РЕВЕРСОР ТЯГИ ДЛЯ ГОНДОЛЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, ГОНДОЛА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКУЮ ГОНДОЛУ Российский патент 2014 года по МПК F02K1/72 

Изобретение относится к реверсору тяги для гондолы двухконтурного турбореактивного двигателя.

Самолет приводится в движение с помощью нескольких турбореактивных двигателей, каждый из которых помещен в гондолу, где находится также группа вспомогательных приводных устройств, связанных с ее работой и выполняющих различные функции в процессе работы турбореактивного двигателя или во время, когда он остановлен. Говоря более конкретно, к таким вспомогательным приводным устройствам относится механическая система привода реверсоров тяги.

Как показано на фиг.1, гондола 1 имеет, как правило, трубчатую структуру с воздухозаборником 2, который помещен перед турбореактивным двигателем, средней секцией 3, которая охватывает вентилятор турбореактивного двигателя, и задней секцией 4, в которую помещены средства реверсора тяги и которая охватывает камеру сгорания турбореактивного двигателя, и заканчивается обычно эжекторным соплом 5, выход которого находится за турбореактивным двигателем. Современные гондолы используются для установки в них двухконтурного турбореактивного двигателя, способного генерировать с помощью внутренних лопастей корпуса двигателя горячий воздушный поток (его называют также «первичным потоком»), выходящий из камеры сгорания турбореактивного двигателя, а с помощью лопастей вентилятора - холодный («вторичный») воздушный поток, циркулирующий снаружи от турбореактивного двигателя по кольцевому каналу 6 («тракту»), образованному между обтекателем 7 турбореактивного двигателя и внутренней конструкцией 8 гондолы. Оба эти воздушных потока выталкиваются из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы 1.

Назначение реверсора тяги состоит в повышении эффективности торможения самолета во время его посадки путем перенаправления вперед, по меньшей мере, части тяги, развиваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор перекрывает тракт циркуляции холодного потока, направляя этот поток к передней стороне гондолы, в результате чего создается обратная тяга/реверсирование тяги, которая складывается с торможением колес самолета.

В зависимости от типа реверсора могут использоваться разные средства для достижения подобной переориентации холодного потока.

Тем не менее, во всех случаях конструктивно реверсор включает в себя подвижные элементы, 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 капоты могут выполнять функцию отклонения или всего лишь активации иных отклоняющих средств.

На фиг.2 и 3 иллюстрируется один из реверсоров тяги, известных из предшествующего уровня техники, относящийся к системам так называемого решетчатого типа.

Он содержит, по меньшей мере, один капот 9, который выполнен подвижным относительно неподвижной конструкции 15 и имеет наружную стенку 17 и внутреннюю стенку 10, которая в режиме прямой тяги турбореактивного двигателя (фиг.2) образует собой наружную стенку кольцевого канала 6, по которому циркулирует вторичный поток. Кроме того, указанный реверсор имеет, по меньшей мере, одну створку 11, которая шарнирно установлена на подвижном капоте 9. Эта створка приводится в действие с помощью, по меньшей мере, одной штанги 12 в процессе перемещения подвижного капота назад, в результате чего в режиме реверсирования тяги (фиг.3) в каждой створке 11 образуется зона, проходящая в кольцевом канале 6 с отклонением при этом, по меньшей мере, части вторичного потока за пределы указанного кольцевого канала.

При работе с реверсорами подобного типа переориентация вторичного потока осуществляется с помощью специальных решеток профилей 13, при этом подвижный капот 9 выполняет всего лишь функцию скольжения, направленную на раскрытие или закрытие этих решеток, а его поступательное перемещение происходит вдоль продольной оси, практически перпендикулярной к оси гондолы 1.

В подвижном капоте 9 выполнена полость 14, в которую, как видно на фиг.2, могут быть помещены решетки 13 в период бездействия реверсора тяги, то есть в режиме прямой тяги.

Решетки 13 расположены смежно относительно друг друга в кольцевой зоне, окружающей кольцевой канал 6, при этом они установлены впритык, так чтобы между ними не оставалось ни малейшего интервала. В результате этого весь вторичный поток, отклоняемый створками 11, будет проходить через решетки 13. Под этими решетками располагаются средства для направленного перемещения подвижного капота (не показаны).

