DE1296021B - Vorrichtung zum Schutz eines Lufteinlasses gegen Fremdkoerper, insbesondere bei Flugzeugstrahltriebwerken - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schutz eines Lufteinlasses gegen Fremdkörper, insbesondere bei Flugzeugstrahltriebwerken.
• Eine der Gefahrenquellen beim Betriebe von mit Gasturbinen angetriebenen Flugzeugen in geringer Flughöhe liegt in der Möglichkeit einer schweren Beschädigung der Turbinenschaufeln durch Vögel, die durch den Lufteinlaß in das Triebwerk gelangen.
• Es sind bereits verschiedene Vorschläge für Schutzeinrichtungen gemacht worden, die Kraftmaschinen dieser Art gegen das Eindringen von Vögeln schützen sollen; im allgemeinen zeigt sich jedoch, daß je wirksamer diese Schutzeinrichtungen hinsichtlich ihrer Schutzwirkung sind, um so mehr dadurch die Kennwerte des Lufteinlasses im Sinne einer Verschlechterung der Triebwerkseigenschaften beeinflußt werden. Weiterhti können zusätzliche Nachteile durch Vergrößerung des Gewichts, Erhöhung des Strömungswiderstandes oder durch Vereisung auftreten.
• Ziel der Erfindung ist, eine Vorrichtung zum Schutz gegen Fremdkörper zu schaffen, die ein Optimum in dem Verhältnis von Schutzwirkung zu Verlusten oder Verschlechterung des Triebwerksverhaltens ergibt.
• Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch zahlreiche, sich über den Einlaßquerschnitt erstreckende, relativ zu der Strömung durch den Einlaß von vorn nach hinten geneigt verlaufende Drähte.
• Ein zusätzliches Kennzeichen einer speziellen Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Drähte an ihrem vorderen Ende mit einer stoßdämpfenden Vorrichtung verbunden sind.
• Bei einer bevorzugten Anordnung sind die Drähte derart angeordnet, daß sie innerhalb einer im wesentlichen konischen Fläche liegen. Einige der Drähte können aber auch in einer getrennten konischen Fläche angeordnet sein.
• Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung schematisch veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Axialquerschnitt durch einen Teil einer Flugzeug-Gasturbomaschine, gezeigt ist der Lufteinlaß mit einer Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 bis 5 unterschiedliche wahlweise Anordnungen der Drähte der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung.
• Nach der F i g. 1 ist der Einlaß einer Gasturbine in Form einer ringförmigen Luftführung 1 ausgebildet, deren Form durch einen zentralen Konus 2 und eine äußere Ring-Haube 3 bedingt ist und durch deren ringförmigen lichten Querschnitt Luft einem Kompressor zugeführt wird, der Einlaß-Leitschaufeln 4 und Rotorschaufeln 5 aufweist.
• Zwischen dem Konus 2 und der äußeren Haube 3 sind in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnete Drähte 6 in im wesentlichen radialen Ebenen gespannt; die Drähte sind von der äußeren Hülle nach rückwärts unter einem Winkel x von etwas weniger als 90° relativ zu der Achse der Kraftmaschine bzw. der Luftströmungsrichtung im Einlaß angeordnet. Die rückwärtigen Enden der Drähte sind an Verankerungen 7 innerhalb des Konus 2 befestigt, während ihre vorderen Enden durch die innere Wand der Ringhaube hindurchführen und mit einer federbelasteten Stoßabsorbervorrichtung 8 verbunden sind.
• Gemäß der Erfindung erstreckt sich also ein konisches »Einzelstab«-Gitter aus Drähten über den Maschineneinlaß, so daß dieses Gitter den Einlaß für irgendeinen Fremdkörper sperrt, der Teile der hinter dem Gitter liegenden Maschine beschädigen könnte; das Drahtgitter hat jedoch keinen wesentlichen Einfluß auf die Kennwerte des Einlasses. Ein großer Vogel beispielsweise wird durch die Drähte elastisch abgefangen und durch diese Drähte so weit zerschnitten, daß seine Teile ohne irgendwelche nennenswerten Beschädigungen von der Maschine »verdaut« werden können. Die Neigung der Drähte wirkt ferner in dem Sinne, daß der Vogel oder seine Teile nach der Innenseite in Richtung auf die Füße der Rotorschaufeln geführt werden, die den Aufprallschlägen wesentlich besser widerstehen können als die äußeren Abschnitte der Schaufeln. Die Verwendung von stoßdämpfenden Befestigungsvorrichtungen am vorderen Ende der Drähte trägt weiterhin dazu bei, daß irgendein Drahtbruch mit viel größerer Wahrscheinlichkeit an dem rückwärtigen Ende der Drähte eintritt (wenn er sich überhaupt ereignet) und es unmöglich ist, daß lose nach hinten ragende Drahtenden in Kollision mit den Kompressorschaufeln kommen können und diese Schaufeln beschädigen.
