РЕШЕТЧАТЫЙ ИЛИ КАСКАДНЫЙ РЕВЕРСОР ТЯГИ ДЛЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ САМОЛЕТА И ГОНДОЛА, ОСНАЩЕННАЯ ТАКИМ РЕВЕРСОРОМ ТЯГИ Российский патент 2015 года по МПК F02K1/72 

Изобретение относится к решетчатому или каскадному реверсору тяги для турбореактивного двигателя самолета.

Самолет приводится в движение посредством нескольких турбореактивных двигателей, каждый из которых размещен в гондоле, вмещающей также группу вспомогательных приводных устройств, связанных с ее работой и выполняющих различные функции при включенном и выключенном двигателе. Такие вспомогательные приводные устройства содержат, в частности, механическую систему реверса тяги.

Если говорить конкретнее, гондола имеет, как правило, трубчатую конструкцию. Она содержит воздухозаборник, расположенный перед турбореактивным двигателем, среднюю секцию, охватывающую собой вентилятор турбореактивного двигателя, и заднюю секцию, в которой размещены средства реверса тяги и которая охватывает камеру сгорания турбореактивного двигателя и оканчивается обычно реактивным соплом, выход которого находится ниже по потоку от турбореактивного двигателя.

Современные гондолы рассчитаны на размещение в них двухконтурного турбореактивного двигателя, способного генерировать, посредством вращающихся лопастей вентилятора, поток горячего воздуха (его также называют первичным потоком), выходящий из камеры сгорания турбореактивного двигателя, и холодный ("вторичный") поток воздуха, циркулирующий снаружи турбореактивного двигателя по кольцевому каналу (его также называют "трактом"), образуемому между обтекателем турбореактивного двигателя и внутренней стенкой гондолы. Оба эти воздушных потока выпускаются из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы.

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 кольцевой канал холодного воздушного потока, направляя поток к передней стороне гондолы, в результате чего создается обратная тяга, которая складывается с торможением колес самолета.

Средства, применяемые для осуществления указанной переориентации холодного воздушного потока, варьируются в зависимости от типа реверсора. Тем не менее, во всех случаях реверсор включает в себя капоты, выполненные с возможностью перемещения между выпущенным положением (положением «обратной тяги»), при котором они открывают в гондоле проход для отклоненного потока, и убранным положением (положением «прямой тяги»), при котором они перекрывают указанный проход.

В случае решетчатого реверсора тяги, который еще называют «каскадным», переориентация воздушного потока осуществляется с помощью решеток, при этом капот установлен с возможностью перемещения вдоль оси гондолы, в результате чего он закрывает или открывает указанные решетки. Имеются также дополнительные блокировочные дверцы (называются также створками реверсора), приводимые в действие в ходе перемещения обтекателя, которые обеспечивают перекрытие кольцевого канала циркуляции холодного воздушного потока за решетками, благодаря чему оптимизируется переориентация потока. Подобный реверсор тяги описан, например, в патентном документе US 3262268.

Перемещение подвижного капота между положением прямой тяги и положением обратной тяги обеспечивается силовыми цилиндрами, распределенными по периферии гондолы.

Эти силовые цилиндры традиционно крепятся следующим образом: спереди на какой-либо неподвижной части гондолы, например на передней раме, удерживающей решетки, а сзади - внутри подвижного капота, с помощью согласующих соединительных средств.

Говоря конкретнее, приводные штоки указанных силовых цилиндров проходят через заднюю раму, удерживающую решетки, взаимодействуя с подвижным капотом.

Очевидно, что для соблюдения этого условия необходимо, чтобы указанная задняя рама, удерживающая решетки, имела достаточные радиальные размеры.

Однако в современных гондолах, для которых принимаются меры по снижению аэродинамических потерь, обусловленных наличием смачиваемых поверхностей, линии обтекания оказываются все более плотно сжатыми, потому важно обеспечить возможность уменьшения радиальной толщины указанной задней рамы.

Это значит, что задача настоящего изобретения состоит в разработке средств, позволяющих уменьшить толщину указанной задней рамы, удерживающей решетки.

В рамках решения поставленной задачи предложен решетчатый реверсор тяги для гондолы самолетного двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий:

- переднюю раму, на которой предусмотрена группа решеток;

- капот, установленный с возможностью перемещения между положением прямой тяги, при котором он закрывает указанные решетки, и положением обратной тяги, при котором он открывает эти решетки, причем этот капот содержит по существу кольцевую диафрагму, располагаемую впритык с указанной передней рамой и радиально внутри указанных решеток, когда капот находится в положении прямой тяги;

- створки, установленные на указанной диафрагме с возможностью поворота между положением прямой тяги, при котором они обеспечивают циркуляцию холодного воздуха в сторону задней части реверсора, и положением обратной тяги, при котором они направляют этот холодный воздух к указанным решеткам;

- силовые цилиндры, обеспечивающие перевод указанного капота между положениями прямой и обратной тяги,

характеризующийся тем, что передние концы указанных силовых цилиндров установлены на неподвижной части гондолы, тогда как задние концы этих силовых цилиндров установлены на передней кромке указанной диафрагмы.

Благодаря отличительным признакам изобретения отпадает необходимость проводить силовые цилиндры через заднюю раму, удерживающую решетки, в результате чего диафрагма располагается радиально внутри этой рамы (т.е. под ней).

Таким образом, удается свести к минимуму толщину этой задней рамы, а следовательно, уменьшить и толщину подвижного капота.

