УСТРОЙСТВО РЕВЕРСИРОВАНИЯ ТЯГИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ СО СТВОРКАМИ, СВЯЗАННЫМИ С ПЕРЕДНЕЙ ПО ПОТОКУ ПАНЕЛЬЮ Российский патент 1999 года по МПК F02K1/70 

Предлагаемое изобретение касается устройства реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя. Такой турбореактивный двигатель обычно оборудован некоторым каналом позади вентилятора, предназначенным для отвода вторичного, так называемого холодного, потока газов. Этот канал образован внутренней стенкой, которая охватывает конструкцию собственно турбореактивного двигателя позади упомянутого вентилятора, и некоторой наружной стенкой, передняя по потоку часть которой плавно переходит в кожух данного двигателя, который охватывает вентилятор. Применительно к данному изобретению реверсирование тяги осуществляется, главным образом или исключительно, путем отклонения вторичного холодного потока газов.

Из Европейского патента EP-A-0413635 известно устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, которое было схематически представлено на приведенных в приложении к этому документу фиг. 1 и 2. Известным образом такое устройство реверсирования тяги содержит створки 7, образующие некоторую подвижную часть этого устройства и формирующие в сложенном неактивизированном положении при работе устройства в режиме прямой тяги часть наружной стенки мотогондолы или наружного обтекателя, и некоторую неподвижную конструкцию, реализующую наружный обтекатель перед створками по потоку при помощи передней по потоку части 1, позади створок по потоку при помощи задней по потоку части 3 и между створками 7 при помощи силовых балок, связывающих переднюю по потоку часть 1 этой неподвижной конструкции с ее задней по потоку частью 3.

Створки 7 установлены по окружности наружного обтекателя и смонтированы поворотными в некоторой промежуточной зоне их боковых стенок на балках, располагающихся по одну и по другую стороны от этих створок. Каждая створка 7 содержит наружную часть 9, образующую часть наружной стенки мотогондолы, и внутреннюю часть 11, образующую часть наружной стенки кольцевого канала, причем упомянутые части створки связаны между собой боковыми стенками, а также передней по потоку и задней по потоку стенками этой створки.

Передняя по потоку часть 1 неподвижной конструкции данного устройства реверсирования тяги содержит переднюю раму 6, которая служит опорой для средств управления перемещением створок 7, образованных в примере реализации этого устройства, представленном схематически на приведенных фигурах, подъемниками или силовыми цилиндрами 8, концы штоков которых шарнирно закреплены в точке 10 на внутренней конструкции 12 створки 7. Передняя по потоку часть каждой створки 7 дублирована на своей внутренней стороне передней по потоку внутренней панелью 20, связанной со створкой 7 при помощи по меньшей мере одного рычага 22 и выполненной с возможностью поворота в результате привода створки относительно независимых боковых осей 28 в процессе перехода устройства реверсирования тяги из положения работы в режиме прямой тяги, схематически представленного на фиг. 1, к положению работы в режиме реверсирования тяги, схематически представленному на фиг. 2, таким образом, что образуется некоторый проход между створкой 7 и передней по потоку панелью 20.

Створки 7 также снабжены в своей передней по потоку части носком 13, выступающим в направлении вперед в том случае, когда створки 7 развернуты, по отношению к внутренней поверхности створок таким образом, чтобы отклонять поток газов в направлении навстречу набегающему потоку и завершить, таким образом, формирование составляющей противотяги.

Как указано в Европейском патенте EP-A-0413635, это известное устройство реверсирования тяги главным образом позволяет улучшить аэродинамические характеристики при работе устройства в режиме прямой тяги благодаря получению гладкой стенки канала вторичного потока, совпадающей с оптимальными аэродинамическими линиями и не имеющей нежелательных полостей, а также добиться того, чтобы усилия, воздействующие на систему, образованную створкой, снабженной передней по потоку панелью, под влиянием давления в канале вторичного потока, обеспечивали тенденцию к самозакрытию упомянутой системы при работ данного устройства в режиме прямой тяги и, следовательно, обусловливали устойчивое неразвернутое положение створок.

