Изобретение касается электрической системы управления для устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя и применяется, в частности, для управления устройствами реверсирования тяги, содержащими по меньшей мере один перемещаемый элемент, обеспечивающий в развернутом положении реверсирование тяги турбореактивного двигателя, например, устройствами с отклоняемыми створками или с решетками и предназначенными для двухконтурных турбореактивных двигателей.
Системы управления устройствами реверсирования тяги с отклоняемыми или перемещаемыми подвижными элементами, например с отклоняемыми створками, в настоящее время представляют собой совокупность гидравлического оборудования, обеспечивающего управление открытием и закрытием створок данного устройства реверсирования тяги при выполнении цикла функционирования этого устройства при посадке самолета и удержание этих створок в закрытом положении на всех других этапах использования этого устройства реверсирования тяги в составе двигателя.
Пример реализации такой гидравлической системы управления устройством реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя описан, в частности, в патенте Франции FR 2435604, выданном на имя фирмы SNECMA. Эта гидравлическая система управления содержит, главным образом, гидравлические силовые цилиндры, предназначенные для открытия и закрытия подвижных створок данного устройства реверсирования тяги, первичные и вторичные (гидравлические и механические) средства блокировки или запирания, предназначенные для удержания этих створок в закрытом фиксированном положении, гидравлический блок управления и гидравлические трубопроводы.
Однако такая технология управления створками требует генерирования значительной гидравлической мощности, отбираемой из гидравлической системы самолета, и геометрические ограничения органов управления не позволяют снова закрыть створки устройства реверсирования тяги на всей траектории полета самолета. В то же время существует опасность несвоевременного и несанкционированного открытия створок устройства реверсирования тяги в том случае, когда "спящий" или неконтролируемый отказ вторичного устройства блокировки створки сочетается с разрушением или отказом первичного устройства ее блокировки.
Еще один существенный недостаток такой технологии управления створками устройства реверсирования тяги связан с использованием гидравлической жидкости (называемой "skydroll"), активно вызывающей коррозию и способной к воспламенению. Эта гидравлическая жидкость делает достаточно сложным техническое обслуживание системы и наличие этой жидкости в зоне расположения вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя требует усиленной защиты передней силовой рамы устройства реверсирования тяги и самого гидравлического оборудования.
И наконец, в данном случае прокладка гидравлических трубопроводов оказывается достаточно сложным делом из-за весьма ограниченных свободных объемов в зоне передней силовой рамы устройства реверсирования тяги.
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы реализовать систему управления для устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя с использованием другой технологии силового привода, позволяющую решить проблемы, встречающиеся в гидравлических системах управления.
Для решения поставленной задачи данное изобретение состоит в реализации системы управления устройством реверсирования тяги, в которой используется только электромеханическое оборудование, причем вся электрическая энергия, необходимая для работы этой системы, подается из системы электроснабжения самолета или непосредственно с генератора, установленного на турбореактивном двигателе.
В соответствии с предлагаемым изобретением электрическая система управления для устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя, установленного на самолете, причем это устройство реверсирования тяги содержит по меньшей мере один элемент, выполненный с возможностью перемещения в диапазоне между положением открытия и положением закрытия этого устройства реверсирования тяги, отличается тем, что эта система содержит:
- по меньшей мере один блок электромеханических приводных органов, предназначенных для управления перемещениями подвижного элемента устройства реверсирования тяги в диапазоне между положением закрытия и положением открытия этого устройства;
- электронный блок управления электромеханическими приводными органами, электрически связанный с электронной системой регулирования данного турбореактивного двигателя и предназначенный, с одной стороны, для соответствующего преобразования команд на открытие или закрытие подвижных элементов устройства реверсирования тяги, выдаваемых из электронной системы регулирования, в последовательность команд на управление электромеханическими приводными органами, а с другой стороны, для выдачи в эту электронную систему регулирования информации о состоянии приводных органов и о пространственном положении подвижных элементов устройства реверсирования тяги.
Блок электромеханических приводных органов содержит главным образом линейный электрический подъемник, предназначенный для приведения в действие соответствующего подвижного элемента устройства реверсирования тяги, по меньшей мере один электрический фиксатор, называемый первичным фиксатором и предназначенный для удержания подвижного элемента в заданном положении, и датчики положения электромеханических приводных органов и положения подвижных элементов этого устройства реверсирования тяги.