На фиг.4 представлен реверсор тяги другого типа. Здесь элементы, выполняющие функции, идентичные ранее описанным, обозначены теми же цифровыми позициями.

У этого реверсора отклоняющей створки 11 нет. Капот 9 установлен с возможностью перемещения относительно неподвижной части 15, называемой передней рамой. Он имеет внутреннюю стенку 10, которая образует собой периферийную стенку кольцевого канала 6, и наружную стенку 17, расположенную на линии продолжения наружной стенки 18 передней рамы 15.

В состав гондолы входит внутренняя конструкция 8, которая ограничивает внутреннюю стенку кольцевого канала 6 и имеет участок 20 с увеличением диаметра этой внутренней конструкции. При этом кольцевой канал образует S-образный тракт. В режиме реверсирования тяги (см. фиг.6) свободный конец 43 внутренней стенки 16 подвижного капота 9 располагается на линии продолжения указанного расширенного участка 20 или поблизости от него. В результате вторичный поток F, циркулирующий в кольцевом канале 6 в направлении спереди назад, блокируется внутренней стенкой 16 капота, после чего выходит наружу через решетки профилей 13.

Исходя из соображений эффективности работы, отклоняющая кромка 19 должна иметь довольно значительный радиус кривизны. Кроме того, для обеспечения возможности максимального увеличения длины решеток 13, с тем чтобы достичь максимального отклонения вторичного потока F в направлении вперед, необходимо установить решетки 13 как можно ближе к наружной стенке 17 капота 9, поскольку из-за ограниченной длины полости для подвижного капота 9 и большого радиуса отклоняющей кромки 19 длина решеток 13 уменьшается.

Для устранения этого недостатка были предложены технические решения, позволяющие разместить решетки наклонно, при этом весь узел располагается вокруг кольцевого канала в виде усеченного конуса.

Один из таких реверсоров с наклонным расположением решеток описан в документе ЕР 1229237. Однако в этом случае оказывается невозможной установка средств направленного перемещения подвижного капота под решетками. При этом решетки отодвигаются друг от друга таким образом, что средства направленного перемещения оказываются помещенными между двумя смежными решетками.

В рассматриваемой ситуации часть вторичного потока может вырваться в зазор между решетками, из-за чего уменьшится величина отклонения вторичного потока, а следовательно, и эффективность функционирования реверсора.

Итак, цель настоящего изобретения состоит в устранении указанных недостатков путем разработки такой конструкции реверсора, которая позволила бы повысить эффективность отклонения вторичного потока в направлении вперед.

Для достижения этой цели предложен реверсор тяги для гондолы двухконтурного турбореактивного двигателя, имеющий неподвижную часть, за которой установлен, по меньшей мере, один капот, который может перемещаться между положением прямой тяги, в котором капот находится на линии продолжения неподвижной части, и положением реверсирования тяги, в котором подвижный капот отстоит от неподвижной части с формированием при этом отверстия для прохождения вторичного потока, средства отклонения вторичного потока через проходной отверстие, средства привода и направленного перемещения подвижного капота относительно неподвижной части, по меньшей мере, одну первую и одну вторую смежные решетки профилей, ориентированные наклонно относительно оси перемещения подвижного капота и расположенные напротив проходного отверстия таким образом, чтобы отклоненный вторичный поток проходил, по меньшей мере, частично, через первую и вторую решетки для интенсификации отклонения указанного вторичного потока в направлении вперед, причем указанные средства привода и направленного перемещения подвижного капота помещены между первой и второй решетками, отличающийся тем, что предусмотрена перекрывающая стенка, которая соединяет указанные первую и вторую решетки, обходя при этом указанные средства привода и направленного перемещения.

Таким образом, упомянутая выше перекрывающая стенка обеспечивает перекрытие промежутка между отодвинутыми одна от другой смежными решетками, не взаимодействуя при этом со средствами привода и направленного перемещения. В результате вторичный поток неизбежно оказывается направленным в сторону решеток профилей, что позволяет повысить эффективность работы реверсора.

