УСТРОЙСТВО РЕВЕРСИРОВАНИЯ ТЯГИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ СО СТВОРКАМИ, УДЕРЖИВАЕМЫМИ В ОБВОДАХ ГОНДОЛЫ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2000 года по МПК F02K1/70 

Изобретение касается устройства реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя. Такой турбореактивный двигатель оборудован каналом позади вентилятора, предназначенным для отвода вторичного, так называемого холодного, потока газов. Этот канал вторичного газового потока образован внутренней стенкой, которая охватывает конструкцию собственно турбореактивного двигателя позади упомянутого вентилятора, и наружной стенкой, передняя по потоку часть которой плавно переходит в кожух данного двигателя, который охватывает этот вентилятор. Наружная стенка канала вторичного газового потока может отводить одновременно как вторичный поток, так и первичный или горячий поток газов в своей задней по потоку части, располагающейся позади зоны выброса первичного потока, например, в случае использования гондолы двигателя со смешанным потоком. Однако в других случаях эта наружная стенка обеспечивает отведение только вторичного потока, как это происходит при использовании двигательных гондол с раздельными газовыми потоками.

Специальная стенка может также придавать обтекаемую форму внешним обводам двигателя, то есть наружной части кожуха, который охватывает вентилятор, и внешним обводам описанной выше наружной стенки канала вторичного потока, с целью минимизации лобового сопротивления данной силовой установки. Это, в частности, относится к случаю, когда силовые установки располагаются снаружи летательного аппарата, например подвешены под его крыльями или закреплены на задней части фюзеляжа.

В последующем изложении наружным обтекателем будет называться система, образованная различными элементами наружной стенки гондолы двигателя.

На приведенной в приложении к данному описанию фиг. 1 схематически представлен пример известного варианта реализации устройства реверсирования тяги описанного выше типа, примененного, как это схематически показано на фиг. 2, на двухконтурном турбореактивном двигателе.

Такое устройство реверсирования тяги содержит створки 7, образующие подвижную часть этого устройства и формирующие в сложенном неактивированном положении, то есть при работе данного устройства в режиме прямой тяги, часть наружного обтекателя, и неподвижную конструкцию, реализующую упомянутый 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 18, которые связывают заднюю по потоку часть 3 наружного обтекателя с передней по потоку частью 4 этого обтекателя.

Упомянутые створки 7 установлены по окружности наружного обтекателя и смонтированы поворотными в промежуточной зоне их боковых стенок на силовых балках 18, располагающихся по одну и по другую стороны от этих створок, причем эти боковые стенки образуют вместе с передней по потоку стенкой створки и ее задней по потоку стенкой перегородки или стенки, которые связывают наружную часть 9 створки 7, образующую часть наружной стенки гондолы двигателя, с внутренней частью 11 этой створки 7, которая образует часть наружной стенки канала вторичного потока.

Передняя по потоку часть 1 неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги содержит переднюю раму 6, которая служит опорой для средств управления перемещением створок 7, представляющих собой, как в показанном здесь примере, подъемники или силовые цилиндры 8.

В своем активизированном положении, то есть в положении работы устройства в режиме реверсирования тяги, створки 7 поворачиваются таким образом, чтобы части этих створок, располагающиеся по потоку позади поворотных осей 17, в большей или меньшей степени перекрывали канал вторичного газового потока, и таким образом, чтобы передние по потоку части этих створок открывали проход в наружном обтекателе, обеспечивающий возможность отведения вторичного газового потока в радиальном направлении по отношению к оси этого канала.

Передние по потоку части створок 7 выдвигаются наружу по отношению к стенке наружного обтекателя в такой степени, которая необходима для получения прохода с размерными параметрами, позволяющими пропустить этот поток газа без нарушения нормального функционирования двигателя. Угол поворота створок регулируется таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения реверсируемого потока газа, и таким образом, чтобы устранить прямую тягу, обусловленную этим газовым потоком, и даже начать формирование оборотной тяги, создавая для этого составляющую реверсируемого потока, направленную в сторону полета самолета или против набегающего потока воздуха.

Створки 7 также снабжены в своей передней по потоку части носком 13, выступающим в направлении вперед по отношению к внутренней поверхности этих створок в том случае, когда створки 7 развернуты, таким образом, чтобы отклонить поток газа в направлении навстречу набегающему потоку воздуха и завершить тем самым формирование составляющей контртяги.

Известные примеры реализации подобного устройства реверсирования тяги проиллюстрированы, например, в патентах Франции FR-1482538 или FR-A-2030034. Существуют также устройства реверсирования тяги типа описанного в патенте US, А, 3605411, которые позволяют иметь выступающий вперед (или против набегающего потока) отклоняющий носок в том случае, когда створки раскрыты, не нарушая при этом сплошности или непрерывности наружной стенки канала вторичного потока в том случае, когда эти створки не раскрыты.