В предпочтительном варианте реализации электрической системы управления устройством реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением блок электромеханических приводных органов дополнительно содержит вторичное устройство фиксации и/или электрический фиксатор третьей очереди.
Другие характеристики, особенности и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания, не являющегося ограничительным примером его практической реализации, где даются ссылки на единственную приведенную в приложении к этому описанию фигуру (чертеж):
- чертеж представляет собой упрощенную схему электрической системы управления для устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя в соответствии с предлагаемым изобретением.
Электрическая система управления, схема которой приведена на чертеже, особенно хорошо адаптирована к использованию в устройствах реверсирования тяги с поворотными створками. Эта система содержит четыре идентичных блока 7 электромеханических приводных органов, причем все эти блоки 7 подключены к одному общему для них электронному блоку управления 20. Каждый из упомянутых блоков 7 электромеханических приводных органов предназначен для приведения в действие одной подвижной створки данного устройства реверсирования тяги.
Электронный блок управления 20 электрически связан с электронной системой 1 регулирования данного турбореактивного двигателя, называемой системой FADEC, и обеспечивает управление электромеханическими приводными органами. Этот электронный блок управления в случае необходимости также может быть интегрирован в упомянутую систему FADEC.
Электрическое питание задействованных в данной системе электромеханических приводных органов и электронного блока управления 20 осуществляется при помощи силовой электрической проводки, подключенной либо к общей системе электроснабжения 38 самолета, на котором установлен данный турбореактивный двигатель, либо непосредственно к электрическому генератору, установленному на этом турбореактивном двигателе.
Каждый блок 7 электромеханических приводных органов, необходимых для приведения в действие одной подвижной створки данного устройства реверсирования тяги, содержит главным образом линейный электрический подъемник 10, который может быть, например, нереверсивным, по меньшей мере один электрический фиксатор или замок 21, предназначенный для удержания створки в заданном положении и называемый первичным органом удержания, а также силовые, командные и информационные или сигнальные электрические цепи и датчики 16а, 16б, 22, 24, 30, 31 состояния электромеханических приводных органов и подвижных створок данного устройства реверсирования тяги. Эти датчики состояния могут представлять собой, например, датчики примыкания или датчики положения.
Линейный электрический подъемник 10 содержит винт 11 передачи, предназначенный для обеспечения его связи со створкой устройства реверсирования тяги. Этот передаточный винт может быть элементом простой винтовой передачи, или он может представлять собой элемент шариковой или роликовой винтовой передачи. Шаг резьбы и диаметр этого передаточного винта определяются в соответствии с выбранной технологией передачи усилий и в зависимости от требуемых характеристик скорости его перемещения и реверсивности подъемника.
Используемый в данном случае подъемник может быть реверсивным или нереверсивным. Применение подъемника нереверсивного типа обеспечивает преимущество, которое состоит в возможности надежного удержания перемещаемых этим подъемником элементов в любом промежуточном положении без необходимости сохранения для этого непрерывности питания подъемника энергией или использования какой-либо дополнительной механической системы.
Электрический двигатель 13 приводит передаточный винт во вращательное движение в соответствии либо с законом управления по скорости, либо с законом двухпозиционного или релейного управления. Используемый в данном случае закон управления формируется в электронном блоке управления 20. В качестве исполнительного электрического двигателя 13 может быть использован, например, синхронный двигатель, асинхронный двигатель или двигатель любого другого подходящего в данном случае типа.
В случае использования в качестве исполнительного двигателя 13 самоуправляемого синхронного электрического двигателя он подключается к специальному электронному блоку питания. Этот электронный блок питания содержит выходную питающую мостовую схему 32, следящий контур отрицательной обратной связи и контроля отказа 33, электронный фильтр 34 и выпрямитель 35 в том случае, когда общая сеть электроснабжения 38 самолета представляет собой сеть переменного тока.
Исполнительный двигатель 13 связан с передаточным винтом 11 при помощи редуктора 12, который может представлять собой редуктор ступенчатого типа, редуктор эпициклоидального типа или любой другой подходящий в данном случае редуктор.
Нереверсируемость такого электрического винтового подъемника может быть обеспечена, например, путем использования специального нереверсируемого передаточного винта 11 или путем встраивания в редуктор 12 червячной передачи.
Вторичное устройство удержания или фиксации может быть интегрировано непосредственно в электрический подъемник 10. Это вторичное устройство удержания или фиксации может представлять собой, например, систему торможения или блокировки 14а двигателя 13, или его редуктора 12, или самого подъемника 10, или специальный тормоз 14б, установленный на передаточном винте 11 и срабатывающий при отключении электропитания. Вторичное устройство фиксации предназначено для восприятия механических нагрузок от подвижной створки устройства реверсирования тяги в случае нарушения работоспособности первичного фиксатора 21.
