Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки



Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки
Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки
Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки
Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки
Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки
Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки
Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки
Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки
Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки
Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки

 


Владельцы патента RU 2523928:

СНЕКМА (FR)

Предлагаемое изобретение относится к нагнетательной части (1а) двухконтурного турбореактивного двигателя, имеющей в своем составе множество лопаток (20) вентилятора и опорный диск (22) для этих лопаток. Диск выполнен с возможностью вращения по отношению к статорной части (4) вентилятора относительно продольной оси (2) этого вентилятора. Система изменения угла установки лопаток связана с каждой лопаткой вентилятора. Эти системы разрабатываются таким образом, чтобы угол установки каждой лопатки изменялся в соответствии с единым законом, который представляет собой функцию углового положения данной лопатки (20) по отношению к статорной части вентилятора относительно упомянутой продольной оси (2). Единый закон изменения угла установки лопаток является периодическим и имеет период Р=360°n, где n представляет собой целое число, превышающее или равное 1. Изобретение позволяет предельно удовлетворительным образом отреагировать на случаи неравномерного питания вентилятора воздухом, уменьшая, таким образом, опасность помпажа двигателя и падения его коэффициента полезного действия. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области двухконтурных турбореактивных двигателей, предпочтительно предназначенных для использования на воздушном судне.

Как это бывает обычно, такой турбореактивный двигатель содержит множество лопаток вентилятора и опорный диск для этих лопаток, выполненный с возможностью вращения по отношению к статорной части этого вентилятора относительно продольной оси вентилятора.

Лопатки вентилятора обычно устанавливаются неподвижно на опорном диске с предварительно определенным углом установки, который является идентичным для каждой из лопаток. Такое техническое решение оказывается относительно удовлетворительным в том случае, когда вентилятор запитывается воздухом по существу равномерно.

Тем не менее, в некоторых конструкциях турбореактивных двигателей запитывание вентилятора воздухом может осуществляться неравномерно, причем это происходит непрерывно в процессе функционирования турбореактивного двигателя. Это, в частности, относится к случаю, когда аэродинамический обтекатель, ограничивающий воздухозаборник турбореактивного двигателя, заслоняет часть совокупности лопаток этого вентилятора в направлении продольной оси вентилятора. В качестве информации, такие конфигурации называют конфигурациями "с частично скрытыми турбореактивными двигателями" и они существенно отличаются от классических технических решений, в соответствии с которыми аэродинамический обтекатель, ограничивающий воздухозаборник, проходит вдоль неподвижного наружного кожуха вентилятора, не заслоняя при этом лопатки этого вентилятора.

Для того чтобы противостоять случаям, когда вентилятор запитывается воздухом неравномерно, при каких-либо случайных условиях или постоянно, в данном изобретении предусматривается нагнетательная часть двухконтурного турбореактивного двигателя, имеющая в своем составе множество лопаток вентилятора и опорный диск для этих лопаток, который может быть приведен во вращательное движение по отношению к статорной части вентилятора относительно продольной оси этого вентилятора, и содержащая систему изменения угла установки, связанную с каждой лопаткой вентилятора, причем эти системы разрабатываются таким образом, чтобы угол установки каждой лопатки изменялся в соответствии с одним и тем же законом, являющимся функцией углового положения данной лопатки по отношению к статорной части относительно упомянутой продольной оси этого вентилятора, причем упомянутый один и тот же закон изменения угла установки является периодическим и имеет период Р=360°/n, где n представляет собой целое число, превышающее или равное 1.

Говоря другими словами, в предлагаемом изобретении предусматривается, что лопатки последовательно проходят, в некотором угловом положении относительно статорной части, с одним и тем же углом установки, который определяется эволютивным законом изменения угла установки в процессе одного полного оборота вентилятора относительно его продольной оси.

Это циклическое изменение угла установки позволяет предельно удовлетворительным образом отреагировать на случаи неравномерного питания вентилятора воздухом, постоянного или при каких-либо случайных условиях. В этом последнем случае, происходящем, например, в процессе изменения угла атаки воздушного судна или во время виража, изменение угла установки лопаток вентилятора не является постоянным, но приводится в действие, автоматически или вручную, только в том случае, когда конкретные условия полета приводят к неравномерному питанию вентилятора воздухом. Таким образом, случай, о котором здесь идет речь, предпочтительным образом встречается при использовании классических технических решений, в которых аэродинамический обтекатель, ограничивающий воздухозаборник двигателя, проходит вдоль наружного неподвижного кожуха вентилятора и не заслоняет лопатки этого вентилятора.

Зато в том случае, когда питание вентилятора воздухом является постоянно неравномерным, изменение угла установки лопаток вентилятора также должно осуществляться непрерывно. При этом речь идет, например, как об этом уже было сказано выше, о тех случаях, когда турбореактивный двигатель является частично скрытым в конструкции воздушного судна, предпочтительно в основном крыле.

