УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЧЛЕНЕНИЯ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОВОРОТНОГО РЕАКТИВНОГО СОПЛА ДВИГАТЕЛЯ И МОТОГОНДОЛЫ САМОЛЕТА Российский патент 1999 года по МПК F02K1/52 B64D29/00 

Изобретение относится к сочленению поворотного реактивного сопла и мотогондолы самолета.

Известно устройство для сочленения наружной поверхности поворотного реактивного сопла авиационного двигателя и мотогондолы самолета, содержащее упругие подпружиненные элементы типа цанги, закрепленные на выходном участке мотогондолы, контактирующие с наружной поверхностью поворотного сопла [1].

От такого устройства требуется, чтобы утечки воздуха из полости между мотогондолой и двигателем были минимальными, а для этого одним из важных условий является надежное прилегание упругих элементов мотогондолы к наружной поверхности поворотного сопла.

Однако такое устройство обеспечивает надежное прилегание упругих элементов мотогондолы к наружной поверхности поворотного сопла в небольшом диапазоне радиальных перемещений и требует больших усилий прижатия для того, чтобы выдержать перепады давлений, которые имеют место на стенках мотогондолы. Перепады давлений на стенках мотогондолы изменяются как по режимам работы объекта, так и в окружном направлении, они разные, в зависимости от компановки хвостовой части мотогондолы, в которую установлены двигатели. Во время работы двигателя и при повороте реактивного сопла такие перемещения могут быть довольно значительными и что особенно плохо для него неравномерными в окружном направлении. Это приводит к появлению щелей между упругими элементами мотогондолы и наружной поверхностью поворотного сопла. Усилия упругого элемента выбираются по максимальному перепаду, чтобы обеспечить герметичность двигательного отсека. Увеличение усилия прижатия упругих элементов нежелательно из-за повышенных износов и увеличения усилий на поворот сопла, особенно при его страгивании.

Также известно устройство для сочленения наружной поверхности поворотного реактивного сопла двигателя и мотогондолы самолета, являющееся наиболее близким к изобретению по технической сути, содержащее шарнирные створки, прилегающие одним плечом к наружной поверхности поворотного сопла а другим плечом - к мотогондоле, причем между створками и выходным участком мотогондолы образована полость. Шарниры створок через тяги закреплены на двигателе, а плечо, прилегающее к мотогондоле, контактирует с внутренней поверхностью выходного участка мотогондолы, образуя между ними замкнутую полость. Створки прижаты к наружной поверхности поворотного сопла торцем выходного участка мотогондолы [2].

Такое устройство позволяет компенсировать радиальные отклонения геометрии наружной поверхности поворотного реактивного сопла в большей степени за счет более протяженного плеча, имеющего несколько большую зону упругих деформаций указанного плеча створки.

Однако и это устройство имеет довольно узкие ограничения по радиальным перемещениям, вызываемые практически теми же причинами, что и решение [1]. Кроме того, так же как и в решении [1] мы должны увеличивать усилие прижатия створки к наружной поверхности сопла из-за действия на это место перепада давлений между мотогондольной полостью и атмосферой и окружной неравномерностью этих перепадов. Для компенсации этого приходится увеличивать усилие прижатия выходного участка мотогондолы к плечу створки, контактирующей с поворотным соплом. А это нежелательно так как это ведет к большим износам контактирующих во время поворота сопла пар и к увеличению усилий на приводе на поворот сопла.

Задача изобретения - обеспечение надежного прилегания плеч шарнирных створок одновременно к наружной поверхности поворотного сопла и к мотогондоле при минимальном износе и при практически любых изменениях формы и размеров устройства, возникающих во время работы устройства.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для сочленения наружной поверхности поворотного реактивного сопла двигателя и мотогондолы самолета, содержащем шарнирные створки, прилегающие одним плечом к наружной поверхности поворотного сопла, а другим плечом - к мотогондоле, причем между створками и выходным участком мотогондолы образована полость, в нем прилегание шарнирной створки и мотогондолы выполнено торцевым, для чего мотогондола со стороны внутренней поверхности стенки снабжена торцевым кольцевым участком, полость между створками и выходным участком мотогондолы сообщена отверстиями с атмосферой, а шарниры установлены на мотогондоле.

Кроме того, в устройстве может иметь место следующее:
а) отверстия, сообщающие полость с атмосферой, выполнены в выходном участке мотогондолы или (и) в виде щели между торцами мотогондолы и створками в районе шарнирного соединения;
б) каждое плечо створки, прилегающее к мотогондоле, снабжено пружиной, поджатой к его внутренней стороне;
в) торцы створок, контактирующие с торцевым кольцевым участком, снабжены торцевыми уплотнениями.

г) торцевой кольцевой участок выполнен тороидальным с центром производящей окружности, проходящим через ось вращения шарнирных створок.

