КАСКАДНЫЙ РЕВЕРСОР ТЯГИ ДЛЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ГОНДОЛА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, СОДЕРЖАЩАЯ ДАННЫЙ РЕВЕРСОР ТЯГИ Российский патент 2012 года по МПК F02K1/72 

Изобретение относится к решетчатым реверсорам тяги для турбореактивного двигателя (ТРД), а именно к так называемым решетчатым реверсорам тяги естественного блокирования.

Как видно на фиг.1 прилагаемых чертежей, подобный решетчатый реверсор тяги 3, известный как реверсор естественного блокирования, содержит, как правило, обтекатель 1, в котором имеется проем с каскадами (в форме решетки или жалюзи) лопаток 6, которые в режиме прямой тяги закрыты сдвигаемым капотом 7 (см. верхнюю половину фиг.1), а в режиме реверса тяги обнажены в результате продольного смещения сдвигаемого капота 7 назад, как видно в нижней половине фиг.1.

Канал 5 вентилятора образован между внутренней поверхностью 2 (капотом ТРД) и наружной поверхностью, с которой состыкована внутренняя поверхность сдвигаемого капота 7 в режиме прямой тяги.

Внутренняя поверхность сдвигаемого капота 7 имеет кольцевую часть, выступающую радиально внутрь и предназначенную смыкаться в режиме реверсирования тяги с кольцевой частью увеличенного диаметра (образующей прилив) внутренней поверхности 2 канала вентилятора, что позволяет эффективно и «естественным» образом блокировать холодный поток в канале 5 вентилятора, отклоняя его вперед и сквозь проход с лопатками 6.

Более детально такого рода реверсоры описаны в патентных документах FR 2132380 и US 4232516.

Кольцевая часть увеличенного диаметра внутренней поверхности 2 двигателя предполагает аэродинамический профиль гондолы достаточно большого диаметра, в то время как производители самолетов отдают предпочтение все более коротким шасси, что требует уменьшения диаметра гондол под крылом.

Кроме того, профиль гондолы не всегда позволяет выделить место для кольцевой части увеличенного диаметра внутренней поверхности 2 достаточно близко к передней неподвижной конструкции 4 реверсора (имея в виду, что ход назад сдвигаемого капота 7 ограничен). Из этого следует, что сдвигаемый капот 7 должен отодвигаться достаточно далеко, часто за пределы длины решетки 6, которая сама ограничена тонким профилем сдвигаемого капота 7 в режиме прямой тяги.

Наконец, профиль обтекания в хвостовой части сдвигаемого капота 7 часто выполняют очень узким, чтобы не слишком вторгаться в радиальный объем гондолы, что не позволяет установить сэндвич-панели, обеспечивающие наилучшее звукопоглощение.

Таким образом, задача настоящего изобретения - устранить указанные недостатки и предложить реверсор тяги указанного типа, в котором профиль обтекания внутренней поверхности канала вентилятора минимально отличался бы от профиля, характерного для «классических» каскадных реверсоров тяги, что позволит разрабатывать гондолы, отвечающие нуждам производителей.

Для решения указанной задачи предложен каскадный реверсор тяги для ТРД, проход обтекателя которого в режиме прямой тяги закрыт сдвигаемым капотом, а в режиме реверса тяги открывается продольным сдвигом сдвигаемого капота по ходу потока. При этом между внутренней и наружной поверхностью, с которой состыкована внутренняя поверхность сдвигаемого капота в режиме прямой тяги, образован канал вентилятора, а внутренняя поверхность сдвигаемого капота имеет кольцевую часть, выступающую радиально внутрь и выполненную с возможностью примыкать в режиме реверса тяги к кольцевой части увеличенного диаметра внутренней поверхности канала вентилятора. При этом кольцевая часть внутренней поверхности сдвигаемого капота снабжена по меньшей мере одной створкой, установленной с возможностью поворота вокруг, по существу, средней шарнирной оси из убранного положения заподлицо с внутренней поверхностью сдвигаемого капота в развернутое положение, в котором передняя часть створки, спереди от средней шарнирной оси, выступает в канал вентилятора, и предусмотрен ограничитель хода для воздействия, в режиме реверса тяги, на заднюю по ходу потока часть створки, позади средней шарнирной оси, для поворота створки в развернутое положение для перекрытия канала вентилятора.

