ES2265405T3 - Protector de entrada de aire de motores de reaccion provisto de medios de descongelacion. - Google Patents
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Abstract
Protector de entrada de aire (9) de motor a reacción (1), en particular para aeronave, provista de medios de descongelación de su borde de ataque y que comporta a este efecto: - un borde de ataque (16) hueco que delimita una cámara periférica anular interna (18), cerrada por una pared interna (17) y provista de al menos un orificio (21) que pone en comunicación dicha cámara anular (18) con el exterior; y - un conducto de alimentación de aire caliente (10), apto para ser empalmado, en su extremidad trasera opuesta a dicho borde de ataque (16), a un circuito de aire caliente bajo presión (14) y, en su extremidad delantera hacia dicho borde de ataque (16), a un inyector (12) que inyecta un flujo (20) de dicho aire caliente bajo presión en dicha cámara anular (18), de modo que dicho flujo de aire caliente circule en dicha cámara anular (18) calentándola antes de escaparse al exterior a través de dicho orificio de comunicación (21), estando dicho orificio de comunicación (21) calibrado para permitir la evacuación hacia el exterior sólo de una parte (22) de dicho flujo de aire caliente en circulación en dicha cámara anular (18), siendo la otra parte (23) de dicho flujo llevada a recircular en dicha cámara anular (18), caracterizado porque: - en el interior de dicha cámara anular (18) debajo de dicho inyector (12) está previsto un mezclador (19) para formar, en todo momento, la mezcla (24) del flujo de aire caliente (20) en curso de inyección por dicho inyector (12) con la parte (23) de dicho flujo de aire en recirculación, inyectado anteriormente; y - dicho mezclador (19) comporta unos medios para poner dicha mezcla de flujo de aire (24) en rotación en remolino sobre sí misma, a modo de un ciclón, y es apto para homogeneizar la temperatura de dicha mezcla de flujo de aire (24).
Description
Protector de entrada de aire de motores de
reacción provisto de medios de descongelación.
La presente invención se refiere a la
descongelación de los protectores de entrada de aire de motores a
reacción, en particular de los motores de aeronaves.
Es sabido que, en caso de necesidad (prevención
contra la formación de hielo o eliminación de hielo ya formado), el
borde de ataque del protector de entrada de aire de dichos motores
es descongelado por calentamiento con el aire caliente bajo
presión, procedente de dicho motor y llevado a dicho borde de ataque
por un circuito de circulación de aire caliente bajo presión.
A este efecto, dicha caperuza de entrada de aire
comporta, de modo conocido, por ejemplo en la patente
US-A-4688745,
- -
- un borde de ataque hueco que delimita una cámara periférica anular interna, cerrada por una pared interna (o marco) y provista de al menos un orificio que pone en comunicación dicha cámara interna con el exterior; y
- -
- un conducto de alimentación de aire caliente, apto para ser empalmado, en su extremidad trasera opuesta a dicho borde de ataque, a un circuito de aire caliente bajo presión y, en su extremidad delantera hacia dicho borde de ataque, a un inyector que inyecta un flujo de dicho aire caliente bajo presión en dicha cámara anular.
Así, dicho flujo de aire caliente circula en
dicha cámara anular calentándola antes de escaparse al exterior a
través de dicho orificio de comunicación.
Se ha observado que, en los protectores de
entrada de aire conocidos de este tipo, el calentamiento no era
homogéneo en dicha cámara anular. En efecto, cerca de dicho inyector
las paredes de dicha cámara anular son llevadas a una temperatura
muy elevada (varios cientos de grados celsius) mientras que las
zonas de esta cámara alejadas de dicho inyector están sometidas a
temperaturas relativamente bajas. Resulta entonces que cerca del
inyector las paredes de dicha cámara anular corren el riesgo de ser
dañadas, mientras que la descongelación no es óptima para dichas
zonas alejadas del inyector.
La presente invención tiene por objeto remediar
estos inconvenientes.
