СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, ОДНИМ ПРИВОДОМ КАПОТОВ РЕВЕРСОРА ТЯГИ ДЛЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2013 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к системе управления, по меньшей мере, одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя.

Назначение реверсора тяги состоит в повышении эффективности торможения самолета при его посадке путем перенаправления вперед, по меньшей мере, части тяги, развиваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор перекрывает реактивное сопло, направляя поток выхлопных галлов двигателя к передней стороне гондолы, в результате чего создается обратная тяга, которая складывается с торможением колес самолета.

В зависимости от типа реверсора могут использоваться разные средства для достижения подобной переориентации потока. Тем не менее, во всех случаях конструктивно реверсор включает в себя подвижные капоты, имеющие возможность перемещаться из выдвинутого положения, в котором они открывают в гондоле канал для отклоненного потока, в убранное положение, в котором они перекрывают указанный канал. Эти подвижные капоты могут, кроме того, выполнять функцию отклонения или всего лишь активации иных отклоняющих средств.

Так, например, в решетчатых реверсорах подвижные капоты скользят по направляющим рельсам таким образом, что при отходе назад на этапе раскрытия они высвобождают решетки отклоняющих лопаток, находящиеся в толще гондолы. Имеется система тяг, соединяющая этот подвижный капот с блокировочными створками, которые выдвигаются внутрь выпускной трубы, блокируя при этом выход в режиме прямой тяги. В реверсорах же створчатого типа каждый подвижный капот поворачивается таким образом, что он блокирует поток, отклоняя его, и является, таким образом, действующим органом в процессе указанной переориентации.

Привод таких подвижных капотов осуществляется, как правило, с помощью гидравлических или пневматических силовых цилиндров, для которых требуется отдельная сеть подачи текучей среды под давлением. Такую текучую среду традиционно получают либо путем отвода воздуха из турбореактивного двигателя при работе с пневматическими системами, либо отбором из самолетной гидравлической системы. Для подобных систем требуется проведение довольно значительных работ по техобслуживанию, поскольку малейшая утечка из гидравлической или пневматической сети может обнаруживаться с трудом и чревата негативными последствиями как для реверсирования, так и для других частей гондолы. Кроме того, учитывая наличие недостаточного свободного пространства в передней раме реверсора, монтаж и меры по защите подобной системы оказываются довольно сложными операциями и способствуют излишнему загромождению.

Для устранения разнообразных недостатков, связанных с пневматическими или гидравлическими системами, конструкторы реверсоров тяги предприняли попытки их замены, оборудуя свои реверсоры в максимально возможной степени более легкими и надежными электромеханическими приводами. Такой реверсор описан в документе ЕР 0843089.

Однако электромеханические приводы страдают и рядом недостатков, которые необходимо устранить, чтобы можно было в полной мере извлечь пользу из их преимуществ в отношении уменьшения веса и габаритов.

Так, в частности, при работе с электромеханическими приводами требуется использование комплексной системы управления, включающей в себя приводы, электродвигатель, рассчитываемый с возможностью приведения в действие этих приводов, и средства управления двигателем и приводами, включающие в себя электрическую схему с силовыми и контрольными компонентами, причем эти компоненты подвержены разнообразным неисправностям.

В случае отказа какого-либо из компонентов указанной электрической схемы принято приводить систему управления в неработоспособное состояние, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев этого компонента, который способен привести к взрыву вследствие наличия в гондоле взрывчатых паров или к повреждению находящихся поблизости компонентов вследствие нагрева.

Следствием отказа одного из компонентов электрической схемы часто оказывается увеличение силы тока, проходящего по этой схеме.

Таким образом, благодаря включению в электрическую схему специального выключателя удается обнаружить отказ одного из компонентов схемы и привести систему управления в неработоспособное состояние, когда сила тока в электрической схеме превышает некоторое заданное пороговое значение.

Однако использование такого выключателя не позволяет обнаружить все возможные отказы компонентов электрической схемы. Дело в том, что отказы некоторых компонентов не оказывают никакого влияния или оказывают лишь незначительное влияние на силу тока в электрической схеме.

Цель изобретения состоит в повышении эффективности защиты силовой установки, содержащей гондолу и турбореактивный двигатель, от опасностей, вызываемых отказами системы управления, по меньшей мере, одним приводом.

Таким образом, благодаря изобретению устраняются упомянутые выше недостатки.

Указанные цели достигаются благодаря системе управления, по меньшей мере, одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя, содержащей:

- по меньшей мере, один привод капота, приводимый в действие, по меньшей мере, одним электродвигателем,

- средства управления электродвигателем и приводом,

- отличающейся тем, что

система управления содержит электрическую схему, включающую в себя:

- несколько электрических компонентов,

- множество средств измерения, предназначенных для измерения, соответственно, характеристическое значение электрического компонента или группы электрических компонентов электрической схемы,

- средства обнаружения отказа, предназначенные для обнаружения отказа на уровне компонента электрической схемы, когда измеренное характеристическое значение, относящееся к этому компоненту, превышает некоторое заданное значение или входит в некоторый заданный диапазон значений.

Благодаря размещению средств измерения в зоне расположения компонентов, наиболее подверженных отказам, удается с помощью средств обнаружения выявлять возможные отказы любого из этих компонентов.

Таким образом, система управления согласно изобретению обеспечивает защиту турбореактивного двигателя от опасности взрыва.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения система управления содержит средства локализации отказа, предназначенные для выдачи запрета на функционирование компонента или группы компонентов, в которых обнаружен отказ.

Благодаря указанным мерам удается воспрепятствовать исключительно функционированию того компонента или той группы компонентов, в которых обнаружен отказ, и, следовательно, оставлять в рабочем состоянии остальные компоненты системы управления.

Кроме того, в результате этих мер происходит автоматическая локализация отказа компонента или группы компонентов, другими словами, его локализация без вмешательства пользователя, что еще более повышает уровень безопасности системы управления.

В соответствии с другим вариантом осуществления система управления содержит средства локализации отказа, выполненные таким образом, чтобы они уменьшали управляющие токи на выходе электрической схемы.

Благодаря этим мерам удается сохранить режим работы с ухудшенными характеристиками в случае отказа, не блокирующего функционирование системы управления.

Предпочтительно, чтобы средства локализации отказа были встроены в контроллер.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления система управления содержит средства обеспечения связи между средствами управления и системой управления летательным аппаратом, причем средства связи выполнены таким образом, чтобы они могли извещать пользователя о наличии отказа на уровне компонента электрической схемы.

Предпочтительно, чтобы средства связи были выполнены таким образом, чтобы в них поступала команда от пользователя на запрет функционирования системы управления.

Таким образом, пользователь может выдавать запрет на работу системы управления, когда он считает, что это необходимо в связи с обнаруженным отказом.

Кроме того, благодаря такой структуре средств связи можно обойтись без введения специального выключателя в систему управления, а использовать тот выключатель, который помещен на самолете перед этой системой. В результате достигается определенная экономия веса, а также предотвращается нежелательный запрет функционирования системы управления вследствие непредвиденного срабатывания выключателя.

Целесообразно, чтобы электрическая схема содержала, по меньшей мере, один датчик измерения температуры, выполненный таким образом, чтобы он измерял температуру компонента электрической схемы.

Предпочтительно, чтобы электрическая схема содержала, по меньшей мере, один датчик измерения напряжения, выполненный таким образом, чтобы он измерял напряжение на зажимах компонента электрической схемы.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения электрическая схема содержит, по меньшей мере, один датчик измерения силы тока, выполненный таким образом, чтобы он измерял силу тока, проходящего через компонент электрической схемы.

В соответствии с другим вариантом осуществления средства управления содержат средства управления мощностью питания двигателя, с которыми связаны средства измерения, по меньшей мере, одной величины, характеризующей их работу.

Изобретение станет более понятным при чтении нижеследующего описания, приводимого со ссылками на приложенные схематические чертежи и диаграммы, на которых в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, иллюстрируется один из вариантов осуществления предлагаемой системы управления.

Фиг.1 представляет собой частичный схематический вид в аксонометрии гондолы, содержащей решетчатый реверсор тяги;

фиг.2 - схематическое изображение подвижных капотов и их приводной системы;

фиг.3 - схематическое изображение системы управления приводами подвижных капотов.

Прежде чем перейти к детальному описанию одного из вариантов осуществления изобретения, важно уточнить, что рассматриваемая здесь система не ограничивается каким-то одним частным типом реверсора тяги. Хотя изобретение описано здесь применительно к решетчатому реверсору, его вполне можно использовать и для других конструкций реверсоров, в частности створчатых.