Благодаря указанным конструктивным мерам профиль обтекания внутренней поверхности канала вентилятора сглаживается вследствие уменьшения размера его кольцевой части увеличенного диаметра, причем это уменьшение компенсируется применением в режиме реверса тяги небольших створок, которые разворачиваются для перекрытия канала вентилятора в результате воздействия ограничителя хода на заднюю часть створки.

Целесообразно предусмотреть механические или упругие средства для перевода створки в убранное положение в режиме прямой тяги.

В соответствии с одним из вариантов осуществления кольцевая часть увеличенного диаметра внутренней поверхности канала вентилятора содержит упор, предпочтительно обтекаемой формы, выполненный с возможностью упираться в заднюю часть створки в режиме реверса тяги, переводя последнюю в развернутое положение.

Целесообразно, чтобы упор имел поверхностный контакт скольжения или качения с задней частью створки для уменьшения или полного устранения сил трения.

Упор может также иметь отверстие, служащее, в зависимости от того, обращено оно вперед или назад, для забора воздуха на охлаждение двигателя или для отвода воздуха от двигателя.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов обтекатель двигателя снабжен упором, препятствующим, в режиме прямой тяги, перемещению задней части створки и фиксирующим створку в убранном положении. Целесообразно, чтобы этот упор имел поверхностный контакт скольжения или качения с задней частью створки для уменьшения или полного устранения сил трения.

В соответствии с другим вариантом осуществления задняя часть створки шарнирно соединена с первым концом по меньшей мере одной соединительной штанги, второй конец которой установлен с возможностью скольжения вперед и назад в специальной направляющей, которая имеет позади стопор, фиксирующий, в процессе реверсирования тяги, второй конец штанги таким образом, чтобы в конце отхода назад сдвигаемого капота створка оказывалась повернута в развернутое положение.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления задняя часть створки шарнирно соединена с первым концом по меньшей мере одной телескопической штанги с ползуном, второй конец которой шарнирно соединен с неподвижной конструкцией перед реверсором, а длина полностью вытянутой штанги с ползуном такова, что по окончании хода назад сдвигаемого капота створка переходит в развернутое положение.

Преимущество двух указанных выше вариантов осуществления заключается в том, что в режиме прямой тяги отсутствует препятствие (упор) в канале вентилятора.

В соответствии с одним из вариантов осуществления соединительная штанга установлена с возможностью шарнирного поворота вокруг неподвижной точки, находящейся позади каскада лопаток.

В соответствии с другим вариантом осуществления задняя часть створки снабжена поворотным элементом, выполненным с возможностью взаимодействия, при сдвиге капота, с неподвижно закрепленным скосом позади решетки лопаток таким образом, чтобы разворачивать створку при отходе назад сдвигаемого капота.

Предметом настоящего изобретения является также гондола ТРД, содержащая каскадный реверсор тяги естественного блокирования описанного выше типа.

Сущность изобретения поясняется с раскрытием его дополнительных признаков в нижеследующем подробном описании, приведенном лишь в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.1, уже упоминавшаяся выше, схематически показывает продольный разрез каскадного реверсора тяги естественного блокирования традиционного типа.

Фиг.2 показывает поперечный разрез реверсора тяги согласно первому варианту осуществления изобретения.

Фиг.3 схематически показывает в аксонометрии отдельный компонент конструкции с фиг.2, а именно створку.

Фиг.4, аналогично фиг.1, показывает реверсор с фиг.2 в режиме прямой тяги.

Фиг.5 показывает реверсор с фиг.4 в режиме обратной тяги.

Фиг.6 схематически показывает в аксонометрии отдельный компонент конструкции с фиг.2-5, а именно упор створки.

Фиг.7, аналогично фиг.6, показывает один из вариантов выполнения упора створки.

Фиг.8, аналогично верхней половине фиг.4, показывает работу упора створки с фиг.7.

Фиг.9, аналогично фиг.8, показывает другой вариант осуществления с использованием упора для фиксации створки в убранном положении.

Фиг.10, аналогично фиг.8 и 9, показывает другой вариант осуществления.

