Устройство реверсирования тяги с поворотными створками и оптимизированной установкой подъемника управления

 

Устройство предназначено для реверсирования тяги турбореактивного двигателя с истечением первичного и вторичного воздуха. Оно содержит поворотные створки, поворачивающиеся под действием подъемника. Точка присоединения подъемника к передней по потоку неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги и точка присоединения подъемника к упомянутой подвижной створке располагаются на одной линии с точкой контакта на уровне механизма установки этого устройства реверсирования тяги на турбореактивном двигателе, между опорной призмой, жестко связанной с передней по потоку неподвижной конструкцией устройства реверсирования тяги, и соединительным фланцем, жестко связанным с кожухом турбореактивного двигателя. Такой способ позволяет уменьшить и даже полностью устранить момент кручения, развиваемый в передней неподвижной конструкции устройства. 5 з.п.ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое изобретение касается устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя с истечением первичного и вторичного воздуха. Такой турбореактивный двигатель позади вентилятора оборудован специальным каналом для отвода вторичных, так называемых холодных потоков газов, этот канал образован внутренней стенкой, которая охватывает конструкцию собственно турбореактивного двигателя позади упомянутого вентилятора, и наружной стенкой, передней по потоку, часть которой плавно сопрягается с кожухом двигателя, который охватывает этот вентилятор. Наружная стенка канала может одновременно отводить уже упомянутый выше вторичный или холодный поток газов и первичный, так называемый горячий поток газов, в своей задней по потоку части позади зоны выброса этого первичного газового потока в случае применения, например, в гондоле со смешанными или со сливающимися газовыми потоками, но в других случаях упомянутая наружная стенка отводит только вторичный холодный поток газов, как это имеет место в гондолах с раздельными потоками.

Стенка может также придавать обтекаемую форму внешним контурам двигателя, то есть внешним контурам кожуха, который охватывает вентилятор этого двигателя и внешние контуры наружной стенки описанного выше канала, с целью минимизации лобового сопротивления данной силовой установки. Это необходимо, в частности, в том случае, когда силовые установки располагаются снаружи самолета, например, подвешены под крыльями или закреплены в задней части фюзеляжа.

В последующем изложении наружным обтекателем будет называться система, образованная наружной стенкой гондолы.

На приведенной в приложении к данному описанию фиг. 1 схематически представлен известный пример реализации устройства реверсирования тяги этого типа, примененный к турбореактивному двигателю с истечением первичного и вторичного воздуха.

Как можно видеть на упомянутой фиг. 1, устройство реверсирования тяги упомянутого турбореактивного двигателя в известном варианте его реализации включает поворотные створки 7, образующие подвижную часть данного устройства и формирующие в убранном или сложенном положении в процессе функционирования этого устройства в режиме прямой тяги часть наружного обтекателя, и неподвижную конструкцию, образующую этот наружный обтекатель перед упомянутыми подвижными створками по потоку посредством своей передней по потоку части, позади этих створок по потоку посредством задней по потоку части и между подвижными створками при помощи силовых балок, которые связывают между собой заднюю по потоку часть наружного обтекателя с передней по потоку частью этого наружного обтекателя.

Подвижные створки 7 смонтированы по окружности наружного обтекателя и установлены с возможностью поворота в некоторой промежуточной зоне их боковых стенок на силовых балках, располагающихся по одну и по другую стороны от этих створок, причем эти боковые стенки створок образуют вместе с передней по потоку стенкой и задней по потоку стенкой стенки, связывающие наружную часть створок 7, которая образует часть наружной стенки гондолы с внутренней частью этих створок 7, которая образует часть наружной стенки канала вторичного газового потока.

Передняя по потоку часть неподвижной конструкции данного устройства реверсирования тяги указанного выше турбореактивного двигателя содержит переднюю раму, которая служит опорой для средств управления перемещениями подвижных створок 7, представляющих собой, например, подъемники 4.

