УСТРОЙСТВО РЕВЕРСИРОВАНИЯ ТЯГИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОВОРОТНЫМИ СТВОРКАМИ, СВЯЗАННЫМИ С УСТРОЙСТВОМ СИНХРОНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ Российский патент 2000 года по МПК F02K1/76 

Предлагаемое изобретение касается устройства реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя. Турбореактивный двигатель этого типа снабжен специальным расположенным позади вентилятора каналом, функция которого состоит в том, чтобы отводить вторичный, так называемый холодный поток газов, и этот канал образован внутренней стенкой, которая охватывает конструкцию собственно турбореактивного двигателя позади вентилятора, и наружной стенкой, передняя по потоку часть которой плавно сопряжена с кожухом двигателя, который охватывает вентилятор.

Наружная стенка может отводить одновременно вторичный поток газов и первичный поток в своей задней по потоку части, позади зоны выброса этого первичного, так называемого горячего потока, например, в случае гондолы двигателя со смешением потоков или со слиянием потоков. Однако в других случаях эта наружная стенка отводит только вторичный поток, как это имеет место в случае использования так называемой гондолы двигателя с разделенными потоками.

Соответствующая стенка может также придавать обтекаемую форму внешним обводам двигателя, то есть внешним обводам кожуха, который охватывает вентилятор, и внешним обводам наружной стенки канала вторичного потока, с тем чтобы минимизировать лобовое сопротивление данной силовой установки. Это, в частности, относится к случаю, когда силовые установки закреплены снаружи летательного аппарата, например, подвешены под крыльями или в хвостовой части фюзеляжа.

В последующем изложении наружным обтекателем будет называться система, образованная наружной стенкой гондолы двигателя.

На приведенной в приложении к данному описанию фиг. 1 схематически представлен известный пример реализации устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя, примененного, как это можно видеть на перспективном схематическом изображении фиг. 2, на двухконтурном турбореактивном двигателе.

В данном примере реализации устройство реверсирования тяги образовано поворотными створками 7, формирующими подвижную часть 2 данного устройства и образующими в своем неактивизированном положении, то есть при функционировании устройства в режиме прямой тяги, часть наружного обтекателя, и неподвижной конструкцией, реализующей этот наружный обтекатель по потоку перед створками 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 между собой заднюю по потоку часть 3 наружного обтекателя с передней по потоку частью 4 этого обтекателя.

Поворотные створки 7 установлены по окружности наружного обтекателя и установлены с возможностью поворота в некоторой промежуточной зоне их боковых стенок на силовых балках 18, располагающихся по одну и по другую стороны от каждой створки. Эти боковые стенки образуют, вместе с передней и задней стенкой, перегородки, которые связывают наружную часть 9 створки 7, которая образует 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 содержит переднюю силовую раму 6, которая служит опорой для средств управления перемещениями створок 7, образованных, например, силовыми цилиндрами 8.

В своем активизированном положении створки 7 поворачиваются таким образом, чтобы части створок, располагающиеся по потоку позади поворотных осей 17, в большей или меньшей степени полно перекрывали канал 15, и таким образом, чтобы передние по потоку части этих створок открывали проход в наружном обтекателе, который обеспечивает возможность отведения вторичного газового потока в радиальном направлении по отношению к оси канала движения этого потока.

Передние по потоку части поворотных створок 7 в активизированном положении выступают в направлении наружу от наружного обтекателя таким образом, чтобы определить размерные параметры упомянутого прохода, который должен быть способен пропустить этот газовый поток без нарушения нормального функционирования турбореактивного двигателя. Угол поворота створок регулируется таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения газового потока, и таким образом, чтобы исключить прямую тягу от этого потока и даже начать формирование контртяги, создавая составляющую этого потока, отклоненную против набегающего потока или в направлении полета летательного аппарата.

Известные примеры реализации устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя подобного типа описаны в патентах FR 1482538, FR-A-2030034 или US 3605411.

И наконец, управление перемещениями створок из одного их положения до другого при помощи силового привода известно само по себе, однако здесь будет рассматриваться весьма простое техническое решение, в соответствии с которым имеется один силовой цилиндр на каждую створку, закрепленный в своей передней по потоку части на передней по потоку неподвижной конструкции наружного обтекателя и закрепленный в своей задней по потоку части на поворотной створке в некоторой точке, располагающейся в передней по потоку части этой створки, как об этом написано, например, в патенте FR 1482538.