Однако в некоторых специфических случаях применения упомянутые выше результаты, полученные благодаря известным из существующего уровня техники решениям, могут быть поставлены под сомнение. Так, в некоторых конфигурации аэродинамических линий, в частности, для небольшой высоты канала вторичного потока, давление в канале, которое воздействует на переднюю по потоку панель 20, стремится ее открыть. Действительно, кинематические условия могут заставить выбрать расположение осей 28 позади передней по потоку панели 20, таким образом, что задняя по потоку длина 11 окажется меньше передней по потоку длины 12. Возникающий в результате воздействия сил вращающий момент, символически обозначенный стрелкой P1, передается на створку 7 через соединительный рычаг 22, создавая таким образом воздействие, символически обозначенное стрелкой F1. Даже если воздействие давления в канале на створку 7, символически обозначенной стрелкой P2, обуславливает тенденцию к самозакрытию, оно может, таким образом, создавать результирующий момент, символически обозначенный стрелкой P3, который оказывает воздействие в направлении самооткрытия на систему створки 7, снабженный своей передней по потоку панелью 20. Вследствие сказанного выше в данном устройстве реверсирования тяги не устраняется полностью опасность несвоевременного и несанкционированного раскрытия створок.

Кроме того, как видно на фиг. 2, некоторый вырез в передней по потоку панели 20 может оказаться необходимым для устранения взаимного влияния между панелью 20 и корпусом подъемника 8 в положении работы устройства в режиме реверсирования тяги. Этот вырез, который может быть достаточно большим, обуславливает дополнительные недостатки, которые состоят в конструктивном ослаблении передней по потоку панели 20, в трудностях реализации герметичности при работе данного устройства в режиме прямой тяги и в уменьшении площади специально акустически обработанной поверхности.

Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя с поворотными створками описанного выше типа, отвечающее этим условиям и устраняющее недостатки известных из существующего уровня техники реализаций подобных устройств, отличается тем, что упомянутая передняя по потоку панель шарнирно закреплена на той же самой поворотной оси, что и сама створка, установленной на неподвижной конструкции данного устройства реверсирования тяги и средства связи между створкой и передней по потоку панелью содержат систему эпициклоидального зубчатого зацепления, состоящую из зубчатого элемента, жестко связанного со створкой и образующего планетарную шестерню, наружного зубчатого венца, жестко связанного с передней по потоку панелью и по меньшей мере одной свободной по вращательному движению шестерни, жестко связанной с неподвижной конструкцией устройства реверсирования тяги и образующей сателлит между планетарной шестерней и наружным зубчатым венцом, таким образом, что в процессе перехода данного устройства реверсирования тяги из его положения работы в режиме прямой тяги к положению работы в режиме реверсирования тяги повороты створки и, соответственно, передней по потоку панели вокруг их общей оси вращения и под действием средства управления перемещениями подвижных частей данного устройства осуществляются в противоположных направлениях.

В предпочтительном варианте реализации предлагаемого изобретения управление перемещениями створки и передней по потоку панели может быть обеспечено посредством некоторого поворотного приводного механизма, непосредственно связанного с шестерней, обеспечивающей связь между данной створкой и данной передней по потоку панель. Однако, в случае необходимости, для некоторых специфических случаев применения, остается возможным и управление перемещениями подвижных частей данного устройства реверсирования тяги при помощи линейного привода типа гидравлического силового цилиндра, располагающегося между неподвижной конструкцией устройства реверсирования тяги и поворотной створкой.

В соответствии с одним из возможных вариантов реализации предлагаемого изобретения, содержащие эпициклоидальную зубчатую передачу средства связи между поворотной створкой и передней по потоку панелью могут быть установлены непосредственно на общей оси вращения этой створки и этой передней по потоку панели.