Con este fin, según la invención, el protector
de entrada de aire de motor a reacción, en particular para
aeronave, provisto de medios de descongelación de su borde de ataque
y que comporta a este efecto:
- -
- un borde de ataque hueco que delimita una cámara periférica anular interna, cerrada por una pared interna y provista de al menos un orificio que pone en comunicación dicha cámara anular con el exterior; y
- -
- un conducto de alimentación de aire caliente, apto para ser empalmado, en su extremo trasero opuesto a dicho borde de ataque, a un circuito de aire caliente bajo presión y, en su extremo delantero hacia dicho borde de ataque, a un inyector que inyecta un flujo de dicho aire caliente bajo presión en dicha cámara anular, de modo que dicho flujo de aire caliente circule en dicha cámara anular calentándola antes de escaparse al exterior a través de dicho orificio de comunicación,
es notable
porque:
- -
- dicho orificio de comunicación está calibrado para permitir la evacuación hacia el exterior solamente de una parte de dicho flujo de aire caliente en circulación en dicha cámara anular, siendo la otra parte de dicho flujo llevada a recircular en esta cámara anular; y
- -
- está previsto, en el interior de dicha cámara anular, un mezclador para formar, en todo momento, la mezcla de flujo de aire caliente en curso de inyección por dicho inyector con la parte de dicho flujo de aire en recirculación, inyectado anteriormente.
Así, la presente invención permite homogeneizar
la temperatura del flujo de aire en circulación en la cámara
anular, teniendo como consecuencia la supresión de los puntos
calientes cerca del inyector y una mejor descongelación de las
partes del borde de ataque del protector alejadas de este
último.
En un modo de realización particularmente
simple, dicho mezclador puede presentar una forma particular
alargada, de preferencia la forma de un tubo, cuyos dos extremos
están abiertos, recibiendo dicho mezclador, en su extremo superior
dispuesto enfrentado con dicho inyector, a la vez dicho flujo de
aire caliente en curso de inyección y dicha parte de dicho flujo de
aire en recirculación y suministrando dicha mezcla a su extremo
inferior, opuesto a dicho inyector.
Se observará que, en el ámbito de la presente
invención, dicho mezclador pueda presentar cualquier forma que
permita obtener una mezcla homogénea de dichos dos flujos.
De preferencia, para poder ser fácilmente
alojado en dicha cámara anular, dicho mezclador está curvado en
porción de anillo, en correspondencia con la forma de dicha cámara
anular.
Para aumentar todavía más la homogeneización en
temperatura del flujo de aire caliente que circula en dicha cámara
anular y, por lo tanto, aumentar todavía más la eficacia de la
descongelación suprimiendo al mismo tiempo más eficazmente los
puntos calientes, es ventajoso que dicho mezclador comporte unos
medios para poner dicha mezcla de flujo de aire caliente en
rotación de remolino sobre sí misma, a la manera de un ciclón. Así,
dicho flujo de aire caliente recorre dicha cámara anular girando
sobre sí mismo.
Aunque dichos medios de puesta en rotación de
dicha mezcla de aire caliente podrían estar constituidos por unas
paletas o alabes dispuestos en el interior de dicho mezclador, es
ventajoso que sean del tipo que utiliza la energía del aire
caliente llevado por dicho conducto de alimentación.
A este efecto, dichos medios de puesta en
rotación del flujo de aire caliente pueden comportar al menos un
inyector auxiliar de aire caliente, dispuesto lateral y
tangencialmente en relación con dicho mezclador, debajo de dicho
inyector. En este caso, es ventajoso que dicho inyector auxiliar sea
alimentado con aire caliente por una derivación de dicho conducto
de entrada de aire caliente. La posición de dicho inyector auxiliar
a lo largo del mezclador, así como el ángulo de inclinación del eje
de dicho inyector auxiliar en el eje del mezclador, son parámetros
de ajuste de la puesta en rotación de la mezcla de flujos de aire
caliente. El número de inyectores auxiliares utilizados constituye
igualmente dicho parámetro.
Además, la abertura del o de los inyectores
auxiliares al nivel del mezclador presenta, de preferencia, una
forma rectangular o alargada. Esto permite generar un flujo auxiliar
que presente una presión mayor que la del flujo principal, lo que
mejora la homogeneización de la mezcla y la puesta en rotación en
remolino del flujo.
