УСТРОЙСТВО РЕВЕРСИРОВАНИЯ ТЯГИ ДВУХКОНТУРНОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1996 года по МПК F02K1/70 

Предлагаемое изобретение касается устройства для реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, используемого в авиации.

В авиационных турбореактивных двигателях, имеющих в своем составе первичный канал циркуляции газов, называемых горячим потоком, образующий главный тракт истечения, и кольцевой канал, соосный первичному каналу, где циркулируют газы, называемые холодным потоком, например, на выходе вентилятора, располагающегося в передней части турбореактивного двигателя, образующий вторичный тракт истечения, реверсирование тяги осуществляется преимущественно путем отклонения вторичного холодного потока.

В настоящее время известны устройства реверсирования тяги турбореактивных двигателей. Обычно такое устройство включает в себя три основные части: неподвижную часть, которая располагается впереди по потоку на продолжении наружной стенки канала вторичного контура, ограниченного изнутри кожухом центральной конструкции турбореактивного двигателя, подвижную часть и заднюю неподвижную обечайку.

Расположенная впереди по потоку неподвижная часть устройства реверсирования тяги имеет в своем составе наружную панель гондолы двигателя, внутреннюю панель, ограничивающую снаружи газовый тракт вторичного контура, и переднюю раму, которая обеспечивает соединение наружной и внутренней панелей. Передняя рама служит также основанием для механизма управления перемещением подвижной части реверсивного устройства. Подвижная часть, в свою очередь, состоит из нескольких подвижных элементов или щитков, вместе называемых створками. Общее число этих створок может быть различным в зависимости от конструкции устройства реверсирования тяги и составляет обычно от двух до четырех створок, образующих кольцевую систему. Эта кольцевая система створок в ряде случаев может взаимодействовать с неподвижной частью устройства реверсирования тяги в зависимости от способа монтажа силовой установки, образованной двухконтурным турбореактивным двигателем на самолете.

Известно, в частности, устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащее поворотные створки с фронтальным дефлектором, образующие в закрытом состоянии наружную стенку кольцевого вторичного контура и состоящие из связанных между собой элементом жесткости наружного и внутреннего элементов, установленную под передней частью последнего и связанную с ним соединительным звеном панель с возможностью поворота как створки, так и панели вокруг поперечных независимых опорных узлов, размещенных на корпусе устройства реверсирования тяги, под действием закрепленного на створке подъемника или силового цилиндра, располагаемого в режиме прямой тяги между створкой и панелью. Устройство содержит, кроме того, уплотнение между задней по потоку частью внутреннего элемента и корпусом устройства реверсирования тяги. Соединительное звено имеет, по меньшей мере, одну тягу с шарниром на каждом из ее концов (см. ЕР, А, 0365425).

Известное устройство содержит только один дефлектор, установленный неподвижно и встроенный в переднюю по потоку часть кромки створки, что является недостаточным для обеспечения удовлетворительных характеристик управления струями реверсируемого потока в некоторых вариантах применения.

Кроме того, конструкция известного устройства предусматривает воздействие потока на створку уравновешенным с обеих ее сторон, то есть воздушный поток не обеспечивает эффекта самозакрытия такой створки и существует определенный риск несвоевременного и несанкционированного ее открытия, в то время как какие-либо другие независимые средства блокировки створки в ее закрытом положении в известном устройстве отсутствуют.

В основу изобретения поставлена задача создать устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, конструкция которого обеспечивала бы требуемые характеристики реверсирования тяги, отвечала бы условиям безопасности путем исключения риска несвоевременного и несанкционированного раскрытия подвижных элементов и при этом характеризовалась бы простотой технического использования и минимально возможными габаритами и весом.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащем поворотные створки с фронтальным дефлектором, образующие в закрытом состоянии наружную стенку кольцевого вторичного контура и состоящие из связанных между собой элементом жесткости наружного и внутреннего элементов, установленную под передней частью последнего и связанную с ним соединительным звеном панель с возможностью поворота как створки, так и панели вокруг поперечных независимых опорных узлов, размещенных на корпусе устройства реверсирования тяги, под действием закрепленного на створке подъемника или силового цилиндра, располагаемого в режиме прямой тяги между створкой и панелью, и уплотнение между задней по потоку частью внутреннего элемента и корпусом устройства реверсирования тяги, при этом соединительное звено имеет, по крайней мере, одну тягу с шарниром на каждом из ее концов. Согласно изобретению точка соединения шарнира с каждым концом тяги, длина последней и расположение опорных узлов выбраны из условия образования в положении реверсирования потока вторичного контура прохода между внутренним элементом створки и панелью, уплотнение дополнительно установлено между передним и задним по потоку концами панели и передней и задней по потоку частями корпуса устройства, а полость между панелью и внутренним элементом створки сообщена с атмосферой в режиме прямой тяги перед передней частью наружного элемента створки.