Таким образом, в этом предпочтительном случае частично скрытого турбореактивного двигателя единый закон изменения угла установки предпочтительным образом предусматривается для того, чтобы действовать таким образом, чтобы в том случае, когда та или иная лопатка вентилятора входит в скрытую зону, ее угол установки был уменьшен с таким расчетом, чтобы она требовала меньше воздуха, уменьшая, таким образом, опасность помпажа двигателя и падения его коэффициента полезного действия. Зато в том случае, когда данная лопатка выходит из этой скрытой зоны, ее нормальный угол установки восстанавливается без всякой опасности, поскольку эта лопатка снова оказывается в потоке воздуха. Естественно, рассматриваются и значительно более сложные законы, которые могут определяться в зависимости от встречаемых на практике условий и потребностей.

Предпочтительным образом упомянутая система изменения угла установки управляется пассивным образом в результате вращения опорного диска лопаток по отношению к статорной части вентилятора относительно упомянутой продольной оси этого вентилятора. Пассивный характер управления выражается здесь в том, что никакие другие дополнительные источники энергии, кроме энергии вращения вентилятора, не используются. Тем не менее, концепция активного управления также может быть рассмотрена, не выходя при этом за рамки предлагаемого изобретения.

В соответствии с первым предпочтительным способом реализации предлагаемого изобретения система изменения угла установки, управляемая пассивным образом, имеет в своем составе штырь, размещенный эксцентрическим образом на корневой части рассматриваемой лопатки, первое зубчатое колесо, центрированное на упомянутой продольной оси вентилятора и закрепленное на статорной части этого вентилятора, а также второе зубчатое колесо, приводимое во вращательное движение относительно продольной оси вентилятора при помощи опорного диска и установленное с возможностью свободного вращения на этом опорном диске относительно оси вращения колеса, отличной от упомянутой продольной оси вентилятора, причем упомянутое второе зубчатое колесо находится в зубчатом зацеплении с упомянутым первым зубчатым колесом и механически связано с упомянутым штырем.

В этом частном варианте исправления предпочтительным образом предусматривается, что системы изменения угла установки всех лопаток вентилятора используют одно и то же первое зубчатое колесо. Это обстоятельство обусловливает значительный выигрыш с точки зрения массы и габаритных размеров.

Предпочтительным образом упомянутое второе зубчатое колесо механически связано с упомянутым штырем посредством шатуна.

Также предпочтительно, чтобы первое и второе зубчатые колеса формировали между собой коническое зубчатое зацепление, а именно, чтобы они имели форму усеченных конусов, оси которых пересекаются, предпочтительно ортогональным образом.

В соответствии со вторым предпочтительным способом реализации предлагаемого изобретения упомянутая система изменения угла установки имеет в своем составе штырь, неподвижно закрепленный эксцентрическим образом на корневой части рассматриваемой лопатки, а также направляющую дорожку, неподвижную по отношению к статорной части вентилятора и выполненную вокруг упомянутой продольной оси вентилятора, причем эта направляющая дорожка имеет геометрические характеристики, обеспечивающие возможность дополнительного перемещения, параллельного продольной оси упомянутого штыря, в процессе его вращательного движения по отношению к статорной части вентилятора относительно той же оси, и обеспечивающего изменение угла установки данной лопатки в соответствии с упомянутым законом изменения этого угла установки.

Таким образом, здесь также предусматривается, что лопатки последовательно приходят в то или иное угловое положение статорной части вентилятора с одним и тем же углом установки, который соответствует эволютивному закону изменения этого угла установки в процессе одного полного оборота вентилятора относительно его продольной оси.

Такое циклическое изменение угла установки лопатки позволяет вполне удовлетворительным образом соответствовать тем случаям, когда питание вентилятора воздухом постоянно носит неравномерный характер, при том, что изменение угла установки лопаток вентилятора здесь также обеспечивается непрерывным образом благодаря взаимодействию между упомянутым штырем и его направляющей дорожкой, имеющей подходящие в данном случае геометрические характеристики. При этом, как об этом уже было сказано выше, речь идет, например, о случаях, когда турбореактивный двигатель оказывается частично скрытым в конструкции воздушного судна, предпочтительно в его основном крыле.

Таким образом, в этом предпочтительном случае частично скрытого турбореактивного двигателя предпочтительным образом предусматривается единый закон изменения угла установки лопаток для того, чтобы в том случае, когда та или иная лопатка вентилятора входит в скрытую зону, ее угол установки был уменьшен таким образом, чтобы она требовала меньше воздуха, уменьшая тем самым опасность помпажа двигателя и падения его коэффициента полезного действия. Зато в том случае, когда данная лопатка выходит из этой скрытой зоны, восстанавливается, без всякой опасности, ее нормальный угол установки, поскольку она оказывается в потоке воздуха. Естественно, рассматриваются и значительно более сложные законы изменения угла установки лопаток, которые могут определяться в зависимости от встречаемых на практике условий и потребностей.