В соответствии с одним из признаков изобретения, перекрывающая стенка, по меньшей мере, частично образована дополнительной решеткой профилей, сконструированной таким образом, чтобы она интенсифицировала отклонение указанного вторичного потока в направлении вперед.

Благодаря этому еще более увеличивается площадь поверхности решетки, что приводит к еще более эффективному отклонению потока в направлении вперед.

Целесообразно, чтобы реверсор имел наружную стенку и внутреннюю стенку, образующую собой периферийную стенку кольцевого канала, по которому циркулирует вторичный поток, причем первая и вторая решетки расходятся наружу, в направлении спереди назад, а дополнительная решетка образует некоторый угол с указанными первой и второй решетками с формированием при этом наружной выемки относительно этих решеток.

Благодаря этому удается поместить средства направленного перемещения в указанную выемку.

В соответствии с одним из вариантов выполнения, смежные решетки образуют угол, менее или равный 30°, с осью перемещения подвижного капота.

Предпочтительно, чтобы дополнительная решетка была соединена с каждой из смежных первой и второй решеток через посредство соединительной стенки.

В соответствии с одним из признаков изобретения, соединительная стенка имеет первую сторону, соединенную с одной из решеток, первой или второй, или, соответственно, с дополнительной решеткой, и вторую сторону, снабженную отражательными средствами, которые идут от указанной второй стороны до дополнительной решетки, соответственно, до первой или второй решетки.

Указанные отражательные средства позволяют еще более интенсифицировать отклонение вторичного потока в направлении вперед.

Целесообразно, чтобы подвижный капот имел в положении прямой тяги реверсора, по меньшей мере, одну раскрытую в направлении вперед полость, в которую будут помещены первая и вторая решетки.

Изобретение охватывает также гондолу двухконтурного турбореактивного двигателя, снабженную реверсором тяги согласно изобретению.

Целесообразно, чтобы гондола имела внутреннюю конструкцию, которая ограничивала бы внутреннюю стенку кольцевого канала и имела бы расширенный участок, причем в положении реверсирования тяги свободный конец внутренней стенки капота должен находиться на линии продолжения этого расширенного участка или поблизости от него.

Предметом изобретения является также летательный аппарат, содержащий, по меньшей мере, одну гондолу согласно изобретению.

В любом случае сущность изобретения станет более понятной в ходе чтения нижеследующего детального описания, приводимого со ссылками на приложенные схематические чертежи, на которых в качестве примеров представлены несколько вариантов осуществления предлагаемого реверсора тяги.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение гондолы в продольном разрезе;

фиг.2 и 3 - схематические изображения в увеличенном масштабе, иллюстрирующие известный из предшествующего уровня техники реверсор тяги, соответственно, в положениях прямой тяги и реверсирования тяги;

фиг.4 - схематическое изображение в продольном разрезе еще одного известного реверсора тяги;

фиг.5 - вид в частичном разрезе по линии V-V, иллюстрирующий одну из частей реверсора по фиг.2;

фиг.6 - схематическое изображение в продольном разрезе, иллюстрирующее первый вариант осуществления изобретения в положении реверсирования тяги;

фиг.7 - вид, аналогичный фиг.6, для положения прямой тяги;

фиг.8 - вид в частичном разрезе по линии VIII-VIII, иллюстрирующий часть реверсора по фиг.6;

фиг.9 - схематическое изображение в продольном разрезе, иллюстрирующее второй вариант осуществления изобретения;

фиг.10 - вид в частичном разрезе по линии Х-Х, иллюстрирующий часть реверсора по фиг.9;

фиг.11 - вид в аксонометрии двух смежных решеток, соединенных с помощью дополнительной решетки;

фиг.12 и 13 - вид в аксонометрии сверху первой решетки и дополнительной решетки в соответствии с третьим вариантом осуществления;

фиг.14 - вид в аксонометрии первой решетки.

Реверсор тяги, выполненный согласно первому варианту осуществления изобретения, показан на фиг.6 и 7.