Другие характеристики и преимущества устройства реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением будут лучше поняты из приведенного ниже описания способа его практической реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, среди которых:
На фиг. 1 и 2 представлен половинный схематический вид в продольном разрезе по плоскости, проходящий через ось вращения двухконтурного турбореактивного двигателя, устройства реверсирования тяги с поворотными створками, снабженными передней по потоку панелью, известного типа соответственно в положении работы в режиме прямой тяги и в положении работы в режиме реверсирования тяги;
- фиг. 3 представляет по аналогии с фиг. 1 схематический вид устройства реверсирования тяги с поворотными створками в соответствии с одним из способов реализации предлагаемого изобретения в положении работы в режиме прямой тяги;
- фиг. 4 представляет, по аналогии с фиг. 2, схематический вид устройства реверсирования тяги с поворотными створками в соответствии с одним из способов реализации предлагаемого изобретения, но в положении его работы в режиме реверсирования тяги;
- фиг. 5 представляет детальный перспективный схематический вид фрагмента створки устройства реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением, схематически представленного на фиг. 3 и 4;
- фиг. 6 представляет детальный перспективный схематический вид фрагмента реализации неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретениям, схематически представленного на фиг. 3 и 4;
- фиг. 7 представляет половинный схематический вид в разрезе по аналогии с фиг. 3 и 4 устройства реверсирования тяги, схематически представленного на фиг. 3 и 4, в положении неполного открытия;
- фиг. 8 представляет схематический вид детали положения стыка передней по потоку панели по аналогии с видом, представленным на фиг. 3;
- фиг. 9 представляет по аналогии с видом, показанным на фиг. 4, устройство реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением, содержащее один из возможных вариантов реализации средств связи между поворотной створкой и передней по потоку панелью;
- фиг. 10 представляет увеличенный схематический вид детали устройства реверсирования тяги, показанного на фиг. 9, представляющий реализацию средств связи между поворотной створкой и передней по потоку панелью;
- фиг. 11 представляет схематический вид расположения элементов устройства реверсирования тяги, показанного на фиг. 9, в поперечном сечении и в положении, соответствующем работе этого устройства в режиме прямой тяги.

В соответствии со способом реализации предлагаемого изобретения, схематически представленным на фиг. 3 и 4, устройство реверсирования тяги, способное осуществить на соответствующей фазе полета данного самолета реверсирование вторичного потока газов данного двухконтурного турбореактивного двигателя, содержит главным образом известные основные части, уже описанные выше при рассмотрении примера существующей реализации подобного устройства реверсирования тяги со ссылками на фиг. 1 и 2. В частности, в предлагаемом устройстве реверсирования тяги имеется передняя по потоку неподвижная конструкция 1, поворотные створки 7 и задняя по потоку неподвижная часть 3. Имеется также некоторый первичный кожух 19, охватывающий собственно данный турбореактивный двигатель и образующий внутреннюю стенку кольцевого канала 14, отводящего вторичный поток газов, символически обозначенный на приведенной в приложении фиг. 3 стрелкой 15. Кроме того, каждая из поворотных створок 7 связана с передней по потоку панелью 20.

Однако, отличительным образом и в соответствии с предлагаемым изобретением передняя по потоку панель 20 поддерживается шарнирным образом поворотной осью 27 створки 7. В соответствии с предлагаемым изобретением отличающиеся от существующего уровня техники в данной области средства связи располагаются между створкой 7 и связанной с ней передней по потоку панелью 20.

Действительно, как можно видеть на фиг. 5, специальный вырез 30 выполнен на сворке 7 и на кромке этого выреза 30 установлен зубчатый сектор 31, жестко связанный со створкой 7. Как можно видеть на виг. 6, на неподвижной конструкции 3 данного устройства реверсирования тяги установлен некоторый опорный кронштейн 32, взаимодействующий с вырезом 30. На упомянутом кронштейне 32 установлена свободно вращающаяся шестерня 33, предназначенная для взаимодействия, с одной стороны, с зубчатым сектором 31 створки, а с другой стороны, с зубчатым венцом 34, выполненным на кронштейне 35, жестко связанном с задним по потоку концом 36 передней по потоку панели 20. Эта система, образующая средства связи между створкой 7 и передней по потоку панелью 20, представляет собой, таким образом, систему эпициклоидального зубчатого зацепления, причем зубчатый сектор 31 створки образует планетарную шестерню, а свободно вращающаяся шестерня 33 образует сателлит и зубчатый венец 34 передней по потоку панели образует внешний или наружный венец.