Как это следует из предшествующего изложения, упомянутая система изменения угла установки лопаток управляется пассивным образом вращением опорного диска для лопаток по отношению к статорной части вентилятора относительно продольной оси этого вентилятора. Пассивный характер управления выражается здесь в том, что никакие другие дополнительные источники энергии, кроме энергии вращения вентилятора, не используются. Действительно, следствием вращения этого вентилятора является передача штырю данной лопатки вращательного движения по отношению к статорной части относительно продольной оси. В процессе этого вращательного движения упомянутый штырь перемещается вдоль направляющей дорожки, специфические геометрические характеристики которой имеют следствием обеспечение дополнительного перемещения этого штыря, параллельного продольной оси и обеспечивающего желаемое изменение угла установки лопатки. Говоря другими словами, функция направляющей дорожки состоит в том, чтобы преобразовать вращательное перемещение штыря в его осевое перемещение по отношению к статорной части вентилятора.

При использовании этого частного варианта осуществления предпочтительно предусмотреть, чтобы системы изменения угла установки всех лопаток вентилятора использовали одну и ту же направляющую дорожку. Тем не менее, осуществление может быть и иным без выхода при этом за рамки предлагаемого изобретения.

Предпочтительным образом упомянутая система изменения угла установки дополнительно имеет в своем составе ролик, жестко связанный с упомянутым штырем и размещенный с возможностью скольжения в упомянутой направляющей дорожке. Альтернативным образом, этот штырь сам может быть размещен непосредственно в этой направляющей дорожке без выхода при этом за рамки предлагаемого изобретения.

Предпочтительным образом упомянутая направляющая дорожка принимает форму канавки, открытой в радиальном направлении наружу. При этом форма этой канавки является по существу кольцевой и центрированной на продольной оси вентилятора, представляя изменение своего положения в осевом или продольном направлении для того, чтобы применить упомянутый желаемый закон изменения угла установки.

Предпочтительным образом для любого рассматриваемого способа реализации упомянутое целое число n, определяющее период закона изменения угла установки, равно 1, что соответствует периоду, равному одному полному обороту вентилятора.

Предлагаемое изобретение относится также к турбореактивному двигателю, имеющему в своем составе нагнетательную часть, описанного выше типа.

Предпочтительным образом предусматривается, что турбореактивный двигатель частично скрыт, а именно, что он содержит аэродинамический обтекатель, ограничивающий воздухозаборник этого турбореактивного двигателя и скрывающий, если смотреть на него вдоль направления продольной оси вентилятора, часть совокупности лопаток этого вентилятора. Говоря другими словами, в этом случае, площадь поверхности воздухозаборника в поперечном сечении оказывается несколько меньшей, чем площадь поверхности в форме диска, диаметр которого соответствует диаметру вращающейся части вентилятора, причем соотношение между двумя этими поверхностями может иметь величину порядка 0,33.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже подробного и не являющегося ограничительным описания способов его реализации.

Это описание будет выполнено с использованием ссылок на приведенные в приложении фигуры, на которых:

Фиг.1 представляет собой схематический вид в продольном разрезе переднего участка турбореактивного двигателя в соответствии с первым предпочтительным способом реализации предлагаемого изобретения;

Фиг.2 представляет собой вид спереди турбореактивного двигателя, показанного на фиг.1;

Фигуры с 3а по 3d схематически представляют систему изменения угла установки для одной из лопаток вентилятора турбореактивного двигателя, показанного на фигурах 1 и 2, в различных конфигурациях, возникающих в процессе одного полного оборота упомянутой лопатки;

Фиг.4 представляет собой график, демонстрирующий закон изменения угла установки, примененный к упомянутой лопатке;

Фиг.5 представляет собой схематический вид в продольном разрезе переднего участка турбореактивного двигателя в соответствии со вторым предпочтительным способом реализации предлагаемого изобретения;

Фиг.6 представляет собой частичный схематический вид в перспективе части системы изменения угла установки лопаток, показанной на фиг.5;

Фиг.7 представляет систему изменения угла установки одной из лопаток вентилятора турбореактивного двигателя, показанного на фиг.5, в различных конфигурациях, возникающих в процессе одного полного оборота упомянутой лопатки.

На фиг.1 можно видеть передний участок турбореактивного двигателя 1 в соответствии с первым предпочтительным способом реализации предлагаемого изобретения. Эта передняя часть сформирована главным образом нагнетательной частью 1а, центрированной на продольной оси 2, также соответствующей продольной оси данного турбореактивного двигателя. Эта передняя часть содержит, главным образом, статорную часть 4 вентилятора, а также часть 6, выполненную с возможностью вращения по отношению к упомянутой статорной части относительно оси 2. Эта статорная часть вентилятора является неподвижной и содержит, кроме всего прочего, наружный фиксированный кожух 8 вентилятора, жестко связанный с промежуточным кожухом и позволяющий обеспечить разграничение между первичным потоком 12 и вторичным потоком 14 данного турбореактивного двигателя. Кроме того, на этом фиксированном наружном кожухе 8 вентилятора установлен, со стороны его передней части, аэродинамический обтекатель 16, ограничивающий воздухозаборник 18 данного турбореактивного двигателя.

