РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО НАРУЖНОГО КОНТУРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F02K1/68 

Изобретение относится к реверсивным устройствам газотурбинных двигателей авиационного применения.

Известно створчатое реверсивное устройство, состоящее из рычагов и двух закрепленных на них створок, с помощью которых осуществляется реверсирование потока газа на выходе из двигателя [1].

Недостатком известной конструкции является большой вес и низкая надежность из-за большой величины газодинамических сил, действующих на створки.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является реверсивное устройство наружного контура турбореактивного двухконтурного двигателя, содержащее передний и задний неподвижные корпуса, соединенные отклоняющей решеткой, подвижный в осевом направлении корпус и поворотные створки, соединенные в центральной своей части с передним неподвижным корпусом двухзвенным рычажным механизмом [2].

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является его низкая надежность из-за больших газодинамических нагрузок, испытываемых реверсивным устройством в режиме обратной тяги, из-за большой длины поворотных створок и проставок между ними. На режиме прямой тяги створки совместно с проставками образуют внутреннюю поверхность канала наружного контура двигателя и поэтому длина створок (и проставок) должна быть примерно paвна осевой длине отклоняющей решетки или осевому перемещению l подвижного корпуса, который открывает решетки на режиме обратной тяги. Однако высота h кольцевого канала наружного контура, как правило, выбирается меньше длины l для уменьшения наружного диаметра двигателя, и створки оказываются переразмеренными для перекрытия канала наружного контура. В связи с этим рычажный механизм и гидроцилиндры на режиме обратной тяги испытывают повышенные нагрузки, что приводит к снижению надежности реверсивного устройства.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности реверсивного устройства путем снижения на него газодинамических нагрузок на режиме обратной тяги.

Сущность технического решения заключается в том, что в реверсивном устройстве наружного контура газотурбинного двигателя, содержащем неподвижные и подвижные корпуса, а также поворотные створки, шарнирно соединенные двухзвенным рычажным механизмом с передним неподвижным корпусом, согласно изобретению поворотная створка выполнена из передней и задней створок с шарнирным соединением и пружиной между ними, а между створками установлены проставки, состоящие из передних и задних проставок с взаимным шарнирным соединением, при этом передними концами проставки шарнирно соединены с подвижным корпусом и телескопически - со створками, а на внешних концах задних проставок выполнены ребра, причем задние створки своими боковыми поверхностями выполнены с возможностью контакта с ребрами в окружном направлении, при этом отношение осевого перемещения подвижного корпуса l к высоте кольцевого канала наружного контура h равно 1,1...1,5.

Выполнение поворотной створки из передней и задней створок с шарнирным соединением и пружиной между ними, а также установка между створками проставок, состоящих из передних и задних проставок с взаимным шарнирным соединением при открытии реверсивного устройства (при переходе на режим обратной тяги) в промежуточном положении, при достижении задними (внешними) концами задних створок и проставок минимального диаметра Д позволяет задним створкам и проставкам контактировать друг с другом по боковым поверхностям. За счет такого бокового распора по внешним концам створок через проставки внешние концы задних створок и проставок уже не могут перемещаться с уменьшением диаметра Д и поэтому фиксируются в данном положении, а противоположные концы задних створок и проставок, шарнирно-соединенные с передними створками и проставками, продолжают перемещаться к оси реверсивного устройства, преодолевая усилие пружин, установленных между передними и задними створками. Таким образом, задние створки и проставки на режиме обратной тяги (при открытом реверсивном устройстве) устанавливаются перпендикулярно передним створкам и проставкам, что уменьшает величину усилий, действующих на реверсивное устройство, так как перепад давления от воздуха, протекающего в канале наружного контура, действует только на передние створки и проставки.

На фиг. 1 изображено реверсивное устройство в режиме прямой тяги (реверсивное устройство закрыто).

На фиг. 2 - реверсивное устройство на режиме обратной тяги (реверсивное устройство открыто).

На фиг.3 - реверсивное устройство в промежуточном положении, в процессе открытия (закрытия).

На фиг.4 - вид А на фиг.3.

