ГОНДОЛА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2013 года по МПК B64D33/02 F02C7/04 

Изобретение относится к гондоле турбореактивного двигателя, содержащей воздухозаборную конструкцию, обеспечивающую направление воздушного потока к вентилятору турбореактивного двигателя, и среднюю конструкцию, включающую в себя кожух, который охватывает указанный вентилятор и к которому прикреплена воздухозаборная конструкция, причем воздухозаборная конструкция снабжена, по меньшей мере, одной кольцевой внутренней панелью.

Самолет приводится в движение с помощью, по меньшей мере, одной силовой установки, включающей в себя турбореактивный двигатель, помещенный в трубчатую гондолу. Каждая силовая установка крепится к самолету при помощи стойки, находящейся, как правило, под крылом или на фюзеляже.

Обычно конструкция гондолы содержит воздухозаборник, расположенный выше по потоку от двигателя, среднюю часть, охватывающую вентилятор турбореактивного двигателя, а также хвостовую часть, вмещающую механизмы реверса тяги и охватывающую камеру сгорания турбореактивного двигателя, при этом указанная конструкция обычно оканчивается реактивным соплом, выходное отверстие которого находится ниже по потоку от турбореактивного двигателя.

Воздухозаборник содержит с одной стороны кромку воздухозаборника, предназначенного для оптимального забора и подачи к турбореактивному двигателю воздуха, необходимого для работы вентилятора и внутренних компрессоров турбореактивного двигателя, а с другой стороны расположенную ниже по потоку конструкцию, на которую прикреплена указанная кромка и которая предназначена для направленной подачи воздуха к лопастям вентилятора. Этот узел закреплен выше по потоку от кожуха вентилятора, относящегося к средней части гондолы.

Кожух вентилятора выполнен таким образом, что он охватывает зону вентилятора турбореактивного двигателя и оканчивается выше по потоку, по сути, у лопастей вентилятора.

При этом следует принимать во внимание случаи непреднамеренной потери лопасти вентилятора. Для решения этой проблемы кожух обычно удлиняют при помощи так называемой удерживающий лопасть надставки таким образом, чтобы образовывался угол удержания, составляющий (как правило) около 15° относительно хвостовика указанной лопасти.

Данная надставка задает положение крепежных фланцев между кожухом вентилятора и внутренней панелью воздухозаборной конструкции. Следовательно, допустимо, чтобы эта очевидная воздухозаборная конструкция не обязательно выполняла задачу удерживания обломков лопасти выше по потоку от указанной зоны контакта, и это дает возможность использования облегченной конструкции.

Для улучшения акустических характеристик иногда необходимо избегать разрыва акустической панели в зоне крепежных фланцев, как раскрыто в документе FR 2847304, и так выполнять акустическую поверхность акустического экрана воздухозаборника, расположенного выше по потоку от вершин лопастей, чтобы она простиралась над удерживающей лопасть надставкой, как раскрыто в документе FR 2869360, где протяженность акустической панели воздухозаборника позволяет ей перекрывать указанную удерживающую лопасть надставку.

Такая геометрия раскрыта также в документе FR 2898870.

Однако в данном случае имеется выступание конструкции акустической панели ниже по потоку от крепежных фланцев, потенциально создающее значительные нарушения аэродинамических характеристик (вибрационные нагрузки, недопустимые отклонения размеров), что чревато возникновением нарушений аэроакустических характеристик, превосходящих положительный эффект, достигаемый установкой акустической поверхности.

Кроме того, необходимо учитывать, что расположение фланцев крепления акустической панели на внешней оболочке акустической панели, выполненное для распределения нагрузок и поддержки конструкции, требует наличия обширной зоны контакта, а также толщины конструкции, которая будет достаточна для передачи напряжений. Это сказывается на массе узла. Указанным крепежным фланцам возможно также потребуется дополнительное конструктивное усиление в виде заклепок, отрицательно влияющее на акустическую характеристику ячеек, испытывающих воздействие со стороны опорной поверхности шляпок указанных заклепок.