В процессе функционирования данного устройства реверсирования тяги в режиме прямой тяги, соответствующем закрытому положению створки 7 и схематически представленном на фиг. 3, некоторое известное само по себе устройство типа, например, гидравлического замка, не показанное на приведенных в приложении фигурах, обеспечивает запирание или блокировку поворотной створки 7 на передней раме 6 передней по потоку неподвижной конструкции данного устройства реверсирования тяги.

Как уже известно из существующего уровня техники в данной области, поворотная створка 7 образует часть наружной поверхности мотогондолы данного двигателя, а внутренняя часть этой поворотной створки 7 образует часть наружной в радиальном направлении стенки кольцевого канала циркуляции вторичного потока газов или холодного потока газов, символически обозначенного на фиг.3 стрелкой 15. Внутренняя в радиальном направлении стенка передней по потоку панели 20 также образует часть наружной стенки этого кольцевого канала. В такой конфигурации, поскольку данная поворотная створка 7 заперта или заблокирована в своем закрытом положении шестерня 33 также обездвижена и удерживает переднюю по потоку панель 20.

Поворотная створка 7 связана со средством управления перемещениями подвижных элементов данного устройства реверсирования тяги, которое известно само по себе и не показано на приведенных в приложении фигурах. Средство управления может быть образовано, например, некоторым линейным приводным механизмом типа гидравлического силового цилиндра или подъемника, как подъемник 8, схематически представленной на фиг. 1 и 2, демонстрирующих известную реализацию устройства реверсирования тяги в соответствии с существующим уровнем техники в данной области. Для перехода предлагаемого устройства реверсирования тяги из положения работы в режиме прямой тяги, схематически представленного на фиг. 3, к положению его работы в режиме реверсирования тяги, схематически представленному на фиг. 4, средство управления перемещениями подвижных элементов данного устройства заставляет поворачиваться упомянутую поворотную створку 7 в направлении по часовой стрелке, если смотреть на приведенные в приложении фигуры, тогда как передняя по потоку панель 20 поворачивается при этом в направлении против часовой стрелки при помощи шестерни 33. Несколько свободных по вращательному движению шестерен типа шестерни 33, располагающихся так, как это было описано выше, могут быть использованы для того, чтобы обеспечить связь между передней по потоку панелью 20 и поворотной створкой 7.

В конце процесса открытия данной поворотной створки средство управления перемещениями подвижных элементов данного устройства доходит до некоторого упора и определяет тем самым точное положение поворотной сворки 7 и связанной с ней передней по потоку панели 20. Как можно видеть на фиг. 4, аэродинамические утечки контролируются задней частью поворотной створки 7, которая точно пригнана к форме первичного кожуха 19 данного турбореактивного двигателя, и в этом положении отклонения вторичного потока газов, соответствующем функционированию данного устройства в режиме реверсирования тяги, упомянутый поток газов направляется сначала упомянутой передней по потоку панелью 20, а затем отбрасывается в направлении вперед, навстречу набегающему потоку воздуха, при помощи носка 13 поворотной створки 7.

Полностью сохраняя преимущества известных технических решений, использованных в конструкции устройства реверсирования тяги в соответствии с существующим уровнем техники в данной области и описанных выше со ссылками на приведенные в приложении фиг. 1 и 2 на Европейский патент EP-A-0413635, в частности, отсутствие нежелательных полостей и получение стенки канала циркуляции вторичного потока газов, совпадающей с оптимальными сплошными аэродинамическими линиями, или гладкой стенки этого канала, предложенные данным изобретением новые технические решения придают устройству реверсирования тяги дополнительные преимущества.

Так в случае отказа блокировки поворотной створки в соответствии с Европейским патентом EP-A-0413635 и в некоторых специфических конфигурациях высоты канала циркуляции вторичного газового потока и соответствующих аэродинамических линий усилия P1, результирующие наличие давления потока газов в канале и воздействующие на упомянутую поворотную створку, и воздействие F1 со стороны передней по потоку панели на эту поворотную створку могут привести к возникновению момента сил P3 , который воздействует на эту поворотную створку 7 в направлении ее самооткрытия, как это схематически показано на фиг. 1.