Реверсивное устройство 1 состоит из переднего 2, заднего 3 и внутреннего 4 неподвижных корпусов, причем передний 2 и задний 3 корпуса соединены между собой отклоняющей решеткой 5, а также подвижных в осевом направлении внутреннего корпуса 6 и наружного корпуса 7, который является внешним обтекателем реверсивного устройства. Внутренний 6 и наружный 7 корпуса, а также поворотные створки 8 совместно с двухзвенным рычажным механизмом 9 и проставками 10 перемещаются с помощью гидроцилиндров 11. Уплотняется реверсивное устройство на режиме прямой тяги с помощью переднего 12 и заднего 13 упругих уплотнительных элементов. Поворотные створки 8 своими передними концами соединены шарнирным соединением 14 с подвижным внутренним корпусом 6, а центральной своей частью через шарнирные соединения 15, 16 и 17, а также через передний 18 и задний 19 рычаги рычажного механизма 9 - с передним неподвижным корпусом 2. Проставки 10 связаны своими передними концами шарнирными соединениями 20 с подвижным корпусом 6, а с помощью коромысел (не показано) - телескопически с поворотными створками 8. Поворотные створки 8 и проставки 10 выполнены двухзвенными: створка 8 состоит из передней 21 и задней 22 створок, соединенных между собой шарнирным соединением 23, а проставка 10 состоит из передней 24 и задней 25 проставок, соединенных между собой шарнирным соединением 26. Так как соединение передней и задней поворотных створок 21 и 22 выполнено шарнирным, то они взаимно фиксируются с помощью пружины 27 в положение, когда обращенные к каналу 28 наружного контура поверхности створок образуют одну плоскость.

Работает устройство следующим образом. При работе двигателя в случае необходимости получения обратной тяги вместо прямой под действием гидроцилиндров 11 подвижные корпуса 6 и 7 сдвигаются назад, открывая отклоняющую решетку 5. При этом рычажный двухзвенный механизм 9 раскладывается в положение 29, устанавливая створку 8 в положение 30. При этом при достижении минимального диаметра Д задние створки 22 своими боковыми поверхностями 31 и 32 контактируют в окружном направлении с ребрами 33 и 34 задних проставок 25. Полученный окружной распор не позволяет внешним концам 35 и 36 створок 22 и проставок 25 опуститься ниже диаметра Д, что приводит к повороту створок 22 и проставок 25 в положение 37. Передние створки 21 и проставки 25 при этом занимают положение 38, перекрывая канал 28 наружного контура. Так как газодинамическое усилие, действующее в режиме обратной тяги на двухзвенный механизм 9, подвижный корпус 6 и гидроцилиндры 11, зависит от площади створок 8 и проставок 10, на которые оказывает воздействие поток воздуха в канале 28 наружного контура, то при данной конструкции это усилие минимально, так как минимальна общая площадь створок и проставок, перекрывающих канал наружного контура. При переходе на режим прямой тяги задние створки 22 под действием пружин 27 возвращаются в исходное положение, а вместе с ним и задние проставки 25. Кольцевой зазор 5, образующийся на режиме обратной тяги между внутренним неподвижным корпусом 4 и внешними концами 35 и 36 створок 22 и проставок 25, является небольшим и не оказывает существенного влияния на величину обратной тяги, создаваемой реверсивным устройством 1. Таким образом, створки 8 и проставки 10, выполненные двухзвенными, складываются для уменьшения газодинамических усилий на режиме обратной тяги, не касаясь внутреннего корпуса 4, т.е. не нагружая его, что также повышает надежность реверсивного устройства.

Источники информации
1. С. А. Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных ГТД, стр.482, рис. 10.6.

2. SU 1563310 А1 от 19.04.88 г. - прототип.

Реверсивное устройство наружного контура авиационного газотурбинного двигателя содержит неподвижные и подвижные корпуса, а также поворотные створки, шарнирно соединенные двухзвенным рычажным механизмом с передним неподвижным корпусом. Поворотные створки выполнены из передней и задней створок с шарнирным соединением и пружиной между ними. Между створками установлены проставки, состоящие из передних и задних проставок с взаимным шарнирным соединением. Проставки передними концами шарнирно соединены с подвижным корпусом и телескопически - со створками. На внешних концах задних проставок выполнены ребра. Задние створки своими боковыми поверхностями выполнены с возможностью контакта с ребрами в окружном направлении. Отношение осевого перемещения подвижного корпуса l к высоте кольцевого канала наружного контура h равно 1,1...1,5. Изобретение позволит повысить надежность реверсивного устройства путем снижения на него газодинамических нагрузок на режиме обратной тяги. 4 ил.

Реверсивное устройство наружного контура газотурбинного двигателя, содержащее неподвижные и подвижные корпуса, а также поворотные створки, шарнирно соединенные двухзвенным рычажным механизмом с передним неподвижным корпусом, отличающееся тем, что поворотная створка выполнена из передней и задней створок с шарнирным соединением и пружиной между ними, а между створками установлены проставки, состоящие из передних и задних проставок с взаимным шарнирным соединением, при этом передними концами проставки шарнирно соединены с подвижным корпусом и телескопически - со створками, а на внешних концах задних проставок выполнены ребра, причем задние створки своими боковыми поверхностями выполнены с возможностью контакта с ребрами в окружном направлении, при этом отношение осевого перемещения подвижного корпуса l к высоте кольцевого канала наружного контура h равно 1,1. . . 1,5.