由于直升机的特殊使命决定它不仅要在野外场地起飞、着陆,而且还要在山区、沙漠、冰雪地区和海面上执行任务,经常要在低空悬停,或者贴离地面飞行。在直升机旋翼下洗流的诱发作用下,地面上大量的砂尘、冰雪等各种外来物和海上盐雾都被吸入发动机,从而使发动机性能下降,寿命缩短。为此需在发动机前增设进气防护装置。粒子分离器就是进气防护装置的一种,它利用物体的惯性,将空气中所含有的外物在进入发动机前分离到机外,从而使进入压气机的空气得到净化。实践证明:安装了粒子分离器的发动机寿命比不安装粒子分离器的发动机寿命提高10倍或更高。
粒子分离器的主要结构形式主要有两大类:一类是直接与发动机连成一体的整体式粒子分离器;一类是安装在直升机上的多管粒子分离器。这两类粒子分离器分离外物的工作原理都是利用空气中所含外物的运动惯性,在空气进入压气机前,将外物分离到清除流通道中,并带到机外。
①多管式粒子分离器。其工作原理是将数百个甚至上千个涡旋管安装在嵌板上所构成的。每个涡旋管就是一个粒子分离器,它是由旋风管与扩压段组成。旋风管内部装有四片呈螺旋形状的旋风叶片,含砂尘的空气进入旋风管,由于旋风叶片的作用使空气发生旋转。在旋转过程中,因砂尘质量较大,在离心惯性作用下,而被抛向管道外圈,部分砂尘与管壁发生碰撞,反弹后,在前进过程中又可能与管壁发生碰撞,最后经过旋风管和扩压段之间的环形通道流入集砂腔,再依靠从发动机引来的高压气流的引射作用,而被抽出机外。
②整体式粒子分离器。发动机上采用的整体式粒子分离器主要有两种,一种是带预旋叶片的;一种是不带预旋叶片的。这种粒子分离器分离空气中所含外物,主要依靠三种因素:a、预旋叶片使进入粒子分离器的空气及其中所含外物获得周向风速。在惯性作用下,质量较大的外物被抛向流路外壁流入清除流排出机外;b、曲率半径很小的向内转弯的流路内壁,使空气及其所含外物获得径向分速,质量较大的外物在惯性作用下流向流路外壁而进入清除流排出机外;c、巧妙设计的流路外壁型面,使与其发生碰撞的外物反弹后进入清除流排出机外。