СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГОНДОЛОЙ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2012 года по МПК F02K1/76 

Настоящее изобретение относится к гондоле турбореактивного двигателя, содержащей источник энергии для системы привода и управления устройством реверсора тяги, а также для системы привода и управления устройством регулируемого сопла.

Самолет приводится в движение несколькими турбореактивными двигателями, каждый из которых заключен в гондолу, в которой также размещается набор исполнительных устройств, обслуживающих ее работу и выполняющих те или иные функции в полете или на стоянке. К числу таких исполнительных устройств относится, в частности, электро- или гидромеханическая система привода регулируемого сопла. Также в их число может входить электро- или гидромеханическая система привода реверсора тяги и системы привода капотов, служащих для выполнения работ по обслуживанию турбореактивного двигателя.

Назначение реверсора тяги - повышать эффективность торможения самолета при посадке за счет перенаправления вперед по меньшей мере части развиваемой турбореактивным двигателем тяги. В ходе этого маневра реверсор позволяет полностью или частично направить к носу гондолы газовые струи, истекающие из турбореактивного двигателя, в результате чего развивается обратная тяга, которая складывается с усилием торможения на колесах самолета. Для этого реверсор тяги имеет по обе стороны гондолы подвижный капот, установленный с возможностью перемещения между, во-первых, выпущенным положением, в котором он открывает проход в гондоле для пропуска отклоненной струи на время торможения, и, во-вторых, убранным положением, в котором он перекрывает проход во время полета или на стоянке.

Подавляющее большинство применяемых в настоящее время систем привода построены на гидравлических или пневматических цилиндрах. Таким цилиндрам требуется питательная сеть для подачи рабочей среды под давлением, причем среду получают либо отбором воздуха из турбореактивного двигателя, либо отводят жидкость из гидравлической системы самолета. Однако, такие системы громоздки и требуют значительного объема работ по обслуживанию, поскольку малейшая утечка в гидро- или пневмосети может иметь разрушительные последствия как для реверсора, так и для иных частей гондолы. Кроме того, гидро- или пневмоцилиндры всегда развивают максимально возможную мощность, что приводит к преждевременному износу оборудования.

Чтобы избавиться от недостатков, связанных с пневмо- и гидросистемами, конструкторы гондол и производители оборудования стараются по возможности заменять их системами исполнительного электропривода, чтобы облегчить гондолу и упростить ее эксплуатацию, в частности, ее плановое обслуживание, а также устройство и обслуживание гидро- и пневмосистем. Уже предложен ряд конструкций открываемых для обслуживания турбореактивных двигателей капотов с приводом от электроцилиндров, а также реверсор тяги с электроприводом, описанный в документе №ЕР 0843089.

Системы с исполнительным электроприводом обеспечивают оптимальный расход энергии, поскольку развивают лишь действительно необходимую для срабатывания системы мощность, и при этом занимают меньше места в гондоле и не требуют контура для циркуляции рабочей среды. Они также позволяют объединить электронные системы управления полетом и управления подсистемами самолета, как описано, например, во французских заявках №№04.07096, 07.07098 и 07.01058.

Авиационные правила (FAR-JAR 25-933) требуют, чтобы системы управления реверсора тяги были защищены от несвоевременного выпуска посредством трехступенчатой системы блокировки органов управления реверсором с раздельным управлением ступенями.

В случае гидравлической системы управления, наподобие установленной на самолете А340-500/600, каждый из подвижных капотов имеет третичный запор с электроприводом от независимого устройства и два так называемых первичных запора, установленных на верхнем и нижнем цилиндрах, для включения гидравлики на которых требуется совместное открытие первого и второго клапанов, чтобы собрать гидравлический контур питания цилиндров. Управление каждым из клапанов осуществляют посредством своей совершенно независимой управляющей цепи.

В полете первый клапан всегда закрыт, а потому невозможно привести гидравлику в действие на открытие первичных запоров посредством одного только второго клапана.

В случае, когда реверсор тяги приводится в действие электроприводом, команда на перемещение рычага реверсора тяги сначала перехватывается набором независимых компьютеров.

Первый компьютер предназначен только для управления на открытие третичным запором, который, таким образом, остается под управлением выделенной цепи управления.

Разрешение на управление каждым из первичных запоров выдается блоком управления, который получает, во-первых, электропитание, подача которого управляется вторым компьютером, а во-вторых, команду на открытие, исходящую от компьютера турбореактивного двигателя (электронно-цифровая система управления двигателем ЭЦСУД (FADEC), также известная как электронный контроллер двигателя ЭКД (EEC)).