Фиг.11, аналогично фиг.10, показывает режим реверса тяги.

Фиг.12 и 13 показывают другой вариант привода створки, соответственно в положениях прямой тяги и реверса.

Элементы на фиг.2-11, аналогичные показанным на фиг.1, обозначены теми же номерами позиций.

Представленный на фиг.2-11 реверсор тяги 3 отличается от показанного на фиг.1, главным образом, тем, что диаметр кольцевой части увеличенного диаметра внутренней поверхности 2 ТРД значительно уменьшен, в результате чего в режиме реверса тяги указанная кольцевая часть увеличенного диаметра находится напротив, но не контактирует с выступающей радиально внутрь кольцевой частью внутренней поверхности сдвигаемого капота 7.

Кольцевая часть внутренней поверхности сдвигаемого капота 7 содержит ряд распределенных по окружности откидных створок 8 (см. фиг.2). Количество, размер и профиль этих створок задаются в зависимости от требуемых характеристик реверсирования.

Один из примеров выполнения створки 8 подробно показан на фиг.3. Створка установлена с возможностью поворота вокруг средней шарнирной оси 9, из убранного положения заподлицо с внутренней поверхностью сдвигаемого капота 7, в развернутое положение, в котором передняя часть 8а створки 8, находящаяся спереди от средней шарнирной оси 9, выступает в канал 5 вентилятора в направлении оси двигателя.

Упругий возврат створки 8 в убранное положение осуществляется с помощью специальной упругой системы, представленной здесь в виде витой пружины 10, установленной вокруг шарнирной оси 9 створки 8.

В соответствии с первым вариантом осуществления, показанным на фиг.4-8, кольцевая часть увеличенного диаметра внутренней поверхности 2 снабжена упором 11 обтекаемой формы, выполненным с возможностью в режиме реверса тяги упираться в заднюю часть 8b створки 8, находящуюся позади ее средней шарнирной оси 9.

При отходе назад на заданное расстояние сдвигаемого капота 7 задняя часть 8b створки 8 приходит в соприкосновение с упором 11. При дальнейшем отходе назад сдвигаемого капота 7 створка 8 разворачивается вокруг средней шарнирной оси 9 до перехода в развернутое положение (см. фиг.5), перекрывая при этом канал 5 вентилятора.

Упору 11 придана обтекаемая форма для уменьшения воздействия этого препятствия на эксплуатационные характеристики в режиме прямой тяги.

Упор 11 подробно показан на фиг.6. В его верхней части имеется поверхность 13 качения для контакта с задней частью 8b створки 8, что позволяет предотвратить трение.

Поверхность 13 качения подбирают таким образом, чтобы она была стойкой к износу и деформациям, возникающим при неоднократной эксплуатации в условиях значительных вибраций.

На фиг.7 детально показан другой вариант выполнения упора, где он обозначен позицией 11'. Этот орган отличается от рассмотренного выше тем, что в нем выполнено отверстие 15, которое служит, в зависимости от того, обращено оно вперед или назад, для забора воздуха на охлаждение двигателя или для отвода воздуха от двигателя.

На фиг.8 показана работа упорного органа 11' в режиме прямой тяги, когда его отверстие 15 обращено вперед, образуя при этом воздухозаборник для охлаждения двигателя.

Достаточно развернуть упор 11' на 180°, чтобы отверстие 15 оказалось обращенным назад и образовало отвод воздуха из капота 2 двигателя. Скорость вторичного потока, обтекающего профиль упора 11', будет при этом способствовать отводу воздуха.

В переходном режиме реверсор 3 работает как традиционный реверсор естественного блокирования, то есть в процессе отхода назад сдвигаемого капота 7 сечение прохода обтекателя 1, связанное с проходным сечением в режиме прямой тяги, никогда не будет меньше сечения носового воздухозаборника гондолы.

На фиг.9 показан другой вариант осуществления, в соответствии с которым обтекатель 1 снабжен упором 14, который служит для того, чтобы в режиме прямой тяги ограничивать ход задней части 8b створки 8 и фиксировать створку в убранном положении.

В данном случае упор 14 установлен в области каскада лопаток 6, при этом в режиме прямой тяги задняя часть 8b створки 8 находится в постоянном контакте с указанным упором.