Из патента Франции FR-A-2618853 известно также устройство, в котором отклоняющий носок створки убирается или складывается при работе устройства в режиме прямой тяги таким образом, чтобы оптимизировать аэродинамические характеристики двигателя.

В некоторых случаях применения, например в случае, схематически представленном на фиг. 1, отклоняющие носки 13 выступают относительно внутренней поверхности 11 створок 7 даже при работе устройства в режиме прямой тяги. При этом, однако, эти носки не выступают в канал вторичного потока, который в представленном примере снабжен специальными полостями 16, лишь незначительно ухудшающими аэродинамические характеристики двигателя при том, что конструкция устройства реверсирования тяги в этом случае становится предельно простой.

Применение в сочетании носков створки и отклоняющих кромок также позволяет оптимизировать направление выброса потока газа, как об этом сказано в патенте Франции FR-A-2680547.

И наконец, принцип управления перемещениями створок из одного их положения в другое при помощи подъемников или силовых цилиндров известен сам по себе. Однако здесь будет выделено весьма простое техническое решение, в соответствии с которым привод каждой створки обеспечивается при помощи одного подъемника, закрепленного в своей передней по потоку части на передней по потоку неподвижной конструкции наружного обтекателя и закрепленного в своей задней по потоку части на данной створке в точке, располагающейся в ее передней по потоку части, как это описано, например, в патенте Франции FR 1482538.

Большинство конструкций устройств реверсирования тяги с поворотными створками обладает несколькими системами запирания, обеспечивающими удержание створок в их закрытом положении, в том числе замок, обычно называемый первичным замком. Этот первичный замок обычно располагается между передней рамой устройства реверсирования тяги и передней по потоку конструкцией створок. Он устанавливается также либо над подъемником или силовым приводом по оси створки, если это допускают геометрические параметры данного устройства, либо размещается с одной или с другой стороны от этого подъемника, оказываясь при этом смещенным по отношению к оси створки.

В том случае, когда конструкция створки соединена с центральным подъемником, эта створка содержит ложемент или гнездо, что позволяет разместить корпус подъемника в толще конструкции гондолы двигателя при работе устройства в режиме прямой тяги. Следствием этого является уменьшение поперечного сечения передней по потоку части створки и соответственно уменьшение ее конструктивной жесткости.

При работе устройства в режиме прямой тяги газовый поток, движущийся в кольцевом канале 15, оказывает аэродинамическое давление на внутреннюю поверхность створки 7. Вследствие двух упомянутых выше обстоятельств, а именно наличия в створке выреза в ее центральной или средней части и удержания этой створки в точке, располагающейся в ее центре или немного смещенной от этого центра, конструкция створки в целом подвергается более или менее выраженным деформациям в зависимости от этапа полета данного летательного аппарата. Эти деформации приводят к нарушению согласованного положения поверхностей створок, что может отрицательно повлиять на аэродинамические характеристики и герметичность примыкания створок, в частности, на уровне уплотнительной прокладки 5 и их передних по потоку кромок.

Одна из целей предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы устранить эти недостатки существующих на сегодняшний день технических решений в данной области и обеспечить в отличие от этих технических решений надежное выравнивание или согласование наружных и внутренних поверхностей створок с обводами гондолы двигателя для того, чтобы гарантировать реализацию заданных аэродинамических характеристик.

Другая цель предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы усовершенствовать характер распределения усилий запирания створки в конструкции устройства реверсирования тяги. При этом желаемые результаты должны быть получены без существенного увеличения массы устройства реверсирования тяги.

Поставленные цели в соответствии с данным изобретением достигаются благодаря специфическому расположению органов запирания створки и в этом случае устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя с поворотными створками упомянутого выше типа отличается тем, что два первичных замка, жестко связанных с передней рамой передней по потоку неподвижной конструкции данного устройства и располагающихся по одну и по другую стороны от центральной линии створки, одновременно находятся в контакте со створкой и удерживают эту створку в полетной конфигурации.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания примера его практической реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры чертежей, среди которых:
фиг. 1 изображает схематически вид в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось вращения данного турбореактивного двигателя, половины устройства реверсирования тяги с поворотными створками, показанными в закрытом положении, известного на сегодняшний день типа, о котором уже шла речь в предшествующем изложении;
фиг. 2 - схематически перспективный вид устройства реверсирования тяги упомянутого выше типа, показанного в смонтированном на самолете положении и с закрытыми створками;
фиг. 3 - схематически вид устройства первичного запирания створки упомянутого выше типа в положении функционирования в режиме прямой тяги;
фиг. 4 - схематически вид спереди створки, показанной на фиг. 3, которая подвергается деформации, возникающей вследствие аэродинамического давления;
фиг. 5 - схематически вид спереди створки, содержащей боковые замки и подвергающейся деформации, возникающей вследствие аэродинамического давления;
фиг. 6 - схематически перспективный вид системы первичного запирания створки в соответствии с предлагаемым изобретением;
фиг. 7 - схематически вид спереди створки, показанной на фиг. 6;
фиг. 8 - схематически вид расположения системы первичных замков створки в соответствии с предлагаемым изобретением, примененным к створке, содержащей срезанный угол.

