Предлагаемое изобретение касается устройства реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя. Такой турбореактивный двигатель оборудован специальным каналом позади вентилятора, предназначенным для отвода вторичного, так называемого холодного потока газов. Этот канал вторичного потока газов образован внутренней стенкой, которая охватывает конструкцию собственно данного турбореактивного двигателя позади вентилятора, и наружной стенкой, передняя по потоку часть которой плавно сопрягается с кожухом двигателя, охватывающим вентилятор. Эта наружная стенка канала вторичного потока газов может отводить одновременно как вторичный газовый поток, так и первичный или горячий поток газов в своей задней по потоку части, располагающейся позади зоны выброса этого первичного потока, например, в случае использования гондолы двигателя со смешанным газовым потоком или со слиянием первичного и вторичного потоков. Однако в других случаях эта наружная стенка обеспечивает отведение только одного вторичного газового потока, как это происходит, например, 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 газового 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 заявке на патент Франции N 96.09705 описан пример реализации устройства реверсирования тяги с поворотными створками, образующими ковши, установленного на двухконтурном турбореактивном двигателе, схематически проиллюстрированный на приведенной в приложении фиг. 1.
Такое устройство реверсирования тяги образовано подвижной системой и неподвижной конструкцией. Эта подвижная система образована полыми створками 3, представляющими собой подвижную часть 2 данного устройства реверсирования тяги и образующими в положении функционирования этого устройства в режиме прямой тяги часть наружного обтекателя гондолы двигателя. Упомянутая неподвижная конструкция образована передней по потоку частью 6, располагающейся по потоку перед поворотными створками, задней по потоку частью 7, располагающейся по потоку позади поворотных створок 3, и силовыми балками, которые связывают между собой переднюю по потоку часть 6 этой неподвижной конструкции с ее задней по потоку частью 7, причем эта неподвижная конструкция образует также часть наружного обтекателя.
Подвижные створки 3 установлены по окружности наружного обтекателя и смонтированы с возможностью поворота в задней по потоку зоне их боковых стенок на силовых балках, соединяющих заднюю по потоку часть 7 наружного обтекателя с его передней по потоку частью 6 и располагающихся по одну и по другую стороны от этих створок, причем упомянутые боковые стенки соединяют наружную часть или наружную панель 4 подвижных створок 3, которая образует часть наружной стенки гондолы двигателя, с внутренней частью этих створок 3, которая образует часть наружной стенки канала вторичного потока газов.
Передняя по потоку часть 6 неподвижной конструкции данного устройства реверсирования тяги содержит переднюю силовую раму 8, которая может служить опорой для средств управления перемещениями поворотных створок 3, в качестве которых могут быть использованы, например, силовые цилиндры или домкраты. Эти средства управления перемещениями поворотных створок 3 могут также быть расположены в других местах по периферии створки 3, например в ее задней по потоку части. В этом случае опорой для этих органов управления перемещениями створки может служить задняя по потоку часть 7 неподвижной конструкции данного устройства реверсирования тяги.
В своем активизированном положении подвижные створки 3 поворачиваются таким образом, что часть этих створок, располагающаяся по потоку спереди от осей их вращения 9, в большей или меньшей степени полно перекрывает канал отведения вторичного потока газов, открывая при этом проход в наружном обтекателе гондолы двигателя таким образом, чтобы обеспечить возможность отведения вторичного потока газов соответственно 13 и 14 в центробежном направлении по отношению к оси канала вторичного потока в канал или сопло 10, образованное внутренней конструкцией створки 3, с одной стороны, и между кромкой отклонения потока и внешней стороной наружной конструкции 4 поворотной створки 3, с другой стороны. Задние по потоку части поворотных створок располагаются в непосредственной близости от внешней части наружного обтекателя. Угол поворота створок регулируется таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения отклоняемого газового потока, а также существенно уменьшить и даже совершенно исключить прямую тягу от этого потока и создать противотягу, формируя некоторую составляющую реверсируемого потока, отклоненную в направлении вперед по полету.
