РЕВЕРСОР ТЯГИ С РЕШЕТКАМИ И РАБОЧИМ ЦИЛИНДРОМ ОПТИМИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F02K1/72 

Настоящее изобретение относится к реверсивному устройству тяги турбореактивного двухконтурного двигателя. Турбореактивный двигатель имеет расположенный за вентилятором канал, предназначенный для пропускания вторичного, так называемого холодного потока, указанный канал образован внутренней стенкой, охватывающей конструкцию двигателя на участке за вентилятором, и наружной стенкой, верхняя часть которой простирается от корпуса двигателя, в котором заключен вентилятор. Указанная наружная стенка одновременно может направлять в своей нижней части вторичный и первичный потоки, в частности за участком эжекции первичного, так называемого горячего потока, в случае применения камеры, например, со смешанными или объединяемыми потоками, однако в остальных случаях, когда применяются камеры с так называемыми раздельными потоками, наружная стенка отводит только вторичный поток.

Кроме того, стенка может придавать обтекаемость наружной части двигателя, т.е. наружной части корпуса, охватывающего вентилятор, и наружной части внешней стенки описанного выше канала, с тем, чтобы свести к минимуму лобовое сопротивление силовой установки. В частности это относится к силовым агрегатам, расположенным на наружной части летательного аппарата, особенно в том случае, когда силовые установки закреплены под крыльями или в задней части фюзеляжа.

На фигуре 1 приложенных чертежей показан пример известного выполнения реверсора тяги такого типа, использованного в двухконтурном турбореактивном двигателе.

В данном примере осуществления реверсивное устройство с так называемыми решетками, в котором подвижный капот 7 образует во время работы турбореактивного двигателя в режиме прямой тяги полностью или частично нижний торец наружной стенки кольцевого канала 17 подачи вторичного потока, может смещаться по оси вниз посредством приводной системы, включающей в себя, например, рабочие цилиндры 4, закрепленные на верхней части 6 реверсора, при перемещении капота 7 вниз происходит поворачивание на оси нескольких заслонок 12, которыми закрывается канал и отклоняется поток для формирования реверсированного потока, управление которым обеспечивается посредством устройства с решетками, которые расположены по наружному периметру упомянутого канала и которые остаются незакрытыми после смещения капота 7 в нижнем направлении.

В известных вариантах выполнения такого реверсора тяги турбореактивного двигателя реверсор состоит из двух частей, причем каждая такая часть содержит полуцилиндрическую часть указанного нижнего капота 7, средства перемещения которого содержат, например, два рабочих цилиндра 4, а качание на оси упомянутых заслонок 12 управляется, например, соединительными тягами 14, имеющими постоянную точку 15 шарнирного соединения на внутренней стенке 16 указанного вторичного канала.

Примеры осуществления таких реверсоров тяги приведены в европейском патенте А-0109219 и в патенте США А-3500645.

Известные устройства, использованные при создании таких реверсоров тяги, характеризуются однако некоторыми недостаточно решенными проблемами. В самом деле подвижный капот 7 аксиально смещается в нижнем направлении параллельно продольной оси камеры, а рабочие цилиндры 4 располагаются, как правило, в зоне вблизи от направляющих элементов на верхней и нижней частях рамы 6 в верхней части реверсора.

Отсюда - значительное осевое смещение подвижного капота 7, что делает необходимым применение очень удлиненного рабочего цилиндра 4.

Использование длинного рабочего цилиндра 4 для осевого перемещения ведет к необходимости размещения этого цилиндра в довольно высоком положении на раме 6 в центробежном направлении. Такое расположение необходимо в связи с тем, что крепление цилиндра 4 на подвижном капоте 7 выполняется на участке с ослабленной толщиной корпуса камеры, кроме того, соединение 9 располагается на уровне так называемых выпуклых наружних линий потока, т.е. линий, простирающихся к нижней части в центробежном направлении.

Реверсивные пластины или заслонки 12, закрытые внутренней частью подвижного капота 7, и нижняя часть рамы 6, которая, как правило, помещена в кожух для восприятия аэродинамических нагрузок, воздействующих на корпус реверсора и распространяющихся через ножевую опору 3 в направлении к двигателю, и которая не может иметь нарушения сплошности из-за риска уменьшения ее жесткости, препятствуют более низкому расположению рабочего цилиндра 4 на раме 6.

