы и экономичности газотурбинной силовой установки за счет использования в антиобледенительном устройстве тепла, полученного в системе охлаждения обратимой электрической машины. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к малоразмерным газотурбинным двигателям летательных аппаратов.

Известна силовая установка летательного аппарата, содержащая расположенные в корпусе полый центральный обтекатель с антиобледенительным устройством, двигатель с выходным валом и расположенный в полости центрального обтекателя электрогенератор, статор которого закреплен на корпусе, а ротор подключен к выходному валу двигателя (патент США №6137082).

В известной силовой установке центральный обтекатель выполнен вращающимся вместе с выходным валом двигателя, электрогенератор выполнен в виде дисковых обмоток, между которыми расположен диск с постоянными магнитами, установленный с возможностью свободного вращения, причем ротор генератора закреплен непосредственно на выходном валу двигателя, а антиобледенительное устройство выполнено в виде электронагревательных элементов, установленных на лопастях движущего винта и крыльях летательного аппарата.

Известное устройство достаточно сложно в исполнении. Невозможность отключения электрогенератора в нормальных условиях полета приводит к снижению экономичности силовой установки, поэтому область применения этого антиобледенительного устройства ограничена винтовыми летательными аппаратами.

Известна газотурбинная силовая установка летательного аппарата, содержащая расположенные в корпусе воздухозаборный канал с полым центральным обтекателем и антиобледенительным устройством, двигатель с выходным валом и генератор, расположенный в полости центрального обтекателя и выполненный в виде электрической машины, статор которой закреплен на корпусе, а ротор подключен к выходному валу двигателя (заявка США №2012/0025676). В известной силовой установке электрогенератор расположен в полости центрального обтекателя и охлаждается за счет естественного теплообмена наружной поверхности обтекателя с наружным воздухом. При этом часть электроэнергии, вырабатываемой электрогенератором, отбирается для использования в электронагревательных элементах антиобледенительного устройства.

Недостатком известной газотурбинной силовой установки является отсутствие системы охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей среды, что может привести к перегреву части обмоток генератора и тем самым существенно снижает надежность работы всей силовой установки.

Известна газотурбинная силовая установка летательного аппарата, содержащая расположенные в корпусе воздухозаборный канал с центральным и периферийным обтекателями, двигатель с выходным валом и антиобледенительное устройство, выполненное в виде воздушной полости, образованной между обтекателем и обечайкой, сообщенной с каналами подвода горячей среды и каналами отвода воздуха в воздухозаборный канал (патент РФ №2575676). В известной силовой установке винтового летательного аппарата обечайка антиобледенительного устройства, выполненная в виде внешней кольцевой оболочки, установлена снаружи периферийного обтекателя.

Недостатком известного антиобледенительного устройства является то, что выполнение обечайки в виде внешней кольцевой оболочки невозможно использовать для центрального обтекателя газотурбинной силовой установки летательного аппарата в связи со сложностью надежного крепления кольцевой конической или сферической оболочки на центральном обтекателе.

Известна газотурбинная силовая установка летательного аппарата, содержащая расположенные в корпусе воздухозаборный канал с полым центральным обтекателем и антиобледенительным устройством, двигатель с выходным валом, планетарный редуктор с механизмом переключения и генератор, расположенный в полости центрального обтекателя и выполненный в виде обратимой электрической машины, статор которой закреплен на корпусе, а ротор - через планетарный редуктор подключен к выходному валу двигателя (заявка США №2016/0229549). В известной силовой установке антиобледенительное устройство выполнено в виде электронагревательных элементов, размещенных на элементах конструкции летательного аппарата, которые обдуваются внешним воздушным потоком. Электронагревательные элементы питаются от электрической машины, работающей в режиме генератора, расположенной в полости центрального обтекателя и приводимой от выходного вала газотурбинного двигателя.

Обратимая электрическая машина в известной силовой установке выполнена небольшой мощности, т.к. используется в качестве вспомогательного генератора, предназначенного для питания электронагревательных элементов антиобледенительного устройства и может быть использована в аварийных случаях для работы в качестве электродвигателя. Поэтому она не имеет системы охлаждения с принудительной подачей охлаждающей среды, что снижает надежность работы силовой установки и антиобледенительного устройства из-за возможного перегрева обмоток электрической машины и выхода ее из строя.