На фиг. 3 и 4 схематически представлено расположение системы запирания створки 7 в сложенном положении, обычно используемой в устройствах реверсирования тяги с поворотными створками на существующем уровне техники в данной области. Замок 20, жестко связанный с конструкцией рамы 6 неподвижной конструкции 1, располагается на оси или несколько смещен относительно этой продольной оси створки 7, как это схематически показано на фиг. 4. При работе устройства в режиме прямой тяги этот замок удерживает створку 7 в результате взаимодействия детали продолговатой формы 21 с крюком 22 замка 20.

Давление, воздействующее на внутреннюю поверхность 11 поворотной створки 7 со стороны потока газа, движущегося в кольцевом канале 15, вызывает деформацию конструкции этой створки, зависящую от степени сжатия газа в этом канале.

Наиболее значительная кривая деформации локализована в передней по потоку части створки в зоне ее соединения с неподвижной конструкцией 1. Эта кривая деформации содержит по меньшей мере одну точку совпадения с обводами гондолы двигателя на уровне запирания створки при помощи замка 20 и постепенно увеличивающееся рассогласование с этими обводами 23а и 23б по одну и по другую стороны от этой точки по мере удаления от нее в сторону боковых кромок створки 7.

Главное следствие этой деформации состоит в возможной локальной потере герметичности 5 створки 7 и в ухудшении качества сглаживания внутренних и наружных обводов гондолы двигателя.

Одним из возможных технических решений, позволяющих уменьшить или сгладить эти кривые деформации, является укрепление конструкции поворотной створки 7. Однако это неизбежно приведет к существенному увеличению массы конструкции, что может оказаться еще более негативным фактором, чем аэродинамические потери, связанные с возможными деформациями створок 7.

В настоящее время стало очевидным, что специалист в данной области техники должен находить приемлемый компромисс между конструктивной прочностью и массой.

Для того чтобы решить эту проблему и обеспечить возможность получения створки 7, поверхность которой не дает рассогласования с обводами гондолы двигателя при работе устройства реверсирования тяги в режиме прямой тяги, техническое решение, предлагаемое данным изобретением, состоит в осуществлении запирания поворотной створки при помощи двух замков 20а и 20б. Цель данного изобретения состоит в том, чтобы предложить специфическое расположение этих органов запирания.

Действительно, как можно видеть на фиг. 5, локализация в передней по потоку части створки замков 20, располагающихся по бокам этой створки 7, может не обеспечить решения проблемы деформации конструкции створки, поскольку в этом случае створка 7 опирается на крюки 22 и будет деформироваться в результате усиления своей вогнутости, создающей рассогласование 23с с обводами гондолы двигателя, максимальная амплитуда которого будет располагаться в зоне центра данной створки.

Предлагаемое изобретение применяется к любым типам устройств реверсирования тяги с поворотными створками, содержащим по меньшей мере одну створку 7. Это изобретение предлагает расположение двух замков 20а и 20б, жестко связанных с передней рамой 6 и размещенных по одну и по другую стороны от центрального подъемника 8, причем два эти замка при работе устройства в режиме прямой тяги, то есть в полетной конфигурации, одновременно находятся в механическом контакте со створкой, которую они оба удерживают.

На фиг. 7 схематически представлено расположение органов запирания - замков 20а и 20б, для которого расстояние "D", требуемое между конструктивными элементами упомянутых замков, должно быть по меньшей мере равно проектному размеру трети того диска компрессора или турбины двигателя, который располагается против данной системы удержания створки устройства реверсирования тяги, что соответствует размеру наиболее крупного осколка двигателя, который может быть выброшен в случае возможного разрыва или разрушения двигателя.

В соответствии с общей конструкцией гондолы двигателя упомянутые замки могут быть в большей или меньшей степени центрированы по отношению к средней оси створки 7.

На фиг.6 схематически представлен вариант расположения замков запирания створки, используемый для створки без срезанного угла. В этом варианте замки могут быть установлены на одинаковых расстояниях от средней оси створки 7.