Такое расположение цилиндра создает проблемы конструктивного характера.

Первая проблема представлена на фиг. 1. По указанным выше причинам и с целью недопущения нарушения сплошности обечайки, разделяющей между собой реверсор и двигатель, рабочий цилиндр 4 разместили в промежуточной зоне вертикального части рамы 6. Результирующее усилие F1 от воздействия цилиндра 4 на ход подвижного капота 7 и расстояние L1 между направлением усилия цилиндра и поверхностью ножевой опоры 3 реверсора, воздействующей на фланец 5 двигателя, создают значительный крутящий момент M1 в конструкции передней рамы 6. Второй проблемой является размещение части цилиндра 4 и его питающих магистралей вместе с их соединениями в верхней части передней рамы 6, которая является зоной горения, что, следовательно, делает необходимым принятие во внимание такого риска при разработке конструкции.

Указанные проблемы носят конструктивный характер и обуславливают необходимость усиления и, следовательно, утяжеления рамы 6, что однако в полной мере не исключает ее деформации кручения.

Третья проблема, вызываемая расположением решетки 13, изображенной на фиг. 4, при котором она удалена от ножевой опоры 3, приводит к увеличению крутящего момента, воздействующего на конструкцию рамы 6. Действительно, на стадии реверсирования тяги решетка 13 испытывает сильную нагрузку от отклоненного потока, проходящего между лопатками. Компонента усилия, воздействующего на решетку, обратно передается на ножевую опору 3 рамы 6 и усиливает отрицательное воздействие от расположения рабочего цилиндра 4, как это пояснялось выше.

Одной из целей изобретения является предложить средство, позволяющее уменьшить, даже исключить крутящий момент в неподвижной верхней части реверсора тяги во время работы цилиндра, служащего для перемещения подвижного капота реверсора.

Другой целью изобретения является такое расположение рабочего цилиндра и решетки, при котором снижается масса реверсора и устраняются описанные выше недостатки.

Указанные цели достигаются согласно изобретению посредством реверсора тяги описанного выше типа, отличающегося тем, что продольная геометрическая ось рабочего цилиндра располагается на одной прямой с нижней точкой соединения этого цилиндра с подвижным капотом реверсора и с точкой контакта на уровне устройства монтажа реверсора на турбореактивном двигателе между ножевой опорой, жестко связанной с верхней неподвижной частью корпуса реверсора, и соединительным фланцем, жестко связанным с корпусом турбореактивного двигателя. Предпочтительно, чтобы результирующая усилия, воздействующего на решетку, которая обусловлена циркулирующим по лопаткам потоком, по возможности располагалась на прямой линии с ножевой опорой, жестко связанной с верхней неподвижной частью реверсора.

Другие признаки и преимущества изобретения более подробно приводятся ниже в описании варианта осуществления изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых изображают:
фиг. 1 схематически полупроекцию реверсора тяги с решетками в закрытом положении, представляющего известный тип и описанного выше, с продольным разрезом по плоскости, проходящей через ось вращения соответствующего турбореактивного двигателя;
фиг. 2 проекцию реверсора тяги с решетками в режиме прямой тяги, аналогичную изображенной на фиг. 1, согласно варианту осуществления изобретения;
фиг. 3 проекцию реверсора тяги с решетками в режиме прямой тяги, аналогичную изображенной на фиг. 1, согласно другому варианту осуществления изобретения;
фиг. 4 проекцию реверсора тяги с решетками в режиме прямой тяги, аналогичную изображенной на фиг. 1, при другом варианте выполнения решеток согласно изобретению.

Согласно варианту осуществления изобретения, представленному на фиг. 2, в реверсоре тяги турбореактивного двигателя известного типа, описанного выше со ссылкой на фиг. 1, рабочий цилиндр 4 для перемещения подвижного капота 7 соединен с этим капотом в точке 9.

Известный уже принцип размещения реверсора на турбореактивном двигателе реализуется за счет ножевой опоры 3, жестко связанной с верхней неподвижной частью 6 реверсора и расположенной на соединительном фланце 5, жестко связанном с турбореактивным двигателем.

