ЗАДНЯЯ КРОМКА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, ОСНАЩЕННАЯ ПОДВИЖНЫМИ ШЕВРОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ, И ГОНДОЛА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, СНАБЖЕННАЯ ТАКОЙ ЗАДНЕЙ КРОМКОЙ Российский патент 2013 года по МПК F02K1/46 

Изобретение относится к задней кромке для двигателя летательного аппарата, оснащенной подвижными шевронными элементами. Также изобретение относится к гондоле, содержащей указанную заднюю кромку.

Из уровня техники известно устройство снижения уровня шума от двигателя летательного аппарата, снабженное подвижными шевронными элементами, которые могут быть размещены на задней кромке сопла для выброса горячих газов турбореактивного двигателя и/или на задней кромке наружного обтекателя турбореактивного двигателя.

Такие шевронные элементы перемещаются между пассивным полетным положением, при котором они вытянуты вдоль продолжения стенок, на которых установлены, а следовательно, практически не влияют на циркуляцию воздушных потоков, и активным положением, используемым во время взлета или посадки, при котором они располагаются под наклоном относительно стенок, на которых установлены, что обеспечивает возможность перемешивания горячего воздуха, выходящего из выпускного сопла, с холодным воздухом, поступающим из вторичного контура, и/или возможность перемешивания этого воздуха с наружным воздухом. Примеры такого устройства описаны в патентных документах FR 1255674 А, МПК F02K 1/46, 1961, и FR 1164936 А, МПК F02K 1/46, 1958.

Благодаря указанному перемешиванию удается устранить явление взаимного разрыва разных воздушных потоков и, соответственно, снизить уровень шума, создаваемого ниже по потоку от турбореактивного двигателя.

К сожалению, вышеописанным известным шевронным элементам присущ недостаток, заключающийся в том, что для их перевода из пассивного положения в активное требуется значительная энергия, в связи с чем приходится использовать достаточно громоздкие приводные средства.

Соответственно, задачу настоящего изобретения можно сформулировать как разработка такой задней кромки, оснащенной подвижными шевронными элементами, которая была бы лишена указанного недостатка.

Поставленная задача решена путем создания задней кромки, например задней кромки сопла для выброса горячих газов или задней кромки реверсора тяги гондолы летательного аппарата, включающей в себя устройство снижения шума от двигателя летательного аппарата, снабженное подвижными шевронными элементами. При этом кромка также содержит приводные средства, обеспечивающие перевод указанных шевронных элементов, ориентированных по существу в направлении воздушного потока, выходящего из указанного двигателя, из пассивного положения, при котором они расположены на продолжении задней кромки (1) гондолы, в активное положение, при котором по меньшей мере часть каждого шевронного элемента расположена с наклоном к указанной задней кромке. Предложенная кромка отличается тем, что перевод из указанного пассивного положения в указанное активное положение обеспечивается за счет поворота по меньшей мере части каждого шевронного элемента вокруг оси, проходящей по существу параллельно указанному направлению, причем при необходимости указанный поворот сочетается с поступательным перемещением.

Согласно совокупности существенных признаков изобретения, чтобы привести шевронные элементы в действие для снижения уровня шума, необходимо осуществить поворот по меньшей мере части каждого шевронного элемента вокруг оси, направленной параллельно воздушному потоку, выходящему из турбореактивного двигателя. Во время указанного перемещения шевронных элементов они лишь в незначительной степени забирают воздух, выходящий из турбореактивного двигателя (и протекающий снаружи от него), вследствие чего требуется сравнительно небольшое количество энергии, чтобы перевести их из пассивного положения в активное.

Таким образом, для обеспечения упомянутого изменения положения можно использовать достаточно легкие приводные средства.

В соответствии с другими возможными признаками предложенной задней кромки:

- перевод из указанного пассивного положения в указанное активное положение обеспечивается за счет поворота целиком каждого шевронного элемента вокруг указанной оси;

- перевод из указанного пассивного положения в указанное активное положение осуществляется путем деформации кручения части каждого шевронного элемента вокруг указанной оси;

- каждый шевронный элемент имеет неподвижную часть и подвижную часть, установленную на указанной неподвижной части с возможностью поворота при помощи соответствующих шарнирных средств;

- каждый шевролный элемент имеет изначально искривленную форму;

- указанные приводные средства выполнены с возможностью обеспечения вибрирования по меньшей мере части каждого шевронного элемента относительно его активного положения; для создания этой вибрации требуется незначительное количество энергии, поскольку шевронные элементы ориентированы в направлении воздушных потоков, тем не менее, благодаря ей удается интенсифицировать перемешивание указанных потоков, что позволяет еще сильнее снизить уровень шума;

- указанные приводные средства включают в себя средства для упругого возврата каждого шевронного элемента в его пассивное положение; наличие таких средств позволяет не использовать какие-либо активные приводные средства для перевода шевронных элементов в пассивное положение, что снижает вероятность повреждения таких приводных средств и, соответственно, повышает защищенность системы;

- по меньшей мере, часть каждого шевронного элемента установлена на стержне, имеющем винтовую канавку, взаимодействующую с неподвижной лапкой; благодаря такой конструкции удается простым образом добиться вращательного перемещения шевронных элементов между их активным положением и пассивным положением - по сути достаточно использовать какой-либо линейный привод, который мог бы сдвигать каждый шевронный элемент с вовлечением его во вращение;

- указанная задняя кромка содержит шевронные элементы разных размеров; благодаря такому техническому решению удается наиболее оптимальным образом адаптировать заднюю кромку к гондоле конкретной конструкции, что позволит еще эффективнее снизить уровень шума;

- активные положения одних указанных шевронных элементов достигаются путем поворота в направлении, обратном по отношению к активным положениям других шевронных элементов; благодаря такому повороту в противоположном направлении удается повысить акустическую эффективность;

- указанные шевронные элементы установлены выступающими;

- указанные шевронные элементы установлены вложенными;

- указанные шевронные элементы размещены только на части окружности задней кромки.

Предметом изобретения является также гондола для двигателя летательного аппарата, характеризующаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одной вышеописанной задней кромкой.

В соответствии с другими возможными признаками предложенной гондолы:

- указанные шевронные элементы расположены на задней кромке сопла для выброса газов, входящего в состав этой гондолы;

- указанные шевронные элементы расположены на задней кромке реверсора тяги, входящего в состав этой гондолы;

- указанные шевронные элементы расположены и на задней кромке сопла для выброса газов и на задней кромке реверсора тяги, входящих в состав этой гондолы.

Другие особенности и преимущества изобретения становятся более понятными из рассмотрения последующего описания, раскрытого со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 в аксонометрии изображает заднюю часть гондолы турбореактивного двигателя летательного аппарата, оснащаемую заявленной задней кромкой;

фиг.2 в аксонометрии изображает три используемых в изобретении шевронных элемента, находящихся в пассивном положении;

фиг.3 дает вид, аналогичный представленному на фиг.2, но показывающий три шевронных элемента в активном положении;

фиг.4 изображает в пассивном положении два шевронных элемента, соответствующих одному из вариантов изобретения;

фиг.5 в аксонометрии изображает шевронный элемент, соответствующий другому варианту изобретения;

фиг.6 сбоку изображает используемый в изобретении шевронный элемент и его приводной механизм.

Как показано на фиг.1, заявленная задняя кромка может быть расположена, например, на заднем краю 1 реверсора тяги 3, входящего в состав гондолы летательного аппарата.

Указанный задний край 1 находится в зоне, разграничивающей наружный воздушный поток, протекающий вдоль гондолы, и холодный воздушный поток, который создается вентилятором турбореактивного двигателя и протекает по тракту 5 холодного воздуха.

Шевронные элементы, образующие заявленную заднюю кромку, могут быть размещены по всей окружности заднего края 1 или же только по части этой окружности, как показано на фиг.1 стрелкой 7.

Если обратиться к фиг.2 и 3, можно видеть, что заявляемая задняя кромка включает в себя группу шевронных элементов 9а, 9b, 9 с, т.е. пластин по существу треугольной формы, причем вершины лежащих в их основе треугольников направлены в сторону задней части гондолы.

В соответствии с одним из отличительных признаков изобретения шевронные элементы 9а, 9b, 9 с установлены на задней кромке 1 с возможностью поворота вокруг соответствующих осей Аа, Ab и Ас, проходящих по существу параллельно воздушному потоку, протекающему внутри гондолы 3.

Иначе говоря, каждая из указанных осей Аа, Ab и Ас по существу параллельна оси А гондолы 3, показанной на фиг.1.

В обычном положении (полетном положении) шевронные элементы 9а, 9b, 9с располагаются так, как показано на фиг.2, т.е. на продолжении задней кромки 1 гондолы, вследствие чего они лишь в минимальной степени захватывают воздушный поток, протекающий в тракте 5 холодного воздуха, а также снаружи гондолы.

Во время взлета или посадки важно снизить шумоизлучение гондолы. Для этого каждый шевронный элемент 9а, 9b, 9с поворачивается вокруг его оси Аа, Ab и Ас, как показано на фиг.3, в результате чего создается препятствие для воздушных потоков, циркулирующих, во-первых, внутри тракта 5 холодного воздуха и, во-вторых, снаружи гондолы.

Как следует из фиг.3, возможен вариант, в соответствии с которым два шевронных элемента 9а, 9b поворачиваются в одном направлении, тогда как третий шевронный элемент 9с поворачивается в другом направлении, противоположном первому.

В варианте изобретения, показанном фиг.4, шевронные элементы имеют разные размеры в зависимости от конкретных требований по оптимизации акустических характеристик.

Согласно варианту изобретения, показанному фиг.5, каждый шевронный элемент по сути не проходит вниз по потоку от заднего края 1 гондолы, а вставлен в гнездо 11 комплементарной формы, сформированное в задней кромке 1.

На фиг.6 показан возможный вариант приводных средств, используемых для перевода шевронных элементов 9 из их пассивного положения в активное положение, и наоборот.

В соответствии с фиг.6 можно использовать приводы линейного, электрического, электромагнитного или гидравлического типа, оказывающие на шевронный элемент 9а толкающее воздействие (показано стрелкой 13) в направлении А.

Шевронный элемент 9а установлен на стержне 15, имеющем винтовую канавку 17, выполненную с возможностью взаимодействия с неподвижной лапкой 19.

Благодаря указанной конструкции, во время толкающего воздействия 13, вызывающего перемещение шевронного элемента 9а в сторону задней части гондолы, винтовая канавка 17 смещается вдоль пальца 19, обеспечивая тем самым поворот указанного шевронного элемента 9а.

Кроме того, в этом варианте изобретения используются упругие средства типа пружины 21, обеспечивающие по окончании толкающего воздействия 13 возврат шевронного элемента 9а в пассивное положение, после того как он повернется в противоположном направлении.

Следует отметить, что в предпочтительном случае приводные средства, создающие толкающее воздействие 13, выполнены с возможностью вибрирования, благодаря чему шевронные элементы можно заставить вибрировать относительно их активного положения.

Далее поясняется принцип функционирования заявленной задней кромки, а также ее преимущества, которые непосредственно вытекают из вышеизложенного описания.

На этапе посадки или взлета, т.е. когда следует существенно снизить уровень шума, создаваемого турбореактивным двигателем летательного аппарата, осуществляют перевод шевронных элементов из пассивного положения (показано на сриг.2) в активное положение (показано на фиг.3), при котором эти шевронные элементы взаимодействуют с воздушными потоками, протекающими по обе стороны от стенки на задней кромке 1, на которой они установлены.

Благодаря указанному взаимодействию шевронных элементов с воздушными потоками удается интенсифицировать перемешивание этих потоков и тем самым устранить явление их взаимного разрыва, являющееся причиной очень сильных акустических волн.

Шевронные элементы ориентированы в направлении воздушных потоков как в пассивном, так и в активном своих положениях. Вследствие этого для их перевода из одного положения в другое, достаточно лишь незначительного количества энергии. Это значит, что в изобретении можно использовать приводные средства сравнительно небольших размеров, в частности электрические приводы, широко представленные на рынке.

В результате благодаря использованию подобных приводов удается устранить проблемы, связанные с их повышенным весом.

При помощи средств 21 упругого возврата шевронные элементы удается возвращать в пассивное положение даже в случае неисправности указанных приводных средств, что дополнительно повышает надежность системы.

Следует понимать, что объем правовой охраны настоящего изобретения не ограничивается описанными выше вариантами, приведенными исключительно в иллюстративных целях. Напротив, объем правовой охраны изобретения допускает изменение в достаточно широких пределах таких его признаков, как количество шевронных элементов, характер их распределения по окружности, направление их вращения, размеры шевронных элементов, а также место их размещения (на заднем краю реверсора тяги или на заднем краю сопла для выброса горячих газов).

Кроме того, можно реализовать вариант изобретения, в соответствии с которым одна часть каждого шевронного элемента неподвижно установлена на заявленной задней кромке 1, тогда как другая его часть является подвижной и установлена на указанной неподвижной части с возможностью поворота при помощи соответствующих шарнирных средств.

Согласно одному из вариантов изобретения каждый шевронный элемент выполнен из деформируемого материала, при этом его перевод из пассивного положения в активное осуществляется благодаря деформации кручения этого шевронного элемента с использованием соответствующих приводных средств.

Также каждый шевронный элемент может изначально иметь слегка искривленную форму, что позволит облегчить проникновение этого элемента в действующие воздушные потоки при приведении его во вращение.

Наконец, принципы настоящего изобретения можно применить и к иным задним кромкам, нежели кромки гондолы для турбореактивного двигателя, - например к задним кромкам крыльев или хвостовому оперению летательного аппарата.