Таким образом, когда пилот отдает команду на открытие реверсора тяги, эта команда перехватывается:

- первым компьютером, который затем выдает команду на открытие третичного запора,

- вторым компьютером, который разрешает подать электропитание в систему управления первичных запоров,

- компьютером турбореактивного двигателя, который, определив выполняемый летный маневр по рабочим параметрам турбореактивного двигателя, разрешает или запрещает открытие.

Понятно, таким образом, что в случае электрической неисправности, относящейся к управлению третичным запором, не приведет к открытию первичных запоров, поскольку их цепь управления совершенно независима от данной.

Неисправность электроники компьютера турбореактивного двигателя сама по себе также не создаст возможности несвоевременного открытия реверсора тяги ввиду отсутствия электропитания без команды со стороны второго компьютера.

И наоборот, в случае ошибочной выдачи вторым компьютером разрешения на подачу электропитания в системы управления первичными запорами последние не откроются, поскольку системы управления не получат команды от компьютера турбореактивного двигателя.

Первый и второй компьютеры, как правило, получают со стороны самолета данные, не связанные с двигателем, в частности, например, показания высотомера или усилие на колеса шасси, помимо прочих.

Третий компьютер, т.е. компьютер турбореактивного двигателя, использует данные, характеризующие работу подсистем двигателя.

Такая архитектура системы безопасности реверсора тяги превращается в проблему, если требуется запитать от одного источника несколько работающих в полете систем, в частности систему регулируемого сопла. Польза от подключения нескольких систем к одному источнику электропитания очевидна. Отдельный источник питания для каждой из систем утяжелил бы гондолу и стеснил бы ее компоновку.

Эти две системы, реверсора тяги и регулируемого сопла, эксплуатируются при различных режимах работы турбореактивного двигателя, а именно во время посадки и в крейсерском полете соответственно.

По этой причине подача электропитания в систему управления гондолы не может более служить достаточным признаком безопасности, поскольку источник питания может выдавать ток в различных режимах полета, не предусматривающих применения реверса тяги. То есть, отключение источника питания само по себе более не является мерой защиты.

Точнее говоря, выполняемая вторым компьютером проверка всегда дает положительный результат, а потому для управления первичными запорами оказывается достаточно команды от компьютера турбореактивного двигателя.

Для соответствия требованиям стандартов авиационной безопасности необходимо восстановить третью ступень защиты.

Для этого настоящее изобретение предлагает гондолу турбореактивного двигателя с источником питания для системы привода и управления реверсором тяги и системы привода и управления регулируемым соплом, причем гондола отличается тем, что источник питания выполнен с возможностью переменного переключения между первым положением, в котором он питает систему привода и управления реверсором тяги, и вторым положением, в котором он питает систему привода и управления регулируемым соплом, причем переключение происходит под действием управляющего сигнала от компьютера, предназначенного для приема команды на открытие реверсора тяги.

Таким образом, имея источник питания, который можно переключать между двумя системами привода и управления под управлением контроллера, получающего команду на выпуск реверсора, можно запитывать ту или иную систему сообразно режиму полета. В этом случае, когда в одной системе имеется питание, то в другой его нет, что позволяет по-прежнему применять отключение питания в качестве защитной меры.

Предпочтительно, чтобы в отсутствие команды на открытие реверсора тяги и соответствующего сигнала на выходе управляющего компьютера была запитана система привода и управления регулируемым соплом.

Желательно, чтобы управляющий компьютер мог получать данные, характеризующие режим полета, например, усилие на колесах или показания высотомера.

Предпочтительно, чтобы система привода и управления реверсором тяги имела по меньшей мере два первичных запора, связанных с по меньшей мере одним блоком управления, предназначенным для управления открытием первичных запоров, когда запитана система привода и управления реверсором тяги и при этом получена соответствующая команда от второго компьютера, предназначенного принимать команду на открытие реверсора тяги.

Желательно, чтобы второй компьютер мог принимать данные, характеризующие работу турбореактивного двигателя.

Также желательно, чтобы второй компьютер представлял собой ЭЦСУД.

Предпочтительно, система привода и управления реверсором тяги имеет отдельный третий компьютер, предназначенный для приема команды на открытие от реверсора тяги и направления соответствующей команды управления электропитанием третичного запора для открытия последнего.

Желательно, чтобы третичный запор был запитан от линии, отличной от источника питания систем привода и управления реверсором тяги и регулируемым соплом.

Желательно, чтобы системы привода и управления реверсором тяги и регулируемым соплом были размещены в по меньшей мере двух отдельных корпусах.

Желательно, чтобы источник питания системы привода и управления регулируемым соплом мог быть также использован для питания других систем гондолы, например, привода капотов обслуживания.

Также желательно, чтобы в гондоле имелось два источника питания, доступные для выборочного подключения, в зависимости от их исправности, к по меньшей мере трем системам, в число которых входили бы системы привода регулируемого сопла, реверсора тяги и капотов обслуживания.