При размещении в полости центрального обтекателя обратимой электрической машины, выполняющей функции пускового двигателя газотурбинной силовой установки и основного электрогенератора этой силовой установки, электрическая машина должна быть повышенной мощности. В связи с этим для надежной и бесперебойной работы электрической машины требуется обеспечить ее эффективное охлаждение с принудительной подачей охлаждающей среды, при этом развитые поверхности центрального обтекателя и стоек воздухозаборного канала нуждаются в эффективной надежной защите от льдообразования.

Техническая проблема заключается в необходимости обеспечения эффективного охлаждения электрической машины и снижения вероятности обледенения обтекаемых поверхностей воздухозаборного канала.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы силовой установки, а также повышение экономичности газотурбинной силовой установки за счет использования в антиобледенительном устройстве тепла, полученного в системе охлаждения обратимой электрической машины.

Этот технический результат достигается за счет того, что газотурбинная силовая установка летательного аппарата содержит расположенные в корпусе воздухозаборный канал с полым центральным обтекателем, стойками и антиобледенительным устройством, двигатель с выходным валом, планетарный редуктор с механизмом переключения и стартер-генератор, расположенный в полости центрального обтекателя и выполненный в виде обратимой электрической машины, статор которой закреплен на корпусе, а ротор - через планетарный редуктор подключен к выходному валу двигателя.

Согласно изобретению обратимая электрическая машина снабжена системой охлаждения с каналами подвода и отвода охлаждающего воздуха, стойки воздухозаборного канала выполнены полыми, центральный обтекатель снабжен внутренней обечайкой, а антиобледенительное устройство выполнено в виде воздушной полости, образованной между обечайкой и центральным обтекателем, подключенной через переключатель к каналу отвода охлаждающего воздуха из системы охлаждения обратимой электрической машины и сообщенной с внутренними полостями стоек, причем упомянутые полости стоек сообщены с воздухозаборным каналом через калиброванные отверстия, выполненные в боковых стенках стоек.

Существенность отличительных признаков газотурбинной силовой установки летательного аппарата подтверждается тем, что только совокупность всех конструктивных признаков, описывающая изобретение, позволяет достичь технический результат изобретения - повышение надежности и экономичности газотурбинной силовой установки за счет использования в антиобледенительном устройстве тепла, полученного в системе охлаждения обратимой электрической машины.

Пример реализации изобретения поясняется чертежами, где

на фиг. 1 - представлена носовая часть газотурбинной силовой установки летательного аппарата;

на фиг. 2 - показан продольный разрез стойки воздухозаборного канала;

на фиг. 3 - показан разрез стойки по Б-Б.

Газотурбинная силовая установка летательного аппарата содержит расположенные в корпусе 1 (фиг. 1) воздухозаборный канал 2 с полым центральным обтекателем 3 и стойками 4, двигатель 5 с выходным валом 6, планетарный редуктор 7 с механизмом переключения 8 и стартер-генератор 9, расположенный в полости центрального обтекателя 3. Стартер-генератор 9 выполнен в виде обратимой электрической машины 10, статор 11 которой закреплен на корпусе 1, а ротор 12 - через планетарный редуктор 7 подключен к выходному валу 6 двигателя 5.

Обратимая электрическая машина 10 снабжена системой охлаждения 13, имеющей канал подвода охлаждающего воздуха 14, сообщенный с источником давления воздуха, в данном случае с полостью 15 компрессора низкого давления 16, и канал отвода охлаждающего воздуха 17, подключенный через переключатель 18 к атмосфере.

Стойки 4 воздухозаборного канала 2 выполнены полыми, причем внутренние полости 19 (фиг. 3) стоек 4 сообщены с воздухозаборным каналом 2 через калиброванные отверстия 20 (фиг. 2), выполненные в боковых стенках 21 стоек. Центральный обтекатель 3 снабжен внутренней обечайкой 22, установленной с образованием между центральным обтекателем 3 и обечайкой 22 воздушной полости 23, подключенной через переключатель 18 к каналу отвода охлаждающего воздуха 17 из системы охлаждения 13 обратимой электрической машины 10.

Сообщенные между собой воздушная полость 23 и внутренние полости 19 стоек 4 образуют антиобледенительное устройство, предназначенное для обогрева обтекаемых поверхностей центрального обтекателя 3 и стоек 4 и предотвращения образования на этих поверхностях льда.