В данной системе может быть также предусмотрен электрический фиксатор третьей очереди 23, предназначенный для восприятия механических нагрузок от подвижной створки устройства реверсирования тяги в случае выхода из строя как первичного, так и вторичного замков или фиксаторов.
Этот электрический фиксатор третьей очереди управляется непосредственно из кабины экипажа данного самолета при помощи рукоятки управления включением реверса тяги и в функции, касающейся текущего режима полета, причем эта информация выдается системой размещенных на самолете датчиков положения 37, таких, например, как датчики обжатия шасси или касания колесами полосы, датчики высоты полета (высотомеры) или датчики скорости полета.
Первичный замок или фиксатор 21 и замок или фиксатор третьей очереди 23 содержат систему механической блокировки, которая может управляться по вращательному движению и/или по поступательному движению, и систему разблокирования, приводимую в действие при помощи электромагнита или при помощи поворотного электрического двигателя, например, асинхронного двигателя или моментного двигателя.
Заблокированное или разблокированное состояние первичных фиксаторов 21, вторичных фиксаторов 14а или 14б и фиксаторов третьей очереди 23 отслеживается системами специальных датчиков, например, датчиками примыкания соответственно 22, 16а или 16б, 24. Датчики 30, 31 состояния подвижных створок устройства реверсирования тяги также предусмотрены для контроля открытого или закрытого положения этих створок.
Эти датчики могут быть оборудованы устройством самопроверки, связанным с электронным блоком управления 20 для того, чтобы выявлять их собственные отказы и исключить возможность появления ложной информации о неисправности устройства реверсирования тяги. Электронный блок управления 20 в этом случае может выдавать необходимую информацию в кабину экипажа самолета.
Электронный блок управления 20 получает питание, например, от общей системы электроснабжения 38 самолета. Электронный блок управления 20 выполняет следующие основные функции:
- преобразование командных сигналов на открытие или закрытие подвижных створок устройства реверсирования тяги, выдаваемых системой FADEC, в последовательности сигналов управления первичными фиксаторами 21 и исполнительными двигателями 13 линейных электрических винтовых подъемников 10 каждого блока 7 электромеханических приводных органов этих створок.
Эти последовательности сигналов управления поступают одна за другой после контроля сигнала состояния управляемых приводов, причем этот сигнал состояния формируется и передается соответствующим датчиком, связанным с управляемым приводом.
Последовательности сигналов управления первичными фиксаторами 21 представляют собой сигналы двухпозиционного или релейного типа в аналоговой или в цифровой форме, невосприимчивые к внешним электромагнитным помехам и возмущениям. Эти сигналы управления могут представлять собой, например, электрические сигналы или оптические сигналы или могут быть сигналами любого другого типа, поддающимися декодированию и расшифровке при помощи соответствующих электронных устройств.
В том случае, когда исполнительные двигатели 13 представляют собой самоуправляемые синхронные двигатели, управление винтовыми подъемниками 10 приведения в действие подвижных створок устройства реверсирования тяги осуществляется путем передачи на эти двигатели 13 сигнала заданной скорости вращения.
- Передача в систему FADEC информации о состоянии различных приводных органов подвижных створок устройства реверсирования тяги и о закрытом, раскрытом или промежуточном положении самих этих створок данного устройства. Эта информация поступает с соответствующих датчиков состояния 30, 31, 16а, 16б, 22, 24 и передается затем в систему FADEC.
Различные органы системы электрического управления подвижными створками устройства реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением связаны между собой или с общей системой электроснабжения самолета при помощи силовых, командных или сигнальных (контрольных) систем или цепей связи.
Командные и сигнальные (контрольные) системы связи могут представлять собой обычные электрические цепи или могут быть реализованы с использованием оптических технологий, например волоконно-оптических кабелей.
Силовые электрические цепи системы управления могут быть снабжены специальными устройствами автоматического отключения, предназначенными для предотвращения возможности несвоевременного раскрытия створок устройства реверсирования тяги в случае пожара на борту самолета. Эти устройства автоматического отключения могут быть реализованы в виде плавких предохранителей, в виде автоматических выключателей защиты или в виде любых других подходящих в данном случае средств.