Что касается вращающейся части 6, то она имеет в своем составе множество лопаток 20 вентилятора, только одну из которых можно видеть на фиг.1, а также опорный диск 22 для лопаток, центрированный на оси 2. В качестве не являющегося ограничительным примера реализации, приведение во вращательное движение подвижной части 6 вентилятора обеспечивается при помощи вращающегося приводного вала 24, центрированного на оси 2 и находящегося в зубчатом зацеплении, непосредственном или при помощи редуктора, с упомянутым опорным диском 22, также называемым ступицей. Этот опорный диск имеет множество отверстий 28, отстоящих друг от друга в окружном направлении, каждое из которых представляет собой ложемент для одной из лопаток вентилятора 20.

Таким образом, как это представлено для одной из лопаток 20 на фиг.1, в каждое из отверстий 28 вставляется корневая часть 30 лопатки так, чтобы обеспечить возможность вращения лопатки относительно оси 32 поворота этой лопатки, располагающейся по существу в радиальном направлении. Возможность такого вращения обеспечивается, в частности, при помощи установки подшипников 34 качения между отверстием 28 и корневой частью 30 лопатки.

Такой монтаж лопатки 20 с возможностью ее вращения по отношению к ступице 22 относительно оси 32 предусматривается для того, чтобы иметь возможность обеспечить управление этой лопаткой по углу ее установки при помощи системы изменения угла установки, которая теперь будет описана более подробно и которая является по существу идентичной для каждой из лопаток.

Эта система прежде всего имеет в своем составе штырь 36, выполненный на корневой части 30 лопатки таким образом, чтобы он был эксцентрическим по отношению к оси 32 ее поворота и выступал в радиальном направлении внутрь.

В то же время, предусматривается первое зубчатое колесо 38, центрированное на продольной оси 2 вентилятора и закрепленное на статорной части 4 этого вентилятора. Предпочтительным образом это зубчатое колесо 38, которое принимает по существу форму усеченного конуса, используется всеми системами изменения угла установки, которыми оборудованы лопатки данного вентилятора.

Система изменения угла установки также имеет в своем составе второе зубчатое колесо 40, приводимое во вращательное движение относительно оси 2 при помощи опорного диска 22 и установленное с возможностью свободного вращения на этом опорном диске относительно оси вращения колеса 42, пересекающей ось 2 и предпочтительным образом ортогональной по отношению к этой оси. Штырь 44 предусматривается, например, на ступице 42 для того, чтобы обеспечить монтаж с возможностью свободного вращения второго зубчатого колеса 42, имеющего по существу форму усеченного конуса, которое находится в зубчатом зацеплении, прямом или опосредованном, с первым зубчатым колесом 38. С этой точки зрения предпочтительно предусмотреть редукторное передаточное отношение, равное 1 между двумя зубчатыми колесами таким образом, чтобы один полный оборот ступицы 22 относительно оси 2 порождал один полный оборот второго зубчатого колеса 40 относительно его оси 42 вращения.

Кроме того, на втором зубчатом колесе 40 неподвижным образом закреплен штырь 46, располагающийся эксцентрическим образом по отношению к оси 42 вращения, выступающий в радиальном направлении и связанный со штырем 36 при помощи шатуна 48.

Эта система управляется пассивным образом, поскольку вращение подвижной части 6 вентилятора имеет следствием введение в зубчатое зацепление второго подвижного колеса 40 с первым неподвижным зубчатым колесом 38 и приведение его, таким образом, во вращательное движение относительно его оси 42 вращения, вызывая приведение в движение шатуна 48, который в свою очередь приводит в движение эксцентрический штырь 36 корневой части 30 лопатки.

Эта система изменения угла установки специально разрабатывается для того, чтобы лопатка 20, с которой эта система связана, имела угол установки, изменяющийся в соответствии с циклическим законом этого изменения, имеющим предпочтительным образом период, соответствующий одному полному обороту вентилятора. Этот закон изменения угла установки, который придает лопатке определенный угол установки в зависимости от ее углового положения по отношению к статорной части 4 вентилятора относительно оси 2, является одним и тем же для всех лопаток 20 вентилятора. Этот закон определяется в зависимости от встречающихся на практике потребностей. В примере реализации, представленном на фиг.2, турбореактивный двигатель 1 предназначен для того, чтобы быть наполовину скрытым в конструкции воздушного судна, предпочтительным образом в его основном крыле. Таким образом, на виде, показанном на этой фиг.2, аэродинамический обтекатель 16, определяющий контур воздухозаборника 18, скрывает нижнюю половину совокупности лопаток 20.

В этой ситуации единый закон Lc изменения угла установки, схематически представленный на фиг.4, предпочтительным образом предусматривается для того, чтобы действовать таким образом, чтобы в том случае, когда та или иная лопатка 20 оказывается в угловом положении, соответствующем 0°, по отношению к статорной части 4 вентилятора, эта лопатка имеет так называемый нормальный угол установки, который сохраняется вплоть до того момента, когда эта лопатка займет угловое положение, близкое к 90°. На фигурах 3а и 3b представлены соответственно положения системы изменения угла установки для двух угловых положений лопатки, соответствующих 0° и 90°. Действительно, на двух этих фигурах можно видеть, что если конфигурация системы изменения угла установки была изменена вследствие наличия зубчатого зацепления между двумя колесами 38 и 40 на одной четверти оборота, то угол установки лопатки остается неизменным на этом участке цикла.