Он использован в гондоле 1 типа, описанной выше при рассмотрении фиг.1. Этот реверсор имеет переднюю раму 15, или неподвижную конструкцию, которая закреплена на кожухе двигателя, подвижный капот 9, наружную стенку, кольцевой канал 6, по которому циркулирует вторичный поток F, и внутреннюю конструкцию 8, которая имеет расширенный участок 20. Употребляемые ниже выражения «переднее положение» и «заднее положение» следует понимать как положения по отношению к направлению вторичного потока F.

Передняя рама 15 имеет наружную стенку 21 и внутреннюю стенку 22, которая повернута в сторону кольцевого канала 6 и имеет отклоняющую кромку 19 в целом закругленной формы. Кроме того, у этой передней рамы 15 имеется заплечик 23, повернутый наружу.

Капот 9 смонтирован за передней рамой 15 с возможностью перемещения относительно нее из положения прямой тяги (фиг.7) в положение реверсирования тяги (фиг.6). Этот капот приводится в движение с помощью ряда силовых цилиндров 45, при этом его направленное перемещение достигается благодаря ряду рельсов 24. Указанные силовые цилиндры 45 и рельсы 24 распределены по периферии гондолы 1.

Подвижный капот 9 имеет передний конец 25, который повернут в сторону передней рамы 15, задний конец, наружную стенку 17, которая в положении прямой тяги располагается на линии продолжения стенки 21 передней рамы 15 (фиг.7), и внутреннюю стенку 16, которая образует также часть кольцевого канала 6. Внутренняя 16 и наружная 17 стенки соединяются друг с другом в средней зоне 26 подвижного капота 9 с формированием между ними, перед указанной средней зоной 26, центральной полости 14, выходящей в сторону передней зоны.

Указанные решетки 13 помещены в кольцевой зоне смежно относительно друг друга (как будет разъяснено ниже, слово «смежно» необязательно должно означать, что решетки установлены впритык друг к другу).

Каждая решетка 13 проходит с наклоном к оси А перемещения подвижного капота 9 от первого конца 27, закрепленного на передней раме 15, ко второму концу 28, закрепленному на металлической детали 29, и является неподвижной относительно верхней и нижней продольных конструкций (не показаны), которые, в свою очередь, неподвижны относительно передней рамы 15. Таким образом, сами указанные решетки 13 тоже неподвижны относительно передней рамы 15.

Как видно на фиг.6, каждая решетка 13 имеет форму усеченно-конического участка, то сеть первый и второй концы 27, 28 каждой решетки 13 имеют форму дуги окружности, а сама решетка идет также вдоль наклонной образующей В, которая образует некоторый угол с осью А перемещения подвижного капота 9.

Решетки 13 наклонены в направлении изнутри наружу и от передней зоны к задней.

Следует помнить о том, что, как и ранее, ось А перемещения подвижного капота 9 параллельна общей оси гондолы 1.

Учитывая наклонное расположение решеток 13, некоторые из эти решеток должны быть отодвинуты друг от друга, с тем чтобы между ними оставался промежуток 30, обеспечивающий возможность прохождения силовых цилиндров 45 и рельсов 24 в зависимости от конкретного положения решеток. Таким образом, некоторые из решеток 13 могут плотно прилегать друг к другу, тогда как другие будут разнесены на некоторое расстояние.

В тех зонах, где две смежные решетки 131, 132 отстоят друг от друга, имеется сплошная перекрывающая стенка 31, которая закрывает промежуток 30, обходя при этом соответствующий рельс 24 или силовой цилиндр 45.

Если говорить точнее, стенка 31 соединяет две соответствующие смежные решетки 131, 132. У этой стенки 31 есть периферийная зона 32, имеющая в целом форму участка цилиндра и расположенная радиально в зоне нахождения второго конца 28 указанных решеток 131, 132.

Таким образом, соединительная стенка 31 проходит от одной смежной решетки 131 до другой 132 и от одного конца 27 решеток 131, 132 до другого конца 28 вдоль образующей, которая параллельна оси А перемещения капота 9. Кроме того, перекрывающая стенка 31 имеет переднюю кромку 33, которая соединяет периферийную зону 31 с передней рамой 15.

Благодаря этому предотвращается ситуация, когда часть вторичного потока F может вырваться через промежуток 30, так что весь этот поток проходит через решетки 13.