В своем активизированном положении упомянутые подвижные створки 7 поворачиваются таким образом, чтобы та часть этих подвижных створок, которая располагается по потоку позади осей их вращения, в большей или меньшей степени перекрывала упомянутый канал вторичного газового потока, и таким образом, чтобы передняя по потоку часть этих подвижных створок открывала проход в наружном обтекателе таким образом, чтобы обеспечить возможность отведения упомянутого вторичного газового потока наружу в радиальном направлении по отношению к продольной оси данного канала. Передняя по потоку часть подвижных створок 7 выступает наружу по отношению к наружному обтекателю данного турбореактивного двигателя для обеспечения необходимых размерных параметров прохода, который должен быть способным пропустить этот газовый поток без отрицательного влияния на функционирование данного турбореактивного двигателя. Угол поворота этих подвижных створок регулируется таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения газового потока, и таким образом, чтобы устранить прямую тягу от этого газового потока и даже начать формирование контртяги, формируя составляющую этого газового потока, направленную в сторону полета данного летательного аппарата или против набегающего потока воздуха.

Эти поворотные створки 7 снабжены также в их передней по потоку части носиками 13, выступающими в направлении вперед в том случае, когда эти подвижные створки 7 находятся в развернутом или отклоненном положении по отношению к внутренней поверхности этих створок таким образом, чтобы отклонять газовый поток в направлении вперед по полету данного летательного аппарата и завершать формирование упомянутой выше составляющей контртяги.

Известные примеры реализации такого устройства реверсирования тяги такого турбореактивного двигателя проиллюстрированы, в частности, в FR. 1.482.538 или FR-A-2030034.

Существуют также устройства реверсирования тяги, например, типа описанного в источнике US3 605 411, которые позволяют иметь выступающий вперед по потоку носик в том случае, когда подвижные створки раскрыты или повернуты, обеспечивая при этом непрерывность наружной стенки канала вторичного газового потока в том случае, когда эти подвижные створки располагаются в своем исходном положении, то есть не повернуты.

Из источника FR-A-2 618 853 известно также устройство реверсирования тяги, в котором выступающий носок убирается или складывается при работе этого устройства в режиме прямой тяги таким образом, чтобы оптимизировать аэродинамические характеристики данного турбореактивного двигателя.

В некоторых случаях применения, например, в случае, схематически представленном на фиг. 1, отклоняющие газовый поток носики 13 выступают относительно внутренней поверхности подвижных створок 7 даже в режиме прямой тяги, не выходя, тем не менее, в собственно канал вторичного газового потока, который в данном примере реализации снабжен специальной полостью, лишь незначительно ухудшающей аэродинамические характеристики турбореактивного двигателя, тогда как само устройство реверсирования тяги в этом случае становится предельно простым.

Сочетание упомянутых носиков подвижных створок и кромок отклонения газового потока также позволяет оптимизировать направление выброса реверсируемого потока газов, как об этом сказано в источнике FR-A-2 680 547.

И наконец, управление подвижными створками при их перемещении из одного фиксированного положения в другое при помощи подъемника того или иного типа известно само по себе. Однако здесь будет обращено внимание на предельно простое техническое решение, в соответствии с которым на каждую подвижную створку имеется один подъемник, закрепленный в своей передней по потоку части на передней по потоку неподвижной конструкции наружного обтекателя, и закрепленный в своей задней по потоку части на соответствующей подвижной створке в некоторой точке, располагающейся в ее передней по потоку части, как это описано, в частности, в уже упоминавшемся выше источнике FR 1.482.538.

Главным образом по соображениям технологической простоты реализации упомянутый подъемник управления перемещениями подвижной створки выполняет также и функцию блокировки, реализуемую обычно при помощи защелок, воздействующих на подвижный шток этого подъемника. Такая система вследствие протяженного рабочего хода поршня располагается либо в задней, либо в передней части штока упомянутого поршня.

Длина подъемника подвижной створки, определяемая требованиями кинематики, развиваемых нагрузок и габаритных размеров системы блокировки, обычно является весьма значительной по отношению к габаритным размерам конструкции данного устройства и требует установки этого подъемника сквозь переднюю раму неподвижной конструкции данного устройства реверсирования тяги.

То обстоятельство, что упомянутый подъемник подвижной створки устройства реверсирования тяги размещается таким образом, порождает многочисленные проблемы конструктивного порядка.

