Входное устройство вспомогательной силовой установки с шумоподавляющим направляющим аппаратом

009545 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к вспомогательным силовым установкам для летательных аппаратов, и в частности к входным устройствам для таких силовых установок. Уровень техники Как известно, современные летательные аппараты оснащаются многочисленными электрическими и электронными устройствами, для функционирования которых необходимы источники электроэнергии. К таким устройствам относятся системы жизнеобеспечения и кондиционирования, а для пассажирских летательных аппаратов - также различные приборы и аппараты, создающие удобства и комфорт для пассажиров. Хотя источником электроэнергии часто служат генераторы, приводимые двигателями летательного аппарата, современные пассажирские летательные аппараты оснащаются вспомогательными силовыми установками (ВСУ) в качестве запасных, вспомогательных или дополнительных источников электропитания. ВСУ используются в качестве источников электроэнергии для бортовых систем и агрегатов при нахождении летательного аппарата на стоянке, в полете, при выполнении руления или во время посадки. ВСУ представляет собой газотурбинный двигатель, устанавливаемый в хвостовом обтекателе или в отсеке шасси летательного аппарата, т.е. внутри летательного аппарата, вследствие чего ВСУ должна иметь входное устройство для подвода в него наружного воздуха, а также выхлопное устройство для отвода выхлопных газов. В состав ВСУ, как правило, входит устройство подвода воздуха в компрессор(входная камера), сам компрессор, камера сгорания, в которой имеются форсунки первого и второго контура подачи топлива, турбина и выхлопное устройство для отвода газов, а также вал, на котором установлены компрессор и камера сгорания и который соединен с редуктором, а через него - с генератором. При вращении вала воздух засасывается через канал входного устройства на вход компрессора, сжимается компрессором, смешивается с топливом в камере сгорания и воспламеняется, в результате чего образуются сжатые горячие газы. При прохождении через турбину эти газы расширяются и покидают ВСУ через выхлопное устройство. Расширяясь, горячие сжатые газы приводят во вращение турбину, вал и компрессор. Длина, ширина и форма входного устройства обычно зависят от положения воздухозаборного отверстия, ВСУ, а также конструктивных элементов, частей или агрегатов, которые могут располагаться между воздухозаборным отверстием и входной камерой ВСУ. Так, воздухозаборное отверстие обычно располагается впереди ВСУ таким образом, чтобы обеспечить движение воздушного потока, направляемого в ВСУ, по наиболее плавной траектории. Входное устройство обычно снабжается заслонкой с соответствующим приводом, предназначенной для закрытия и открытия воздухозаборного отверстия. Входная камера ВСУ может быть расположена ниже или выше воздухозаборного отверстия или на одном уровне с ним. Если воздухозаборное отверстие располагается выше ВСУ, то входное устройство ВСУ может иметь первый искривленный участок, изгибающийся вниз от прямого участка входного устройства и далее соединяющийся со вторым искривленным участком, который может изгибаться вправо или влево от первого искривленного участка. И наоборот, если воздухозаборное отверстие располагается ниже ВСУ, то входное устройство ВСУ может иметь первый искривленный участок, изгибающийся вверх от прямого участка входного устройства и далее соединяющийся со вторым искривленным участком, который может изгибаться вправо или влево от первого искривленного участка. ВСУ создает высокий уровень шума снаружи летательного аппарата. Этот шум особенно неприятен и даже вреден при включении ВСУ в режиме питания бортовых систем перед взлетом. Поэтому входное устройство ВСУ должно не только обеспечивать равномерность потока воздуха на вход ВСУ, но и снижать уровень шума, распространяющегося через воздухозаборное отверстие ВСУ. Для этого во входных устройствах с изгибом было предложено использовать шумоподавляющие направляющие аппараты, называемые также аэроакустическими, располагающиеся в зоне изгиба и искривленные соответственно кривизне этого изгиба. Хотя