В зависимости от конкретного применения можно выполнить в указанной перекрывающей стенке 31 небольшие отверстия без сколько-нибудь заметного влияния при этом на качество работы реверсора.

В соответствии с одним из способов осуществления, представленным на фиг.9-11, перекрывающая стенка 31 образована, по меньшей мере, частично, дополнительной отклоняющей решеткой 34, которая выполнена аналогично отклоняющим решеткам 13 и снабжена ребрами или лопатками 35, наклоненными в направлении вперед.

В соответствии с первым вариантом, указанная дополнительная отклоняющая решетка имеет в целом форму участка цилиндра и проходит вдоль образующей, параллельной оси А. Указанная решетка расположена так же, как было описано выше, радиально в зоне расположения или на одной высоте со вторым концом 28 решеток 131, 132.

В соответствии со вторым вариантом (см. фиг.9-11), дополнительная отклоняющая решетка 34 проходит вдоль образующей С, которая расположена под некоторым углом относительно оси А, хотя этот угол несколько меньше, чем угол наклона решеток 131, 132. Как и решетки 13, дополнительная решетка 34 идет в направлении изнутри наружу и спереди назад.

Говоря другими словами, первый вариант соответствует второму с нулевым углом между образующей С и осью А.

Таким образом, вне зависимости от конкретного варианта осуществления, перекрывающая стенка 31 образует обращенную наружу выемку относительно решеток 131, 132, в которую могут быть помещены рельсы 24 или силовые цилиндры 45 (фиг.11).

При использовании варианта осуществления, представленного на фиг.11, дополнительная решетка 34 имеет первую и вторую боковые кромки 36, 37, которые соединены с соответствующими кромками первой и второй смежных решеток 131, 132 с помощью, соответственно, первой и второй соединительных стенок 38, 39, идущих в радиальном направлении. Таким образом, силовой цилиндр 45 оказывается перекрытым и помещенным в выемку, образованную дополнительной решеткой 34 и двумя соединительными стенками 38, 39.

В соответствии с другим вариантом осуществления, показанным на фиг.12-14, каждая соединительная стенка 38, 39, образующая единое целое с соответствующей решеткой 131, имеет первую сторону 40, находящуюся на стороне указанной решетки 131, и вторую сторону 41, которая снабжена отражательными средствами 42, идущими от указанной второй стороны 41 до зоны расположения соответствующей боковой кромки 36 дополнительной решетки 34. Указанные отражательные средства 42 образованы криволинейными лопатками, которые ориентированы таким образом, чтобы отклонять в направлении вперед вторичный поток F, циркулирующий между второй стороной 41 соединительной стенки 38 и соответствующей кромкой 36 дополнительной решетки 34.

Несмотря на то что на фиг.12 и 13 показаны только первая решетка 131 и первая соединительная стенка 38, реверсор по-прежнему снабжен и второй соединительной стенкой 39, которая аналогична первой и обеспечивает возможность соединения второй решетки 132 с дополнительной решеткой 34.

Совершенно очевидно, что соединительная стенка 38, 39 может быть также выполнена за одно целое с дополнительной решеткой 34 и проходить в направлении соответствующей решетки 131, 132. Разумеется, изобретение не ограничивается только теми вариантами осуществления рассмотренного реверсора тяги, которые были описаны выше в качестве отдельных примеров, а, напротив, охватывает самые разнообразные их модификации. Так, в частности, средства отклонения потока могут включать в себя одну или несколько створок типа тех, что показаны на фиг.2 и 3.