Перемещения створок или в более общем смысле подвижных элементов устройства реверсирования тяги могут быть частично или полностью синхронизированы при помощи электронного блока управления без необходимости введения для этого дополнительных механических органов. Кроме того, открытие некоторых подвижных створок устройства реверсирования тяги может осуществляться раньше, чем открытие других створок этого устройства в зависимости от эффекта, который желательно получить и без введения для этого дополнительных механических органов.
Перемещения подвижных элементов устройства реверсирования тяги также могут быть синхронизированы при помощи специальных механических органов типа троса синхронизации, не показанного на приведенном в приложении чертеже. В этом случае использование механических органов синхронизации подвижных элементов данного устройства может быть связано с блокировкой, приводимой в действие при помощи электромагнита или при помощи электрического двигателя, связанного с самим тросом синхронизации.
Последовательность открытия подвижных створок устройства реверсирования тяги с электрическим управлением будет более подробно описана ниже для случая, когда эта система управления движением створки содержит три фиксатора, соответственно первичный, вторичный и третьей очереди, как это схематически показано на чертеже.
Первая последовательность состоит в разблокировании фиксаторов третьей очереди 23. Это разблокирование управляется непосредственно рукояткой 36 реверсирования тяги и в функции состояния датчиков 37 самолета. После осуществления этого разблокирования датчики 24 состояния, связанные с этими фиксаторами третьей очереди, выдают в электронный блок управления 20 сигнал, свидетельствующий о том, что фиксаторы третьей очереди разблокированы.
После получения сигнала электронный блок управления 20 подает электрическое напряжение на двигатели 13 подъемников 10 и выдает команду на разблокирование вторичных фиксаторов 14а или 14б. Датчики состояния 16а или 16б, связанные со вторичными фиксаторами, выдают в электронный блок управления 20 сигнал, свидетельствующий о разблокированном состоянии вторичных устройств блокировки, и после получения этого сигнала электронный блок управления выдает команду на дополнительное втягивание в случае необходимости винтовых подъемников и разблокирование первичных фиксаторов 21.
Датчики состояния 22, связанные с первичными фиксаторами 21, выдают в электронный блок управления 20 сигнал, свидетельствующий о разблокированном состоянии устройств блокировки 21. После приема этого сигнала электронный блок управления 20 выдает соответствующие команды на винтовые подъемники таким образом, чтобы осуществить открытие створок устройства реверсирования тяги в соответствии с законом управления скоростью в функции хода створки или в соответствии с законом двухпозиционного управления. При этом закон двухпозиционного управления может быть реализован, например, посредством цифрового кода.
Начиная с того момента, когда створки уже больше не являются закрытыми, и потом, когда створки достигают своего полностью открытого положения, сигналы, соответствующие этим состояниям, выдаются датчиками 30 и 31 в электронный блок управления 20, который выдает команду на отключение электрического питания винтовых подъемников 10.
При закрытии створок устройства реверсирования тяги с электрическим управлением выполняются такие последовательности.
Электронный блок управления 20 осуществляет подачу электрического напряжения на двигатели 13 винтовых подъемников 10 и выдает команду на разблокирование вторичных фиксаторов 14а или 14б. После контроля разблокированного состояния вторичных устройств блокировки электронный блок управления 20 выдает соответствующие команды на винтовые подъемники 10 таким образом, чтобы осуществить закрытие створок устройства реверсирования тяги. Затем реализуется механическое срабатывание фиксаторов третьей очереди, после чего срабатывают первичные фиксаторы и сигналы, свидетельствующие о заблокированном или запертом состоянии двух этих типов фиксаторов, направляются в электронный блок управления 20 датчиками 24 и 22 соответственно.
И наконец, электронный блок управления 20 выдает команду на отключение электрического питания винтовых подъемников 10 после получения сигнала, выдаваемого датчиками 30, 31 и свидетельствующего о том, что створки устройства реверсирования тяги полностью закрыты.
Здесь следует отметить, что предлагаемое изобретение не ограничивается описанным выше примером его реализации.
В частности, число фиксаторов не ограничивается именно тремя, причем в любом случае последовательности открытия и закрытия подвижных элементов должны быть адаптированы соответствующим образом к числу используемых фиксаторов. Так, например, в том случае, когда подъемник поворотной створки не содержит фиксатора третьей очереди, команда на разблокирование вторичных фиксаторов должна быть выполнена после приема сигнала на открытие этих поворотных створок устройства реверсирования тяги, поступающего из кабины экипажа данного самолета, и приема соответствующего сигнала, поступающего с установленных на самолете датчиков положения 37.