Устройство реверсирования тяги описанного выше типа по соображениям отклонения створки, определяемым условиями получения необходимых размерных аэродинамических параметров прохода отклоняемого газового потока в отверстиях или проходах, открываемых передней по потоку частью поворотной створки, и позиционированием этой поворотной створки в положении функционирования в режиме реверсирования тяги, представляет выпуклую форму 12 на задней по потоку наружной части рамы 8. При этом более или менее выраженная застойная (или "мертвая") зона потока 11, обычно встречающаяся в этой зоне во всех конструкциях устройств реверсирования тяги с поворотными створками, уменьшает поперечное сечение прохода для реверсируемого потока газов 14, минимизируя тем самым угол реверсирования потока 14 в направлении передней части гондолы двигателя. Действительно, эта "мертвая" зона 11 представляет собой своего рода аэродинамическую пробку, которая уменьшает эффективное поперечное сечение канала реверсирования газового потока.
То обстоятельство, что эффективное поперечное сечение прохода для реверсируемого газового потока оказывается уменьшенным, приводит к определенному ухудшению аэродинамических характеристик данного устройства реверсирования тяги. Получение достаточно эффективной длины выходного отверстия или колодца требует переноса в направлении назад оси поворота 9 и увеличения длины поворотной створки 3, что на столько же уменьшает выходное сечение газового потока 13, выходящего из внутренней полости створки, поскольку в задней части наружного обтекателя гондолы двигателя аэродинамические линии сильно сжимаются или стягиваются. Увеличение длины поворотной створки 3 приводит к уменьшению угла ее открытия, что уменьшает степень освобождения выходного сечения 15 створки 3 с задним по потоку обтекателем или козырьком 16 задней неподвижной конструкции 7. И, наконец, поскольку угловое положение или отклонение створки 3 при функционировании данного устройства в режиме реверсирования тяги оказывается уменьшенным, эта створка с меньшей эффективностью направляет реверсируемый поток газов в направлении к передней части гондолы двигателя.
Были предложены различные варианты конструкций устройства реверсирования тяги, ставившие целью усовершенствование характеристик реверсирования потока газов. Так, устройство, описанное в патенте США US 3605411, может быть применено к концепции, использующей поворотные створки классического типа. В соответствии с этим патентом используется специальный дефлектор на неподвижной конструкции устройства по потоку перед поворотной створкой. Этот дефлектор должен выступать наружу по отношению к гондоле двигателя для того, чтобы создать экран для реверсируемого потока газов с целью воспрепятствовать повторному всасыванию этого потока газов во входное устройство двигателя. Кроме того, этот дефлектор управляется по перемещению независимо от поворотной створки.
Патент Франции FR-A-2627807 также может быть применен к концепции устройства реверсирования тяги с классическими поворотными створками, содержащими полость, создающую аэродинамические возмущения в прямом потоке газов. Здесь предусматривают специальный элемент, образующий кромку и установленный в основании кромки отклонения, что позволяет сгладить часть внешней струи, которая приводится во вращательное движение, чтобы позиционироваться в канале реверсирования и улучшить аэродинамические характеристики этого реверсирования.
В заявке на патент Франции N 96.15256 также предложено специфическое использование отклоняющих лопаток, связанных с классической конструкцией поворотных створок, для улучшения аэродинамических характеристик данной конструкции. Для размещения этих лопаток необходимо наличие некоторого свободного пространства, создаваемого полостью створки.
Одна из задач предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы обеспечить улучшение аэродинамических характеристик поворотных створок в виде ковшей устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя, в частности, при функционировании этого устройства в режиме реверсирования тяги и также устранить недостатки, присущие известным техническим решениям в данной области.
Поставленные задачи в соответствии с предлагаемым изобретением достигаются при помощи устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя упомянутого выше типа со створками, образующими ковши, и отличающегося тем, что подвижная часть, образующая профилированный обтекатель, располагается при функционировании устройства в режиме прямой тяги между передней по потоку кромкой створки и передней по потоку неподвижной конструкцией этого устройства, накрывая заднюю по потоку часть конструкции передней рамы, причем профилированный обтекатель шарнирно закреплен на оси, жестко связанной с неподвижной конструкцией устройства, и связан со средствами управления его перемещениями таким образом, что при функционировании данного устройства в режиме реверсирования тяги передний по потоку профилированный обтекатель открывает заднюю по потоку часть конструкции передней рамы, которая имеет оптимизированную аэродинамическую поверхность, обеспечивающую оптимальное ориентирование реверсируемого газового потока в направлении к передней части гондолы двигателя, при сохранении уменьшенного полного проходного сечения канала или колодца реверсирования.