Напротив того, вследствие специфического расположения конструктивных элементов устройства реверсирования тяги, предложенного данным изобретением, усилия, результирующие наличие давления потока газов в канале и воздействующие на переднюю по потоку панель 20, стремятся посредством шестерни 33 перевести поворотную створку 7 в направлении ее закрытия и момент сил P3, результирующий это воздействие передней по потоку панели на поворотную створку, а также усилия, воздействующие в результате наличия давления потока газов в канале на эту поворотную створку, стремятся закрыть створку 7.

Следовательно, при работе данного устройства в режиме прямой тяги всякая опасность несвоевременного и несанкционированного открытия поворотной створки 7 устройства исключается и закрытое положение поворотной створки 7 становится устойчивым положением благодаря специальному расположению средств связи между передней по потоку панелью 20 и поворотной створкой 7 в соответствии с предлагаемым изобретением. Предложенное монтажное расположение передней по потоку панели 20 на той же поворотной оси, на которой закреплена поворотная створка 7 /эта ось обозначена на приведенных в приложении фигурах позицией 27/, позволяет, кроме того, уменьшить количество используемых деталей.

Положение передней по потоку панели 20 при работе данного устройства в режиме реверсирования тяги, как это видно на фиг. 4, позволяет замаскировать или перекрыть некоторую мертвую зону 37 рециркуляции газового потока, что дает возможность улучшить аэродинамические характеристики, в частности, коэффициент расхода.

Некоторое промежуточное положение передней по потоку панели 20 и данной поворотной створки 7, показанное на фиг. 7 и имеющее место в процессе перехода данного устройства реверсирования тяги к положению его работы в режиме реверсирования тяги, облегчает создающиеся промежуточные или переходные условия и исключает недостатки, возникающие на этой стадии функционирования устройства реверсирования тяги в результате использования технических решений в соответствии с упомянутым Европейским патентом EP-A-0413635.

Обеспечение герметичности передней по потоку панели 20, осуществляемое при помощи уплотнительных прокладок 26, с одной стороны, спереди, на передней по потоку неподвижной части 1 конструкции данного устройства реверсирования тяги, а с другой стороны, сзади, на данной поворотной створке 7, оказывается более простым в реализации, поскольку, как это хорошо видно на приведенных в приложении фиг. 3 и 8, упомянутая уплотнительная прокладка располагается только с одной стороны данной передней по потоку панели 20, тогда как в аналогичном устройстве в соответствии с упомянутым Европейским патентом EP-A-0413635, что можно видеть на фиг. 1, упомянутые уплотнительные прокладки располагаются по одну и по другую стороны этой передней по потоку панели 20.

На приведенных в приложении фиг. 9, 10 и 11 схематически представлен еще один возможный вариант реализации средств связи между поворотной створкой 7 и передней по потоку панелью 20 в соответствии с предлагаемым изобретением. В данном случае система эпициклоидального зубчатого зацепления, образующая упомянутые средства связи, смонтирована непосредственно на оси вращения 127 поворотной створки 7. Данная система зубчатого зацепления состоит из свободно вращающихся шестерен 133, например, в количестве четырех штук в варианте реализации, схематически представленном на упомянутых фигурах, располагающихся между, с одной стороны, некоторым зубчатым элементом 131 в форме планетарной шестерни, жестко связанным с поворотной створкой 7 на оси вращения 127 этой створки, а с другой стороны, зубчатым венцом 134, жестко связанным с передней по потоку панелью 20. В целом конструкция упомянутых средств связи между поворотной створкой и передней по потоку панелью в данном случае упрощена вследствие того, что упомянутый опорный рычаг 32, жестко связанный с неподвижной конструкцией данного устройства и несущий на себе свободно вращающиеся шестерни системы эпициклоидального зубчатого зацепления, может быть исключен.