Реверсор тяги гондолы двухконтурного турбореактивного двигателя включает

неподвижную часть, установленный ниже по потоку подвижный капот, средства привода и направленного перемещения подвижного капота относительно неподвижной части, а также решетки профилей. Капот выполнен с возможностью перемещения между положением прямой тяги и положением реверсирования тяги. Решетки профилей ориентированы под углом относительно оси перемещения подвижного капота. Средства привода и направленного перемещения подвижного капота расположены между смежными решетками и предусмотрена перекрывающая стенка, соединяющая указанные смежные решетки, обходя средства привода и направленного перемещения. Перекрывающая стенка образована дополнительной решеткой профилей, выполненной таким образом, чтобы интенсифицировать отклонение указанного вторичного потока в направлении вперед по потоку. Другое изобретение групп относится к гондоле двухконтурного турбореактивного двигателя, включающей указанный выше реверсор тяги. Еще одно изобретение группы относится к летательному аппарату, содержащему такую гондолу. Группа изобретений позволяет повысить эффективность отклонения вторичного потока при реверсировании тяги двухконтурного турбореактивного двигателя. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Реверсор тяги для гондолы (1) двухконтурного турбореактивного двигателя, имеющий неподвижную часть (15), за которой ниже по потоку установлен по меньшей мере один капот (9) с возможностью перемещения между положением прямой тяги, в котором капот (9) находится на линии продолжения неподвижной части (15), и положением реверсирования тяги, в котором подвижный капот (9) отстоит от неподвижной части (15) с формированием при этом отверстия для прохождения вторичного потока (F), средства (16) отклонения вторичного потока (F) в проходное отверстие, средства привода (45) и направленного перемещения (24) подвижного капота (9) относительно неподвижной части (15), по меньшей мере одну первую и одну вторую смежные решетки профилей (13, 131, 132), ориентированные под углом (B) относительно оси (A) перемещения подвижного капота (9) и расположенные напротив проходного отверстия таким образом, чтобы отклоненный вторичный поток (F) проходил по меньшей мере частично через первую и вторую решетки (13, 131, 132) для интенсификации отклонения указанного вторичного потока (F) в направлении вперед по потоку, причем указанные средства привода (45) и средства направленного перемещения (24) подвижного капота (9) расположены между первой и второй решетками (13, 131, 132), причем предусмотрена перекрывающая стенка (31), соединяющая указанные первую и вторую решетки (13, 131, 132), обходя при этом указанные средства привода (45) и направленного перемещения (24), отличающийся тем, что перекрывающая стенка (31) по меньшей мере частично образована дополнительной решеткой профилей (34), выполненной таким образом, чтобы интенсифицировать отклонение указанного вторичного потока (F) в направлении вперед по потоку.

2. Реверсор тяги по п.1, отличающийся тем, что имеет наружную стенку и внутреннюю стенку, образующую собой периферийную стенку кольцевого канала (6), по которому течет вторичный поток (F), причем первая и вторая решетки (131, 132) установлены с возможностью отклонения наружу, в направлении спереди назад по потоку, а дополнительная решетка (34) образует некоторый угол с указанными первой и второй решетками (131, 132) с формированием при этом наружной выемки относительно этих решеток.

3. Реверсор тяги по п.2, отличающийся тем, что первая и вторая решетки образуют угол менее или равный 30° с осью (A) перемещения подвижного капота (9).

4. Реверсор тяги по любому из пп.1 или 3, отличающийся тем, что дополнительная решетка (34) соединена с каждой из смежных первой и второй решеток (131, 132) через посредство соединительной стенки (38, 39).

5. Реверсор тяги по п.4, отличающийся тем, что соединительная стенка (31) имеет первую сторону (40), соединенную с одной из решеток, первой 131 или второй 132, или, соответственно, с дополнительной решеткой (34), и вторую сторону (41), снабженную отражательными средствами (42), которые проходят от указанной второй стороны (41) до дополнительной решетки (34), или до первой решетки (131), или второй решетки (132) соответственно.

6. Реверсор тяги по любому из пп.1, 3 или 5, отличающийся тем, что подвижный капот (9) имеет в положении прямой тяги реверсора по меньшей мере одну раскрытую в направлении вперед по потоку полость (14), в которой расположены первая и вторая решетки (131, 132).

7. Гондола двухконтурного турбореактивного двигателя, отличающаяся тем, что она снабжена реверсором тяги по любому из пп.1-6.

8. Гондола по п.7, отличающаяся тем, что она имеет внутреннюю конструкцию (8), которая ограничивает внутреннюю стенку кольцевого канала (6) и имеет расширенный участок (20), причем в положении реверсирования тяги свободный конец (43) внутренней стенки (16) капота находится на линии продолжения указанного расширенного участка (20) или рядом с ним.

9. Летательный аппарат, содержащий по меньшей мере одну гондолу по п.8.