УСТРОЙСТВО РЕВЕРСА ТЯГИ Российский патент 2014 года по МПК F02K1/76 

Изобретение относится к системе приведения в действие реверсора тяги гондолы турбореактивного двигателя.

Назначение реверсора тяги состоит в том, чтобы при посадке летательного аппарата обеспечить повышение эффективности торможения путем перенаправления вперед по меньшей мере части тяги, развиваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор перекрывает поток газов из реактивного сопла и направляет реактивный поток от двигателя к передней части гондолы, в результате чего возникает обратная тяга, используемая дополнительно к торможению колес летательного аппарата.

В зависимости от типа реверсора используют различные средства для осуществления указанного перенаправления потока. Тем не менее, во всех случаях конструкция реверсора содержит подвижные капоты, перемещаемые между раскрытым положением, в котором они открывают в гондоле проход для перенаправленного потока, и убранным положением, в котором они перекрывают указанный проход. Дополнительно подвижные капоты можно использовать для отклонения или просто для приведения в действие иных отклоняющих средств.

В случае, например, реверсоров тяги решетчатого типа подвижные капоты перемещаются по рельсовым направляющим таким образом, что при отведении назад на этапе открывания они обнажают решетки отклоняющих лопастей, установленных в толще гондолы. Имеется система связующих тяг, соединяющая подвижный капот с запирающими створками, раскрываемыми в выпускном канале и перекрывающими выход прямого потока. При этом в случае реверсоров тяги створчатого типа каждый подвижный капот установлен с возможностью блокировки и отклонения потока, следовательно, является активным в процессе указанного перенаправления.

Как правило, такие подвижные капоты приводят в движение посредством гидравлических или пневматических цилиндров, требующих наличия сети для транспортировки находящейся под давлением текучей среды. Такую текучую среду обычно получают либо путем отбора воздуха от турбореактивного двигателя в случае пневматической системы, либо путем отбора жидкости из гидравлической системы летательного аппарата. При этом поддержание работы таких систем требует значительных усилий, поскольку малейшая утечка в гидравлической или пневматической системе может привести к серьезным нарушениям функционирования как реверсора, так и других частей гондолы. Кроме того, вследствие недостатка места в передней раме реверсора установку и защиту такой системы приходится выполнять особенно осторожно и в условиях ограниченного пространства.

В поисках путей устранения различных недостатков, свойственных пневматическим и гидравлическим системам, конструкторы реверсоров тяги предпринимали попытки их замены и оснащения реверсоров в максимально возможной степени электромеханическими актуаторами, отличающимися меньшим весом и большей надежностью. Один из таких реверсоров описан в патентном документе ЕР 0843089.

Надежность и эксплуатационная готовность таких электрических систем являются важными причинами для проведения работ в области разработки электрических приводных систем.

Несмотря на прогресс, достигнутый в этой области, в частности, благодаря разработке способов синхронизации и предотвращения поломок, аварий и других неисправностей, устройства реверса тяги по-прежнему рассматриваются лишь в качестве вспомогательных средств для повышения эффективности торможения, однако еще не сертифицированы в качестве совершенно самостоятельных тормозных систем. Это связано с тем, что торможение является одной из основных функций, в отношении которой вероятность выхода из строя не должна превышать, по правилам авиационной сертификации, 10^-7 на час полета, а не вторичной функцией, для которой вероятность выхода из строя может иметь большее значение.

Таким образом, имеется потребность в создании системы реверса тяги, которая бы обеспечивала повышение эксплуатационной готовности и надежности системы.

Критерий эксплуатационной готовности относится к способности системы реверса тяги к развертыванию для выполнения ею функции повышения эффективности торможения.

Надежность - это мера вероятности функционирования или выхода из строя системы, используемой при определенных условиях и в течение заданного периода времени. В области авиации этот показатель характеризует безопасность работы оборудования.

Одним из технических решений, позволяющих повысить эксплуатационную готовность системы, является повышение надежности компонентов системы.

При этом в настоящее время авиационное оборудование уже разрабатывают с расчетом на достижение оптимальной надежности, и существует потребность в конструктивном решении, позволяющем в еще большей степени повысить его эксплуатационную готовность и надежность.

Для полного или частичного устранения рассмотренных выше недостатков настоящим изобретением предложено устройство реверса тяги, содержащее по меньшей мере один капот, установленный с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением и приводимый в движение по меньшей мере одним актуатором, управляемым по меньшей мере одним электродвигателем, отличающееся тем, что по меньшей мере один электродвигатель подключен по меньшей мере к двум отдельным источникам питания.

Как известно, в общем случае электропитание является наиболее слабым элементом цепи в отношении надежности. Поэтому, если обеспечить каждый электродвигатель, управляющий актуаторами, двойным источником питания, это позволит в весьма существенной степени повысить надежность системы.