En una variante, dichos medios de puesta en
rotación de la mezcla del flujo de aire caliente, comportan al menos
un inyector auxiliar de aire caliente dispuesto al nivel de dicho
inyector. Este o estos inyector(es)
auxiliar(es) puede(n) entonces ser alimentado(s) con aire caliente, directamente por dicho conducto de alimentación, como es el caso para dicho inyector. Es entonces ventajoso que el o los inyector(es) auxi-
liar(es) forme(n) parte integrante de dicho inyector.
auxiliar(es) puede(n) entonces ser alimentado(s) con aire caliente, directamente por dicho conducto de alimentación, como es el caso para dicho inyector. Es entonces ventajoso que el o los inyector(es) auxi-
liar(es) forme(n) parte integrante de dicho inyector.
Por otra parte, dicho inyector que puede ser una
pieza solidaria o una pieza separada del mezclador, con una forma
cualquiera, está de preferencia dispuesto en la primera mitad del
mezclador.
Se comprenderá fácilmente que, gracias a la
presente invención, las tensiones térmicas sufridas por los
materiales que constituyen el borde de ataque son menos fuertes
mientras que el rendimiento de descongelación es mejor. Es entonces
posible realizar dicho borde de ataque con unos materiales más
ligeros y más económicos y disminuir la temperatura del aire
procedente del motor. Como consecuencia, se reduce el consumo de
combustible de dicho motor.
Las figuras del dibujo adjunto harán comprender
como puede realizarse la invención. En estas figuras, referencias
idénticas designan elementos semejantes.
La figura 1 muestra esquemáticamente, en
perspectiva explosionada, un motor de aeronave a reacción y sus
diferentes protecciones, estando dicho motor provisto de un
protector de entrada de aire según la presente invención.
La figura 2 es una sección transversal ampliada
de la cámara periférica anular interna de este protector, al nivel
del inyector de aire caliente, correspondiendo esta sección a la
línea II-II de la figura 1 que pasa por el eje del
conducto de alimentación de aire caliente.
La figura 3 ilustra, esquemáticamente en
perspectiva, un primer modo de realización del mezclador según la
presente invención.
La figura 4 ilustra, esquemáticamente en
perspectiva, otro modo de realización del mezclador según la
presente invención.
La figura 5 es una sección axial parcial a
través del inyector de la figura 4, según la línea
V-V de esta última.
Las figuras 6 y 7 son secciones respectivamente
según las líneas VI-VI y VII-VII de
la figura 5.
El motor de doble flujo 1 representado
esquemáticamente en la figura 1 comporta, de modo conocido, un
generador central de aire caliente 2, un ventilador 3 y unos
escalones de compresores 4, y está provisto de una fijación 5 de
suspensión a un mástil de soporte (no representado). Al motor 1
están asociados y fijados un conjunto de tobera 6, dos caperuzas
laterales 7 y 8 y un protector de entrada de aire 9.
Como se ilustra esquemáticamente en la figura 1,
el protector de entrada de aire 9 comporta un conducto interno 10,
provisto en su extremidad trasera, dirigida hacia el motor 1, de un
elemento de unión 11 y en su extremidad delantera, alojada en el
borde de ataque hueco 16 de dicho protector de entrada de aire, de
un inyector 12. Por otra parte, sobre un escalón de compresores del
motor 1 está dispuesta una toma de aire caliente bajo presión 13
que está conectada a un conducto 14, provisto, enfrentado con el
elemento de unión 11 del conducto 10, de un elemento de unión
complementario 15.
Así, cuando los elementos de unión 11 y 15
complementarios están unidos entre sí, el aire caliente bajo presión
procedente de 13 del motor 1 es encaminado por los conductos 14 y
10 hasta el inyector 12.
Como se muestra en detalle y a mayor escala en
la semisección transversal de la figura 2, el borde de ataque hueco
16 está cerrado en el lado trasero por una pared interna 17, de modo
que una cámara periférica anular interna 18 esté formada en el
interior de dicho borde de ataque 16. El inyector 12 atraviesa dicha
pared interna 17 y es acodado para desembocar en la cámara anular
18, paralelamente al borde de ataque 16. Este inyector 12 es
solidario de un collarín 25 que permite fijarlo en la pared interna
17.