Система управления для устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя, как правило, имеет один источник гидравлической мощности и содержит обычно один общий блок управления, один гидравлический силовой цилиндр на каждый подвижный элемент данного устройства, средства сигнализации положения подвижных элементов и, в соответствии с действующими правилами безопасности эксплуатации устройств реверсирования тяги, несколько резервированных средств запирания или замков, называемых также линиями защиты, предназначенных для предотвращения всякого несвоевременного и несанкционированного раскрытия подвижных элементов устройства, таких как поворотные створки.

Эти линии защиты реализованы при помощи механических систем запирания, приводимых в действие при помощи различных известных способов подведения мощности. Обычно встречаются три различных линии защиты. Первая линия защиты образована замком в передней по потоку части подвижного элемента данного устройства. Этот замок, обычно называемый первичным замком, удерживает и позиционирует упомянутый подвижный элемент при функционировании устройства в режиме прямой тяги.

Вторая линия защиты может быть интегрирована в силовой цилиндр управления перемещениями створки. Функция этой второй линии защиты состоит в том, чтобы удерживать подвижные элементы реверсирования тяги в том случае, когда первичный замок по тем или иным причинам больше не выполняет свою функцию удержания этого подвижного элемента. Эта вторая линия защиты может быть реализована при помощи защелок, которые не задействованы при нормальном функционировании системы. Крупным недостатком такого технического решения является то обстоятельство, что вследствие установки этих защелок внутри корпуса силового цилиндра невозможно выявить разрушение одной из них, после которого система защиты имеет скрытый отказ.

Третья линия защиты может быть приведена в действие при помощи источника энергии, отличного от источника энергии, используемого в двух предыдущих линиях защиты. Эта линия может быть установлена в боковых частях элементов реверсирования тяги. Ее действие аналогично действию второй линии защиты. Это означает, что третья линия защиты является пассивной и не входит в физический контакт с соответствующим элементом запирания и подвижным элементом реверсирования тяги в процессе и в конфигурации нормального полета.

Эти системы имеют тот недостаток, что они требуют использования большого числа дорогостоящих элементов, поскольку они должны иметь безукоризненное качество и некоторые из этих элементов не могут быть проконтролированы без непосредственного действия данного изделия. Вместе с тем возрастание числа подвижных деталей представляет собой фактор, понижающий общую надежность данной системы.

Использование всех элементов этой системы требует специального гидравлического питания для каждого компонента, что увеличивает число связей и протяженность гидравлических трубопроводов. Это обстоятельство связано с повышенным риском утечек гидравлической жидкости, обладающей весьма высокой коррозионной активностью, и с более сложным и трудоемким техническим обслуживанием данной системы.

Одна из целей предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы заменить одну из упомянутых выше известных систем запирания, в частности, устройство запирания, интегрированное в конструкцию силового цилиндра управления перемещениями створки и образующее вторую линию защиты, о которой было сказано выше, сохраняя при этом эквивалентную безопасность функционирования данного устройства реверсирования тяги и повышая надежность данной линии защиты без опасности возникновения скрытых отказов. Еще одна цель данного изобретения состоит в том, чтобы устранить недостатки, присущие известным техническим решениям, характеризующим существующий уровень техники в данной области, в частности, те из них, которые связаны с использованием источника гидравлической мощности и соответствующих трубопроводов.

Эти цели в соответствии с предлагаемым изобретением достигаются при помощи устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя, отличающегося тем, что по меньшей мере два силовых цилиндра управления перемещениями поворотных створок связаны с устройством синхронизации, размещенным в упомянутой силовой балке и образованным электрическим двигателем, его электронной системой усиления мощности и блоком привода, соединенным соответственно одной передаточной связью с каждым силовым цилиндром, который лишен упомянутой внутренней системы запирания, таким образом, чтобы в случае отсутствия запирания той или иной поворотной створки устройство синхронизации соседней створки удерживало упомянутую незапертую створку благодаря упомянутой передаточной связи, и кроме того упомянутое устройство синхронизации имеет достаточно малый механический люфт, позволяющий сохранить герметичность упомянутой поворотной створки при работе устройства в режиме прямой тяги.