В функции различных специальных применений данного изобретения может также оказаться предпочтительным заменить упомянутый линейный приводной механизм типа гидравлического силового цилиндра или подъемника 8, использованного для обеспечения перемещений подвижных элементов данного устройства реверсирования тяги, на вращательный приводной механизм, непосредственно связанный с шестерней связи между поворотной створкой 7 и передней по потоку панелью 20 и не показанной на приведенных в приложении к данному описанию фигурах.

Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя содержит поворотные створки (7), интегрированные при работе данного устройства в режиме прямой тяги в наружную стенку мотогондолы и образующие при работе этого устройства в режиме реверсирования тяги, отклоняющие препятствия для потока газов после соответствующего поворота этих створок под действием приводного подъемника. Передняя по потоку панель (20) дублирует с внутренней стороны каждую створку (7) и шарнирно закреплена на той же самой оси вращения (27), что и поворотная панель (7). Средства связи между поворотной створкой (7) и передней по потоку панелью (20) образованы системой эпициклоидального зубчатого зацепления, состоящей из зубчатого элемента (31), жестко связанного с поворотной створкой (7), наружного зубчатого венца (34), жестко связанного с упомянутой передней по потоку панелью (20) и по меньшей мере одной свободно вращающейся шестерни (33), жестко связанной с неподвижной конструкцией данного устройства реверсирования тяги и образующей сателлит. Такое выполнение устройства реверсирования тяги улучшает аэродинамические характеристики на режиме прямой тяги. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащее поворотные створки (7), выполненные с возможностью преобразования в закрытом положении, при работе данного устройства в режиме прямой тяги, в наружную стенку мотогондолы и поворота под действием подъемника (8) управления их перемещениями таким образом, чтобы образовать отклоняющие препятствия для потока газов при работе устройства в режиме реверсирования тяги, причем каждая створка (7) дублирована на своей внутренней стороне передней по потоку внутренней панелью (20), связанной со створкой (7) средствами связи, отличающееся тем, что передняя по потоку панель (20) шарнирно закреплена на той же самой оси вращения (27), что и поворотная створка (7), установленной на неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги, а средства связи между поворотной створкой (7) и передней по потоку панелью (20) содержат систему эпициклоидального зубчатого зацепления, состоящую из зубчатого элемента (31, 131), жестко связанного с поворотной створкой (7) и образующего планетарную шестерню наружного зубчатого венца (34, 134), жестко связанного с передней по потоку панелью (20) и по меньшей мере одной свободной по вращательному движению шестерни (33, 133), жестко связанной с неподвижной конструкцией данного устройства реверсирования тяги и образующей сателлит между планетарной шестерней и наружным зубчатым венцом таким образом, чтобы в процессе перехода от положения работы данного устройства в режиме прямой тяги к положению его работы в режиме реверсирования тяги повороты створки (7) и передней по потоку панели (20) соответственно вокруг их общей оси вращения (27) и под действием средства управления (8) перемещениями подвижных частей данного устройства реверсирования тяги осуществлялись в противоположных направлениях. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в средствах связи между поворотной створкой (7) и передней по потоку панелью (20) планетарная шестерня образована зубчатым сектором (31), жестко связанным с поворотной створкой (7), а свободно вращающаяся шестерня (33) установлена на опорном кронштейне (32), жестко связанном с неподвижной конструкцией (3) устройства реверсирования тяги и располагающимся в вырезе (30), выполненном на поворотной створке (7), и наружный зубчатый венец (34) выполнен на кронштейне (35), жестко связанном с задним по потоку концом (36) передней по потоку панели (20). 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в средствах связи между поворотной створкой (7), и передней по потоку панелью (20) несколько свободно вращающихся шестерен (133) расположено между планетарной шестерней (131), жестко связанной с поворотной створкой (7) на оси вращения (127) этой поворотной створки, и зубчатым венцом (134), жестко связанным с передней по потоку панелью (20). 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что средство управления перемещениями подвижных элементов данного устройства реверсирования тяги образовано поворотным приводным механизмом, жестко связанным непосредственно с шестерней связи между поворотной створкой (7) и передней по потоку панелью (20).