На фиг.1 приведен частичный схематический вид гондолы с помещенным в нее реверсором тяги 1. Турбореактивный двигатель здесь не показан. Указанный реверсор тяги 1 имеет конструкцию, включающую в себя два полукруглых подвижных капота 2, которые могут совершать скользящее перемещение, приоткрывая решетки 3 отклоняющих лопаток, находящиеся между подвижными капотами 2 и секцией для пропускания отклоняемого воздушного потока 4. Внутри конструкции помещены блокировочные створки 5, выполненные с возможностью поворота и перехода из положения, в котором они не препятствуют циркуляции воздушного потока 4, в положение, в котором они блокируют эту циркуляцию. Для того чтобы добиться координации раскрытия подвижных капотов 2 с перекрывающим положением блокировочных створок 5, последние механически соединены с подвижным капотом 2 с помощью шарниров и с неподвижной конструкцией с помощью системы тяг (не показаны).

Перемещение подвижных капотов 2 вдоль наружной поверхности конструкции обеспечивается с помощью группы силовых цилиндров 6а, 6b, смонтированных на передней раме, внутри которой помещены электродвигатель 7 и гибкие передаточные валы 8а, 8b, присоединенные, соответственно, к силовым цилиндрам 6а, 6b с целью их приведения в действие.

Система привода подвижных капотов 2 показана отдельно на фиг.2. Каждый подвижный капот 2 может совершать поступательное перемещение под действием трех силовых цилиндров 6а, 6b, в состав которых входят один центральный силовой цилиндр 6а и два дополнительных силовых цилиндра 6b, которые приводятся в действие одним электродвигателем 7, подключенным к средствам управления 9, включающим в себя микроконтроллер. Выходная мощность электродвигателя 7 подается, прежде всего, на центральные силовые цилиндры 6а через посредство двух гибких передаточных валов 8а, а затем на дополнительные силовые цилиндры 6b через посредство гибких передаточных валов 8b.

В соответствии с одним из не представленных здесь вариантов для каждого капота используются только два силовых цилиндра, верхний и нижний, которые приводятся в действие одним электродвигателем, подключенным к управляющему интерфейсу. Выходная мощность электродвигателя подается на два силовых цилиндра, верхний и нижний, через посредство двух гибких передаточных валов 8а.

На фиг.3 схематически изображена система управления приводом двух капотов с использованием для каждого капота двух приводов - верхнего и нижнего.

Как видно на фиг.3, предлагаемая система управления приводами реверсора тяги содержит средства управления электродвигателем 7, содержащие микроконтроллер 9.

Этот микроконтроллер соединен с помощью средств связи 10 с системой 12 управления летательным аппаратом.

Кроме того, в состав системы управления входит силовой каскад 13, соединенный с бортовой сетью 14 электропитания летательного аппарата. Этот силовой каскад содержит паразитное нагрузочное сопротивление (ПНС), автотрансформатор и выпрямитель, образующие напряженные точки, в которых могут возникать отказы.

Микроконтроллер 9 обеспечивает управление работой электродвигателя 7 и силовых цилиндров или приводов, 6, как описано выше. Двигатель содержит также тормоз 15, работой которого управляет тот же микроконтроллер 9.

В состав системы управления входит электрическая схема С, выполненная на одной или нескольких электронных платах и содержащая:

- микроконтроллер 9,

- силовой каскад 13,

- несколько электрических компонентов,

- множество датчиков 16 измерения температуры, установленных на микроконтроллере и предназначенных для измерения, соответственно, температуры электрического компонента или группы электрических компонентов электрической схемы,

- множество датчиков 17 измерения напряжения, установленных на микроконтроллере и предназначенных для измерения, соответственно, напряжения на зажимах электрического компонента или группы электрических компонентов электрической схемы,

- ряд датчиков 18 измерения силы тока, установленных на микроконтроллере и предназначенных для измерения, соответственно, силы тока, проходящего через электрический компонент или группу электрических компонентов электрической схемы,

- средства 19 обнаружения отказа, предназначенные для обнаружения отказа на уровне компонента электрической схемы, когда измеренное характеристическое значение, относящееся к этому компоненту, превышает некоторое заданное значение или входит в некоторый заданный диапазон значений,

- средства 20 локализации отказа, предназначенные для выдачи запрета на функционирование компонента или группы компонентов, в которых обнаружен отказ.

Кроме того, электрическая схема С содержит инвертор, работой которого управляют IGBT у микроконтроллера 9.

Указанные IGBT представляют собой один из вариантов конкретного выполнения средств управления мощностью питания двигателя. Эти средства образуют напряженные точки, в которых могут возникать отказы.