Предлагаемые технические решения позволяют в случае отсутствия собственного запирания одной поворотной створки обеспечить ее удержание в закрытом положении при помощи устройства синхронизации соседней поворотной створки, обеспечивая, таким образом, надежность и безопасность функционирования данного устройства реверсирования тяги и образуя дополнительные линии защиты этого устройства.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания способа его практической реализации, где даются ссылки на приведенные фигуры, среди которых:
- фиг. 1 представляет собой схематический вид в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось вращения данного двухконтурного турбореактивного двигателя, половины, устройства реверсирования тяги с поворотными створками в закрытом положении известного из существующего уровня техники в данной области типа, о котором уже было сказано в предшествующем изложении;
- фиг. 2 представляет собой схематический перспективный вид гондолы двигателя, содержащего устройство реверсирования тяги упомянутого выше типа, показанное в смонтированном на двигателе виде с закрытыми поворотными створками;
- фиг. 3 представляет собой схематический перспективный вид способа реализации устройства реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением;
- фиг. 4 представляет собой схематический вид в половинном разрезе по оси гондолы двигателя позади передней силовой рамы в закрытом положении поворотных створок, причем сама эта передняя силовая рама не показана;
- фиг. 5 представляет собой схематический перспективный вид половины устройства реверсирования тяги в соответствии с другим способом реализации предлагаемого изобретения;
- фиг. 6 представляет собой схематический вид спереди устройства реверсирования тяги в соответствии со способом реализации предлагаемого изобретения.

На фиг. 3 представлен схематический перспективный вид одного из возможных способов реализации устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя в соответствии с предлагаемым изобретением. Электрический двигатель 20, располагающийся в силовой балке 18 и могущий содержать собственную электронную систему обеспечения мощности 21, связанную с его конструкцией, закреплен на угловом редукторе 22, который, кроме того, может выполнять функцию понижающего редуктора. Эта система жестко связана с основной конструкцией силовой балки 18 позади передней силовой рамы 6. Эта система 19 может участвовать в конструктивном усилении передней зоны силовой балки 18. Специальный люк доступа на внешней конструкции гондолы двигателя может быть предусмотрен для облегчения технического обслуживания и ремонта данной системы.

Два механических привода 23 или два силовых цилиндра управления перемещениями створок установлены по одну и по другую стороны от силовой балки 18 предпочтительно вдоль оси каждой из створок 7а и 7б. Эти приводные механизмы 23 шарнирно связаны с узлами крепления 24, установленными на раме 6.

Для того чтобы обеспечить удобство технического обслуживания, каждый привод может содержать устройство разъединения, позволяющее обеспечить индивидуальное отклонение каждой створки. Соединение 25 позволяет связать приведение в действие механики приводного механизма 23 с угловым редуктором 22 электрического двигателя 20 при помощи гибкого передаточного троса 26 известного типа.

Этот гибкий передаточный трос предпочтительно адаптирован в том случае, когда соединение 25 находится в положении, не располагающемся на одной линии с осью вращения приводного механизма 23 для того, чтобы компенсировать угловое отклонение в процессе перемещения створки.

В том случае, когда соединение 25 может находиться на одной линии с осью вращения приводного механизма, может быть рассмотрен вариант использования жесткого вала для передачи момента сил, например, шлицевого вала, для осуществления связи между ведущим элементом и ведомыми элементами.

Жесткий передаточный вал в случае необходимости может быть использован в том случае, когда соединение 25 оказывается смещенным относительно оси вращения подъемника 23. Поскольку угловое перемещение этого подъемника является малым и расстояние между упомянутым соединением и осью вращения подъемника также является малым, результирующее отклонение является незначительным и может быть поглощено, оставляя, например, систему 19 отслеживать угловое перемещение вала передачи. Можно также использовать моноэнергетический стык и, разумеется, любую другую эластичную связь, известную специалисту в данной области техники.

Устройство реверсирования тяги с поворотными створками со срезанными углами может иметь установку системы двигателя 19 или ее части в одном из передних по потоку кессонов, верхнем или нижнем, неподвижной конструкции 1.