Según la presente invención, en el interior de
dicha cámara anular 18 y debajo de dicho inyector 12, el protector
9 comporta un mezclador 19, alargado y dispuesto paralelamente a
dicho borde de ataque 16. El mezclador 19 está ventajosamente
formado por un tubo abierto en sus dos extremos 19M y 19V y curvado
en forma de porción de anillo, en correspondencia con la forma de
la cámara anular 18.
El inyector 12 inyecta en el mezclador 19, a
través del extremo superior 19M de éste, un flujo de aire caliente
20 que recibe del conducto 10. Por consiguiente, aire caliente cruza
dicho mezclador 19 y vuelve a salir a través del extremo inferior
19V de éste para circular en el interior de la cámara anular 18 y
recalentar el borde de ataque 16.
Al menos un orificio 21 está previsto en dicho
borde de ataque 16 para la evacuación al aire libre (flecha 22) del
aire caliente que haya circulado por el interior del borde de ataque
16. Este orificio puede igualmente estar previsto en la pared
interna 17.
En realidad, el orificio 21 está calibrado para
permitir sólo la evacuación hacia el exterior de una parte 22 del
flujo de aire caliente en circulación en la cámara anular 18, siendo
la otra parte 23 de dicho flujo llevada a recircular en dicha
cámara anular 18.
Así, la parte del flujo recirculado 23, que ha
sido anteriormente inyectada por el inyector 12 y cuya temperatura
ha bajado por transferencia al borde de ataque 16, penetra en el
mezclador 19 a través de dicho extremo superior 19M y se mezcla ahí
con el flujo 20, más caliente, en curso de inyección por el inyector
12. Por lo tanto es el flujo 24, resultante de la mezcla del flujo
caliente 20 y del flujo recirculado 23, menos caliente, que sale
del mezclador 19, a través del extremo inferior 19V, para recorrer
la cámara anular 18.
En la figura 3, se ha representado un ejemplo de
realización del mezclador 19, que comporta unos medios de puesta en
rotación en remolino del flujo de mezcla 24. En esta figura, el
mezclador tubular 19 es soportado en la cámara anular 18 (no
representada) por unas patas 26, previstas en su extremo inferior
19V, y por unas patas 27 previstas en su extremo superior 19M y
solidarias del inyector 12, que está a su vez fijado a la pared 17,
gracias al collarín 25.
El mezclador 19 de la figura 3 comporta, además,
al menos un inyector auxiliar de aire caliente 28, dispuesto
lateralmente en relación con dicho mezclador 19, entre los extremos
19M y 19V de éste. El eje 29 de dicho inyector auxiliar 28 puede
estar inclinado en relación con el mezclador 19. Este inyector
auxiliar 28 es alimentado con aire caliente por una derivación 30
del conducto de alimentación 10, recogiendo en este último un flujo
de aire caliente 31.
El flujo de aire caliente 31 pone en rotación,
sobre sí mismo, el flujo de mezcla 24 que se transforma en remolino
y recorre entonces la cámara anular 18, a modo de un ciclón.
En la variante de realización de las figuras 4 a
7, el mezclador 19 está provisto de un inyector 12, provisto de dos
cuernos de soplado laterales 32 y 33, alimentados con gas caliente
por el conducto 10, en común con el inyector 12. Los cuernos 32 y
33 sirven además para la fijación del mezclador 19 en la cámara 18
(no representada) en cooperación con las patas
26.
26.
Los cuernos laterales desembocan en el extremo
superior 19M del mezclador 19 por unos orificios excéntricos y
oblicuos 34 y 35 que forman inyectores auxiliares y que emiten
chorros de aire caliente 36 y 37, aptos para poner en rotación en
remolino al flujo de mezcla 24, como se ilustra en la figura 6.
Aunque en las figuras 4 a 7 se han representado
dos cuernos de soplado, huelga decir que el número de éstos podría
ser igual a 1, o superior a 2.