Благодаря тому, что точка соединения шарнира с каждым концом тяги, ее длина и расположение опорных узлов выбраны в устройстве согласно изобретению, так чтобы в положении реверсирования потока газов устанавливался проход между внутренним элементом створки и панелью, появляется возможность регулирования реверсированного потока. Кроме того, благодаря применению средств герметизации, с одной стороны, с передней неподвижной частью устройства реверсирования тяги, а с другой стороны, сзади, с задней кромкой передней по потоку части внутреннего элемента створки, передняя по потоку полость, сформированная между упомянутой выше передней по потоку внутренней панелью и внутренней частью створки, находится под атмосферным давлением, которое существенно ниже давления во вторичном контуре двигателя, воздействующего на заднюю по потоку часть внутреннего элемента створки. В результате этого с учетом определенного положения шарниров створки устройства реверсирования тяги на эту створку позитивно воздействуют усилия от разности давлений, направленные в сторону самозакрытия этой створки. Таким образом, закрытое положение створки устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя становится устойчивым.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже конкретного варианта его осуществления со ссылками на приведенные в приложении чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схематически в продольном разрезе устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя с поворачивающимися створками, показанными на чертеже в закрытом положении;
фиг. 2 то же, что и на фиг. 1 устройство, но со смещенной плоскостью разреза, где видны средства связи передней по потоку внутренней панели со створкой устройства реверсирования тяги;
фиг. 3 то же, что и на фиг. 1 устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя в положении, соответствующем работе двигателя в режиме реверсирования тяги и демонстрирующем открытое положение подвижных створок и панелей этого устройства.

Устройство реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением имеет в своем составе переднюю по потоку неподвижную часть 1, образованную наружной панелью 2 гондолы двигателя, наружной панелью 3 канала вторичного контура турбореактивного двигателя, показанного на приведенных чертежах стрелкой 4, причем задний по потоку конец этой панели имеет продолжение в виде отклоняющей кромки 5, и передней рамой 6, образующей опору для силового цилиндра или подъемника 7. Далее, устройство реверсирования тяги имеет в своем составе подвижную часть 8, образованную створками 9, каждая из которых состоит из наружного элемента 10, образующего перегородку аэродинамического разграничения между потоком наружного воздуха, обтекающим гондолу двигателя, и наружным потоком в двигателе, в его вторичном контуре, показанном на чертежах стрелкой 11, когда створка 9 устройства реверсирования тяги находится в закрытом положении, внутренним элементом 12, внутренней конструкцией 13 и системой дефлекторов, содержащей, в частности, фронтальный дефлектор 14, а также неподвижный задний по потоку конус 15.

При закрытом положении створки 9 устройства реверсирования тяги в режиме прямой тяги, воображаемая поверхность, соответствующая сплошному аэродинамическому обводу теоретической формы канала вторичного контура, материализована на участке между внутренней поверхностью панели 3 спереди по потоку и внутренней поверхностью заднего неподвижного конуса 15 сзади, по потоку, с одной стороны, внутренней поверхностью 16 задней по потоку части 12а внутреннего элемента 12 створки устройства реверсирования тяги, а с другой стороны, внутренней поверхностью 17а передней по потоку внутренней панели 17, которая дублирует переднюю по потоку часть 12в внутреннего элемента 12 створки устройства реверсирования тяги, закрывая таким образом с внутренней стороны переднюю по потоку полость 18, существующую между упомянутой выше панелью 17 и створкой 9 устройства реверсирования тяги. Между передней по потоку кромкой створки 9 и передней по потоку неподвижной частью 1 устройства реверсирования тяги, уплотнение отсутствует, благодаря чему полость 18 сообщается с окружающей атмосферой за бортом самолета. С задней же по потоку стороны предусмотрено герметичное уплотнение 19 между задней кромкой задней по потоку части 12а внутреннего элемента 12 створки 9 устройства реверсирования тяги и задним неподвижным конусом 15.