это решение зарекомендовало себя довольно эффективным с точки зрения управления воздушным потоком и снижения распространения шума, однако оно не вполне удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям в случае входных устройств с двумя искривленными участками,например, когда воздухозаборное отверстие располагается выше входной камеры ВСУ, и, соответственно, расположенный внутри входного устройства канал подвода воздуха к ВСУ должен иметь два искривленных участка. Принимая во внимание, что наличие двух изгибов внутри входного устройства при выполнении направляющего аппарата по обычной схеме вызывает сильные возмущения потока, характеризуемые коэффициентом неравномерности потока, измеряемым во входной камере, известные направляющие аппараты во входных устройствах с двумя искривленными участками показали себя неудовлетворительно. Краткое изложение сущности изобретения В основу настоящего изобретения была положена задача направляющего аппарата для входного устройства с двумя изгибами, которая уменьшала бы уровень шума, распространяющегося через воздухозаборное отверстие ВСУ, одновременно обеспечивая эффективный и равномерный подвод воздуха во входную камеру ВСУ. Для решения этой задачи предлагается входное устройство ВСУ для летательного аппарата, снабженное удлиненными направляющими элементами и содержащее прямой участок, первый-1 009545 искривленный участок и второй искривленный участок, расположенные внутри входного устройства между воздухозаборным отверстием и входной камерой ВСУ, причем второй искривленный участок имеет первую изогнутую по кривой боковую стенку и вторую изогнутую по кривой боковую стенку, более короткую, чем первая стенка, первый искривленный участок расположен между прямым участком и вторым искривленным участком, который изогнут по кривой, отличающееся тем, что направляющий аппарат включает в себя группу шумоподавляющих элементов, расположенных на прямом участке входного устройства и проходящих по горизонтали между противоположными боковыми частями прямого участка, и группу изогнутых аэродинамических (поворачивающих поток) элементов, расположенных на втором искривленном участке вблизи указанной входной камеры и проходящих по вертикали между верхней и нижней частями второго искривленного участка, причем каждый из изогнутых аэродинамических элементов выполнен концентричным по отношению к кривой изгиба второго искривленного участка. Выполнение направляющего аппарата в виде двух групп различных направляющих элементов, а именно одной группы, состоящей из шумоподавляющих элементов, и второй группы, состоящей из аэродинамических элементов (лопаток), кривизна которых соответствует кривизне второго искривленного участка входного устройства, позволяет получить, во входном устройстве ВСУ с двумя искривленными участками, равномерное распределение скоростей воздушного потока во входной камере ВСУ, что обеспечивает повышение рабочих характеристик ВСУ и уменьшение уровня шума, распространяющегося через воздухозаборное отверстие. Направляющие элементы имеют форму дефлекторов. Группа шумоподавляющих элементов может включать верхний и нижний шумоподавляющие элементы, расположенные таким образом, чтобы делить прямой участок по горизонтали на проходы для воздушного потока, имеющие одинаковую высоту. Верхний шумоподавляющий элемент может быть длиннее нижнего шумоподавляющего элемента и может заходить на первый искривленный участок, если первый искривленный участок выполнен с искривлением вниз; если же первый искривленный участок выполнен с искривлением вверх, то нижний шумоподавляющий элемент может быть длиннее верхнего шумоподавляющего элемента. Группа изогнутых аэродинамических элементов направляющего аппарата может включать первый аэродинамический элемент, расположенный по радиусу посередине между по меньшей мере первым внешним радиусом, определяемым кривизной кривой изгиба первой боковой стенки второго искривленного участка и по меньшей мере первым внутренним радиусом, определяемым кривизной кривой изгиба второй боковой стенки второго искривленного участка, а также второй аэродинамический элемент, расположенный по радиусу посередине между первым аэродинамическим