Как можно понять из чертежа, представленного на фиг. 4, приведение в движение створки 7а тесно связано с приведением в движение другой створки 7б при помощи данного устройства синхронизации. В случае разрушения или разрыва одного органа запирания одного из подвижных элементов 7 данного устройства реверсирования тяги выполненная таким образом синхронизация делает невозможным открытие упомянутого подвижного элемента с поврежденным замком в нежелательной ситуации и, несмотря на выбирание зазора или люфта, который имеется в каждой механической системе, эта створка 7 сохраняет свою герметичность, поскольку ее смещение является весьма незначительным, что позволяет минимизировать аэродинамические потери в данной ситуации. Эта отличительная схема реализации позволяет отказаться от использования вторичной системы запирания поворотных створок, обычно располагающейся в самом подъемнике или силовом цилиндре, что позволяет повысить надежность системы, устраняя проблему возможного скрытого и не выявляемого до времени отказа, связанную с размещением органов вторичного запирания поворотной створки в корпусе подъемника или силового цилиндра того или иного типа.

Как уже было сказано выше, в предпочтительном варианте реализации подъемник или силовой цилиндр 23 может быть установлен по центральной оси данной поворотной створки. Другой вариант технического решения, позволяющий в еще большей степени уменьшить число используемых компонентов и повысить дополнительно, таким образом, надежность данной системы, а также сократить ее массу, состоит в установке подъемников или силовых цилиндров 23 прямо на выходе блока углового редуктора 22. Эти подъемники или силовые цилиндры в этом случае располагаются по одну и по другую стороны от силовой балки 18 между боковыми стенками створок 7 и собственно упомянутой балкой.

На фиг. 3 схематически представлен вариант реализации, предлагающий расположение устройства синхронизации управления в соответствии с предлагаемым изобретением позади силовой рамы 6. Однако может быть также рассмотрен вариант расположения этого устройства спереди упомянутой рамы, как это схематически показано на фиг. 5. В этом случае приводной механизм 23 поворотной створки 7 проходит сквозь раму 6, как в случае известного устройства реверсирования тяти с поворотными створками, о котором было сказано выше.

В этом случае система двигателя 19 размещается на раме 6 в любом месте, которое сочтет приемлемым для этого специалист в данной области техники. Электронный блок 21 может быть расположен в ближайшей окрестности от этого двигателя. Эта система 19 может быть целиком установлена на упомянутой раме или может иметь часть своей конструкции интегрированной в неподвижную конструкцию 1 данного устройства реверсирования тяги и проходящей сквозь раму 6.

Патент Франции FR-A-2712929 предлагает вариант приведения в движение поворотной створки через заднюю по потоку часть этой створки, для которого данное расположение устройства в соответствии с предлагаемым изобретением также применимо.

Описанные выше варианты реализации предлагаемого изобретения рассмотрены по отношению к устройству реверсирования тяги, содержащему четыре поворотные створки. Однако данное устройство синхронизации управления может быть применено и для устройства реверсирования вторичного газового потока турбореактивного двигателя, содержащего любое количество поворотных створок более двух. Это устройство также с успехом может быть использовано в устройствах реверсирования тяги с решетками или в устройствах реверсирования тяги с задними по потоку отклоняющими препятствиями совместно с подъемниками или силовыми цилиндрами управления перемещениями подвижных элементов соответствующего устройства реверсирования тяги.

Одна-единственная система двигателя 19 может быть использована для более чем двух поворотных створок на каждой из двух сторон данного устройства реверсирования тяги. В устройстве реверсирования тяги, содержащем более двух поворотных створок в каждой половине его окружности, эта система двигателя 19 устанавливается предпочтительно между двумя приводными механизмами 23. Приводной механизм 23, который находится на промежуточном пути линии синхронизации, содержит входное соединение 25 и выходное соединение 27 передачи к следующему приводному механизму, как это схематически показано на фиг. 6.

Может оказаться предпочтительным использовать только одно устройство синхронизации управления для всего данного устройства реверсирования тяги. В этом случае органы передачи момента сил связывают между собой четыре приводных механизма. Это обстоятельство увеличивает эффект синхронизации на четырех синхронных подъемниках или силовых цилиндрах вместо двух, то есть повышает степень резервирования системы. В этом случае упомянутый двигатель в предпочтительном варианте реализации может быть расположен в непосредственной близости от силовой балки, находящейся сверху или, как говорят, в положении 12 часов /по часам/. В этом случае двигатель оказывается защищенным от разлета осколков разрушенного диска турбореактивного двигателя силовой балкой и пилоном установки этого двигателя на самолете.