Осуществление настоящего изобретения станет яснее из нижеследующего подробного описания и прилагаемых чертежей.

Фиг.1 схематически показывает часть продольного разреза гондолы турбореактивного двигателя, оборудованной реверсором тяги и системой регулируемого сопла.

Фиг.2 схематически показывает защитную систему уровня техники для гондолы без регулируемого сопла.

Фиг.3 схематически показывает защитную систему согласно настоящему изобретению для гондолы с реверсором тяги и регулируемым соплом.

Фиг.4 схематически показывает источник питания с возможностью переключения.

Заявляемая гондола, частично показанная на фиг.1, оснащена устройством 1 реверса тяги и регулируемым соплом.

Реверсор 1 тяги содержит, во-первых, решетки отклоняющих лопаток (не показаны) для по меньшей мере части воздушного потока турбореактивного двигателя и, во-вторых, по меньшей мере один капот 10, установленный с возможностью перемещения по существу вдоль гондолы попеременно из закрытого положения, в котором он придает гондоле аэродинамически плавный профиль и скрывает решетки, в открытое положение, в котором он открывает проход в гондоле и обнажает решетки.

Каждый подвижный капот 10 имеет наружную часть 10а и внутреннюю часть 10b, каждая из которых установлена с возможностью сдвига и присоединена по меньшей мере к одному электрическому исполнительному цилиндру Т, I, обеспечивающему ее перемещение в продольном направлении. Наружная часть подвижного капота образует сопло переменного сечения, приводимое в движение исполнительным цилиндром Т.

Точнее говоря, гондола как правило имеет два таких подвижных капота 10, каждый из которых охватывает по существу половину окружности гондолы и приводится в движение тремя электрическими исполнительными цилиндрами I₁, I₂, I₃ для включения реверса тяги. Верхний и нижний электрические цилиндры каждого из капотов 10 присоединены к так называемым первичным средствам 50 блокировки. Подвижный капот 10 присоединен к так называемым третичным средствам 60 блокировки, которые, как правило, установлены вблизи направляющей капота.

Система управления гондолой, не имеющей регулируемого сопла, схематически показана на фиг.2.

При такой компоновке отдаваемая пилотом при помощи рычага 100 команда на открытие реверсора тяги перехватывается тремя компьютерами 101, 102, 103.

Первый компьютер 101 предназначен для управления открытием третичного запора 60 через совершенно независимую выделенную управляющую цепь 111.

Второй компьютер 102 предназначен для управления открытием первичных запоров 50 и с этой целью посылает соответствующую команду по управляющей цепи 112.

Третий компьютер 103 предназначен для управления силовым источником питания системы 1 реверсора тяги и раздает питание первичным запорам по цепи 113.

Точнее, второй компьютер 102 представляет собой авиационный компьютер турбореактивного двигателя, известный как ЭЦСУД (или ЭКД).

Силовая цепь 113 и управляющая цепь 112 подают данные на вход блока 115 управления каждого из первичных запоров, размещенного в отдельном корпусе 117, 118, причем каждый из блоков 115 управления отдает команду на открытие соответствующего первичного запора 50, только если соблюдены условия наличия питания и наличия команды на выпуск, т.е. если по цепи 113 действительно подается достаточная мощность, а по цепи 112 действительно поступила команда на открытие.

Таким образом, система привода и управления реверсора 1 тяги действительно имеет три ступени защиты от возможной неисправности.

Такая система управления для гондолы, имеющей регулируемое сопло, схематически показана на фиг.3.

Такая система отличается от показанной на фигуре прежде всего тем, что третий компьютер 103 управляет переключателем А, что позволяет запитывать от силовой цепи 113 либо систему 120 привода и управления регулируемым соплом и электроцилиндры T₁, Т₂, Т₃, либо систему привода и управления реверсором 1 тяги с системой 121 привода из электроцилиндров I₁, I₂, I₃.

Отметим, что силовая цепь 113 и управляющая цепь 122 проходят через корпус 151 управления двигателем, что позволяет управлять питанием посредством управляющей логики, поскольку необходимое питание для различных систем не обязательно совпадает, а также через корпус 152 управления и измерения, что позволяет поставить управляющую логику в зависимость от параметров ТРД, сообщаемых ЭЦСУД 102 и получаемых по обмену от корпуса управления питанием.

Благодаря настоящему изобретению, можно по-прежнему задействовать отключение питания в качестве защитной меры. Таким образом, гондолу можно оборудовать регулируемым соплом и реверсором тяги, запитанными от одного источника электропитания.

На фиг.4 схематически показан один из возможных вариантов осуществления переключателя А между системой привода и управления регулируемого сопла (три электроцилиндра) и системой привода и управления устройства реверса тяги (три электроцилиндра).