элементом и второй боковой стенкой. В этом варианте второй аэродинамический элемент предпочтительно короче первого аэродинамического элемента. Канал предлагаемого в изобретении входного устройства предпочтительно имеет, по существу, прямоугольное сечение в горизонтальной плоскости таким образом, что длина его верхней и нижней стенок в сечении превышает длину его боковых стенок. Кривая изгиба боковых стенок не обязательно должна быть постоянной, она может состоять из нескольких различающихся дугообразных отрезков, однако важно, чтобы кривизна элементов направляющего аппарата (направляющих лопаток) соответствовала кривизне второго искривленного участка. Так,если кривая изгиба любой из двух или обеих боковых стенок состоит из нескольких различающихся дугообразных отрезков, первый аэродинамический элемент состоит из стольких же криволинейных частей,которые расположены по радиусу посередине между внешними радиусами, определяемыми кривизной соответствующих дугообразных отрезков кривой изгиба первой боковой стенки второго искривленного участка, и по меньшей мере первым внутренним радиусом, определяемым соответствующими вторыми различающимися дугообразными отрезками кривой изгиба второй боковой стенки второго искривленного участка, или несколькими внутренними радиусами, определяемыми соответствующими вторыми различающимися дугообразными отрезками кривой изгиба второй боковой стенки второго искривленного участка. В варианте, когда кривая изгиба любой из двух или обеих боковых стенок состоит из нескольких различающихся дугообразных отрезков, первая криволинейная часть первого аэродинамического элемента расположена по радиусу посередине между первым внешним радиусом, определяемым кривизной первого дугообразного отрезка кривой изгиба первой боковой стенки, и по меньшей мере одним первым внутренним радиусом, определяемым кривизной первого дугообразного отрезка кривой изгиба второй боковой стенки второго искривленного участка, а вторая криволинейная часть первого аэродинамического элемента расположена по радиусу посередине между вторым внешним радиусом, определяемым кривизной второго дугообразного отрезка кривой изгиба первой боковой стенки, и по меньшей мере вторым внутренним радиусом, определяемым кривизной второго дугообразного отрезка кривой изгиба второй боковой стенки.-2 009545 Краткое описание чертежей В нижеприведенном описании раскрывается объект изобретения и варианты его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано: на фиг. 1 - схематический вид сверху в аксонометрии варианта выполнения предлагаемого в изобретении входного устройства, на котором показана его внутренняя часть; на фиг. 2 - схематический частичный вид сбоку, на котором показан прямой участок входного устройства со стороны воздухозаборного отверстия входного устройства; на фиг. 3 - схематический частичный вид сбоку, на котором показан прямой участок входного устройства в направлении воздухозаборного отверстия входного устройства; на фиг. 4 - схематический вид снизу в аксонометрии варианта выполнения направляющего аппарата с изогнутыми аэродинамическими элементами, показанными на фиг. 1. Перечень приведенных на чертежах ссылочных обозначений 1 - входное устройство; 1 а - прямой участок входного устройства; 1b - первый искривленный участок входного устройства; 1 с - второй искривленный участок входного устройства; 2 - воздухозаборное отверстие; 2 а, 2b, 2 с - проходы для воздушного потока; 3 - входная камера ВСУ; 4 - первый шумоподавляющий элемент направляющего аппарата; 5 - второй шумоподавляющий элемент направляющего аппарата; 6 - первый изогнутый аэродинамический элемент направляющего аппарата; 6 а - первая криволинейная часть первого аэродинамического элемента; 6b - вторая криволинейная часть первого аэродинамического элемента; 7 - второй изогнутый аэродинамический элемент направляющего аппарата; 7 а - первая криволинейная часть второго аэродинамического элемента; 7b - вторая криволинейная часть второго аэродинамического элемента; 8 - первая боковая стенка второго искривленного участка; 9 - вторая боковая стенка второго искривленного участка;a1 - кривая изгиба первой боковой стенки;a1a - первый дугообразный отрезок кривой изгиба первой боковой стенки;a1b - второй дугообразный отрезок кривой изгиба первой боковой стенки; а 2 - кривая изгиба второй боковой стенки; а 2 а - первый дугообразный отрезок кривой изгиба второй боковой стенки; а 2b - второй дугообразный отрезок кривой изгиба второй боковой стенки;Rext - первый внешний радиус первого дугообразного отрезка кривой изгиба первой боковой стенки;Rext' - второй внешний радиус второго дугообразного отрезка кривой изгиба первой боковой стенки;Rint - первый внутренний радиус первого дугообразного отрезка кривой изгиба второй боковой стенки;Rint' - второй внутренний радиус второго дугообразного отрезка кривой изгиба второй боковой стенки;R1 - радиус, определяющий положение первой криволинейной части первого аэродинамического элемента;R1' - радиус, определяющий положение второй криволинейной части первого аэродинамического элемента;R2 - радиус, определяющий положение первой криволинейной части второго аэродинамического элемента;R2' - радиус, определяющий положение второй криволинейной части второго аэродинамического элемента. Варианты осуществления изобретения На фиг. 1-4 схематически показан вариант предлагаемого в настоящем изобретении входного устройства. Как показано на фиг. 1, входное устройство 1 имеет, по существу, прямоугольное поперечное сечение и содержит прямой участок 1 а, первый искривленный участок 1b и второй искривленный участок 1 с,расположенные внутри входного устройства между воздухозаборным отверстием 2 и входной камерой 3 ВСУ, которая сама по себе известна и на чертежах не показана. Прямой участок 1 а соединяется с первым искривленным участком 1b, который выполнен с искривлением вниз и соединяется со вторым искривленным участком 1 с, выполненным с искривлением влево. Между боковыми стенками прямого участка 1 а входного устройства 1 горизонтально расположены верхний 4 и нижний 5 шумоподавляющие элементы направляющего аппарата. Поскольку первый искривленный участок 1b входного устройства 1 выполнен с искривлением вниз, верхний шумоподавляющий элемент 4 несколько длиннее, чем нижний шумоподавляющий элемент 5, и заходит на первый ис-3 009545 кривленный участок 1b. Второй искривленный участок 1 с имеет первую боковую стенку 8, изогнутую по кривой a1, и вторую боковую стенку 9, изогнутую по кривой а 2. Вторая боковая стенка 9 короче первой боковой стенки 8. На втором искривленном участке 1 с вблизи входной камеры 3 расположены два изогнутых аэродинамических, т.е. поворачивающих поток, элемента 6, 7 направляющего аппарата. Аэродинамические элементы 6, 7 направляющего аппарата расположены вертикально между верхней и нижней стенками второго искривленного участка 1 с. Один, т.е. первый, изогнутый аэродинамический элемент 6 направляющего аппарата расположен по радиусу посередине между первой боковой стенкой 8 и второй боковой стенкой 9, примерно в середине второго искривленного участка 1 с, а второй изогнутый аэродинамический элемент 7 направляющего аппарата располагается между первым аэродинамическим элементом 6 и второй боковой стенкой 9 второго искривленного участка 1 с. Второй аэродинамический элемент 7 направляющего аппарата короче первого аэродинамического элемента 6. Оба аэродинамических элемента 6, 7 направляющего аппарата изогнуты в соответствии с кривизной линии изгиба второго искривленного участка. Как можно видеть на фиг. 1 и 4, первый аэродинамический элемент 6 направляющего аппарата состоит из первой криволинейной части 6 а и второй криволинейной части 6b. Первая криволинейная часть 6 а первого аэродинамического элемента 6 направляющего аппарата расположена по радиусу R1 посередине между первым внешним радиусом Rext, определяемым кривизной первого дугообразного отрезкаa1a кривой изгиба a1 первой боковой стенки, и первым внутренним радиусом Rint, определяемым кривизной первого дугообразного отрезка а 2 а кривой изгиба а 2 второй боковой стенки второго искривленного участка 1 с. Вторая криволинейная часть 6b первого изогнутого аэродинамического элемента 6 направляющего аппарата расположена по радиусу R1' посередине между вторым внешним радиусом Rext',определяемым кривизной второго дугообразного отрезка a1b кривой изгиба a1 первой боковой стенки, и вторым внутренним радиусом Rint', определяемым кривизной второго дугообразного отрезка а 2b кривой изгиба а 2 второй боковой стенки. На фиг. 4 показано возможное геометрическое соотношение между кривизной второго искривленного участка 1 с и двух аэродинамических элементов 6, 7 в варианте осуществления входного устройства, показанном на фиг. 1. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 4,R1, т.е. радиус первой криволинейной части 6 а первого аэродинамического элемента 6, примерно равен 59 см,R1', т.е. радиус второй криволинейной части 6b первого аэродинамического элемента 6, примерно равен 150 см,R2, т.е. радиус первой криволинейной части 7 а второго аэродинамического элемента 7, примерно равен 45 см,R2', т.е. радиус второй криволинейной части 7b второго аэродинамического элемента 7, примерно равен 115 см,a1a, т.е. первый дугообразный отрезок кривой изгиба первой боковой стенки, имеет размер дуги примерно 26,8,a1b, т.е. второй дугообразный отрезок кривой изгиба первой боковой стенки, имеет размер дуги примерно 10,5,а 2 а, т.е. первый дугообразный отрезок кривой изгиба второй боковой стенки, имеет размер дуги примерно 26,3,а 2b, т.е. второй дугообразный отрезок кривой изгиба второй боковой стенки, имеет размер дуги примерно 10,1. Как показано на фиг. 2 и 3, верхний шумоподавляющий элемент 4 и нижний шумоподавляющий элемент 5 направляющего аппарата расположены таким образом, что прямой участок 1 а разделен по горизонтали на проходы 2 а, 2b, 2 с для воздуха. Для борьбы с распространением звуковых волн через воздухозаборное отверстие 2 продольные оси шумоподавляющих элементов 4, 5 направляющего аппарата слегка расходятся в направлении их свободных концов, т.е. проходы для воздуха имеют меньшее поперечное сечение у воздухозаборного отверстия 2 по сравнению с поперечным сечением на свободных концах шумоподавляющих элементов 4, 5 направляющего аппарата. Так, продольная ось верхнего шумоподавляющего элемента может быть отклонена от продольной оси верхней стенки прямого участка 1 а входного устройства примерно на 1,7. Расхождение между продольной осью верхнего шумоподавляющего элемента 4 и продольной осью нижнего шумоподавляющего элемента 5 может составлять примерно 2,6. Отклонение продольной оси нижнего шумоподавляющего элемента 5 от продольной оси нижней стенки прямого участка 1 а входного устройства может составлять примерно 2,7. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Входное устройство (1) вспомогательной силовой установки (ВСУ) для летательного аппарата,снабженное шумоподавляющим направляющим аппаратом и содержащее прямой участок (1 а), первый искривленный участок (1b) и второй искривленный участок (1 с), расположенные внутри входного устройства между воздухозаборным отверстием (2) и входной камерой (3) ВСУ, причем второй искривленный участок (1 с) имеет первую изогнутую по кривой (a1) боковую стенку (8) и вторую изогнутую по кривой (а 2) боковую стенку (9), более короткую, чем первая стенка (8), первый искривленный участок(1b) расположен между прямым участком (1 а) и вторым искривленным участком (1 с), который изогнут по кривой, и в канале входного устройства расположены удлиненные направляющие элементы (4, 5, 6,7), отличающееся тем, что направляющий аппарат включает в себя группу шумоподавляющих элементов(4, 5), расположенных на прямом участке (1 а) входного устройства (1) и проходящих по горизонтали между противоположными боковыми частями прямого участка (1 а), и группу изогнутых аэродинамических элементов (6, 7), расположенных на втором искривленном участке (1 с) вблизи указанной входной камеры (3) и проходящих по вертикали между верхней и нижней частями второго искривленного участка(1 с), причем каждый из изогнутых аэродинамических элементов (6, 7) выполнен концентричным по отношению к кривой изгиба второго искривленного участка (1 с). 2. Входное устройство ВСУ по п.1, отличающееся тем, что группа шумоподавляющих элементов (4,5) направляющего аппарата включает верхний (4) и нижний (5) шумоподавляющие элементы, расположенные таким образом, чтобы делить прямой участок (1 а) по горизонтали на проходы (2 а, 2b, 2 с) для воздушного потока. 