Начиная с углового положения лопатки, соответствующего 90°, и вплоть до ее углового положения, соответствующего 180°, или положению часовой стрелки на 6 часов, угол установки лопатки 20 уменьшается предпочтительным образом до нулевого или почти нулевого значения. На протяжении этого участка цикла лопатка, о которой идет речь, фактически пересекает скрытую часть и, таким образом, эта лопатка требует меньше воздуха, при этом уменьшается опасность помпажа двигателя и падения его коэффициента полезного действия. И наоборот, начиная с углового положения лопатки, соответствующего 180°, и вплоть до ее углового положения, соответствующего 270° и совпадающего с ее выходом из скрытой части вентилятора, угол установки лопатки 20 увеличивается вплоть до достижения им снова так называемой нормальной величины, которую эта лопатка сохраняет затем вплоть до достижения своего углового положения, соответствующего 0°, также соответствующего положению, равному 360°. С этой точки зрения фигуры 3с и 3d представляют соответственно положение системы изменения угла установки лопаток для двух угловых положений лопатки, соответствующих 180° и 270°.

Для того чтобы обеспечить реализацию желаемого закона Lc изменения угла установки лопаток, здесь, как это можно видеть на фигурах с 3а по 3d, действуют таким образом, чтобы штырь 46 был установлен на шатуне 48 с возможностью скольжения вдоль этого шатуна.

Естественным образом единый закон Lc изменения угла установки лопаток, применяемый ко всем лопаткам вентилятора 20, может быть и другим, но с той же конфигурацией воздухозаборника 18, без выхода при этом за рамки предлагаемого изобретения.

Теперь, со ссылками на фиг.5, можно рассмотреть передний участок турбореактивного двигателя 1 в соответствии со вторым предпочтительным способом реализации предлагаемого изобретения. Этот второй способ реализации имеет некоторое сходство с первым описанным выше способом. К тому же, на приведенных в приложении фигурах элементы, обозначенные идентичными цифровыми позициями, соответствуют идентичным или подобным элементам.

Здесь передняя часть турбореактивного двигателя также образована в основном нагнетательной частью 1а, центрированной на продольной оси 2, соответствующей также оси турбореактивного двигателя. Эта нагнетательная часть содержит в целом статорную часть 4 вентилятора, а также часть 6 вентилятора, выполненную с возможностью вращения по отношению к этой статорной части относительно оси 2. Статорная часть 4 вентилятора является неподвижной и содержит, кроме всего прочего, фиксированный наружный кожух 8 вентилятора, жестко связанный с промежуточным кожухом, позволяющим обеспечить разграничение между первичным потоком 12 и вторичным потоком 14 турбореактивного двигателя. Кроме того, этот фиксированный наружный кожух 8 вентилятора несет на себе в его передней части аэродинамический обтекатель 16, ограничивающий воздухозаборник 18 турбореактивного двигателя.

Что касается вращающейся части 6, то она содержит множество лопаток 20 вентилятора, только одну из которых можно видеть на фиг.5, а также опорный диск 22 для лопаток, центрированный на оси 2. В качестве иллюстративного примера, приведение во вращательное движение подвижной части 6 вентилятора обеспечивается при помощи вращающегося приводного вала 24, центрированного на оси 2 и входящего в зубчатое зацепление, непосредственно или при помощи зубчатого редуктора, с упомянутым опорным диском 22, также называемым ступицей. Эта ступица представляет множество отверстий 28, отстоящих друг от друга в окружном направлении, причем каждое из этих отверстий представляет собой ложемент для размещения одной из лопаток 20 вентилятора.

Таким образом, как это представлено для одной из лопаток 20 на фиг.5, в отверстие 28 вставляется корневая часть 30 лопатки таким образом, чтобы обеспечить возможность вращения этой корневой части относительно оси 32 поворота лопатки, предпочтительным образом располагающейся по существу в радиальном направлении. Это вращение, в частности, обеспечивается при помощи установки подшипников 34 качения между отверстием 28 и корневой частью 30 лопатки.

Такая установка лопатки 20 с возможностью ее вращения по отношению к ступице 22 относительно оси 32 предусматривается для того, чтобы иметь возможность управлять углом установки этой лопатки благодаря системе изменения угла установки, которая теперь будет описана более подробно и которая, предпочтительным образом, является по существу идентичной для каждой из лопаток.

Эта система прежде всего имеет в своем составе штырь 36, неподвижно закрепленный на корневой части 30 лопатки эксцентрическим образом по отношению к оси 32 ее поворота и выступающий в радиальном направлении внутрь. Таким образом, наружный в радиальном направлении конец этого штыря жестко связан с корневой частью 30 лопатки, тогда как на его внутреннем в радиальном направлении конце предпочтительным образом закрепляется ролик 37.