Первая проблема подобного рода схематически представлена на фиг. 1. По уже упомянутым выше соображениям и для того, чтобы не разрывать соединительную обечайку между устройством реверсирования тяги и турбореактивным двигателем, подъемник подвижной створки размещается в некоторой промежуточной зоне вертикальной конструкции рамы. Результирующее усилие F1 воздействия приводного подъемника 4 на подвижную створку 7 и расстояние L1 между направлением приложения усилия этого подъемника и точкой взаимодействия опорной призмы 3 устройства реверсирования тяги с фланцем 5 турбореактивного двигателя порождает весьма значительный по величине крутящий момент, воздействующий на конструкцию передней рамы 6 устройства реверсирования тяги и схематически обозначенный на фиг. 1 позицией М1.

Вторая из упомянутых выше проблем состоит в обеспечении шарового шарнира, позволяющего осуществлять отклонения данного подъемника и установленного вокруг корпуса этого подъемника в передней раме 6 устройства реверсирования тяги, что требует выполнения достаточно большого отверстия в конструкции этой рамы 6.

Обе упомянутые выше проблемы существенно затрагивают силовую конструкцию данного устройства реверсирования тяги и требуют дополнительного усиления, а значит, и утяжеления передней рамы 6, причем не исключая полностью деформации кручения этой рамы.

И третья проблема состоит в том, что некоторая часть данного подъемника и питающие этот подъемник трубопроводы, которые могут представлять собой гибкие шланги, располагаются спереди по потоку от передней рамы, то есть в горячей зоне.

Одна из задач описываемого здесь изобретения состоит в том, чтобы предложить средство или способ, который позволяет существенно уменьшить и даже полностью устранить момент кручения, развиваемый в передней неподвижной конструкции этого устройства реверсирования тяги в процессе функционирования этого подъемника управления перемещениями подвижной створки.

Другая задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ установки подъемника подвижной створки, который позволяет уменьшить массу данного устройства реверсирования тяги с учетом того обстоятельства, что в известных технических решениях, соответствующих существующему уровню техники в данной области типа описанного выше со ссылками на фиг. 1, часть передней по потоку конструкции устройства реверсирования тяги передает усилия от приводного подъемника на кожух данного турбореактивного двигателя, причем масса этой части может составлять до 30% общей массы конструкции устройства реверсирования тяги, включая массу подвижных створок.

Поставленные задачи достигаются в соответствии с предлагаемым изобретением при помощи устройства реверсирования тяги упомянутого выше типа, которое отличается тем, что точка соединения подъемника управления перемещением подвижной створки данного устройства реверсирования тяги с передней по потоку неподвижной конструкцией этого устройства и точка соединения этого подъемника управления с подвижной створкой этого устройства располагаются на одной линии с точкой контакта на уровне механизма установки данного устройства реверсирования тяги на данном турбореактивном двигателе между опорной призмой, жестко связанной с передней по потоку неподвижной конструкцией устройства реверсирования тяги, и соединительным фланцем, жестко связанным с кожухом турбореактивного двигателя.

Другие предпочтительные технические решения могут сочетаться с этим главным отличием устройства реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением. В частности, упомянутое расположение по одной линии трех упомянутых выше точек может быть искомой целью только для определенного положения подвижной створки, в фазе раскрытия или в фазе закрытия этой створки, требующего наиболее значительных усилий приводного подъемника.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания примера его практической реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, среди которых: - Фиг. 1 представляет собой схематический вид в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось вращения данного турбореактивного двигателя, половины устройства реверсирования тяги с поворотными створками, показанными в закрытом или неразвернутом положении, известного из существующего уровня техники типа, причем это устройство реверсирования тяги уже упоминалось в приведенном выше изложении; - Фиг. 2 представляет собой схематический вид, подобный виду, показанному на фиг. 1, устройства реверсирования тяги с поворотными створками, показанными в положении функционирования данного устройства в режиме прямой тяги, в соответствии с одним из возможных способов реализации предлагаемого изобретения; - Фиг. 3 представляет собой схематический вид, подобный виду, показанному на фиг. 1, устройства реверсирования тяги с поворотными створками в положении функционирования этого устройства в режиме прямой тяги в соответствии с другим возможным способом реализации предлагаемого изобретения; - Фиг. 4 представляет собой детальный схематический вид соединения опорной призмы устройства реверсирования тяги с соединительным фланцем турбореактивного двигателя в соответствии с известным из существующего уровня техники в данной области техническим решением этого узла; - Фиг. 5 представляет собой схематический вид той же самой детали соединения, которая показана на фиг. 4, но в конструкции в соответствии с предлагаемым изобретением.