Целесообразно подключить каждый электродвигатель к двум отдельным источникам питания.

Предпочтительно, чтобы электродвигатель представлял собой двухобмоточный электродвигатель, каждая из обмоток которого подключена к источнику питания, отдельному от источника питания другой обмотки.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, по меньшей мере один актуатор связан с индивидуальным электродвигателем.

В альтернативном варианте или дополнительно, по меньшей мере один электродвигатель выполнен с возможностью управления по меньшей мере двумя актуаторами.

Целесообразно использовать в качестве устройства реверса тяги устройство реверса тяги с электрической синхронизацией.

Предпочтительно, чтобы первый источник питания был подключен к первому блоку управления и регулирования, при этом второй источник питания был подключен ко второму блоку управления и регулирования, при этом каждый блок управления и регулирования был бы запитан от индивидуального источника питания.

Целесообразно подключить каждый блок управления и регулирования к контроллеру летательного аппарата, выполненному с возможностью подачи команд управления на устройство реверса тяги.

В соответствии с дополнительным вариантом, устройство реверса тяги содержит устройство регулируемого реактивного сопла.

Целесообразно, чтобы подвижный капот выполнял функцию регулируемого реактивного сопла. Такое устройство реверса тяги, в котором сам подвижный капот может выполнять функцию регулируемого реактивного сопла, описан, например, в заявке FR 2902839. Преимущество такой системы состоит в том, что одни и те же цилиндры использованы для приведения в движение подвижного капота в режиме реверса тяги или в режиме регулируемого сопла. За счет повышенной эксплуатационной готовности системы удается добиться того, чтобы функция регулируемого сопла выполнялась цилиндрами устройства реверса тяги.

Кроме того, целесообразно обеспечить возможность переключения источников питания между первым положения управления регулируемым соплом и вторым положением управления реверсом тяги. Подобная система описана, например, в еще не опубликованной заявке FR 08/00772 от 13 февраля 2008 г.

Сущность изобретения станет более понятной по прочтении следующего ниже подробного описания, приводимого со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 - общий схематический вид устройства реверса тяги;

фиг.2 - функциональная схема заявленного устройства реверса тяги;

фиг.3 - схематический вид, иллюстрирующий один из вариантов осуществления изобретения, в соответствии с которым заявленное устройство включает в себя функцию регулируемого реактивного сопла.

Перед тем как перейти к подробному описанию одного из вариантов осуществления, важно уточнить, что описываемое устройство не ограничено отдельным видом реверсора. Хотя устройство проиллюстрировано на примере реверсора тяги решетчатого типа, содержащего подвижные капоты, перемещаемые по рельсовым направляющим, устройство применимо и для реверсоров иного конструктивного исполнения.

На фиг.1 представлен частичный схематический вид гондолы, в состав которой входит реверсор тяги 1. Турбореактивный двигатель не показан.

Указанный реверсор тяги 1 имеет конструкцию, содержащую два полукруглых подвижных капота 2, перемещаемых по рельсовым направляющим (не показаны) с обнажением при этом решеток 3 отклоняющих лопаток, расположенных между подвижными капотами 2 и проходным сечением для перенаправляемого воздушного потока 4. Внутри указанной конструкции размещены блокировочные створки 5, установленные с возможностью поворота и смещения из положения, в котором они не препятствуют прохождению воздушного потока 4, в положение, в котором они по меньшей мере частично блокируют прохождение воздушного потока 4. Для того чтобы согласовать открытие подвижных капотов 2 с положением закрывания блокировочных створок 5, указанные створки механически соединены с подвижным капотом 2 посредством шарниров и системы соединительных рычагов (не показано).

Перемещение подвижных капотов 2 обеспечивает группа электромеханических актуаторов 6, смонтированных на передней раме.

В данном случае каждый подвижный капот 2 приводят в движение посредством трех электромеханических актуаторов 6, каждый из которых снабжен механическим штоком 6b, управляемым соответствующим модулем 6а управления, содержащим электродвигатель.

В качестве электродвигателя использован двухобмоточный электродвигатель 7а, 7b. Согласно изобретению, каждая обмотка запитана от отдельного источника 10а, 10b питания посредством отдельного блока 11а, 11b управления, управляющего питанием каждого электродвигателя по соответствующему силовому каналу (канал а, канал b).

Кроме того, каждый блок 11а, 11b управления подключен к решающему устройству 12а, 12b каждого актуатора 6, что позволяет отслеживать состояние и положение цилиндра и обеспечивать регулирование блоком управления двигателей в соответствии с определенным алгоритмом управления. Это позволяет, в частности, добиться электрической синхронизации актуаторов.