К тому же, предусмотрена направляющая дорожка 41, фиксированная по отношению к статорной части 4 вентилятора, причем эта дорожка проходит вокруг продольной оси 2 вентилятора. Говоря более конкретно, эта направляющая дорожка 41, в которой размещается следящий ролик 37, представляет собой дорожку, проходящую вдоль замкнутой линии и предпочтительным образом принимающую форму канавки, центрированной на оси 2 и открытой в радиальном направлении наружу. Это, в частности, можно видеть на фиг.6, демонстрирующей часть этой направляющей дорожки 41, которая ограничена в осевом направлении спереди и сзади соответственно двумя по существу кольцевыми боковыми стенками 39, постоянное расстояние "е" между которыми является по существу идентичным диаметру ролика 37. Таким образом, в соответствии с представленным здесь вторым предпочтительным способом реализации направляющая дорожка 41 выполнена в радиально внутреннем направлении по отношению к корневой части 30 лопатки для того, чтобы ролик 37 размещался между двумя боковыми стенками 39, выполняющими функцию направляющих при его движении.

Предпочтительным образом эта направляющая дорожка 41 используется всеми системами изменения угла установки, которыми оборудованы лопатки вентилятора, то есть это означает, что в этой направляющей дорожке размещается множество роликов 37, каждый из которых связан со штырем 36 данной лопатки.

Одна из особенностей этого предпочтительного способа реализации заключается в том, что направляющая дорожка 41 имеет геометрические характеристики, обеспечивающие дополнительное перемещение штыря 36, параллельное оси 2, в процессе его вращательного движения по отношению к статорной части 4 вентилятора, и обеспечивающее изменение угла установки лопатки. Таким образом, эта система управляется пассивным образом, поскольку вращение подвижной части 6 вентилятора имеет следствием продвижение ролика 37 вдоль направляющей дорожки 41 и создание в результате этого движения дополнительного перемещения штыря 36 в направлении оси 2. Для того чтобы это сделать, направляющая дорожка 41 проходит в кольцевом направлении вокруг оси 2, а также в направлении этой оси с тем, чтобы обеспечить желаемое изменение угла установки лопатки.

Система изменения угла установки специфическим образом разработана для того, чтобы лопатка 20, с которой эта система связана, имела угол установки, изменяющийся в соответствии с циклическим законом этого изменения, предпочтительным образом имеющим период, соответствующий одному полному обороту вентилятора. Этот закон изменения угла установки, который придает лопатке определенный угол установки в зависимости от ее углового положения по отношению к статорной части 4 вентилятора относительно оси 2, является единым для всех лопаток 20 вентилятора. Этот закон определяется в зависимости от встречаемых на практике потребностей. Как и в примере, показанном на фиг.2, турбореактивный двигатель 1 предназначен для того, чтобы быть наполовину скрытым в конструкции воздушного судна, предпочтительно в основном крыле. Таким образом, на виде спереди, как это проиллюстрировано на фиг.2, аэродинамический обтекатель 16, ограничивающий воздухозаборник 18 двигателя, скрывает здесь нижнюю половину совокупности лопаток 20.

В этой ситуации единый закон Lc изменения угла установки лопаток, схематически проиллюстрированный на фиг.4, предпочтительным образом предусматривается для того, чтобы действовать таким образом, чтобы в том случае, когда та или иная лопатка 20 оказывается в угловом положении, соответствующем 0° по отношению к статорной части 4 вентилятора, она имеет так называемый нормальный угол установки, который сохраняется вплоть до того момента, когда эта лопатка займет угловое положение, близкое к 90°. Два изображения, располагающиеся слева на фиг.7, иллюстрируют соответственно состояние системы изменения угла установки для двух угловых положений лопатки, соответствующих 0° и 90°. На этой фигуре для облегчения ее понимания направляющая дорожка 41 представлена развернутой в плоскости, тогда как здесь следует напомнить, что эта направляющая дорожка представляет в целом кольцевую форму.

На упомянутой фигуре можно видеть, что между двумя этими первыми положениями направляющая дорожка 41 не имеет никаких изменений в осевом направлении таким образом, чтобы угол установки лопатки не изменялся в процессе прохождения этой лопаткой первой четверти оборота.

Начиная с углового положения, соответствующего 90°, и вплоть до углового положения, соответствующего 180°, или положению "на 6 часов" на часовом циферблате, угол установки лопатки 20 начинает уменьшаться, предпочтительным образом вплоть до нулевой или почти нулевой величины. На протяжении этого участка цикла лопатка, о которой в данном случае идет речь, по существу проходит скрытую часть и здесь действуют таким образом, чтобы она требовала меньше воздуха с тем, чтобы уменьшить опасность помпажа двигателя и падения его коэффициента полезного действия. И наоборот, начиная от углового положения, соответствующего 180°, и вплоть до углового положения, соответствующего 270°, совпадающего с выходом из скрытой части вентилятора, угол установки лопатки 20 начинает увеличиваться вплоть до очередного достижения так называемой нормальной величины, которую эта лопатка сохраняет затем вплоть до достижения углового положения, соответствующего 0°, также соответствующего положению 360°. С этой точки зрения два изображения, располагающиеся с правой стороны на фиг.3, иллюстрируют соответственно состояние системы изменения угла установки для двух угловых положений лопатки, соответствующих 180° и 270°.