В соответствии со способом реализации предлагаемого изобретения, схематически представленным на фиг. 2, в устройстве реверсирования тяги турбореактивного двигателя известного и уже описанного выше типа со ссылками на фиг. 1, подъемник 4 управления перемещениями подвижной створки 7 соединен с этой створкой в точке 9.

Уже известный из существующего уровня техники в данной области принцип установки устройства реверсирования тяги на реактивном двигателе реализован при помощи опорной призмы 3, жестко связанной с конструкцией 6 устройства реверсирования тяги и размещенной в соединительном фланце 5, жестко связанном с данным турбореактивным двигателем.

Средняя точка 2 передачи усилий должна быть размещена примерно в середине перекрытия между опорной призмой 3 и соединительным фланцем 5 со стороны задней по потоку части этой опорной призмы 3.

Оригинальность предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы принять во внимание линию, соединяющую точку 2 неподвижной конструкции и точку 9 подвижной конструкции, и расположить точку присоединения головки подъемника 4 к раме 6 неподвижной конструкции в точке 8, лежащей на этой самой линии. Вследствие этого устраняется крутящий момент, приложенный к раме 6, и усилия F2, создаваемые данным подъемником, лучше рассредотачиваются в направлении соединительного фланца 5 данного турбореактивного двигателя.

Упомянутая выше точка 9 выбирается либо в закрытом положении подвижной створки 7, либо в ее открытом положении, либо в любом другом промежуточном положении открытия или закрытия этой створки, характеризующемся максимальным усилием привода, развиваемым подъемником 4.

Точка присоединения 8 головки подъемника 4 может быть жестко связана с рамой 6, как это схематически показано на фиг. 2. Она может быть также связана с некоторой независимой конструкцией 10 или непосредственно может быть связана с соединительным фланцем 5 турбореактивного двигателя, как это схематически показано на фиг. 3.

Сам по себе факт позиционирования точки присоединения головки приводного подъемника в задней по потоку и нижней части неподвижной рамы 6 придает данному устройству реверсирования тяги дополнительные преимущества, которые состоят в том, что: - система гибких трубопроводов питания данного подъемника гидравлической жидкостью располагается вне горячей зоны турбореактивного двигателя: - передняя рама устройства реверсирования тяги может иметь облегченную конструкцию; - вырез, выполняемый в отклоняющем газовый поток носике 13 подвижной створки для прохождения корпуса приводного подъемника, может быть соответствующим образом уменьшен, что позволяет улучшить эффективность реверсируемого газового потока; - передняя по потоку часть подъемника 4 располагается за пределами канала 12 подвижной створки 7, причем передняя по потоку конструктивная часть 11 подвижной створки 7 может иметь более значительную инерцию;
- в случае использования подвижного или отклоняемого носика в нем выполняется уменьшенный вырез, что способствует повышению конструктивной прочности данного устройства;
- для одной и той же окружающей среды в геометрическом плане, определяемой особенностями конструкции данного устройства реверсирования тяги, плечо рычага R2 между направлением усилия, развиваемого подъемником 4, и точкой поворота 20 створки 7, показанное на фиг. 2, оказывается больше, чем плечо рычага R1 между этими же элементами, показанное на фиг. 1. Этот параметр позволяет обеспечить соответствующее общее облегчение конструкции данного устройства реверсирования тяги.

Как можно видеть на фиг. 4, точка 2 передачи усилий, рассматриваемая здесь как располагающаяся в центральной части общего перекрытия между опорной призмой 3 и соединительным фланцем 5 со стороны задней по потоку части этой опорной призмы 3, фактически является зависящей от геометрических допусков изготовления механических деталей и практически может изменяться во всем диапазоне C1, схематически показанном на фиг. 4. Действительно, контакт между двумя деталями формируется не по поверхности, а по образующей данной поверхности. Это обстоятельство может оказать определенное влияние на изменение передачи усилия на опорную призму 3, создавая определенный момент сил между теоретической осью выравнивания подъемника 4 и фактическим приложением усилия в точке 2 на соединительном фланце 5 турбореактивного двигателя.