Монтаж передней по потоку внутренней панели 17 схематически показан на фиг. 2. Тяга 20 соединяет шарнир 21, жестко связанный с панелью 17, и шарнир 22, жестко связанный с передней по потоку частью 12 внутренней части 12 створки 9 устройства реверсирования тяги. Между передней по потоку кромкой панели 17 и передней по потоку неподвижной частью 1 устройства реверсирования тяги установлено герметичное уплотнение 23. Кроме того, герметичное уплотнение 24 установлено также между задней по потоку кромкой панели 17 и зоной присоединения этой панели к задней кромке передней по потоку части 12в внутреннего элемента 12 створки 9 устройства реверсирования тяги. Эти герметичные уплотнения выполнены таким образом, что в положении, соответствующем режиму прямой тяги и представленном схематически на фиг. 4, внутренняя передняя по потоку часть 12в внутреннего элемента 12 подвергается воздействию давления окружающей самолет атмосферы, которое имеет место в полости 18, тогда как давление газов, циркулирующих в кольцевом канале вторичного контура двигателя и, соответственно, в канале устройства реверсирования тяги, воздействует на внутреннюю поверхность задней по потоку внутренней части 12а створки 9 устройства реверсирования тяги.

Одним из известных способов каждая створка 9 устройства реверсирования тяги удерживается за свои боковые кромки неподвижным пальцем опорным узлом 25, расположенным на неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги, например, на продольной балке (на чертеже не показано). Аналогичным образом передняя по потоку внутренняя панель 17, связанная с каждой створкой 9 устройства реверсирования тяги, удерживается независимым неподвижным пальцем - опорным узлом 26, так же расположенным на неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги.

Ниже со ссылками на фиг. 3, будет дано общее описание работы устройства реверсирования тяги в соответствии с изобретением.

Для того, чтобы перейти из закрытого положения створки 9 устройства реверсирования тяги, положения, представленного на фиг. 1 и 2 и соответствующего функционированию двигателя и устройства реверсирования тяги в режиме прямой тяги, к положению открытия створки 9, представленному на фиг. 3 и соответствующему перекрытию канала вторичного контура двигателя и реверсированию его тяги, подъемник или силовой цилиндр 7, приводимый в действие с помощью системы управления какого-либо известного в настоящее время типа, не показанной на приведенных чертежах, путем перемещения своего шарнира 27 на створке 9 устройства реверсирования тяги заставляет упомянутую выше створку поворачиваться относительно ее опорных узлов 25 до тех пор, пока задняя по потоку кромка 9в этой створки не войдет в соприкосновение с поверхностью внутреннего обвода 28 кольцевого канала вторичного контура двигателя. В этом движении поворот створки 9 устройства реверсирования тяги влечет за собой посредством тяги 20 поворот передней по потоку панели 17, которая совершает свое вращательное движение относительно своих собственных опор 26 таким образом, чтобы образовать с обеих сторон от упомянутой выше панели 17 каналы для прохождения реверсируемого потока вторичного контура турбореактивного двигателя.

Ориентация регулируемого устройством реверсирования тяги потока, обеспечиваемая, в частности, фронтальным дефлектором 14 створки 9, отклоняющим этот поток вперед, еще улучшается благодаря дополнительному управлению реверсируемым потоком, обеспечиваемому, таким образом, панелью 17 благодаря различным дополнительным конструкциям и устройствам, адаптированным для получения требуемых результатов в зависимости от конкретных особенностей применения устройства реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя в соответствии с предлагаемым изобретением.

Эти результаты могут зависеть, в частности, от выбора соответствующего места расположения опорных узлов 25 и 26 створки 9 и панели 17 соответственно, а также от особенностей аэродинамического профиля, придаваемого, в частности, наружной поверхности упомянутой выше панели 17.