Таким образом, можно видеть, что между положениями, соответствующими 90° и 180°, направляющая дорожка 41 постепенно смещается к задней по потоку стороне в направлении оси 2, обеспечивая дополнительное смещение штыря 36 в этом же направлении. Вследствие этого в процессе прохождения этой четверти оборота лопатка по существу изменяет свой угол установки, постепенно закрываясь. Зато на этой фигуре также можно видеть, что между угловыми положениями, соответствующими 180° и 270°, направляющая дорожка 41 постепенно смещается к передней по потоку стороне в направлении оси 2, обеспечивая дополнительное смещение штыря 36 в этом же направлении. Вследствие этого в процессе прохождения этой четверти оборота лопатка изменяет свой угол установки, снова открываясь вплоть до достижения своего нормального угла установки.

И наконец, можно видеть, что между угловыми положениями, соответствующими 270° и 360°, направляющая дорожка 41 не имеет никаких изменений в осевом направлении таким образом, чтобы угол установки лопатки не изменялся в процессе прохождения этой последней четверти оборота.

Естественно, единый закон Lc изменения угла установки, применяемый ко всем лопаткам 20 вентилятора, может быть и другим, но при той же конфигурации воздухозаборника 18, без выхода при этом за рамки предлагаемого изобретения.

Разумеется, специалистом в данной области техники могут быть внесены различные модификации в предлагаемое изобретение, которое в предшествующем изложении было описано лишь в качестве не являющегося ограничительным примера.

1. Нагнетательная часть (1а) двухконтурного турбореактивного двигателя, имеющая в своем составе множество лопаток (20) вентилятора и опорный диск (22) для этих лопаток, выполненный с возможностью вращения по отношению к статорной части (4) вентилятора относительно продольной оси (2) вентилятора, при этом система изменения угла установки связана с каждой лопаткой (20) вентилятора, причем эти системы разрабатываются таким образом, чтобы угол установки каждой лопатки изменялся в соответствии с единым законом (Lc) изменения, являющимся функцией углового положения данной лопатки (20) по отношению к статорной части (4) относительно упомянутой продольной оси (2) вентилятора, причем упомянутый единый закон изменения угла установки лопаток является периодическим и имеет период Р=360°/n, где n представляет собой целое число, превышающее или равное 1.

2. Нагнетательная часть по п.1, в которой упомянутая система изменения угла установки лопаток управляется пассивным образом в результате вращения опорного диска (22) лопаток (20) по отношению к статорной части (4) вентилятора относительно упомянутой продольной оси (2) вентилятора.

3. Нагнетательная часть по п.2, в которой упомянутая система изменения угла установки лопаток имеет в своем составе штырь (36), размещенный эксцентрическим образом на корневой части (30) рассматриваемой лопатки, первое зубчатое колесо (38), центрированное на упомянутой продольной оси (2) вентилятора и закрепленное на статорной части (4) вентилятора, а также второе зубчатое колесо (40), приводимое во вращательное движение относительно продольной оси (2) вентилятора при помощи опорного диска (22) и установленное с возможностью свободного вращения на этом опорном диске относительно оси (42) вращения колеса, отличной от упомянутой продольной оси (2) вентилятора, причем упомянутое второе зубчатое колесо (40) находится в зубчатом зацеплении с упомянутым первым зубчатым колесом (38) и механически связано с упомянутым штырем (36).

4. Нагнетательная часть по п.3, в которой системы изменения угла установки всех лопаток (20) вентилятора используют одно и то же первое зубчатое колесо (38).

5. Нагнетательная часть по п.3 или 4, в которой упомянутое второе зубчатое колесо (40) механически связано с упомянутым штырем посредством шатуна (48).

6. Нагнетательная часть по п.3, в которой первое и второе зубчатые колеса (38, 40) формируют коническое зубчатое зацепление.

7. Нагнетательная часть по любому из пп.1 и 2, в которой упомянутая система изменения угла установки лопаток имеет в своем составе штырь (36), неподвижно закрепленный эксцентрическим образом на корневой части (30) рассматриваемой лопатки, а также направляющую дорожку (41), неподвижную по отношению к статорной части (4) вентилятора и выполненную вокруг упомянутой продольной оси (2) вентилятора, причем упомянутая направляющая дорожка имеет геометрические характеристики, обеспечивающие дополнительное перемещение упомянутого штыря (36) параллельное продольной оси (2), в процессе его вращательного движения по отношению к статорной части (4) вентилятора относительно той же оси, обеспечивающее изменение угла установки данной лопатки в соответствии с упомянутым законом (Lc) изменения угла установки лопаток.

8. Нагнетательная часть по п.7, в которой упомянутая система изменения угла установки лопаток дополнительно имеет в своем составе ролик (37), жестко связанный с упомянутым штырем (36) и размещенный с возможностью скольжения в упомянутой направляющей дорожке (41).

9. Нагнетательная часть по п.7, в которой упомянутая направляющая дорожка (41) принимает форму канавки, открытой в радиальном направлении наружу.