Задачей данного изобретения является устранение указанных выше проблем, для чего предлагается силовая установка, включающая в себя гондолу, вмещающую турбореактивный двигатель, причем указанная силовая установка содержит воздухозаборную конструкцию, направляющую воздушный поток к вентилятору турбореактивного двигателя, и среднюю конструкцию, включающую в себя кожух, который охватывает указанный вентилятор и к которому прикреплена воздухозаборная конструкция при помощи, по меньшей мере, одной кольцевой внутренней панели указанной воздухозаборной конструкции, отличающаяся тем, что кожух охватывает вентилятор по существу до лопастей этого вентилятора, причем воздухозаборная конструкция связана внутренней панелью с кожухом при помощи, по меньшей мере, одного конструктивного кольцевого фланца, являющегося частью воздухозаборной конструкции и предназначенного для обеспечения удержания, по меньшей мере, одной лопасти в случае потери последней.

Таким образом, благодаря выполнению удерживающего лопасть элемента в виде крепежного фланца, являющегося частью воздухозаборной конструкции, плоскость крепления между кожухом и воздухозаборной конструкцией оказывается расположенной, по сути, у лопастей вентилятора и перестает быть смещенной вверх по потоку. Это позволяет обойтись без акустических разрывов на внутренней панели, а также без вызывающих вибрацию выступов.

Кроме того, за счет удлинения соединительного фланца достигается увеличение поверхности крепления между фланцем и внутренней панелью и, следовательно, лучшее распределение нагрузок.

Следует также отметить, что, с одной стороны, соединение между воздухозаборной конструкцией и кожухом вентилятора выполнено за пределами акустической зоны, а с другой стороны, фланец не является частью кожуха вентилятора, что позволяет производить его независимую замену в случае повреждения.

Предпочтительно, чтобы протяженность конструктивного фланца в продольном направлении к находящейся выше по потоку части воздухозаборной конструкции была такова, чтобы он проходил по области, образующей угол не менее 15° с хвостовиком лопастей вентилятора. Обычно во избежание излишнего увеличения массы фланца и, следовательно, массы узла величина этого угла ограничена 15°, однако очевидно, что в зависимости от параметров турбореактивного двигателя допустимо образование данной областью угла, меньшего или большего 15°.

Целесообразно, чтобы конструктивный фланец был полностью кольцевым.

Целесообразно также, чтобы конструктивный фланец был сплошным.

Предпочтительно, чтобы внутренняя панель была выполнена, по меньшей мере, из одной акустической панели.

В соответствии с первым вариантом осуществления внутренняя панель воздухозаборной конструкции полностью перекрывает конструктивный фланец.

В соответствии со вторым вариантом осуществления внутренняя панель воздухозаборной конструкции частично перекрывает конструктивный фланец.

«Перекрывает» здесь означает, что внутренняя панель проходит над или под фланцем на всем его протяжении или, по меньшей мере, на части его протяжения, причем не обязательно контактируя с фланцем на всем протяжении этого перекрытия.

Целесообразно, чтобы кожух имел внутреннюю стенку, по меньшей мере, частично проходящую под конструктивным фланцем.

Целесообразно также, чтобы кожух был снабжен выступающей частью, проходящей, по меньшей мере, частично под конструктивным фланцем таким образом, что она перекрывает соединительные средства между фланцем и внутренней панелью воздухозаборной конструкции.

Сущность изобретения станет более понятной при помощи детального описания, приводимого ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение продольного разреза известной из уровня техники гондолы.

Фиг.2 представляет собой увеличенный местный вид кожуха гондолы с фиг.1.

Фиг.3 представляет собой увеличенное схематическое изображение известного из уровня техники соединения между кожухом и внутренней панелью воздухозаборной конструкции.

Фиг.4 представляет собой увеличенное схематическое изображение соединения между кожухом и внутренней панелью воздухозаборной конструкции согласно заявляемому изобретению.

Фиг.5 представляет собой увеличенное изображение с фиг.4.

Фиг.6 представляет собой схематическое изображение первого варианта осуществления изобретения.

Фиг.7 представляет собой схематическое изображение второго варианта осуществления изобретения.

Фиг.8 представляет собой схематическое изображение третьего варианта осуществления изобретения.

Фиг.9 представляет собой схематическое изображение четвертого варианта осуществления изобретения.

Фиг.1 очень схематичным образом иллюстрирует гондолу 1, содержащую трубчатый кожух двухконтурного турбореактивного двигателя 2 традиционной конструкции, в которой благодаря заданию необходимых для достижения оптимальных рабочих характеристик внутренних и наружных аэродинамических профилей выполняется направление создаваемых двигателем воздушных потоков. Кроме того, гондола вмещает различные компоненты, необходимые для работы турбореактивного двигателя 2, а также такие вспомогательные системы, как, например, реверсор тяги.