В зависимости от конкретного варианта применения предлагаемого изобретения передний по потоку обтекатель может поворачиваться в направлении по потоку или против потока относительно гондолы двигателя. Приведение в движение обтекателя может осуществляться при помощи поворотной створки или может быть независимым.
В предпочтительном варианте реализации некоторая вторичная конструкция или подвижные или неподвижные направляющие лопатки могут быть связаны с данным обтекателем для улучшения аэродинамических характеристик реверсирования газового потока.
Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания способов его реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, среди которых:
фиг. 1 представляет собой схематический вид в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось вращения данного турбореактивного двигателя, половины устройства реверсирования тяги с поворотными створками в виде ковшей в открытом положении известного типа, о котором уже было сказано в предшествующем изложении;
фиг. 2 представляет собой схематический вид, аналогичный виду, показанному на фиг. 1, устройства реверсирования тяги с поворотными створками в виде ковшей в закрытом положении в соответствии с одним из возможных способов реализации предлагаемого изобретения;
фиг. 3 представляет собой схематический вид устройства реверсирования тяги, показанного на фиг. 2, но работающего в режиме реверсирования тяги;
фиг. 4 представляет собой схематический вид, аналогичный виду, показанному на фиг. 1, устройства реверсирования тяги с поворотными створками в виде ковшей в закрытом положении в соответствии с другим способом реализации предлагаемого изобретения;
фиг. 5 представляет собой схематический вид устройства, показанного на фиг. 4, в положении функционирования в режиме реверсирования тяги;
фиг. 6 представляет собой схематический вид, аналогичный виду, показанному на фиг. 1, устройства реверсирования тяги с поворотными створками в виде ковшей в закрытом положении в соответствии с еще одним возможным способом реализации предлагаемого изобретения;
фиг. 7 представляет собой схематический вид устройства, показанного на фиг. 6, но в положении функционирования в режиме реверсирования тяги;
фиг. 8 и 9 представляют собой схематические перспективные виды концепции устройства реверсирования тяги, показанной на фиг. 2 и 3;
фиг. 10 и 11 представляют собой схематические перспективные виды концепции устройства реверсирования тяги, определенной на фиг. 2 и 3 и содержащей одну неподвижную лопатку;
фиг. 12, 13 и 14 представляют собой схематические перспективные виды концепции устройства реверсирования тяги, определенной на фиг. 6 и 7 и содержащей подвижные лопатки.
В соответствии со способом реализации предлагаемого изобретения, схематически представленным на фиг. 2, 3, 8 и 9, поворотная створка 3 с внутренним соплом, шарнирно закрепленная на оси поворота 9, установленной на боковых силовых балках неподвижной конструкции 6 устройства реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, приводит в движение посредством по меньшей мере одного бокового соединительного рычага 20, шарнирно закрепленного в точке 21 на данной поворотной створке 3, подвижный профилированный обтекатель 23, шарнирно закрепленный в точке соединения 22 с упомянутым рычагом. Этот обтекатель 23 шарнирно закрепляется на оси поворота 24, жестко связанной с неподвижной конструкцией 6 устройства, причем задняя по потоку часть этого обтекателя поворачивается в центростремительном направлении.
При функционировании данного устройства в режиме прямой тяги наружная поверхность профилированного обтекателя 23 образует часть наружной поверхности гондолы двигателя. Внутренняя поверхность 26 этого обтекателя 23 имеет форму, специально адаптированную для обеспечения при функционировании устройства в режиме реверсирования тяги таких аэродинамических характеристик, каких в данном случае добивается специалист в этой области техники. В предпочтительном варианте реализации предлагаемого изобретения обратный ход данной поверхности внутрь против потока может играть роль отклоняющего носка. Длина данного профилированного обтекателя не ограничивается ни в направлении по потоку, ни в направлении против потока. Эта длина зависит от конструктивных решений, выбранных специалистом в данной области техники в том, что касается позиционирования этого обтекателя в пространстве, и от расположения окружающих его конструктивных элементов. Кроме того, сопряжение этого обтекателя с другими конструктивными элементами спереди по потоку и сзади по потоку может иметь любые геометрические формы, необходимые для получения требуемых характеристик. Позиционирование обтекателя при функционировании данного устройства в режиме реверсирования тяги регулируется таким образом, чтобы способствовать оптимальному ориентированию части газового потока в выбранном направлении.