Работа газотурбинной силовой установки осуществляется следующим образом. При запуске газотурбинной силовой установки раскрутка двигателя 5 осуществляется обратимой электрической машиной 10, работающей в режиме электродвигателя и передающей крутящий момент через ротор 12 и планетарный редуктор 7 на выходной вал 6 двигателя 5. После запуска двигателя 5 планетарный редуктор 7 с помощью механизма переключения 8 переводится в режим передачи крутящего момента с выходного вала 6 двигателя 5 к ротору 12 обратимой электрической машины 10, которая переводится на режим работы в качестве генератора, обеспечивающего энергоснабжение системы управления силовой установки и приводов всех ее агрегатов.

Воздух под давлением из полости 15 компрессора низкого давления 16 по каналу подвода охлаждающего воздуха подается в систему охлаждения 13 обратимой электрической машины 10, охлаждает обмотки статора 11 и ротора 12 и отводится по каналу отвода охлаждающего воздуха 17 через переключатель 18 в атмосферу.

При полете летательного аппарата в условиях обледенения нагретый воздух из канала отвода охлаждающего воздуха 17 через переключатель 18 подается в воздушную полость 23, образованную между центральным обтекателем 3 и обечайкой 22, нагревает поверхность центрального обтекателя 3, предотвращая образование на ней льда. Из воздушной полости 23 нагретый воздух поступает во внутренние полости 19 стоек 4, нагревает обтекаемые поверхности стоек 4 и через калиброванные отверстия 20 в боковых стенках 21 выбрасывается в проточную часть воздухозаборного канала 2, повышая температуру всасываемого воздуха.

Описанное выше размещение стартер-генератора в полости центрального обтекателя газотурбинной силовой установки малоразмерного летательного аппарата, оптимизирующее весогабаритные характеристики силовой установки, позволяет повысить экономичность силовой установки за счет использования в антиобледенительном устройстве тепла, полученного в системе охлаждения обратимой электрической машины, и отсутствия дополнительного отбора воздуха из газовоздушного тракта двигателя для антиобледенительной системы.

Газотурбинная силовая установка летательного аппарата, содержащая расположенные в корпусе воздухозаборный канал с полым центральным обтекателем, стойками и антиобледенительным устройством, двигатель с выходным валом, планетарный редуктор с механизмом переключения и стартер-генератор, расположенный в полости центрального обтекателя и выполненный в виде обратимой электрической машины, статор которой закреплен на корпусе, а ротор - через планетарный редуктор подключен к выходному валу двигателя, отличающаяся тем, что обратимая электрическая машина снабжена системой охлаждения с каналами подвода и отвода охлаждающего воздуха, стойки воздухозаборного канала выполнены полыми, центральный обтекатель снабжен внутренней обечайкой, а антиобледенительное устройство выполнено в виде воздушной полости, образованной между обечайкой и центральным обтекателем, подключенной через переключатель к каналу отвода охлаждающего воздуха из системы охлаждения обратимой электрической машины и сообщенной с внутренними полостями стоек, причем упомянутые полости стоек сообщены с воздухозаборным каналом через калиброванные отверстия, выполненные в боковых стенках стоек.
Газотурбинная силовая установка летательного аппарата
Газотурбинная силовая установка летательного аппарата
Газотурбинная силовая установка летательного аппарата
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 46.
10.09.2013
№216.012.6765

Авиационная силовая установка на базе топливных элементов

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к авиационной силовой установке на базе топливных элементов. Авиационная силовая установка содержит воздушный винт, электродвигатель, батарею твердооксидных топливных элементов и устройство поддержания ее рабочей температуры. Воздушный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492116
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.10.2013
№216.012.7423

Способ измерения термогазодинамических параметров потока

Изобретение относится к области радиационной пирометрии, в частности к измерению параметров радиационного излучения, особенно к измерению параметров высокотемпературных потоков. Способ измерения термогазодинамических параметров потока включает формирование измерительного канала, измерение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495388
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a65

Поршневой двигатель с компрессионным зажиганием и способ его работы

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет расширить диапазон рабочих режимов двигателя с компрессионным зажиганием за счет повышения устойчивости воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре ДВС. Техническим результатом является упрощение конструкции двигателя и снижение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496995
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a67

Двигатель внутреннего сгорания и способ его работы

Изобретение относится к области двигателестроения и обеспечивает низкоэмиссионное сгорание топливовоздушной смеси, снижает риск взрыва топливовоздушной смеси. Техническим результатом является упрощение конструкции двигателя, повышение надежности и снижение токсичности продуктов сгорания....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496997
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.01.2014
№216.012.9c6b