Новым здесь является то, что прилегание шарнирной створки и мотогондолы выполнено торцевым, для чего мотогондола со стороны внутренней поверхности стенки снабжена торцевым кольцевым участком, полость между створками и выходным участком мотогондолы сообщена отверстиями с атмосферой, а шарниры установлены на мотогондоле.

Выполнение прилегания шарнирной створки и мотогондолы торцевым, для чего мотогондола со стороны внутренней поверхности стенки снабжается торцевым кольцевым участком, обеспечивает работу шарнирных створок в режиме шарнирного коромысла, что позволяет иметь возможность надежного контакта шарнирных створок с мотогондолой и с наружной поверхностью поворотного реактивного сопла при любых радиальных перемещениях этой наружной поверхности как запланированных, например запланированное изменение радиуса контакта при повороте сопла, так и незапланированных, например, из-за окружных неравномерностей температуры наружной поверхности поворотного сопла или силовых деформаций последнего.

Установив шарниры на мотогондоле, мы реализовываем возможность надежного контакта шарнирных створок с мотогондолой, так как здесь мы связываем в одной детали геометрические размеры по осям шарниров и по торцевому кольцевому участку.

Соединив полость между створками и выходным участком мотогондолы отверстиями с атмосферой мы, с другой стороны, реализовываем возможность надежного контакта шарнирных створок с наружной поверхностью поворотного реактивного сопла. Это объясняется тем, что в этом случае на оба плеча каждой створки действует одинаковый перепад давления, который не зависит от поворота створки при ее рабочих поворотах и усилие прижатия шарнирных створок к наружной поверхности поворотного реактивного сопла практически зависит только от соотношения длин плеч створок, которое мы и задаем, обеспечивая надежное прижатие с минимальными усилиями.

Кроме вышеуказанного может быть и следующее: отверстия, сообщающие полость с атмосферой, выполнены в выходном участке мотогондолы или (и) в виде щели между торцами мотогондолы и створками в районе шарнирного соединения; каждое плечо створки, прилегающее к мотогондоле, снабжено пружиной, поджатой к его внутренней стороне; торцы створок, контактирующие с торцевым кольцевым участком, снабжены торцевыми уплотнениями; торцевой кольцевой участок выполнен тороидальным с центром производящей окружности, проходящим через ось вращения шарнирных створок.

Из уровня техники не выявлены решения, у которых прилегание шарнирных створок и мотогондолы выполнено торцевым, для чего мотогондола со стороны внутренней поверхности стенки снабжена торцевым кольцевым участком, полость между створками и выходным участком мотогондолы сообщена отверстиями с атмосферой, а шарниры установлены на мотогондоле.

Таким образом, предлагаемое нами решение соответствует критериям "новизны" и "изобретательского уровня".

Технологически отверстия, сообщающие полость с атмосферой, проше всего выполнить в выходном участке мотогондолы или выполнить их в виде щели между торцами мотогондолы и створками в районе шарнирного соединения.

Для повышения надежности и некоторой подстраховки каждое плечо створки, прилегающее к мотогондоле, снабжено пружиной, поджатой к его внутренней стороне.

Для обеспечения минимальных перетечек воздуха между торцевым кольцевым участком и торцами створок последние снабжены торцевыми уплотнениями. Эту же задачу решает и выполнение торцевого кольцевого участка тороидальным с центром производящей окружности, проходящим через ось вращения шарнирных створок.

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства;
на фиг. 2 показано устройство, у которого отверстия, сообщающие полость между створками и выходным участком мотогондолы с атмосферой, выполнены в виде щели между торцем мотогондолы и створками в районе шарнирного соединения, а торцы створок, снабжены торцевым уплотнением:
на фиг. 3 показано устройство, у которого отверстия, сообщающие полость между створками и выходным участком мотогондолы с атмосферой, выполнены в выходном участке мотогондолы, а торцевой кольцевой участок - тороидальный.