Предлагаемое изобретение не ограничивается его использованием в устройствах реверсирования тяги с поворотными створками и может быть применено, например, к устройствам реверсирования тяги решетчатого типа. В этом случае преимущества и технология работы системы электрического управления остаются теми же, что и для описанного выше устройства реверсирования тяги с поворотными створками, однако, необходима соответствующая адаптация этой системы. В частности, здесь линейные электрические подъемники приводят в действие скользящие кожухи данного устройства реверсирования тяги. Эти подъемники могут быть связаны между собой специальными тросами синхронизации. Синхронизация работы отдельных подъемников также может осуществляться при помощи электронной следящей системы, работающей по скорости вращения двигателей и/или по перемещению подвижной части этих подъемников.
Механический привод винтовых подъемников может быть либо индивидуальным, либо общим для всей системы этих подъемников.
В случае использования кабелей синхронизации отдельных подъемников фиксаторы, управляемые при помощи электромагнитов или при помощи электрических двигателей, могут быть применены на этих кабелях.
Данное изобретение также может быть применено в устройствах реверсирования тяги с задними по потоку ковшами. В этом случае линейные электрические подъемники располагаются в боковых балках данного устройства реверсирования тяги или в оси вращения ковшей и могут приводить эти ковши в движение посредством соответствующей системы рычагов.
Система электрического управления для устройств реверсирования тяги турбореактивных двигателей в соответствии с предлагаемым изобретением обладает многочисленными преимуществами.
Так, например, для обеспечения полного закрытия подвижных элементов данного устройства реверсирования тяги на всех фазах полета самолета и во всех режимах работы данного турбореактивного двигателя эксплуатационные характеристики винтовых электрических подъемников 10 могут быть изменены тем или иным образом без необходимости какой-либо модификации их конструкции, а лишь путем изменения мощности исполнительного электрического двигателя 13.
В то же время использование нереверсивных винтовых подъемников позволяет исключить опасность несвоевременного и несанкционированного раскрытия подвижных элементов данного устройства реверсирования тяги и обеспечивает возможность позиционирования и блокирования этих подвижных элементов устройства реверсирования тяги в любом крайнем или промежуточном положении в диапазоне между положением функционирования этого устройства в режиме прямой тяги (положение закрытия устройства реверсирования тяги) и положением функционирования в режиме реверсирования тяги (положение открытия устройства реверсирования тяги).
Использование в данной системе средств электронного управления позволяет обеспечить частичное или полное открытие подвижных элементов устройства реверсирования тяги и контролировать таким образом интенсивность развиваемой контртяги, что выгодно, например, при маневрировании самолета на земле.
Замена гидравлических трубопроводов на электрическую проводку позволяет обеспечить возможность более простого размещения и технического обслуживания устройства реверсирования тяги, а также позволяет исключить использование весьма агрессивной в смысле коррозии гидравлической жидкости, называемой skydroll, и сделать техническое обслуживание этого устройства более безопасным. Кроме того, отказ от использования этой воспламеняемой гидравлической жидкости позволяет уменьшить степень защиты органов управления данного устройства реверсирования тяги и, соответственно снизить массу и стоимость системы управления.
Изобретение предназначено для использования в авиационных двигателях. Система электрического управления для устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя с подвижными элементами содержит по меньшей мере один блок электромеханических приводных органов, подключенных к электронному блоку управления. Этот блок электромеханических приводных органов главным образом содержит линейный электрический подъемник, предназначенный для приведения в действие одного подвижного элемента устройства реверсирования тяги, и по меньшей мере один электрический фиксатор, называемый первичным фиксатором и предназначенный для удержания этого подвижного элемента. Электромеханические приводные органы и электронный блок управления получают энергию от общей системы электроснабжения самолета при помощи силовой электрической проводки. Изобретение позволяет повысить надежность устройства реверсирования тяги, а также снизить массу и стоимость системы управления. 1 с. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.
| ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ СОЛЕЙ | 0 |
|
SU267078A1 |
| US 5277020 A, 11.01.94 | |||
| US 4754694 A, 05.07.88 | |||
| US 4437783 A, 20.03.84 | |||
| ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ | 1996 |
|
RU2116129C1 |
| РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО НАРУЖНОГО КОНТУРА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ | 1988 |
|
RU1563310C |
| 1972 |
|
SU412393A1 | |