Сверху вниз по потоку турбореактивный двигатель 2 обычно содержит компрессор, камеру сгорания и турбину низкого давления, в свою очередь приводящую в действие вентилятор 6, размещенный перед турбореактивным двигателем 2.

На вентиляторе 6 крепится группа лопастей 8, заходящих в кольцевой канал, называемый вентиляторным каналом, сформированный между наружной обшивкой турбореактивного двигателя и внутренней обшивкой гондолы 1.

Гондола 1 имеет конструкцию, содержащую переднюю часть, образующую воздухозаборник 4, среднюю часть 5, охватывающую вентилятор 6 с лопастями 8, и хвостовую часть 7, охватывающую турбореактивный двигатель 2 и вмещающую систему реверса тяги (не показана).

Воздухозаборник 4 имеет с одной стороны входную часть 4а, образующую кромку 4а воздухозаборника, обеспечивающую оптимальный забор и подачу к турбореактивному двигателю 2а воздуха, необходимого для работы вентилятора 6 и внутренних компрессоров турбореактивного двигателя 2, а с другой стороны - расположенную ниже по потоку конструкцию с прикрепленной на ней указанной кромкой 4а, содержащую наружную панель 40 и внутреннюю акустическую панель 41 и предназначенную для направленной подачи воздуха к лопастям 8 вентилятора 6.

Этот узел закреплен выше по потоку от кожуха 9 вентилятора 6, относящегося к средней части 5 гондолы, при помощи внутренней панели 41.

Как известно из уровня техники и раскрыто на фиг.1-3, кожух 9 выполняет функцию удержания лопасти в случае потери одной из лопастей вентилятора и для выполнения этой функции снабжен выступающей частью 10, протяженность которого вверх по потоку за лопасти 8 вентилятора 6 такова, что угол с вершиной в хвостовике 8а между концом 8b лопасти 8 и краем 10а указанной надставки 10 составляет около 15°.

Соединение между воздухозаборником 4 и кожухом 9 вентилятора осуществляется посредством установки по, меньшей мере, одного соединительного фланца 12 между указанной надставкой 10 и внутренней панелью 41.

Для оптимизации звукопоглощающих параметров возможно выполнение удерживающей лопасть выступающей части 10 кожуха 9 с небольшим смещением, позволяющим увеличить протяженность акустической панели 41 воздухозаборной конструкции 4 до лопастей вентилятора 6, причем с перекрытием указанной выступающей части 10. Однако такое техническое решение сопряжено с указанными выше проблемами.

Согласно изобретению, как раскрыто на фиг.4-9, кожух 9 вентилятора 6 в отличие от известного уровня техники не содержит удерживающей лопасть выступающей части и оканчивается выше по потоку гондолы, по сути, у лопастей вентилятора.

В результате этого кожух 9 в отличие от известного уровня техники выступает выше по потоку от гондолы 1 по существу только до концов 8b лопастей вентилятора 6, причем кожух соединен своим краем 9а с внутренней панелью 41 при помощи фланца 15, обеспечивающего удержание лопасти 8 вентилятора 6 в случае ее потери.

Такая конструкция схематически иллюстрируется на фиг.5-9.

Целесообразно, чтобы протяженность фланца 15 в продольном направлении к верхней по потоку части воздухозаборной конструкции была такова, чтобы два его края образовывали угол около 15° с хвостовиком 8а лопастей 8 вентилятора 6.

Как показано на фиг.7, возможен вариант, когда только часть фланца 15 перекрыта внутренней акустической панелью 41. При этом внутренняя панель 41 имеет сплошной край. Такое исполнение целесообразно в тех случаях, когда требуется обеспечить конструктивное усиление самой внутренней панели 41. Остающегося перекрытия фланца 15 указанной внутренней панелью 41 достаточно для того, чтобы обойтись без добавления дополнительной контактной поверхности и, таким образом, без увеличения массы узла.

Как показано на фиг.8, возможно частичное перекрытие фланца 15 внутренней панелью 41, завершаемое при помощи панели 90, которой оснащен кожух 9, выступающий выше по потоку за край 9а кожуха, частично под фланец 15, при этом возможно выполнить панель 90 истираемой.