Возвращаясь к фиг. 2, изображающей устройство реверсирования тяги в положении, соответствующем функционированию в режиме прямой тяги, можно отметить еще одно весьма существенное преимущество предлагаемого изобретения. Действительно, как уже отмечалось выше, вследствие отсутствия герметичного уплотнения на передней кромке створки 9 устройства реверсирования тяги и наличия таких уплотнений 23 и 24 на кромках внутренней передней по потоку панели 17 создается разность усилий, воздействующих на створку 9 в различных ее точках. Усилия, возникающие от внутреннего давления в канале вторичного контура двигателя и воздействующие на внутреннюю заднюю по потоку часть 12а створки 9, не компенсируются усилиями, воздействующими на переднюю по потоку часть 12в, вследствие того, что полость 18 не герметизирована и находится под атмосферным давлением. В результате этого возникает тенденция створки 9 устройства реверсирования тяги к самозакрытию, причем закрытое положение этой створки становится устойчивым, что позволяет исключить риск несвоевременного и не санкционированного открытия створки 9 в случае отказа системы блокировки створки в закрытом положении или ее разрушения, причем для блокировки створки в закрытом положении используются обычные в таких случаях средства.

Отметим также, что полученное таким образом распределение давлений на передней по потоку части 12в и на задней по потоку части 12а внутреннего элемента створки 9 устройства реверсирования тяги позволяет снизить нагрузки и уменьшить потребное усилие, развиваемое подъемником или силовым цилиндром 7, что, в свою очередь, дает возможность снизить габаритные и весовые характеристики устройства. ЫЫЫ2

Использование: в авиации при создании двухконтурных турбореактивных двигателей. Сущность изобретения: устройство содержит поворотные створки 9 с фронтальным дефлектором 14, образующие в закрытом состоянии наружную стенку кольцевого вторичного контура и состоящие из связанных между собой элементом жесткости наружного и внутреннего элементов 10, 12. Под передней частью внутреннего элемента 12 установлена связанная с ним соединительным звеном панель 17 с возможностью поворота как створки, так и панели, вокруг поперечных независимых опорных узлов, размещенных на корпусе устройства реверсирования тяги, под действием закрепленного на створке подъемника 7 или силового цилиндра, располагаемого в режиме прямой тяги между створкой и панелью. Соединительное звено имеет одну тягу с шарниром на каждом из ее концов. Точка соединения шарнира с каждым концом тяги, длина последней и расположение опорных узлов выбраны из условия образования в положении реверсирования потока вторичного контура прохода между внутренним элементом створки и панелью. Устройство содержит также уплотнение 19 между задней по потоку частью внутреннего элемента и корпусом устройства реверсирования тяги, уплотнение между передним и задним по потоку концами и передней и задней по потоку частями корпуса устройства, при этом полость между панелью и внутренним элементом створки сообщена с атмосферой в режиме прямой тяги перед передней частью наружного элемента створки. 3 ил.

Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащее поворотные створки с фронтальным дефлектором, образующие в закрытом состоянии наружную стенку кольцевого вторичного контура и состоящие из связанных между собой элементом жесткости наружного и внутреннего элементов, установленную под передней частью последнего и связанную с ним соединительным звеном панель с возможностью поворота как створки, так и панели вокруг поперечных независимых опорных узлов, размещенных на корпусе устройства реверсирования тяги, под действием закрепленного на створке подъемника или силового цилиндра, располагаемого в режиме прямой тяги между створкой и панелью, и уплотнение между задней по потоку частью внутреннего элемента и корпусом устройства реверсирования тяги, при этом соединительное звено имеет по крайней мере одну тягу с шарниром на каждом из ее концов, отличающееся тем, что точка соединения шарнира с каждым концом тяги, длина последней и расположение опорных узлов выбраны из условия образования в положении реверсирования потока вторичного контура прохода между внутренним элементом сворки прохода между внутренним элементом сворки и панелью, уплотнение дополнительно установлено между передним и задним по потоку концами панели и передней и задней по потоку частями корпуса устройства, а полость между панелью и внутренним элементом створки сообщена с атмосферой в режиме прямой тяги перед передней частью наружного элемента створки.