Рабочий цилиндр 4 установлен параллельно продольной оси камеры в нижней части конструкции 6 реверсора, расположенного в промежуточной зоне конструкции 6. Он может располагаться неподвижно или иметь некоторое отклонение, устанавливаться герметично над внутренней частью подвижного капота 7 в точке 10 на неподвижной нижней части рамы 6. Средняя точка 2 передачи усилия располагается приблизительно в середине нахлестки ножевой опоры 3 с соединительным фланцем 5 в направлении к нижней части этой опоры.

Задачей изобретения в этом примере является использование конструкции соединительного фланца 5. Как правило, фланец является частью конструкции корпуса, заключающего в себе вентилятор двигателя, и является значительно более хрупким, чем сама конструкция реверсора. Он занимает определенное положение и содержит наружное радиальное продолжение 5а, предназначенное для того, чтобы линия, связывающая точку 2 неподвижной конструкции с точкой 9 подвижной конструкции, проходила по оси рабочего цилиндра 4. Благодаря этому исключается крутящий момент рамы 6, а вызванные рабочим цилиндром нагрузки F2 лучше передаются на соединительный фланец 5 турбореактивного двигателя.

Крепление рабочего цилиндра может производиться непосредственно на раме 6, причем последняя передает обратно усилия на соединительный фланец 5 через ножевую опору 3, жестко связанную с рамой 6, эта опора может быть также связана с независимой частью рамы, непосредственно связанной с соединительным фланцем 5 турбореактивного двигателя.

Возможность закрепления головной части рабочего цилиндра 4 на нижней части рамы 6 обеспечивает и дополнительные преимущества, состоящие в том, что
- питающая магистраль и ее соединения с цилиндром располагаются за пределами зоны горения,
- рама может иметь облегченную конструкцию и, следовательно, возможен выигрыш в массе.

На фигуре 3 представлен другой вариант выполнения изобретения. В этом примере рабочий цилиндр 4 закреплен в нижней части рамы 6 с помощью шарнира в точке 8 и связан с рамой посредством металлической окантовки. Рабочий цилиндр 4, приводящий в действие подвижный капот 7, сопряжен с последним в точке 9. Принцип расположения нижнего рабочего цилиндра 4, шарнирно выполненного на нижней части рамы, позволяет устанавливать рабочий цилиндр в положение, которое не параллельно к продольной оси камеры. Такое расположение позволяет свести к минимуму неточность установки соединительного фланца 5 по отношению к корпусу двигателя.

В этом примере рабочий цилиндр 4 взаимодействует с внутренней частью подвижного капота 7, при этом отпадает необходимость в уплотнении 10, изображенном на фиг. 2. Для решения этой проблемы уплотнение 11 может локально применяться на одной из заслонок 12, закрывающих рабочий цилиндр 4 в режиме прямой тяги, однако, разумеется, посредством специальных расположений можно локально уменьшить конструкцию заслонки и обеспечить охват корпуса рабочего цилиндра 4 посредством указанной конструкции подвижного капота 7, обеспечивая при этом постоянную герметичность.

На фиг. 4 изображен предмет изобретения в части соединения решетки 13 с рамой 6, для которого применимы те же геометрические положения, что были упомянуты выше. При реверсированной тяге проходящий между лопатками решетки 13 поток создает компоненту усилия F2, направленность которой является следствием нескольких факторов, таких как форма и ориентация указанных лопаток. Именно направление упомянутой компоненты усилия F2 на уровне соединения решетки с несущей рамой 18 лежит на прямой линии со средней точкой 2.

Несущая рама 18 также может располагаться почти по одной линии с компонентой усилия F2, являющейся средней результирующей усилий, действующих на решетку в целом.

Необходимо отметить, что на одном и том же реверсоре часто можно видеть разное взаимное расположение лопаток решетки. В связи с этим несущая рама 18 и элементы крепления верхней части решеток могут быть рассчитаны на изменения направленности компоненты усилия F2 и могут переходить в периметр для соответствия в каждом случае установленным выше критериям расположения.