Совершенно очевидно, что передачу устройству реверса тяги команды на открывание и закрывание, а также и других команд осуществляют выше по потоку посредством Полностью Автономного Электроцифрового Контроллера Двигателя (ПАЭКД, FADEC) 13, то есть главного блока управления и командования летательным аппаратом. При этом предпочтительно предусмотреть наличие в ПАЭКД (FADEC) 13 двух управляющих каналов 13а, 13b.

Разумеется, что блоки 11а, 11b управления можно сгруппировать в один блок управления с разделением каналов обработки.

Таким образом, в случае нарушения подачи питания или неисправности одной из схем управления, можно использовать вторую схему управления, обеспечивающую возможность функционирования устройства реверса тяги.

Выбор контроллера 11а, 11b основного органа управления может осуществлять, например, ПАЭКД (FADEC) 13, при этом другой контроллер будет находиться в режиме ожидания.

Кроме того, указанный выбор могут осуществлять сами блоки 11а, 11b управления, с определением при этом основного контроллера и вспомогательного контроллера, либо с соблюдением алгоритма, согласно которому основным контроллером является каждый из контроллеров по очереди и который предусматривает смену при каждом запуске контроллеров, что обеспечивает частое активирование каждого из каналов и минимизирует скрытые отказы.

В случае нарушения работы канала (а или b) основного контроллера вступает в действие контроллер другого канала (b или а), находившийся в режиме ожидания.

Система с фиг.3 иллюстрирует использование изобретения применительно к устройству реверса тяги, содержащему выходную секцию регулируемого реактивного сопла типа описанной, в частности, в патентном документе FR 2902839.

Подобно системе с фиг.2, система с фиг.3 содержит два источника 10а, 10b питания, каждый из которых обеспечивает питание одного из блоков 11а, 11b управления, выполненных с возможностью взаимного обмена информацией по перекрестным каналам 110 связи.

Регулируемое реактивное сопло подвижного капота приводят в движение посредством трех электромеханических актуаторов 6, каждым из которых управляют посредством электродвигателя 107, при этом центральный электродвигатель запитан от двух отдельных источников 107а, 107b питания, при этом для двух боковых электродвигателей предусмотрена двойная запитка от одного и того же блока 11а, 11b управления.

Хотя описание изобретения дано применительно к частному примеру осуществления, совершенно очевидно, что изобретение никоим образом не ограничивается описанным примером и охватывает все технические решения, эквивалентные описанным, а также их комбинации в объеме правовой охраны изобретения.

Устройство реверса тяги содержит по меньшей мере один капот, установленный с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением и приводимый в движение по меньшей мере одним актуатором, управляемым по меньшей мере одним электродвигателем. Каждый электродвигатель подключен по меньшей мере к двум отдельным источникам питания, причем электродвигатель представляет собой двухобмоточный электродвигатель, каждая из обмоток которого подключена к источнику питания, отдельному от источника питания другой обмотки. Изобретение позволяет повысить надежность устройства реверса тяги. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство (1) реверса тяги, содержащее по меньшей мере один капот (2), установленный с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением и приводимый в движение по меньшей мере одним актуатором (6), управляемым по меньшей мере одним электродвигателем, отличающееся тем, что каждый электродвигатель подключен по меньшей мере к двум отдельным источникам (7a, 7b, 107a, 107b) питания, причем электродвигатель представляет собой двухобмоточный электродвигатель, каждая из обмоток которого подключена к источнику (7a, 107a) питания, отдельному от источника (7b, 107b) питания другой обмотки.

2. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере один актуатор (6) связан с индивидуальным электродвигателем.

3. Устройство (1) по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что по меньшей мере один электродвигатель выполнен с возможностью управления по меньшей мере двумя актуаторами (6).

4. Устройство (1) по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что представляет собой устройство реверса тяги с электрической синхронизацией.

5. Устройство (1) по любому из пп.1-2, отличающееся тем, что первый источник (7a) питания подключен к первому (11a) блоку управления и регулирования, при этом второй источник (7b) питания подключен ко второму блоку (11b) управления и регулирования, причем каждый блок управления и регулирования запитан от индивидуального источника (10a, 10b) питания.

6. Устройство (1) по п.5, отличающееся тем, что каждый блок (11a, 11b) управления и регулирования подключен к контроллеру (13) летательного аппарата, выполненному с возможностью подачи команд управления на устройство реверса тяги.

7. Устройство (1) по любому из пп.1, 2, 6, отличающееся тем, что содержит устройство регулируемого реактивного сопла.

8. Устройство (1) по п.7, отличающееся тем, что подвижный капот (2) выполняет функцию регулируемого реактивного сопла.

9. Устройство (1) по п.7, отличающееся тем, что источники питания выполнены с возможностью переключения (120) между первым положением управления регулируемым реактивным соплом и вторым положением управления реверсом тяги.