Устройство для сочленения наружной поверхности поворотного реактивного сопла двигателя и мотогондолы самолета содержит шарнирные створки 1 с шарнирами 2, установленными на выходном участке 3 мотогондолы 4 с помощью кронштейнов 5. Мотогондола 4 со стороны внутренней поверхности 6 стенки 7 снабжена торцевым кольцевым участком 8. Шарнирные створки 1 выполнены в виде коромыслов, прилегающих одним плечом 9 к наружной поверхности 10 поворотного реактивного сопла 11, а торцем другого плеча 12 - к торцевому кольцевому участку 8 мотогондолы 4. Полость 13, образованная плечами 12 створок 1, выходным участком 3 мотогондолы 4 и торцевым кольцевым участком 8, сообщена отверстиями 14 с атмосферой. Отверстия 14, сообщающие полость 13 с атмосферой, выполнены в виде щели между торцем 15 мотогондолы 4 и створками 1 в районе шарнира 2. Каждое плечо 12 створки 1 снабжено пружиной 16, поджатой к его внутренней стороне 17. Поверхность 18 торцевого кольцевого участка 8 может быть выполнена тороидальной с центром производящей окружности, проходящим через ось вращения шарнира 2. Отверстия 14, сообщающие полость 13 с атмосферой, могут быть выполнены в выходном участке 3 мотогондолы 4. Торцы створок 1, контактирующие с торцевым кольцевым участком 8, могут быть снабжены торцевыми уплотнениями 19, например графитовыми элементами, подпружиненными листовыми пружинами, установленными на конце плеч 12 створок 1.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя в полости под плечами 12 створок создается небольшое избыточное относительно окружающей атмосферы давление воздуха. В полости 13 из-за наличия отверстий 14 устанавливается атмосферное давление. На плечи 9 и 12 шарнирных створок 1 будет действовать одинаковый перепад давления воздуха, создающий на них вращающий момент вокруг оси шарнира 2. В результате плечо 9 оказывается прижатым к наружной поверхности 10 поворотного сопла 11 с минимальным, но достаточным усилием. Это усилие подбирается нами с помощью изменения соотношения длин плеч 9 и 12 створок 1. При повороте сопла 11 и изменении радиуса контакта плеча 9 и наружной поверхности 10 сопла 11 шарнирные створки 1 несколько поворачиваются вокруг своей оси, компенсируя этим изменения геометрии. При этом торец плеча 12 створки 1, контактирующий с торцевым участком 8, также поворачивается на этот же угол. Следует отметить, что давление в полости 13 при этом повороте не изменяется, так как оно зависит только от площади отверстий 14. Вследствие этого, усилие прижатия плеча 9 к наружной поверхности 10 поворотного сопла 11 не изменяется. То же самое происходит и при любом другом изменении геометрии наружной поверхности 10 поворотного сопла 11, например, из-за температурных деформаций этой поверхности 10.

Анализ элементов, составляющих устройство, показывает, что в нем использованы детали и узлы, каждый из которых в отдельности широко применяется в промышленности. Поэтому мы можем сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию " промышленная применимость".

Источники информации
1. Патент США N 5150839, НКИ 239 - 265.41, опубл, 1992 г.

2. Патент США N 4508270, НКИ 239 - 265.35, опубл. 1985 г.

Устройство предназначено для сочленения поворотного реактивного сопла и мотогондолы самолета. Оно содержит шарниры с шарнирными створками, прилегающими одним плечом к наружной поверхности сопла, а другим - к мотогондоле. Шарниры установлены на мотогондоле. Прилегание шарнирной створки и мотогондолы выполнено торцевым, для чего мотогондола со стороны внутренней поверхности стенки снабжена торцевым кольцевым участком. Полость между створками и выходным участком мотогондолы сообщена отверстиями с атмосферой, которые могут быть выполнены в выходном участке мотогондолы, либо в виде щели между торцами мотогондолы и створками в районе шарнирного соединения. Каждое плечо створки, прилегающее к мотогондоле, снабжено пружиной, поджатой к его внутренней стороне. Торцевой кольцевой участок выполнен тороидальным с центром производящей окружности, проходящим через ось вращения шарнирных створок. Надежное прилегание плеч шарнирных створок одновременно к наружной поверхности поворотного сопла и к мотогондоле обеспечивает минимальный износ и практически любые изменения форм и размеров устройства, возникающие во время его работы. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для сочленения наружной поверхности поворотного реактивного сопла двигателя и мотогондолы самолета, содержащее шарнирные створки, прилегающие одним плечом к наружной поверхности поворотного сопла, а другим плечом - к мотогондоле, причем между створками и выходным участком мотогондолы образована полость, отличающееся тем, что прилегание шарнирной створки и мотогондолы выполнено торцевым, для чего мотогондола со стороны внутренней поверхности стенки снабжена торцевым кольцевым участком, полость между створками и выходным участком мотогондолы сообщена отверстиями с атмосферой, а шарниры установлены на мотогондоле. 2. Устройство для сочленения по п.1, отличающееся тем, что отверстия, сообщающие полость с атмосферой, выполнены в выходном участке мотогондолы. 3. Устройство для сочленения по п.1, отличающееся тем, что отверстия, сообщающие полость с атмосферой, выполнены в виде щели между торцами мотогондолы и створками в районе шарнирного соединения. 4. Устройство для сочленения по п.1, отличающееся тем, что каждое плечо створки, прилегающее к мотогондоле, снабжено пружиной, поджатой к его внутренней стороне. 5. Устройство для сочленения по п.1, отличающееся тем, что торцы створок, контактирующие с торцевым кольцевым участком, снабжены торцевыми уплотнениями. 6. Устройство для сочленения по п.1, отличающееся тем, что торцевой кольцевой участок выполнен тороидальным с центром производящей окружности, проходящим через ось вращения шарнирных створок.