Реверсор тяги предназначен для турбореактивного двигателя. Реверсор содержит подвижный капот, совершающий под действием рабочего цилиндра поступательное движение вниз, открывая решетки с лопатками и приводя в действие заслонки, поворачивающиеся вокруг шарнира, жестко связанного с внутренней стенкой посредством тяг таким образом, что перекрывается канал и поток отводится через решетки, производя реверсирование тяги. Продольная геометрическая ось рабочего цилиндра располагается по одной линии с соединением с подвижным капотом и контактной точкой на уровне устройства монтажа реверсора между ножевой опорой, жестко связанной с верхней неподвижной конструкцией, и соединительным фланцем, жестко связанным с корпусом турбореактивного двигателя. Такое выполнение реверсора позволит исключить крутящий момент в неподвижной верхней части реверсора тяги во время работы цилиндра, служащего для перемещения подвижного капота реверсора, а также снизить массу последнего. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Реверсор тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий подвижный капот (7), образующий при работе турбореактивного двигателя в режиме прямой тяги нижний торец наружной стенки кольцевого канала (17) движения вторичного потока, содержащей совокупность заслонок (12), образующих кольцевой узел, причем указанный подвижный капот (7) перекрывает в режиме прямой тяги кольцевую систему решеток (13), расположенных на неподвижной конструкции реверсора, а при работе в реверсированном режиме указанный подвижный капот (7) совершает под действием рабочих цилиндров (4), закрепленных на верхней неподвижной конструкции (6), поступательное движение вниз, приводя в действие заслонки (12), которые поворачиваются вокруг точки (15) шарнирного крепления, жестко связанного с внутренней стенкой (16) кольцевого канала (17) посредством тяг (14) таким образом, что перекрывают указанный канал (17) и отклоняют поток, который проходит через решетки (13), вызывая реверсирование тяги, отличающийся тем, что продольная геометрическая ось рабочего цилиндра (4) проходит по одной линии с нижней точкой соединения (9) указанного цилиндра (4) с подвижным капотом (7) реверсора и с контактной точкой (2), располагаясь на уровне устройства для монтажа реверсора на турбореактивном двигателе между ножевой опорой (3), жестко связанной с верхней неподвижной конструкцией (6) реверсора, и соединительным фланцем (5), жестко связанным с корпусом турбореактивного двигателя. 2. Реверсор тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающийся тем, что продольная геометрическая ось рабочего цилиндра (4) расположена параллельно продольной оси камеры и что расположение по прямой линии контактной точки (2) с геометрической осью рабочего цилиндра (4) на участке между ножевой опорой (3) реверсора и соединительным фланцем (5) достигается посредством наружного радиального продолжения (5а) этого фланца (5), жестко связанного с корпусом турбореактивного двигателя. 3. Реверсор тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающийся тем, что точка соединения (8) рабочего цилиндра (4) с верхней неподвижной конструкцией (6) реверсора и нижняя точка соединения (9) того же цилиндра с подвижным капотом (7) реверсора располагаются по одной прямой с контактной точкой (2) на уровне устройства монтажа реверсора на турбореактивном двигателе между ножевой опорой (3), жестко связанной с верхней неподвижной конструкцией (6) реверсора, и соединительным фланцем, жестко связанным с корпусом турбореактивного двигателя. 4. Реверсор тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.3, отличающийся тем, что в режиме прямой тяги герметичность между верхней неподвижной конструкцией (6) и подвижной частью реверсора обеспечивается за счет рабочего цилиндра (4) посредством герметичного уплотнения (11), расположенного на заслонке (12), перекрывающей рабочий цилиндр (4). 5. Реверсор тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что форма и ориентация лопаток, образующих отклоняющую решетку (13), и опоры решетки (13) выполнены таким образом, что компонента усилия (F2), возникающего под действием потока, поступающего через решетку (13) при реверсировании тяги, действует в направлении, лежащем на одной линии с контактной точкой (2), на уровне устройства монтажа реверсора на турбореактивном двигателе между ножевой опорой (3), жестко связанной с верхней неподвижной конструкцией (6) реверсора, и соединительным фланцем (5), жестко связанным с корпусом турбореактивного двигателя.