Упор 14 также имеет поверхность качения для контакта с задней частью 8b створки 8, что позволяет предотвратить трение.

На фиг.10 и фиг.11 приведен еще один вариант осуществления, в соответствии с которым в канале 5 вентилятора не имеется обтекаемых препятствий (то есть, в частности, нет упора на капоте 2 двигателя) в режиме прямой тяги.

Задняя часть 8b створки 8 шарнирно соединена с первым концом соединительной штанги 16. Второй конец этой штанги установлен с возможностью скольжения назад в специальной направляющей (не показана), которая может быть составной частью каскада лопаток 6.

Эта направляющая имеет на заднем конце стопор, обеспечивающий в процессе реверсирования тяги фиксацию второго конца штанги 16, начиная с некоторого заданного положения сдвигаемого капота 7.

При дальнейшем отходе назад сдвигаемого капота 7 первый конец соединительной штанги 16 тянет заднюю часть 8b створки 8, которая при этом поворачивается, переходя в развернутое положение в момент полного отхода сдвигаемого капота 7.

Вне зависимости от текущего режима, прямой или обратной тяги, соединительная штанга 16 будет поддерживать створку 8, препятствуя возникновению даже малейшей вибрации за счет вывода створки 8 в крайние положения. В этой конструкции можно предусмотреть регулирование крепления соединительной штанги 16.

Можно предусмотреть и такой вариант, когда соединительная штанга 16 будет установлена не с возможностью перемещения в направляющей, а шарнирно присоединена к неподвижной точке позади каскада лопаток, обеспечивая при этом разворот створки в процессе отхода назад сдвигаемого капота за счет поворота соединительной штанги вокруг ее оси.

На фиг.12 и фиг.13 показан третий вариант управления перемещением створок 8 без использования упора на капоте двигателя.

Для этого к задней раме 17 каскада лопаток может быть присоединен - или встроен в нее - специальный скос, который в процессе отхода назад сдвигаемого капота 7 воздействует на связанный со створкой 8 поворотный элемент, который может быть оснащен системой качения, например роликом. В результате взаимодействия скоса и поворотного элемента створка в конце хода назад сдвигаемого капота 7 перекрывает канал 5 полностью или частично, в зависимости от требуемой эффективности реверсирования.

Заявляемая конструкция, таким образом, обеспечивает высокую эффективность реверсирования тяги и в то же время оптимальные наружные габариты гондолы, позволяющие поместить ее под крылом самолета.

Хотя изобретение описано выше применительно к отдельным конкретным примерам его осуществления, совершенно очевидно, что оно никоим образом не ограничивается ими и может охватывать всевозможные технические эквиваленты рассмотренных здесь средств и их комбинаций при условии сохранения заявленного объема изобретения.

Каскадный реверсор тяги турбореактивного двигателя включает обтекатель, сдвигаемый капот, по меньшей мере, одну створку и ограничители хода. Внутренняя поверхность сдвигаемого капота имеет кольцевую часть, выступающую радиально внутрь и выполненную с возможностью примыкать в режиме реверса тяги к кольцевой части внутренней поверхности канала вентилятора. Каждая створка установлена на кольцевой части внутренней поверхности сдвигаемого капота с возможностью поворота вокруг средней шарнирной оси из убранного положения в развернутое положение. В убранном положении каждая створка расположена заподлицо с внутренней поверхностью сдвигаемого капота, а в развернутом положении передняя часть створки, впереди ее средней шарнирной оси, выступает в канал вентилятора. Ограничители хода выполнены с возможностью воздействия в режиме реверса тяги на заднюю часть створки, позади ее средней шарнирной оси, для поворота створки в развернутое положение для перекрытия канала вентилятора. Другое изобретение группы относится к гондоле турбореактивного двигателя, включающей указанный выше каскадный реверсор тяги. Изобретения позволяют обеспечить эффективное реверсирование тяги без увеличения диаметра гондолы. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Каскадный реверсор тяги (3) с каскадом лопаток (6) для турбореактивного двигателя, содержащий обтекатель (1), проем в котором в режиме прямой тяги закрыт сдвигаемым капотом (7) и который в режиме реверса тяги открывается сдвигом сдвигаемого капота (7) назад, в направлении прохода газов, причем между внутренней поверхностью (2) и наружной поверхностью, с которой состыкована внутренняя поверхность сдвигаемого капота (7) в режиме прямой тяги, образован канал (5) вентилятора, а внутренняя поверхность сдвигаемого капота (7) имеет кольцевую часть, выступающую радиально внутрь и выполненную с возможностью примыкать в режиме реверса тяги к кольцевой части увеличенного диаметра внутренней поверхности (2) канала (5) вентилятора,
отличающийся тем, что указанная кольцевая часть внутренней поверхности сдвигаемого капота (7) содержит по меньшей мере одну створку (8), установленную с возможностью поворота вокруг, по существу, средней шарнирной оси (9) из убранного положения заподлицо с внутренней поверхностью сдвигаемого капота (7) в развернутое положение, в котором передняя часть (8а) створки (8), впереди ее средней шарнирной оси (9), выступает в канал (5) вентилятора,
а также тем, что предусмотрены ограничители (11; 11'; 16) хода для воздействия в режиме реверса тяги на заднюю часть (8b) створки (8), позади ее средней шарнирной оси (9), для поворота створки (8) в развернутое положение для перекрытия канала (5) вентилятора.