Ось поворота 24 обтекателя 23 может располагаться на боковой части неподвижной конструкции устройства или может быть позиционирована в любой точке неподвижной конструкции рамы 8. Конструкция данного обтекателя может быть простой или не содержащей дополнительных элементов или эта конструкция может содержать, как это схематически показано на фиг. 3, некоторую дополнительную деталь 25, которая может быть профилирована таким образом, чтобы способствовать ориентированию реверсируемого потока газов в нужном направлении.
Эта вторичная деталь или конструкция сама может быть простой или состоящей из нескольких частей. Место расположения, ориентация в пространстве и размерные параметры таких вторичных конструкций определяются таким образом, чтобы обеспечить наиболее приемлемый компромисс между конструктивной прочностью и требуемыми аэродинамическими характеристиками.
Положение оси поворота 24 профилированного обтекателя 23 по отношению к внутренней поверхности 26 в случае утечки газа через стык створки при функционировании устройства в режиме прямой тяги делает данный обтекатель в результате приложения аэродинамического давления, воздействующего на внутреннюю поверхность этого обтекателя, поворачивающимся естественным образом в направлении к передней по потоку части или к задней по потоку части гондолы двигателя. Можно связать этот эффект с поворотной створкой путем специфического позиционирования линии, связывающей две оси поворота 21 и 22 соединительного рычага 20 по отношению к оси поворота 9 створки для того, чтобы усилить эффект самозакрытия этой створки.
Для улучшения аэродинамических характеристик реверсирования газового потока 14 одна неподвижная отклоняющая лопатка 32 может быть закреплена на неподвижной конструкции устройства и установлена по отношению к поверхности кромки отклонения потока таким образом, чтобы возможно лучше выполнять свою функцию спрямления потока в соответствии с условиями, заданными специалистом в данной области техники.
На фиг. 10 и 11 схематически показан пример реализации такой конструкции. В данном примере радиус Rр от оси поворота створки 9 до передней по потоку наружной кромки створки 3 должен быть меньше расстояния от этой оси поворота 9 створки до задней по потоку поверхности отклоняющей лопатки 32. При этом задняя по потоку кромка обтекателя 23 компенсирует укорачивание передней по потоку наружной части поворотной створки 3 соответствующим образом.
Понятно, что данная концепция устройства реверсирования тяги обладает определенной гибкостью, которая позволяет связать с данным устройством различные аэродинамические элементы, не нарушая при этом целостности внутренней поверхности 5 поворотной створки 3.
В том случае, когда передняя по потоку часть наружной поверхности поворотной створки 3 не может быть в достаточной степени укорочена с тем, чтобы обеспечить возможность перемещения этой створки 3 без взаимодействия радиуса Rр с неподвижной отклоняющей лопаткой, в данной конструкции устройства реверсирования тяги может быть установлена подвижная система отклоняющих элементов 27, содержащая по меньшей мере одну отклоняющую лопатку.
На фиг. 4 и 5 схематически представлен пример реализации такой конструкции устройства реверсирования тяги. В предпочтительном варианте используется принцип перемещения подвижной системы отклоняющих элементов 27 при помощи перемещения обтекателя 23. Следует уточнить, что поворотная створка 3 может представлять собой приводной элемент для отклоняющей системы 27 в том случае, когда, в частности, обтекатель 23 не интегрирован в конструкцию данного устройства.
В представленном примере реализации боковые стороны обтекателя 23 содержат ось поворота 30, предназначенную для того, чтобы связать этот обтекатель с рычагом 29, соединенным в точке 31 с подвижной отклоняющей системой 27. Эта отклоняющая система сама в свою очередь шарнирно присоединена в точке 28 к неподвижной конструкции 6.
При функционировании данного устройства в режиме прямой тяги подвижная отклоняющая система 27 убирается или складывается в направлении к передней по потоку части гондолы двигателя таким образом, чтобы не взаимодействовать или не сталкиваться с конструкцией поворотной створки 3 в процессе ее раскрытия. Поскольку обтекатель 23 отклоняется в направлении к задней по потоку части гондолы двигателя, органы приведения в движение отклоняющей системы 27 располагаются таким образом, чтобы управлять перемещением этой отклоняющей системы 27 в направлении к задней по потоку части гондолы двигателя. Здесь следует отметить, что принцип определения конструкции отклоняющей системы и даже отдельного отклоняющего элемента известен специалисту в данной области техники и что все известные аэродинамические и конструктивные технические решения в данном случае могут быть применены.