На фиг. 8 схематически представлен вариант установки замков на створке, содержащей срезанный угол. Поскольку кромка этого срезанного угла приближена к поворотной оси 17 створки 7, она оказывается менее чувствительной к воздействию аэродинамического давления, приложенного к этой створке, и вследствие этого, оставляя неизменной упомянутую выше величину расстояния "D", система замков 20а и 20б может быть размещена не совсем симметрично по отношению к продольной оси створки 7. Это справедливо также для случая несимметричной по тем или иным причинам аэродинамической нагрузки, испытываемой данной створкой, конструкция которой может быть как симметричной, так и несимметричной.

Здесь следует отметить, что в зависимости от конкретных обстоятельств замок 20а может быть установлен в положении, отличном от параллельного продольной оси гондолы двигателя.

Такое расположение позволяет наилучшим образом сдерживать или предупреждать деформации, создаваемые аэродинамическими нагрузками, воздействующими на всю внутреннюю поверхность 11 створки 7, и вследствие этого минимизировать или даже полностью исключить пространственные рассогласования между конструкцией поворотной створки 7 и неподвижной конструкцией 1 данного устройства реверсирования тяги. Кроме того, в этом случае практически исключается опасность потери герметичности соединения между поворотной створкой и неподвижной конструкцией устройства.

Поскольку в данном случае замки запирания створки располагаются в местах, близких к конструктивному размещению силовых балок 18 и верхних и нижних боковых конструкций гондолы двигателя вместе с рамой 6, эта рама может иметь облегченную конструкцию.

С таким расположением замков связан и другой параметр безопасности и надежности. Использование двух первичных замков, то есть двух замков 20а и 20б, запирающих данную створку идентичным образом, позволяет исключить повреждение одного замка другим в случае, например, отсутствия защелкивания одного из замков при закрытии створки 7. В этом случае вторичный замок не нагружается и/или для удержания створок от излишнего выступания или рассогласования по отношению к неподвижной конструкции отсутствует необходимость в непрерывной активизации подъемника створки, что исключает, таким образом, всякие дополнительные напряжения в неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги и повышенную опасность отказа подъемника створки.

Устройство предназначено для реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя. Устройство содержит поворотные створки, интегрированные при работе данного устройства в режиме прямой тяги в наружную стенку кольцевого канала вторичного газового потока и поворачивающиеся под действием подъемника управления их перемещением для того, чтобы образовать препятствия отклонению реверсируемого потока газов. Два первичных замка, жестко связанных с передней по потоку неподвижной конструкцией данного устройства реверсирования тяги и расположенных по одну и по другую стороны от центральной линии створки, одновременно находятся в механическом контакте с этой створкой в полетной конфигурации данного устройства и удерживают упомянутую створку без пространственного рассогласования или выступления по отношению к наружным и внутренним обводам гондолы двигателя. Такое выполнение устройства позволит гарантировать реализацию заданных аэродинамических характеристик. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащее поворотные створки (7), способные в закрытом положении в режиме прямой тяги интегрироваться в наружную стенку канала (15) вторичного потока позади вентилятора этого турбореактивного двигателя, и каждая из которых способна, кроме того, поворачиваться под воздействием средства управления перемещениями так, чтобы образовать препятствие отклонению газового потока в режиме реверсирования тяги, отличающееся тем, что два первичных замка (20а, 20б), жестко связанных с передней рамой (6) передней по потоку неподвижной конструкции и расположенных по обе стороны от центральной линии поворотной створки (7), одновременно находятся в механическом контакте с поворотной створкой (7) и удерживают створку (7) в полетной конфигурации без пространственного рассогласования с наружными и внутренними обводами гондолы двигателя. 2. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что два замка (20а, 20б) отстоят друг от друга на расстоянии D, по меньшей мере равном трети диаметра соответствующего диска данного турбореактивного двигателя. 3. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1 или 2, отличающееся тем, что два замка (20а, 20б) установлены на одинаковом расстоянии от продольной оси створки (7). 4. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п. 1 или 2, отличающееся тем, что два замка, связанных со створкой несимметричной конструкции, установлены соответственно на различных расстояниях от продольной оси створки. 5. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1 или 2, отличающееся тем, что два замка, связанных с поворотной створкой, подвергающейся воздействию несимметричной аэродинамической нагрузки, установлены соответственно на различных расстояниях от продольной оси этой створки. 6. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп. 1 - 5, отличающееся тем, что два замка (20а, 20б) ориентированы параллельно продольной оси поворотной створки (7). 7. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что два замка установлены перпендикулярно конструкции против поворотной створки.