В показанном варианте каждый из электрических исполнительных цилиндров T₁, T₂, Т₃ сопла и каждый из электрических исполнительных цилиндров I₁, I₂, I₃ реверсора оснащен переключателем, который предназначен под действием сигнала в управляющей цепи 112 переключаться между положением, которое позволяет запитать электроцилиндры T₁, Т₂, Т₃, и положением, которое позволяет запитать электроцилиндры I₁, I₂, I₃. На фиг.4 переключатели показаны в положении, в котором запитаны цилиндры сопла. Каждый из электроцилиндров Т₁, Т₂, Т₃, I₁, I₂, I₃ потребляет трехфазный ток, поэтому предусмотрено девять управляемых переключателей, запитывающих, соответственно, фазы Т_1.1 или I_1.1; T_1.2 или I_1.2; Т_1.3 или I_1.3; Т_2.1 или I_2.1; T_2.2 или I_2.2; Т_2.3 или I_2.3; Т_3.1 или I_3.1; Т_3.2 или I_3.2; Т_3.3 или I_3.3

Естественно, возможны другие компоновки, позволяющие такое переключение электропитания.

Хотя настоящее изобретение описано в одном конкретном варианте осуществления, очевидно, что оно ни коим образом не ограничивается таковым, но охватывает все технические эквиваленты описанных средств, а также их комбинации, не изменяющие существа настоящего изобретения.

Изобретение относится к гондоле турбореактивного двигателя с источником питания для системы привода и управления реверсором тяги и системы привода и управления регулируемым соплом, отличающейся тем, что источник питания выполнен с возможностью переключения между первым положением, в котором он питает систему привода и управления реверсором тяги, и вторым положением, в котором он питает систему привода и управления регулируемым соплом, причем переключение происходит под действием управляющего сигнала от компьютера, предназначенного для приема команды на открытие реверсора тяги. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гондола турбореактивного двигателя с источником (113) питания для системы (121) привода и управления реверсором тяги и системы (120) привода и управления регулируемым соплом, отличающаяся тем, что источник питания выполнен с возможностью переключения между первым положением, в котором он питает систему привода и управления реверсором тяги, и вторым положением, в котором он питает систему привода и управления регулируемым соплом, причем переключение происходит под действием управляющего сигнала от компьютера (103), предназначенного для приема команды (100) на открытие реверсора тяги.

2. Гондола по п.1, отличающаяся тем, что в отсутствие команды на открытие реверсора тяги и соответствующего сигнала на выходе управляющего компьютера (103) запитана система (120) привода и управления регулируемым соплом.

3. Гондола по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что управляющий компьютер (103) выполнен с возможностью получения данных, характеризующих режим полета, например усилие на колесах или показания высотомера.

4. Гондола по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что система (121) привода и управления реверсором тяги имеет по меньшей мере два первичных запора (50), связанных с по меньшей мере одним блоком (115) управления, предназначенным для управления открытием первичных запоров, когда по цепи (113) запитана система привода и управления реверсором тяги, при условии получения по цепи (112) соответствующей команды от второго компьютера (102), предназначенного принимать команду (100) на открытие реверсора тяги.

5. Гондола по п.4, отличающаяся тем, что второй компьютер (102) выполнен с возможностью приема данных, характеризующих работу турбореактивного двигателя.

6. Гондола по п.5, отличающаяся тем, что второй компьютер (102) представляет собой электронно-цифровую систему управления двигателем ЭЦСУД (FADEC).

7. Гондола по любому из пп.1, 2, 5 или 6, отличающаяся тем, что система (121) привода и управления реверсором тяги имеет отдельный третий компьютер (101), предназначенный для приема команды (100) на открытие от реверсора тяги и направления соответствующей команды (111) управления электропитанием третичного запора (60) для открытия последнего.

8. Гондола по п.7, отличающаяся тем, что третичный запор (60) запитан от отдельной линии, отличной от цепи (113) источника питания систем (120, 121) привода и управления реверсором тяги и регулируемым соплом.

9. Гондола по любому из пп.1, 2, 5, 6 или 8, отличающаяся тем, что системы (120, 121) привода и управления реверсором тяги и регулируемым соплом размещены в по меньшей мере двух отдельных корпусах (117, 118).

10. Гондола по любому из пп.1, 2, 5, 6 или 8, отличающаяся тем, что цепь (113) источника питания системы (120) привода и управления регулируемым соплом может быть использована для питания других систем гондолы, например, привод капотов обслуживания.

11. Гондола по любому из пп.1, 2, 5, 6 или 8, отличающаяся тем, что содержит две цепи (113) источника питания, которые можно подключать на выбор сообразно их исправности к по меньшей мере трем системам, в число которых входят система (120) привода регулируемого сопла, система (121) реверсора тяги и система привода капотов обслуживания.