На фиг. 6 схематически представлен пример применения одной системы двигателя 19 для всех приводных механизмов 23 данного устройства реверсирования тяги. Технология соединения между системой двигателя 19 и приводным механизмом, а также между самими приводными механизмами является такой же, какая была уже описана выше.

В случае устройства реверсирования тяги из двух частей, отклоняющихся вокруг точек крепления 29, одна система автоматического соединения 28 может быть установлена в нижнем стыке двух конструкций. Эта система 28 содержит систему связей известного специалисту в данной области техники типа и/или может иметь в своем составе устройство недопущения неверного распознавания положения для предотвращения нагружения ведомого элемента ведущим элементом в том случае, если одна или другая конструкция находится в различном положении створок. Другое возможное техническое решение состоит в размещении передачи через верхнюю силовую балку и пилон подвески данного двигателя.

Изобретение предназначено для использования в двухконтурных турбореактивных двигателях. В соответствии с данным изобретением устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя содержит поворотные створки (7а, 7б), интегрированные при функционировании данного устройства в режиме прямой тяги в наружную стенку канала газового потока от вентилятора и образующие препятствия отклонения газового потока, обеспечивая тем самым реверсирование тяги. По меньшей мере два силовых привода (23) управления перемещениями поворотных створок (7а, 76) связаны с одним устройством синхронизации (19), образованным электрическим двигателем (20), его электронной системой мощности (21) и угловым редуктором (22), связанным соответственно при помощи передаточной связи (26) с каждым силовым приводом (23). Изобретение позволяет обеспечить безопасность и надежность функционирования устройства реверсирования тяги в случае отсутствия запирания одной поворотной створки. 8 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащее по меньшей мере две поворотные створки (7, 7а, 7б), отделенные друг от друга силовой балкой (18) неподвижной конструкции и выполненные с возможностью интегрирования в закрытом положении, в режиме прямой тяги, в наружную стенку канала (15) вторичного газового потока, расположенную позади вентилятора турбореактивного двигателя, кроме того, с возможностью поворота каждой под действием силового привода (23) управления их перемещениями, для образования препятствия отклонения газового потока в процессе функционирования устройства в режиме реверсирования тяги, отличающееся тем, что по меньшей мере два силовых привода (23) связаны с устройством синхронизации (19), установленным в силовой балке (18) и образованным электрическим двигателем (20), его электронной системой подачи мощности (21) и блоком углового редуктора (22), соединенным соответственно при помощи передаточной связи (26) с каждым силовым приводом (23), выполненным в этом случае без внутренней системы запирания, причем в случае незапирающейся одной створки (7) устройство синхронизации соседней створки (7) выполнено с возможностью удерживания незапертой створки (7) посредством передаточной связи (26), при этом упомянутое устройство предусмотрено с механическим люфтом, достаточно малым для обеспечения сохранения герметичности незапертой створки в режиме прямой тяги. 2. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что устройство синхронизации (19) установлено позади передней по потоку силовой рамы (6), выполненной в виде части передней по потоку неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги. 3. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п. 1 или 2, отличающееся тем, что передаточная связь образована гибким тросом (26). 4. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что передаточная связь образована жестким валом. 5. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что силовые приводы (23) расположены по одну и по другую стороны от неподвижной силовой балки (18) и между боковой стороной створки (7а, 7б) и силовой балкой (18), для уменьшения протяженности связи между силовым приводом (23) и блоком углового редуктора (22). 6. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1, 3 - 5, отличающееся тем, что устройство синхронизации (19) установлено с передней стороны передней по потоку силовой рамы (6), выполненной в виде части передней по потоку неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги, причем силовые приводы (23) проходят сквозь переднюю по потоку силовую раму (6). 7. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что устройство (19) обеспечивает синхронизацию более чем двух силовых приводов (23), причем каждый промежуточный силовой привод (23) содержит входное (25) и выходное (27) соединения передачи момента сил в направлении следующего силового привода (23) по линии синхронизации. 8. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.7, отличающееся тем, что устройство реверсирования тяги состоит из двух частей, а устройство синхронизации содержит систему автоматического соединения (28), установленную в зоне стыковки двух половин данной конструкции. 9. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что каждый силовой привод (23) содержит устройство разъединения для обеспечения индивидуального отклонения данной створки.