2. Реверсор тяги по п.1, отличающийся тем, что предусмотрены механические или упругие средства (10) для возврата створки (8) в режиме прямой тяги в убранное положение.

3. Реверсор тяги по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцевая часть увеличенного диаметра внутренней поверхности (2) канала (5) вентилятора содержит упор (11, 11'), предпочтительно обтекаемой формы, выполненный с возможностью упираться в режиме реверса тяги в заднюю часть (8b) створки (8), переводя последнюю в развернутое положение.

4. Реверсор тяги по п.3, отличающийся тем, что упор (11) имеет поверхность (13) скольжения или качения для контакта с задней частью (8b) створки (8).

5. Реверсор тяги по п.3, отличающийся тем, что упор (11') имеет отверстие (15), служащее, в зависимости от того, обращено ли оно вперед или назад, для забора воздуха на охлаждение двигателя или для отвода воздуха из двигателя.

6. Реверсор тяги по любому из пп.1, 2, 4 или 5, отличающийся тем, что обтекатель (1) снабжен упором (14) для ограничения, в режиме прямой тяги, хода задней части (8b) створки (8) и фиксации створки (8) в убранном положении.

7. Реверсор тяги по п.6, отличающийся тем, что упор (14) имеет поверхность скольжения или качения для контакта с задней частью (8b) створки (8).

8. Реверсор тяги по п.1 или 2, отличающийся тем, что задняя часть (8b) створки (8) шарнирно соединена с первым концом, по меньшей мере, одной соединительной штанги (16), второй конец которой установлен с возможностью скольжения вперед и назад в специальной направляющей, на заднем конце которой имеется стопор, обеспечивающий в процессе реверсирования тяги фиксацию второго конца штанги (16) таким образом, чтобы по окончании хода сдвигаемого капота (7) назад створка (8) оказывалась в развернутом положении.

9. Реверсор тяги по п.1 или 2, отличающийся тем, что задняя часть (8b) створки (8) шарнирно соединена с первым концом, по меньшей мере, одной телескопической соединительной штанги с ползуном, второй конец которой шарнирно соединен с неподвижной конструкцией (4) впереди реверсора (3), причем длина полностью вытянутой штанги с ползуном такова, что по окончании хода сдвигаемого капота (7) назад створка (8) переходит в развернутое положение.

10. Реверсор тяги по п.9, отличающийся тем, что соединительная штанга (16) шарнирно присоединена к неподвижной точке позади каскада лопаток (6).

11. Реверсор тяги по п.1 или 2, отличающийся тем, что задняя часть (8b) створки (8) снабжена поворотным элементом, выполненным с возможностью взаимодействия, при сдвигании сдвигаемого капота, с неподвижно зафиксированным скосом на задней раме (17) каскада лопаток (6) таким образом, чтобы поворачивать указанную створку при отходе назад сдвигаемого капота.

12. Гондола турбореактивного двигателя с каскадным реверсором тяги, выполненным по любому из пп.1-9.