3. Входное устройство ВСУ по п.2, отличающееся тем, что первый искривленный участок (1b) входного устройства (1) выполнен с искривлением вниз, а верхний шумоподавляющий элемент (4) выполнен более длинным, чем нижний (5), и заходит на первый искривленный участок (1b). 4. Входное устройство ВСУ по п.1, отличающееся тем, что первый искривленный участок (1b) входного устройства (1) выполнен с искривлением вверх, а нижний шумоподавляющий элемент (5) выполнен более длинным, чем верхний (4), и заходит на первый искривленный участок (1b). 5. Входное устройство ВСУ по п.1, отличающееся тем, что группа изогнутых аэродинамических элементов (6, 7) направляющего аппарата включает первый аэродинамический элемент (6), расположенный по радиусу (R1) посередине между по меньшей мере первым внешним радиусом (Rext), определяемым кривизной кривой (a1) изгиба первой боковой стенки второго искривленного участка (1 с) и по меньшей мере первым внутренним радиусом (Rint), определяемым кривизной кривой (а 2) изгиба второй боковой стенки второго искривленного участка (1 с), а также второй аэродинамический элемент (7), расположенный по радиусу (R2) посередине между первым аэродинамическим элементом (6) и второй боковой стенкой (9). 6. Входное устройство ВСУ по п.5, отличающееся тем, что кривая (a1) изгиба первой боковой стенки состоит из нескольких первых различающихся дугообразных отрезков (a1a, a1b), а первый аэродинамический элемент (6) состоит из нескольких криволинейных частей (6 а, 6b), число которых равно числу первых дугообразных отрезков (a1a, a1b) и которые расположены по радиусу (R1) посередине между внешними радиусами (Rext, Rext'), определяемыми кривизной соответствующих первых дугообразных отрезков (a1a, a1b) кривой (a1) изгиба первой боковой стенки второго искривленного участка (1 с), и по меньшей мере первым внутренним радиусом (Rint), определяемым кривизной кривой (а 2) изгиба второй боковой стенки второго искривленного участка (1 с). 7. Входное устройство ВСУ по п.5, отличающееся тем, что первая криволинейная часть (6 а) первого аэродинамического элемента (6) расположена по радиусу (R1) посередине между первым внешним радиусом (Rext), определяемым кривизной первого дугообразного отрезка (a1a) кривой (a1) изгиба первой боковой стенки, и первым внутренним радиусом (Rint), определяемым кривизной первого дугообразного отрезка (а 2 а) кривой (а 2) изгиба второй боковой стенки второго искривленного участка (1 с), а вторая криволинейная часть (6b) первого аэродинамического элемента (6) расположена по радиусу (R1') посередине между вторым внешним радиусом (Rext'), определяемым кривизной второго дугообразного отрезка(a1b) кривой (a1) изгиба первой боковой стенки, и вторым внутренним радиусом (Rint'), определяемым кривизной второго дугообразного отрезка (а 2b) кривой (а 2) изгиба второй боковой стенки. 8. Входное устройство ВСУ по п.5, отличающееся тем, что первая криволинейная часть (7 а) второго аэродинамического элемента (7) расположена по радиусу (R2) посередине между радиусом (R1) первого аэродинамического элемента, определяемым кривизной первого дугообразного отрезка (а 1 а) кривой (a1) изгиба первой боковой стенки, и первым внутренним радиусом (Rint), определяемым кривизной первого дугообразного отрезка (а 2 а) кривой (а 2) изгиба второй боковой стенки второго искривленного участка(1 с), а вторая криволинейная часть (7b) второго аэродинамического элемента (7) расположена по радиусу(R2') посередине между радиусом (R1') первого аэродинамического элемента, определяемым кривизной второго дугообразного отрезка (a1b) кривой (a1) изгиба первой боковой стенки, и вторым внутренним радиусом (Rint'), определяемым кривизной второго дугообразного отрезка (а 2b) кривой (а 2) изгиба вто-5 009545 рой боковой стенки. 9. Входное устройство ВСУ по любому из пп.5-7, отличающееся тем, что второй аэродинамический элемент (7) короче первого аэродинамического элемента (6). 10. Входное устройство ВСУ по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что его канал имеет, по существу, прямоугольное сечение в горизонтальной плоскости.