Claims (10)
1. Protector de entrada de aire (9) de motor a
reacción (1), en particular para aeronave, provista de medios de
descongelación de su borde de ataque y que comporta a este
efecto:
- -
- un borde de ataque (16) hueco que delimita una cámara periférica anular interna (18), cerrada por una pared interna (17) y provista de al menos un orificio (21) que pone en comunicación dicha cámara anular (18) con el exterior; y
- -
- un conducto de alimentación de aire caliente (10), apto para ser empalmado, en su extremidad trasera opuesta a dicho borde de ataque (16), a un circuito de aire caliente bajo presión (14) y, en su extremidad delantera hacia dicho borde de ataque (16), a un inyector (12) que inyecta un flujo (20) de dicho aire caliente bajo presión en dicha cámara anular (18), de modo que dicho flujo de aire caliente circule en dicha cámara anular (18) calentándola antes de escaparse al exterior a través de dicho orificio de comunicación (21), estando dicho orificio de comunicación (21) calibrado para permitir la evacuación hacia el exterior sólo de una parte (22) de dicho flujo de aire caliente en circulación en dicha cámara anular (18), siendo la otra parte (23) de dicho flujo llevada a recircular en dicha cámara anular (18),
caracterizado porque:
- -
- en el interior de dicha cámara anular (18) debajo de dicho inyector (12) está previsto un mezclador (19) para formar, en todo momento, la mezcla (24) del flujo de aire caliente (20) en curso de inyección por dicho inyector (12) con la parte (23) de dicho flujo de aire en recirculación, inyectado anteriormente; y
- -
- dicho mezclador (19) comporta unos medios para poner dicha mezcla de flujo de aire (24) en rotación en remolino sobre sí misma, a modo de un ciclón, y es apto para homogeneizar la temperatura de dicha mezcla de flujo de aire (24).
2. Protector de entrada de aire según la
reivindicación 1,
caracterizado porque dicho mezclador (10)
presenta dos extremos abiertos y recibe, por su extremo superior
(19M) dispuesto enfrentado con dicho inyector (12), a la vez dicho
flujo de aire caliente (20) en curso de inyección y dicha parte
(23) de dicho flujo de aire en recirculación, y suministra dicho
flujo de mezcla (24) a su extremo inferior (19V).
3. Protector de entrada de aire según la
reivindicación 2,
caracterizado porque dicho mezclador (19)
está curvado en porción de anillo, en correspondencia con la forma
de dicha cámara periférica anular interna (18).
4. Protector de entrada de aire según una de las
reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque dicho mezclador (19)
comporta unos medios para poner dicha mezcla de flujo de aire
caliente en rotación en remolino sobre sí misma, a modo de un
ciclón.
5. Protector de entrada de aire según la
reivindicación 4,
caracterizado porque dichos medios de
puesta en rotación de dicha mezcla de flujo utilizan la energía del
aire caliente en dicho conducto de alimentación (10).
6. Protector de entrada de aire según la
reivindicación 5,
caracterizado porque dichos medios de
puesta en rotación comportan al menos un inyector auxiliar de aire
caliente (28) dispuesto lateral y tangencialmente en relación con
dicho mezclador (19), debajo de dicho inyector (12).
7. Protector de entrada de aire según la
reivindicación 6,
caracterizado porque dicho inyector
auxiliar (28) es alimentado con aire caliente por una derivación
(30) de dicho conducto de alimentación (10).
8. Protector de entrada de aire según la
reivindicación 5,
caracterizado porque dichos medios de
puesta en rotación de la mezcla de flujo comportan al menos un
inyector auxiliar de aire caliente (34, 35), dispuesto al nivel de
dicho inyector (12).
9. Protector de entrada de aire según la
reivindicación 8,
caracterizado porque dicho inyector
auxiliar (34, 35) está alimentado con aire caliente, directamente
por dicho conducto de alimentación (10).
10. Protector de entrada de aire según la
reivindicación 9,
caracterizado porque dicho inyector
auxiliar (34, 35) forma parte integrante de dicho inyector (12).
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