10. Нагнетательная часть по п.7, отличающаяся тем, что системы изменения угла установки всех лопаток (20) вентилятора используют одну и ту же направляющую дорожку (41).

11. Нагнетательная часть по п.1, в которой упомянутое целое число n равно 1.

12. Турбореактивный двигатель (1), который имеет в своем составе нагнетательную часть (1а) по любому из предшествующих пунктов.

13. Турбореактивный двигатель по п.12, содержащий аэродинамический обтекатель (16), ограничивающий воздухозаборник (18) этого турбореактивного двигателя и скрывающий, если смотреть на него вдоль направления продольной оси (2) вентилятора, часть совокупности лопаток (20) этого вентилятора.



 

Похожие патенты:

Система регулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе содержит первую и вторую кольцевые направляющие, активирующий элемент, а также первый и второй блокирующие элементы.

Предложено устройство для изменения наклона лопасти импеллера/пропеллера. Оно содержит по меньшей мере один линейный приводной механизм.

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов и обеспечивает при его использовании повышение ремонтопригодности и эксплуатационной экономичности осевых вентиляторов.

Изобретение относится к турбовинтовому двигателю с воздушными винтами изменяемого шага, в котором каждый воздушный винт содержит набор лопастей управляемого изменяемого шага.

Изобретение относится к устройствам рабочих колес вентиляторов, в частности для гидравлического регулирования лопаток рабочего колеса осевого вентилятора, и обеспечивает регулирование лопаток таким образом, чтобы даже в случае исчезновения напряжения можно было удержать лопатки в их последнем перед этим положении до того момента, когда после переключения питания сети другой управляющий блок возьмет на себя функцию регулирования положения лопаток.

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов с механизмом поворота лопаток и обеспечивает при его использовании предотвращение перегрузок и сверхнормативного нагревания корпуса перестановочного узла при повороте лопаток на ходу рабочего колеса.

Изобретение относится к устройству для измерения перестановочного хода гидравлического регулирующего устройства лопастей рабочего колеса осевого вентилятора и позволяет при его использовании обеспечить измерение перестановочного хода в регулирующем лопасти устройстве в ступичной камере осевого вентилятора.

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов и обеспечивает при его использовании повышение надежности, снижение стоимости осевых вентиляторов, регулируемых и реверсируемых на ходу изменением направления и частоты вращения рабочего колеса.

Изобретение относится к компрессорам необъемного вытеснения, а именно к регулируемым устройствам, направляющим текучую среду, для осевых компрессоров и вентиляторов газотурбинных двигателей, и позволяет предотвратить отцепление рычагов от кольца привода при любой деформации рычагов.

Изобретение относится к вспомогательной воздушной системе компрессора центробежного или осецентробежного типа, включающего в себя ротор, имеющий ось вращения, при этом компрессор выполнен с возможностью сжатия газа-окислителя.

Изобретение относится к способу управления комбинированным устройством и комбинированному устройству, в котором может быть применен данный способ. Способ управления устройством 1, которое содержит, по меньшей мере, компрессорную установку 2 и/или устройство для сушки с одной стороны и систему 3 регенерации тепла с другой стороны.

Диффузор для диагонального или центробежного компрессора газотурбинного двигателя содержит, по меньшей мере, одну лопатку (20), имеющую сторону нагнетания, сторону всасывания и первую боковую поверхность (22).

Компрессор для турбомашины содержит кожух (4), по меньшей мере, одну ступень компрессора и полости (5), выполненные в упомянутом кожухе по пути хода подвижных лопаток (1).

Газотурбинный двигатель, например двухконтурный турбореактивный двигатель, включает промежуточный кожух, содержащий выполненную в виде тела вращения внутреннюю стенку, ограничивающую с наружной стороны канал течения первичного потока воздуха и средства отбора воздуха.

Изобретение относится к испытательным стендам для определения характеристик и границы устойчивой работы компрессора в составе двигателя. .

Многоступенчатый компрессор турбомашины содержит устройство для активного управления пограничным слоем. Устройство включает лопатки направляющего аппарата последней ступени с отверстием для отбора пограничного слоя воздуха и лопатки направляющего аппарата первой ступени с отверстием для подачи отобранного воздуха. Щелевое отверстие для отбора пограничного слоя воздуха в направляющем аппарате последней ступени и щелевое отверстие для подачи отобранного воздуха в направляющем аппарате первой ступени выполнены в спинках лопаток в точке отрыва пограничного слоя. Каждое из щелевых отверстий соединено с внутренней полостью лопатки. Над торцами лопаток направляющего аппарата последней ступени выполнен ресивер для сбора воздуха из внутренних полостей лопаток. Над торцами лопаток выполнены ресиверы для распределения воздуха по внутренним полостям лопаток, между собой ресиверы для сбора и для распределения воздуха соединены трубопроводом. Достигается увеличение отказоустойчивости и надежности, расширение области устойчивой работы, уменьшение массы компрессора и упрощение его конструкции за счёт управления пограничным слоем при обтекании лопаток. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх