ВОЗДУХОЗАБОРНИК ДЛЯ ГОНДОЛЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ ДАННЫЙ ВОЗДУХОЗАБОРНИК Российский патент 2013 года по МПК B64D29/00 

Настоящее изобретение относится, в частности, к воздухозаборнику для гондолы летательного аппарата.

Самолет приводится в движение по меньшей мере одной двигательной установкой, содержащей турбореактивный двигатель, размещенный в гондоле трубчатой конструкции. Каждая двигательная установка соединена с самолетом посредством пилона, как правило, расположенного под крылом или на фюзеляже.

Как правило, гондола имеет конструкцию, содержащую воздухозаборник, размещенный выше по потоку от двигателя, среднюю секцию, расположенную вокруг вентилятора турбореактивного двигателя, и выходную секцию, находящуюся ниже по потоку, в которой размещены средства реверсора тяги и которая окружает камеру сгорания турбореактивного двигателя. В конце данной гондолы, как правило, находится реактивное сопло, выпускное отверстие которого расположено ниже по потоку от турбореактивного двигателя.

Воздухозаборник содержит, во-первых, входную кромку, предназначенную для оптимального забора воздуха к турбореактивному двигателю, необходимого для подвода к вентилятору и внутренним компрессорам турбореактивного двигателя, и, во-вторых, нижнюю по потоку конструкцию, с которой объединена указанная входная кромка и которая предназначена для направления потока воздуха, соответственно, к лопаткам вентилятора. Нижняя по потоку конструкция и входная кромка соединены выше по потоку от корпуса вентилятора.

Внутренняя поверхность нижней по потоку конструкции воздухозаборника сформирована трубчатым элементом, именуемым часто "кожух", который, как правило, выполняет звукопоглощающую функцию (конструкция, сформирована из панелей, имеющих сотовую структуру).

Соединение указанного кожуха с корпусом вентилятора выполнено посредством фланца с сечением L-образной формы, содержащего, во-первых, трубчатую часть, закрепленную на кожухе, и, во-вторых, кольцевой отогнутый конец, прикрепленный к корпусу вентилятора. Примеры подобного крепления раскрыты в документах FR 2847304 и FR 2869360.

В случае деформации или разрыва лопатки вентилятора (при так называемом обрыве лопатки вентилятора), турбореактивный двигатель испытывает значительные вибрации и/или тряску, которые воздействуют на всю гондолу, и в частности на воздухозаборник.

Воздухозаборник значительно выступает вперед относительно остальной части гондолы, вследствие чего он подвержен воздействию таких вибраций и/или тряски, которые могут привести к локальным деформациям или даже разрушению указанного воздухозаборника.

Цель настоящего изобретения, в частности, заключается в том, чтобы предложить средство, позволяющее ограничить риск возникновения деформаций или разрушения воздухозаборника при деформации или разрыве лопатки вентилятора турбореактивного двигателя.

Таким образом, задача настоящего изобретения решена благодаря созданию воздухозаборника для гондолы летательного аппарата, содержащего кожух, выполненный с возможностью установки на корпус вентилятора турбореактивного двигателя, причем данный кожух имеет размеры, обеспечивающие наличие периферийного зазора между кожухом и корпусом вентилятора, при этом средства точечного соединения указанного кожуха с указанным корпусом распределены по периферии указанного кожуха и расположены отдельно друг от друга.

Указанные отдельно расположенные друг от друга средства соединения кожуха воздухозаборника с корпусом вентилятора обеспечивают возможность упругого и/или пластичного смещения кожуха относительно корпуса вентилятора в случае вибраций или тряски, возникающих в частности в результате обрыва лопатки. Указанное относительное смещение позволяет поглотить часть энергии указанных вибраций или тряски и таким образом уменьшить вредное воздействие указанных вибраций или тряски на воздухозаборник.

Таким образом, обеспечена возможность значительно снизить риск возникновения деформаций или разрушения указанного воздухозаборника.

Согласно другим дополнительным признакам данного воздухозаборника:

указанные средства соединения содержат ряд кронштейнов, установленных на указанном кожухе и расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, и ряд проушин, шарнирно закрепленных на этих кронштейнах и выполненных с возможностью крепления на указанном корпусе;

указанные проушины выполнены с возможностью установки на фланце, изготовленном за одно целое с указанным корпусом;

указанные проушины выполнены с возможностью установки непосредственно на внешней поверхности указанного корпуса;

указанные средства соединения содержат ряд кронштейнов, закрепленных на указанном кожухе и расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, и выполненных с возможностью установки непосредственно на фланце, изготовленном за одно целое с указанным корпусом вентилятора;

указанные средства соединения содержат отверстия, образованные в нижнем по потоку крае указанного кожуха и выполненные с возможностью прохождения через них крепежных средств, установленных на верхнем по потоку крае указанного корпуса;

указанный кожух содержит кольцевой паз, с которым сообщаются указанные отверстия;

указанный кожух имеет кольцевое углубление, с которым сообщаются указанные отверстия, причем предусмотрен защитный щиток, закрывающий указанное углубление;

указанные средства соединения содержат ряд опор, распределенных на внешней поверхности указанного кожуха и выполненных с возможностью взаимодействия с крепежными средствами, установленными на верхнем по потоку крае указанного корпуса;

указанный кожух представляет собой звукопоглощающий кожух, обеспечивающий возможность поглощения части энергии звуковых волн, излучаемых вентилятором и турбореактивным двигателем;

указанный кожух выполнен с возможностью частичного расположения под верхним по потоку краем указанного корпуса: такая компоновка обеспечивает близкое размещение звукопоглощающего кожуха к областям звукового излучения вентилятора и турбореактивного двигателя и таким образом позволяет улучшить глушение шума.

Настоящее изобретение также относится к узлу, содержащему воздухозаборник с описанным выше кожухом и турбореактивный двигатель с корпусом вентилятора, на котором установлен указанный кожух.

Согласно дополнительным признакам указанного узла:

верхний по потоку край указанного корпуса имеет фланец, к которому крепятся указанные проушины;

верхний по потоку край указанного корпуса содержит отверстия, предназначенные для установки указанных крепежных средств;

внутренняя поверхность указанного корпуса имеет ступеньку, обеспечивающую зазор между указанным кожухом и корпусом;

указанная ступенька имеет скос;

указанный корпус имеет трубчатый выступ, закрывающий углубление, выполненное в указанном кожухе;

верхний по потоку край указанного корпуса выполнен таким образом, что между корпусом и кожухом обеспечен зазор выше по потоку от и ниже по потоку от указанных опор.

Кроме того, настоящее изобретение относится к двигательной установке для летательного аппарата, содержащей описанный выше узел.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны при прочтении приведенного далее описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:

на фиг.1 частично и схематично показано осевое сечение предлагаемой двигательной установки, при этом в частности изображен звукопоглощающий кожух воздухозаборника и турбореактивный двигатель;

на фиг.2 подробно показан участок соединения кожуха воздухозаборника с корпусом вентилятора турбореактивного двигателя, соответствующий области II с фиг.1;

на фиг.3 и 4 показаны другие варианты осуществления изобретения, показанного на фиг.1, и

на фиг.5-8 изображены еще четыре варианта осуществления настоящего изобретения.

На всех чертежах одинаковые или подобные номера позиций обозначают одинаковые или подобные детали или комплекты деталей.

В дальнейшем, понятия "выше по потоку" и "ниже по потоку" определяют направление движения воздуха и газов в двигательной установке. В данном случае эти понятия обозначают "слева" и "справа" на чертеже соответственно.

На фиг.1 схематически изображен турбореактивный двигатель летательного аппарата, содержащий в своей верхней по потоку части вентилятор 3, снабженный лопатками 5, и в своей нижней по потоку части собственно двигатель 7, содержащий, как известно, внутри компрессор 9, камеру 11 сгорания и выходное устройство 13, образованное турбиной и соплом.

Вокруг вентилятора 3 и компрессора 9 расположен корпус 15 вентилятора, который совместно с двигателем 1 определяет движение холодного воздушного потока 17.

Выше по потоку от указанного корпуса 15 предусмотрен трубчатый элемент 19, часто называемый "кожухом", причем данный элемент расположен на продолжении корпуса 15, является частью гондолы и окружает турбореактивный двигатель 1.

В частности, указанный кожух 19 формирует внутреннюю поверхность воздухозаборника гондолы, как было указано во вводной части описания.

На всех чертежах настоящего изобретения указанный кожух 19 выполнен в виде конструкции, обладающей звукопоглощающими свойствами, например, в виде сотовой конструкции. Действительно, подобные конструкции, как правило, используют для уменьшения энергии звуковых волн, излучаемых турбореактивным двигателем 1 и вентилятором 3.

Тем не менее, следует принять во внимание, что настоящее изобретение не ограничено кожухом 19, обладающим указанными звукопоглощающими свойствами.

Следует также отметить, что на всех чертежах настоящего изобретения корпус 15 вентилятора доходит до конуса 21 выноса обломков. Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим конкретным случаем (следует отметить, что конус 21, заданный углом α относительно основания лопаток 5, представляет собой область, в которую, как предполагается, попадают обломки, образованные в результате обрыва лопаток, и ударяются в ней о корпус 15).

В соответствии с вариантом изобретения, изображенным на фиг.1 и 2, находящийся выше по потоку край корпуса 15 имеет кольцевую выемку 23, расположенную в области конуса 21 выноса обломков и вмещающую нижний по потоку край корпуса 15.

Над этой выемкой 23 предусмотрен по существу кольцевой фланец 25, выполненный за одно целое с внешней поверхностью кожуха 19.

На внешней поверхности кожуха 19 установлено несколько кронштейнов 27, имеющих по существу L-образную форму.

Указанные кронштейны доходят до фланца 25. В нижнем по потоку конце кронштейна предусмотрена шарнирная проушина 29, прикрепляемая к фланцу 25 (например, посредством резьбового соединения).

Указанные кронштейны 27 предпочтительно размещены по окружности кожуха 19 на одинаковом расстоянии друг от друга, при этом узел скомпонован таким образом, что между внешней поверхностью кожуха 19 и внутренней поверхностью верхнего по потоку края корпуса 15 существует небольшой зазор J.

Другой вариант изобретения, показанный на фиг.3, отличается от предыдущего тем, что кронштейн 27 фактически прилегает к внешней поверхности корпуса 15, причем указанный кронштейн прикреплен непосредственно к корпусу 15 посредством соединительной детали 31.

Помимо зазора J, аналогичного тому, что показан на фиг.2, между кронштейном 27 и внешней поверхностью корпуса 15 имеется зазор J'.

На фиг.4 изображен еще один возможный вариант исполнения кронштейна 27. В данном случае он соединен непосредственно с фланцем 25, при этом также предусмотрены зазоры J и J', аналогично варианту изобретения, показанному на фиг.3.

В варианте изобретения, показанном на фиг.5, кожух 19 соединен с внутренней поверхностью верхнего по потоку края корпуса 15 посредством ряда крепежных средств 33, таких как система винт-гайка.

В частности, данные крепежные средства 33 проходят через отверстия, выполненные в верхнем по потоку крае корпуса 15 и в нижнем по потоку крае кожуха 19.

Отверстия, выполненные в нижнем по потоку крае кожуха 19, сообщаются с кольцевым пазом 35, сформированным в нижнем по потоку крае кожуха 19.

Если кожух 19 представляет собой звукопоглощающий кожух с сотовой структурой, то в этом случае кольцевой паз 35 выполняют в виде уплотненного (так называемого монолитного) участка сотовой структуры.

Следует отметить, что данный вариант изобретения предполагает, что все гайки 37 закреплены в пазу 35 заранее, до установки соответствующих винтов 39, причем после того, как кожух 19 поместили в выемку 23, сформированную в верхнем по потоку крае корпуса вентилятора, доступ в паз 35 фактически невозможен.

Кроме того, следует отметить, что для повышения прочности целесообразно верхний по потоку край корпуса 15 изготовить с отогнутым наружу концом 41.

Также следует принять во внимание, что, как и в предыдущем варианте изобретения, между внешней поверхностью кожуха 19 и внутренней поверхностью верхнего по потоку края корпуса 15 предусмотрен зазор J, причем наличие данного зазора обеспечивает ступенька 43, выполненная на внутренней поверхности верхней по потоку части корпуса 15 вентилятора.

В соответствии с другим вариантом изобретения, изображенным на фиг.6, нижний по потоку край кожуха 19 не имеет кольцевого паза, как в предыдущем варианте. Вместо этого в нем предусмотрено простое кольцевое углубление 45, а именно открытая зона, расположенная вокруг оси А турбореактивного двигателя.

Наличие данной открытой кольцевой зоны обеспечивает возможность установки гаек 37 и винтов 39 после того, как кожух 19 вставлен в выемку 23. Далее к внутренней поверхности кожуха 19 прикрепляют по существу трубчатый защитный щиток 47 посредством соответствующих средств 49 для того, чтобы закрыть углубление 45, и в результате обеспечить аэродинамическую целостность между кожухом 19 и корпусом 15 вентилятора.

Следует отметить, что, как и в предыдущих вариантах, в данном варианте изобретения ступенька 43 обеспечивает наличие зазора J между внешней поверхностью кожуха 19 и внутренней поверхностью корпуса 15 вентилятора.

В другом варианте изобретения, показанном на фиг.7, кольцевое углубление 45 кожуха 19 закрыто трубчатым выступом 50, выполненным за одно целое с корпусом 15 вентилятора. В данном варианте изобретения, аналогично варианту, изображенному на фиг.5, необходимо предусмотреть возможность установки гаек 37 на звукопоглощающем кожухе 19 до того, как кожух будет вставлен в корпус 15 вентилятора.

Следует указать, что ступенька 43 предпочтительно имеет скошенную форму, как показано на фиг.7, что облегчает вставку кожуха 19 в корпус 15 вентилятора.

В еще одном варианте изобретения, показанном на фиг.8, опоры 51 закреплены на внешней поверхности звукопоглощающего кожуха 19, предпочтительно они размещены по окружности указанного кожуха на одинаковом расстоянии друг от друга.

Помимо первой выемки 23, в верхнем по потоку крае корпуса 15 вентилятора предусмотрена вторая выемка 53, выполненная с возможностью размещения в ней опор 51.

Винты 39 проходят через верхний по потоку край корпуса 15 вентилятора и ввинчиваются в указанные опоры 51.

В данном случае, узел также скомпонован таким образом, что ниже по потоку от опор 51 имеется зазор J, а выше по потоку от этих опор имеется зазор J''.

Из приведенного выше описания очевидно, что общим для всех вариантов осуществления изобретения, раскрытых выше, является то, что кожух 19 соединен с корпусом 15 вентилятора точечным способом, то есть посредством крепежных элементов, распределенных по окружности данных элементов и расположенных отдельно друг от друга.

Узел скомпонован таким образом, что между кожухом 19 и корпусом 15 вентилятора существует зазор.

В случае возникновения деформации или обрыва по меньшей мере одной лопатки 5 вентилятора 3, в результате чего турбореактивный двигатель 1 испытывает вибрацию или тряску, наличие всех описанных выше признаков обеспечивает возможность упругого или пластичного смещения кожуха 19 относительно корпуса 15 вентилятора. Вследствие чего, происходит поглощение энергии, излучаемой турбореактивным двигателем 1, и появляется возможность избежать разрушения воздухозаборника и гондолы.

В частности следует отметить, что в вариантах изобретения, показанных на фиг.5 и 8, именно упругие свойства кожуха 19 (в частности, при использовании звукопоглощающего кожуха) обеспечивают поглощение энергии.

Очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается описанными и проиллюстрированными выше вариантами осуществления изобретения, приведенными в качестве примеров.