На фиг. 6, 7 и 12, 13, 14 схематически представлен пример другого возможного способа реализации предлагаемого изобретения, в соответствии с которым можно не устанавливать внутреннюю поверхность обтекателя 23 в реверсируемый поток газов. Предпочтительным образом такой способ реализации может обеспечить возможность не выставлять под обдув внешним потоком воздуха наружную поверхность обтекателя, причем в этом случае обтекатель в своем убранном положении не выступает за внешние обводы наружной поверхности гондолы двигателя. Общее расположение элементов привода обтекателя в этом случае подобно их расположению в концепции привода обтекателя при его перемещении в направлении к задней по потоку части гондолы двигателя и только геометрическое расположение рычагов 20 и 29 по отношению к подвижным элементам отличается от упомянутой концепции для того, чтобы обеспечить возможность, с одной стороны, уборки подвижного обтекателя 23 в направлении к передней по потоку части гондолы двигателя, а с другой стороны, возможность поворота системы отклоняющих элементов 27 в направлении к задней по потоку части гондолы двигателя, при открытии поворотной створки 3 в виде ковша. В предпочтительном варианте реализации задняя по потоку часть обтекателя 23 может быть оптимизирована таким образом, чтобы обеспечивать непрерывность линий или обводов задней по потоку части передней рамы 8 при функционировании данного устройства в режиме реверсирования тяги.
Для того чтобы минимизировать прогиб, который могут испытывать элементы отклоняющей системы 27 в результате воздействия реверсируемого потока газа, по меньшей мере один буфер 33 может быть связан с неподвижной конструкцией устройства. Габаритные размеры этого буфера обеспечивают возможность свободного отклонения поворотной створки 3. Форма лопаточного аппарата и кинематика подвижной системы отклоняющих элементов 27 выполнены такими, что подвижный элемент оказывается сильно выделяющимся по отношению к буферу 33, что позволяет буферу наилучшим образом прилегать к форме лопаточного аппарата и эффективно усиливать таким образом его конструктивную прочность.
Управление перемещениями обтекателя 23 может осуществляться независимо от поворотной створки 3 при помощи любой подходящей в данном случае приводной системы, известной специалисту в данной области техники, и эти перемещения обтекателя могут выполняться одновременно с открытием поворотной створки или могут происходить с опережением или с запаздыванием по отношению к открытию створки. В этом случае приводные органы располагаются в боковой части данного подвижного обтекателя или на передней раме 8.
В этом случае может быть рассмотрен вариант реализации привода поворотной створки 3 с использованием подвижного обтекателя в соответствии с конструктивными решениями, описанными выше.
В предпочтительном варианте реализации предлагаемого изобретения перемещение обтекателя 23 может быть отрегулировано таким образом, чтобы оптимизировать выход реверсируемого расхода газового потока в процессе фазы открытия створок с тем, чтобы полностью исключить проблемы функционирования двигателя.
Изобретение относится к авиадвигателестроению. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя содержит полые поворотные створки (3), интегрированные при функционировании устройства в режиме прямой тяги в наружный обтекатель гондолы двигателя и образующие при функционировании устройства в режиме реверсирования тяги препятствия отклонения газового потока, образуя ковши. Подвижная часть, образующая обтекатель (23), располагается при функционировании устройства в режиме прямой тяги между передней по потоку кромкой поворотной створки (3) и передней по потоку неподвижной конструкцией (6), перекрывая заднюю по потоку часть конструкции передней рамы (8). Этот передний по потоку обтекатель (23) шарнирно закреплен на неподвижной конструкции устройства и связан со средствами управления перемещениями. При функционировании устройства в режиме реверсирования тяги этот обтекатель открывает заднюю по потоку часть конструкции передней рамы (8), которая обладает аэродинамической поверхностью ориентирования реверсируемого газового потока. Изобретение позволяет обеспечить улучшение аэродинамических характеристик поворотных створок. 11 з.п.ф-лы, 14 ил.
| US 3601992 A, 31.08.1971 | |||
| EP 0771945 A, 07.05.1997 | |||
| US 5003770 A, 02.04.1991 | |||
| РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО | 1992 |
|
RU2044912C1 |
| Реверсор тяги воздушно-реактивногодВигАТЕля | 1978 |
|
SU812950A1 |