Электрическая схема С дополнительно включает в себя один IGBT для ПНС у микроконтроллера 9.

Электрическая схема С также содержит помещенные на микроконтроллере и на силовом каскаде средства измерения (не показаны на чертежах), предназначенные для измерения, соответственно, характеристического значения ПНС, автотрансформатора, IGBTs для инвертора и IGBT для ПНС.

В состав системы управления включены также средства связи между средствами управления и системой управления летательным аппаратом, предназначенные, во-первых, для извещения пользователя о наличии отказа на уровне компонента электрической схемы и, во-вторых, принятия от пользователя команды на запрет функционирования системы управления.

В результате пользователь может быть постоянно предупрежден о наличии отказа в контроллере и может выдавать команду на запрет функционирования всей системы управления, если он считает, что это необходимо вследствие возникновения такого отказа.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения средства локализации отказа выполнены таким образом, чтобы они уменьшали управляющие токи на выходе электрической схемы.

В результате, хотя система управления и будет работать при этом в режиме с несколько ухудшенными характеристиками, все же удастся поддержать реверсор тяги функционирующим.

Разумеется, изобретение не ограничивается единственным вариантом осуществления системы управления, описанным выше в качестве примера, а, напротив, охватывает ее самые разнообразные модификации.

Изобретение относится к системе управления, по меньшей мере, одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя. Технический результат - повышение отказоустойчивости системы управления. Система управления согласно изобретению содержит, по меньшей мере один привод капота, приводимый в действие, по меньшей мере, одним электродвигателем и средства управления электродвигателем и приводом, электрическую схему, включающую в себя несколько электрических компонентов, множество средств измерения, предназначенных для измерения, соответственно, характеристического значения электрического компонента или группы электрических компонентов электрической схемы, средства обнаружения отказа, предназначенные для обнаружения отказа на уровне компонента электрической схемы, когда измеренное характеристическое значение, относящееся к этому компоненту, превышает некоторое заданное значение или входит в некоторый заданный диапазон значений. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система управления, по меньшей мере, одним приводом (6) капотов (2) реверсора тяги для турбореактивного двигателя, содержащая:
- по меньшей мере, один привод (6) капота (2), приводимый в действие, по меньшей мере, одним электродвигателем (7),
- средства (9) управления электродвигателем (7) и приводом (6),
отличающаяся тем, что
система управления содержит электрическую схему (С), включающую в себя:
- несколько электрических компонентов,
- множество средств измерения (16-18), предназначенных для измерения, соответственно, характеристического значения электрического компонента или группы электрических компонентов электрической схемы,
- средства (19) обнаружения отказа, предназначенные для обнаружения отказа на уровне компонента электрической схемы, когда измеренное характеристическое значение, относящееся к этому компоненту, превышает некоторое заданное значение или входит в некоторый заданный диапазон значений, причем
- система управления содержит средства (20) локализации отказа, предназначенные для выдачи запрета на функционирование компонента или группы компонентов, в которых обнаружен отказ.

2. Система по п.1, в которой система управления содержит средства (20) локализации отказа, предназначенные для уменьшения управляющих токов на выходе электрической схемы.

3. Система по любому из пп.1 или 2, в которой средства управления (9) содержат контроллер (9), а средства (20) локализации отказа встроены в контроллер.

4. Система по любому из пп.1 и 2, в которой система управления содержит средства (10) обеспечения связи между средствами управления и системой управления летательным аппаратом, причем средства связи предназначены для извещения пользователя о наличии отказа на уровне компонента электрической схемы.

5. Система по п.4, в которой средства связи предназначены для приема команды от пользователя на запрет функционирования системы управления.

6. Система по любому из пп.1 и 2 или 5, в которой электрическая схема содержит, по меньшей мере, один датчик (16) измерения температуры, предназначенный для измерения температуры компонента электрической схемы.

7. Система по любому из пп.1 и 2 или 5, в которой электрическая схема содержит, по меньшей мере, один датчик (17) измерения напряжения, предназначенный для измерения напряжения на зажимах компонента электрической схемы.

8. Система по любому из пп.1 и 2 или 5, в которой электрическая схема содержит, по меньшей мере, один датчик (18) измерения силы тока, предназначенный для измерения силы тока, проходящего через компонент электрической схемы.

9. Система по любому из пп.1 и 2 или 5, в которой средства управления содержат средства управления мощностью питания двигателя, с которыми связаны средства измерения, по меньшей мере, одной величины, характеризующей их работу.