• Es sind unterschiedliche Anordnungen möglich. So kann man beispielsweise mehr als eine Reihe von Drähten verwenden, oder in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Drähte müssen nicht unbedingt auf der gleichen konischen Fläche liegen. So können aufeinanderfolgende Drähte parallel zueinander angeordnet sein, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist; man kann auch Drähte mit unterschiedlichen Neigungen anordnen, wie dies die F i g. 3 bis 5 zeigen. Normalerweise sind zwei Reihen besonders günstig, es kann aber auch Fälle geben, in denen mehrere solche aufeinanderfolgenden Reihen vorteilhaft sind.
• Bei Maschinen mit einer äußeren Umgehungsgasführung kann der vordere Befestigungspunkt der Drähte auf dem zentralen Konus des ringförmigen Einlasses liegen, und die Drähte können etwa radial über den Einlaß schräg nach rückwärts so gespannt sein, daß sie einen Fremdkörper in Richtung auf die Umgehungsgasführung ablenken. In solch einem Fall wird die Stoßdämpfungsvorrichtung vorzugsweise in oder an dem zentralen Konus angeordnet.
• Schließlich müssen die Drähte nicht straff über dem Einlaßquerschnitt gespannt sein; ein gewisses Durchhängen ist durchaus gestattet, wobei die Drähte in der Einlaßströmung eine Seillinienform annehmen können. Dies kann vorteilhaft sein, weil es eine gewisse selbsttätige Eisreinigung möglich macht, wenn auch die Wahrscheinlichkeit für eine einwandfreie völlige Eisreinigung nur klein ist. Auf jeden Fall kann in anderen Fällen für das Enteisen eine Vibration oder ein Aufheizen der Drähte vorgesehen werden.
• Ein gewisses Abweichen von einer genau gleichmäßigen radial-schrägen Anordnung der Drähte ist manchmal zweckmäßig; so können zwei Drähte an ihren inneren Enden einen gemeinsamen Befestigungspunkt haben und sich zusätzlich geneigt zueinander über den Einlaßquerschnitt erstrecken, um die äußere Haube in zwei in Umfangsrichtung voneinander entfernten Punkten zu treffen. Schließlich können auch in Umfangsrichtung verlaufende zusätzliche Drähte vorgesehen werden, um dem Drahtgitter die Form eines Spinnennetzes zu geben.
• Die Ausbildung der Stoßdämpfungsvorrichtung, an welche die radialen Drähte angeschlossen werden, ist nicht kritisch; diese Stoßdämpfervorrichtung kann eine Vorrichtung nach dem Stauchhülsen- oder dem Metallstreckprinzip sein, die sich insbesondere wegen ihrer Leichtigkeit empfehlen.
• Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei ringförmigen Einlässen begrenzt; sie ist auch bei Einlässen mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt anwendbar, ebenso bei Nischen- oder Seiteneinlässen, wie sie an der Außenhaut einer Flugzeugzelle vorgesehen werden; auch bei irgendwelchen anderen Einlässen, die zu verhältnismäßig empfindlichen Konstruktionsteilen führen, kann die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung mit Vorteil verwendet werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Schutz eines Lufteinlasses gegen das Eindringen von Fremdkörpern, insbesondere bei Flugzeugstrahltriebwerken, g ek e n n z e i c h n e t durch zahlreiche, sich über den Einlaßquerschnitt (1) erstreckende, relativ zu der Strömung durch den Einlaß von vorne nach hinten geneigt verlaufende Drähte (6). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Drähte (6) mit ihrem vorderen Ende an eine Stoßdämpfervorrichtung (8) angeschlossen sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (6) mit Umfangsabstand angeordnet sind und von einem Zentralkörper radial nach außen zu der Außenhülle (3) des Einlasses (1) verlaufen. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (6) von der Außenhülle (3) aus nach rückwärts geneigt angeordnet sind. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für einen Einlaß mit einer äußeren Umgehungsgasführung, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung mit Abstand nebeneinander angeordneten Drähte radial nach auswärts über den Eimaß verlaufen und in Richtung auf die Umgehungsgasführung nach rückwärts geneigt sind. 6. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Drähte (6) ein Gitter bilden, das innerhalb einer im wesentlichen konischen Fläche liegt. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Sätze von Drähten in zwei mit Abstand voneinander liegenden konischen Flächen angeordnet sind (F i g. 2). B. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Drähte in parallelen Reihen angeordnet sind. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Drähte gemeinsame Befestigungspunkte haben (F i g. 4 und 5).