Задняя кромка гондолы летательного аппарата включает устройство снижения шума от двигателя летательного аппарата, снабженное подвижными шевронными элементами, и приводные средства. Приводные средства переводят шевронные элементы, ориентированные в направлении воздушного потока, выходящего из двигателя, из пассивного положения, при котором они расположены на продолжении задней кромки гондолы, в активное положение, при котором, по меньшей мере, часть каждого шевронного элемента расположена с наклоном к задней кромке. Перевод шевронных элементов из пассивного в активное положение обеспечивается за счет поворота, по меньшей мере, части каждого шевронного элемента вокруг оси, проходящей параллельно направлению воздушного потока, причем при необходимости указанный поворот сочетается с поступательным перемещением. Другое изобретение группы относится к гондоле двигателя летательного аппарата, снабженной, по меньшей мере, одной указанной выше задней кромкой. Изобретения позволяют снизить вес приводных средств, обеспечивающих привод шевронных элементов. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Задняя кромка (1), например задняя кромка сопла для выброса горячих газов или задняя кромка реверсора тяги гондолы летательного аппарата, включающая в себя устройство снижения шума от двигателя летательного аппарата, снабженное подвижными шевронными элементами (9а, 9b, 9с), и приводные средства (13, 15, 17, 19, 21), обеспечивающие перевод указанных шевронных элементов (9а, 9b, 9с), ориентированных, по существу, в направлении воздушного потока, выходящего из указанного двигателя, из пассивного положения, при котором они расположены на продолжении задней кромки (1) гондолы, в активное положение, при котором по меньшей мере часть каждого шевронного элемента расположена с наклоном к указанной задней кромке (1), отличающаяся тем, что перевод из указанного пассивного положения в указанное активное положение обеспечивается за счет поворота по меньшей мере части каждого шевронного элемента вокруг оси (Аа, Ab, Ас), проходящей, по существу, параллельно указанному направлению, причем при необходимости указанный поворот сочетается с поступательным перемещением.

2. Кромка по п.1, отличающаяся тем, что перевод из указанного пассивного положения в указанное активное положение обеспечивается за счет поворота целиком каждого шевронного элемента вокруг указанной оси (Аа, Ab, Ас).

3. Кромка по п.1, отличающаяся тем, что перевод из указанного пассивного положения в указанное активное положение осуществляется благодаря деформированию за счет кручения части каждого шевронного элемента вокруг указанной оси.

4. Кромка по п.1, отличающаяся тем, что каждый шевронный элемент имеет неподвижную часть и подвижную часть, установленную на указанной неподвижной части с возможностью поворота при помощи соответствующих шарнирных средств.

5. Кромка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что каждый шевронный элемент имеет изначально искривленную форму.

6. Кромка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанные приводные средства (13, 15, 17, 19, 21) выполнены с возможностью обеспечения вибрирования по меньшей мере части каждого шевронного элемента (9а, 9b, 9с) относительно его активного положения.

7. Кромка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанные приводные средства включают в себя средства (21) для упругого возврата каждого шевронного элемента (9а, 9b, 9с) в его пассивное положение.

8. Кромка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть каждого шевронного элемента (9а, 9b, 9 с) установлена на стержне (15), имеющем винтовую канавку (17), взаимодействующую с неподвижной лапкой (19).

9. Кромка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она содержит шевронные элементы (9а, 9b) разных размеров.

10. Кромка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что активные положения одних указанных шевронных элементов (9а, 9b) достигаются путем поворота в направлении, обратном по отношению к активным положениям других шевронных элементов (9с).

11. Кромка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанные шевронные элементы (9а, 9b, 9с) установлены выступающими.

12. Кромка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанные шевронные элементы (9а) установлены вложенными.

13. Кромка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанные шевронные элементы (9а, 9b, 9с) размещены только на части (7) ее окружности.

14. Гондола (3) для двигателя летательного аппарата, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одной задней кромкой (1) по любому из предшествующих пунктов.

15. Гондола по п.14, отличающаяся тем, что указанные шевронные элементы расположены на задней кромке сопла для выброса газов, входящего в состав этой гондолы.

16. Гондола по п.14, отличающаяся чем, что указанные шевронные элементы (9а, 9b, 9с) расположены на задней кромке реверсора тяги, входящего в состав этой гондолы.

17. Гондола по п.14, отличающаяся тем, что она содержит две задние кромки (1), одна из которых является задней кромкой сопла для выброса горячих газов указанной гондолы, а другая - задней кромкой реверсора тяги указанной гондолы, при этом указанные шевронные элементы (9а, 9b, 9с) расположены на обеих задних кромках (1).