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к воздухозаборнику для гондолы летательного аппарата. Воздухозаборник для гондолы летательного аппарата содержит кожух (19), выполненный с возможностью установки на корпус (15) вентилятора турбореактивного двигателя (1), причем указанный кожух (19) имеет размеры, обеспечивающие наличие периферийного зазора (J, J', J'') между кожухом (19) и корпусом (15). При этом средства (27, 33) точечного соединения указанного кожуха (19) с указанным корпусом (15) распределены по периферии указанного кожуха (19) и расположены отдельно друг от друга. Технический результат заключается в снижении возможности деформации или разрушения воздухозаборника. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Воздухозаборник для гондолы летательного аппарата, содержащий кожух (19), выполненный с возможностью установки на корпус (15) вентилятора турбореактивного двигателя (1), причем указанный кожух (19) имеет размеры, обеспечивающие наличие периферийного зазора (J, J', J'') между кожухом (19) и корпусом (15), при этом средства (27, 33) точечного соединения указанного кожуха (19) с указанным корпусом (15) распределены по периферии указанного кожуха (19) и расположены отдельно друг от друга.

2. Воздухозаборник по п.1, отличающийся тем, что указанные средства соединения содержат ряд кронштейнов (27), установленных на указанном кожухе (19) и расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, и ряд проушин (29), шарнирно закрепленных на указанных кронштейнах и выполненных с возможностью крепления к указанному корпусу (15).

3. Воздухозаборник по п.2, отличающийся тем, что указанные проушины (29) выполнены с возможностью установки на фланце (25), изготовленном за одно целое с указанным корпусом (15) вентилятора.

4. Воздухозаборник по п.2, отличающийся тем, что указанные проушины (29) выполнены с возможностью установки непосредственно на внешней поверхности указанного корпуса (15).

5. Воздухозаборник по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанные средства точечного соединения содержат ряд кронштейнов (27), закрепленных на указанном кожухе (19), расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и выполненных с возможностью установки непосредственно на фланце (25), изготовленном за одно целое с указанным корпусом (15) вентилятора.

6. Воздухозаборник по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что указанные средства соединения содержат ряд отверстий, образованных в нижнем по потоку крае указанного кожуха (19) и выполненных с возможностью прохождения через них крепежных средств (33), установленных на верхнем по потоку крае указанного корпуса (15).

7. Воздухозаборник по п.6, отличающийся тем, что указанный кожух (19) имеет кольцевой паз (35), с которым сообщаются указанные отверстия.

8. Воздухозаборник по п.7, отличающийся тем, что указанный кожух (19) имеет кольцевое углубление (45), с которым сообщаются указанные отверстия, причем предусмотрен защитный щиток (47), предназначенный для закрытия указанного углубления (45).

9. Воздухозаборник по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что указанные средства соединения содержат опоры (51), распределенные по внешней поверхности указанного кожуха (19) и выполненные с возможностью взаимодействия с крепежными средствами (39), установленными на верхнем по потоку крае указанного корпуса (15).

10. Воздухозаборник по любому из пп.1-4, 7 или 8, отличающийся тем, что указанный кожух (19) представляет собой звукопоглощающий кожух.

11. Воздухозаборник по любому из пп.1-4, 7 или 8, отличающийся тем, что указанный кожух (19) выполнен с возможностью частичного расположения под верхним по потоку краем указанного корпуса (15).

12. Узел, содержащий воздухозаборник по любому из пп.1-11 с кожухом (19) и турбореактивный двигатель (1) с корпусом (15) вентилятора, на котором установлен указанный кожух (19).

13. Узел по п.12, отличающийся тем, что верхний по потоку край указанного корпуса (15) содержит фланец (25), к которому крепятся указанные проушины (29).

14. Узел по п.12, отличающийся тем, что верхний по потоку край указанного корпуса (15) содержит отверстия, предназначенные для установки в них указанных крепежных средств (39).

15. Узел по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что внутренняя поверхность указанного корпуса (15) имеет ступеньку (43), обеспечивающую наличие зазора (J) между указанным кожухом (19) и указанным корпусом (15).

16. Узел по п.15, отличающийся тем, что указанная ступенька (43) имеет скос.

17. Узел по п.12, отличающийся тем, что указанный корпус (15) содержит трубчатый выступ, закрывающий углубление (45), выполненное в указанном кожухе (19).

18. Узел по п.12, отличающийся тем, что верхний по потоку край указанного корпуса (15) сформирован таким образом, что между корпусом (15) и кожухом (19) обеспечен зазор (J) выше по потоку и ниже по потоку от указанных опор (51).

19. Двигательная установка для летательного аппарата, содержащая узел по любому из пп.12-18.