Камера сгорания газотурбинного двигателя и способ ее работы

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус, жаровую трубу с зонами горения и разбавления, систему подачи топлива, систему подачи первичного и вторичного потоков воздуха, снабженную устройством воздействия на поток вторичного воздуха в полости кольцевого канала между стенками...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505749
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.03.2014
№216.012.ad72

Бесконтактный магнитный электростатический подшипник

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в подшипниковых узлах. Изобретение позволяет создать подшипник, имеющий высокий срок службы и обеспечивающий высокую устойчивость к осевым и радиальным нагрузкам при минимизации габаритов и веса. Кроме этого,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510117
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.04.2014
№216.012.bab7

Камера сгорания газотурбинного двигателя и способ ее работы

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус, расположенную в корпусе перфорированную жаровую трубу с зонами горения и разбавления, систему подачи топлива, систему подачи первичного и вторичного потоков воздуха и устройство зажигания топливовоздушной смеси. Система подачи потоков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513527
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.05.2014
№216.012.c3e6

Кольцевая малоэмиссионная камера сгорания газотурбинного двигателя

Кольцевая малоэмиссионная камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус с расположенной в нем кольцевой жаровой трубой, включающей две отстоящие друг от друга кольцевые оболочки, соединенные между собой в передней по потоку части жаровой трубы фронтовым устройством, систему подачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515909
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c713

Ротор с компенсатором дисбаланса

Ротор с компенсатором дисбаланса содержит рабочее колесо ступени турбомашины и компенсатор дисбаланса колеса в виде балансировочного груза, выполненного в форме сегмента с круговыми внешней и внутренней поверхностями и стопорным элементом. Ротор имеет, по меньшей мере, с одной стороны в теле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516722
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.06.2014
№216.012.cbfa

Способ определения характеристик композиционного материала

Изобретение относится к области измерения, в частности определения механических свойств материалов. Способ заключается в возбуждении колебаний образца композиционного материала в виде прямоугольной пластины со свободными краями и определении частот и картин форм собственных колебаний пластины....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517989
Дата охранного документа: 10.06.2014
Показаны записи 1-6 из 6.
10.05.2018
№218.016.4f3d

Пневматическое устройство для испытания конструкции двигателя летательного аппарата на ударное воздействие

Изобретение относится к области технической физики, а именно к пневматическим устройствам для испытания конструкции двигателя летательного аппарата на ударное воздействие и может быть использовано при экспериментальных исследованиях и стендовых испытаниях на устойчивость элементов конструкции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652658
Дата охранного документа: 28.04.2018
11.03.2019
№219.016.d6fc

Узел опоры газотурбинного двигателя

Изобретение относится к энергетическому и транспортному машиностроению, в частности к системам смазки подшипниковых опор газотурбинных двигателей, и может быть использовано для подачи масла в подшипники, например межроторные подшипники высокотемпературных авиационных газотурбинных двигателей....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002293193
Дата охранного документа: 10.02.2007
29.04.2019
№219.017.40f9

Способ изготовления блинга газотурбинного двигателя электронно-лучевой сваркой

Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки, в частности к способу изготовления блинга газотурбинного двигателя электронно-лучевой сваркой. Способ изготовления блинга газотурбинного двигателя электронно-лучевой сваркой из заготовок в виде лопаток с хвостовиками и с элементами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395376
Дата охранного документа: 27.07.2010
18.05.2019
№219.017.5973

Способ изготовления заготовки пустотелой лопатки для газотурбинного двигателя

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при изготовлении пустотелой лопатки для газотурбинного двигателя. Способ изготовления заготовки пустотелой лопатки газотурбинного двигателя включает выполнение выборки под крышку в боковине лопатки, установку в нее крышки и сварку....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002423216
Дата охранного документа: 10.07.2011
09.06.2019
№219.017.76a0

Направляющий аппарат осевого компрессора

Изобретение относится к области конструирования газотурбинных двигателей, преимущественно, конструированию узла статора осевого компрессора. Направляющий аппарат содержит полукольца, выполненные с заплечиками, и консольные лопатки. Полки лопаток зафиксированы с помощью полуколец, на внутренней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002273769
Дата охранного документа: 10.04.2006
04.10.2019
№219.017.d20c

Система крепления вспомогательного оборудования к газотурбинному двигателю летательного аппарата

Изобретение относится к области авиационного машиностроения, а конкретно к системам крепления вспомогательного оборудования к газотурбинному двигателю летательного аппарата. Система крепления вспомогательного оборудования к газотурбинному двигателю летательного аппарата содержит пилон, имеющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701980
Дата охранного документа: 02.10.2019
+ добавить свой РИД