Для устранения неопределенности подобного рода задней по потоку части опорной призмы 3 может быть придана не плоская форма для того, чтобы обеспечить положение точки 2, всегда располагающееся на одной линии с точками 8 и 9, как это схематически показано на фиг. 5.

Здесь следует отметить, что использование приводного подъемника без внутренней блокировки позволяет решить проблему габаритных размеров для размещения этого подъемника в устройстве реверсирования тяги обычного типа, о котором уже было сказано выше. Этот подъемник может быть простым или телескопическим и может представлять собой силовой цилиндр гидравлического, электрического или пневматического типа.

И наоборот, в том случае, когда это позволяет геометрическая окружающая среда, возможно применение устройства в соответствии с предлагаемым изобретением и с использованием подъемника, содержащего внутреннюю блокировку.

Предлагаемое изобретение может быть применено с использованием бокового подъемника либо в условиях применения одного подъемника 4 на каждую створку 7 на стороне, определяемой особенностями конкретного применения, либо с использованием одного подъемника со стороны створки 7.

В этом случае точка присоединения 8 может располагаться либо отдельно, либо в сочетании с рамой 6, на упомянутых боковых конструкциях силовых балок.

Формула изобретения

1. Устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя с истечением первичного и вторичного воздуха, содержащее поворотные створки (7), способные в закрытом положении, то есть при функционировании данного устройства реверсирования тяги в режиме прямой тяги, интегрироваться в наружную стенку канала вторичного газового потока позади вентилятора этого турбореактивного двигателя, причем каждая из упомянутых подвижных створок выполнена с возможностью поворота вокруг поворотных осей, располагающихся на неподвижной конструкции данного устройства реверсирования тяги, под действием подъемника (4) управления перемещением данной подвижной створки с образованием препятствия отклонения газового потока при функционировании данного устройства в режиме реверсирования тяги, отличающееся тем, что точка соединения (8) упомянутого подъемника (4) управления перемещением подвижных створок с передней по потоку неподвижной конструкцией данного устройства реверсирования тяги и точка соединения (9) этого подъемника управления (4) с подвижной створкой (7) этого устройства реверсирования тяги располагаются на одной линии с точкой контакта (2) на уровне механизма установки данного устройства реверсирования тяги на турбореактивном двигателе между опорной призмой (3), жестко связанной с передней по потоку неподвижной конструкцией устройства реверсирования тяги, и соединительным фланцем (5), жестко связанным с кожухом турбореактивного двигателя.

2. Устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что выравнивание по одной линии двух точек (8, 9) приводного подъемника и точки (2) присоединения данного устройства реверсирования тяги к данному турбореактивному двигателю производится по одной линии для придания подвижной створке (7) положения открытия или закрытия, требующих наиболее значительного усилия приводного подъемника.

3. Устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя по одному из п. 2 или 1, отличающееся тем, что точка контакта (2), располагающаяся на уровне механизма установки устройства реверсирования тяги на турбореактивном двигателе, размещается в середине зоны СI перекрытия между задней по потоку поверхностью опорной призмы (3), жестко связанной с передней по потоку неподвижной конструкцией устройства реверсирования тяги, и взаимодействующей с ней поверхностью соединительного фланца (5), жестко связанного с кожухом турбореактивного двигателя.

4. Устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что на уровне механизма установки устройства реверсирования тяги задняя по потоку опорная поверхность призмы (3), жестко связанной с передней по потоку неподвижной конструкцией устройства реверсирования тяги, имеет неплоскую поверхность для обеспечения надежного и неизменного расположения упомянутых трех точек (2, 8, 9) на одной линии.

5. Устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что упомянутая точка соединения (8) подъемника (4) с передней по потоку неподвижной конструкцией этого устройства реверсирования тяги располагается на передней раме (6).

6. Устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что упомянутая точка соединения (8) подъемника (4) с передней по потоку неподвижной конструкцией располагается на детали (10), независимой от передней рамы (6) и соединенной непосредственно с соединительным фланцем (5) кожуха турбореактивного двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5