Выступающая часть 91 кожуха 9 под фланцем 15 может служить зоной контакта между панелью 90 и фланцем 15.

Как показано на фиг.9, длина фланца 15 позволяет получить достаточное перекрытие внутренней панели 41 и дает возможность монтажа фланца 15 на указанной внутренней панели 41 к соединительным средствам 42, расположенным в нижней по потоку сплошной области внутренней панели 41. Верхний по потоку край 9а кожуха 9 также снабжен не являющейся несущим элементом конструкции выступающей частью 92, выполненной с возможностью перекрытия нижней по потоку части фланца 15 и обеспечения непрерывного аэродинамического контура с внутренней панелью 41.

Очевидно, что возможно предложение и других конфигураций. Так, например, возможно расположение соединительных средств 42 выше (фиг.9) или ниже (не показано) по потоку от плоскости соединения фланца 15 с кожухом 9, а также расположение, учитывающее конкретную форму внутренней панели 41, включая расположение не прямолинейное вдоль оси гондолы.

Хотя изобретение раскрыто со ссылками на конкретные примеры осуществления, оно ни в коем случае ими не ограничивается и при условии соответствия заявленному объему изобретения включает в себя все технические эквиваленты раскрытых средств, а также их сочетания.

Гондола содержит воздухозаборную конструкцию, обеспечивающую направление воздушного потока к вентилятору турбореактивного двигателя, и среднюю конструкцию, включающую в себя кожух (9), который охватывает вентилятор. Кожух охватывает вентилятор по существу до его лопастей (8). Воздухозаборная конструкция соединена с кожухом внутренней панелью (41) при помощи конструктивного кольцевого фланца (15), выполненного таким образом, чтобы обеспечивать удержание, по меньшей мере, одной лопасти в случае, если эта лопасть отломится. Обеспечивается отсутствие на внутренней панели акустических разрывов и вызывающих вибрацию выступов. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Силовая установка, содержащая гондолу (1), вмещающую турбореактивный двигатель, причем в состав указанной силовой установки входят воздухозаборная конструкция (4), обеспечивающая направление воздушного потока к вентилятору (6) турбореактивного двигателя, и средняя конструкция (5), включающая в себя кожух (9), который охватывает указанный вентилятор и к которому прикреплена воздухозаборная конструкция при помощи, по меньшей мере, одной кольцевой внутренней панели (41) указанной воздухозаборной конструкции, отличающаяся тем, что кожух охватывает вентилятор, по существу, до его лопастей (8), причем воздухозаборная конструкция соединена с кожухом внутренней панелью при помощи, по меньшей мере, одного конструктивного кольцевого фланца (15), являющегося частью воздухозаборной конструкции и выполненного таким образом, чтобы обеспечивать удержание, по меньшей мере, одной лопасти в случае ее потери.

2. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что протяженность конструктивного фланца (15) в продольном направлении к верхней по потоку части воздухозаборной конструкции (4) такова, что он проходит по области, образующей угол, по меньшей мере, 15° с хвостовиком (8а) лопастей (8) вентилятора (6).

3. Силовая установка по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что конструктивный фланец (15) является полностью кольцевым.

4. Силовая установка по п.3, отличающаяся тем, что конструктивный фланец (15) является сплошным.

5. Силовая установка по любому из пп.1, 2 или 4, отличающаяся тем, что внутренняя панель (41) изготовлена, по меньшей мере, из одной акустической панели.

6. Силовая установка по любому из пп.1, 2 или 4, отличающаяся тем, что внутренняя панель (41) воздухозаборной конструкции (4) полностью перекрывает конструктивный фланец (15).

7. Силовая установка по п.5, отличающаяся тем, что акустическая панель (41) воздухозаборной конструкции (4) частично перекрывает конструктивный фланец (45).

8. Силовая установка по п.7, отличающаяся тем, что кожух (9) имеет внутреннюю стенку (90), по меньшей мере, частично проходящую под конструктивным фланцем (15).

9. Силовая установка по п.7, отличающаяся тем, что кожух (9) снабжен выступающей частью (92), проходящей, по меньшей мере, частично под конструктивным фланцем (15) таким образом, что она перекрывает соединительные средства (42) между фланцем и внутренней панелью (41) воздухозаборной конструкции (4).