Кроме того, учитывая, что силовые цилиндры находятся на линии продолжения диафрагмы, не происходит увеличения габаритов в зоне, находящейся радиально внутри этой диафрагмы (т.е. под ней).

Наконец, следует отметить, что предложенная в изобретении конструкция пригодна также в тех случаях, когда решетки являются самонесущими, т.е. когда нет задней рамы, при этом указанные решетки крепятся только друг к другу и к передней раме.

В соответствии с другими необязательными признаками предложенного реверсора тяги

- указанные силовые цилиндры расположены под решетками;

- указанные силовые цилиндры расположены между решетками;

- оси указанных силовых цилиндров расположены на одной линии с диафрагмой: благодаря этой мере удается добиться оптимального распределения усилий;

- указанная диафрагма имеет переднюю кромку, которая загнута внутрь гондолы и на которой предусмотрены соединительные средства, обеспечивающие крепление задних концов указанных силовых цилиндров;

- на указанной передней кромке предусмотрена также уплотнительная прокладка, установленная с возможностью прижатия к передней раме, когда указанный подвижный капот находится в положении прямой тяги, предпочтительно под силовыми цилиндрами;

- в указанной передней раме выполнена кольцевая канавка, снабженная уплотнительной прокладкой, при этом указанная передняя кромка диафрагмы имеет юбку, выполненную с возможностью вхождения в эту канавку, когда подвижный капот находится в положении прямой тяги;

- в указанной передней раме имеются полости, выполненные с возможностью вмещения задних концов указанных силовых цилиндров и по меньшей мере часть указанных соединительных средств, когда подвижный капот находится в положении прямой тяги.

Предметом изобретения является также гондола, оснащенная описанным выше реверсором тяги.

Другие особенности и преимущества изобретения становятся более понятными из ознакомления с последующим описанием, приведенным со ссылкой на приложенные чертежи, где:

фиг. 1 изображает в осевом сечении зону решеток предлагаемого реверсора, когда он находится в положении прямой тяги;

фиг. 2 изображает реверсор в положении обратной тяги;

фиг. 3 изображает другой вариант предложенного реверсора в положениях прямой и обратной тяги (обозначены, соответственно, сплошными и пунктирными линиями);

фиг. 4 изображает еще один вариант предложенного реверсора в положении обратной тяги.

На всех чертежах одинаковые и сходные компоненты и узлы обозначены одинаковыми или сходными цифровыми позициями.

Рассмотрим вначале фиг. 1 и 2, на которых можно видеть предложенный решетчатый реверсор тяги, расположенный за картером 3 вентилятора двухконтурного турбореактивного двигателя и за связанным с ним капотом 5 вентилятора.

Рассматриваемый реверсор тяги снабжен группой решеток 7, которые закреплены между передней рамой 9 и неподвижной задней рамой 11.

Также предусмотрен подвижный капот 13, имеющий наружную панель 15 и внутреннюю диафрагму 17, который установлен с возможностью перемещения между положением, при котором панель и диафрагма закрывают указанные решетки 7 (фиг. 1), и положением обратной тяги, при котором панель и диафрагма открывают эти решетки (фиг. 2).

Подвижный капот 13 переводится между двумя указанными положениями посредством группы расположенных по периферии гондолы силовых цилиндров 19, корпуса 21 которых закреплены перед передней рамой 9 и приводные штоки 23 которых взаимодействуют с внутренней диафрагмой 17 через соединительное средство 25.

Если говорить точнее, внутренняя диафрагма 17 в своей верхней по потоку зоне имеет кромку 27, загнутую внутрь гондолы, т.е. в направлении оси А этой гондолы.

На передней кромке 27 диафрагмы 17 размещена уплотнительная прокладка 29, которая прижимается к передней раме 9, когда подвижный капот 13 находится в положении прямой тяги, как видно на фиг. 1.

Кроме того, предусмотрена группа створок 31 реверса тяги, установленных на диафрагме 17 с возможностью поворота между положением прямой тяги (фиг. 1), при котором они обеспечивают непрерывность и динамическое взаимодействие с внутренней стенкой 33 подвижного капота 13, и положением обратной тяги (фиг. 2), при котором они перекрывают тракт 35 циркуляции холодного воздуха, ограниченный внутренней стенкой 33 подвижного капота 13 и обтекателем (его часто называют термином IFS от английского Internal Fixed Structure, «неподвижная внутренняя конструкция»), который охватывает мотор турбореактивного двигателя (не показан).

Отметим, что створки 31 реверса тяги приводятся в действие посредством штанг 39, размещенных между этими створками и обтекателем 37. Можно также адаптировать эту конструкцию к любому другому принципу приведения створок в действие, без использования штанг в тракте.

Далее рассматриваются функционирование и преимущества реверсора тяги, основные компоненты которого описаны выше.

В режиме прямой тяги (фиг. 1) холодный воздушный поток циркулирует в тракте 35 в направлении задней части гондолы (показано стрелкой F1), что обеспечивает создание тяги, необходимой для полета самолета.

В положении обратной тяги (фиг. 2) штоки 23 силовых цилиндров 19 выходят из корпусов 21 этих цилиндров, обеспечивая перемещение подвижного капота 13 в сторону задней части гондолы. В результате этого, во-первых, открываются решетки 13 и, во-вторых, створки 31 реверса тяги под действием соответствующих штанг 39 поворачиваются в положение, при котором они перекрывают тракт 35 циркуляции холодного воздуха.

В результате этой операции происходит отклонение холодного воздушного потока, циркулирующего в тракте 35, через решетки 7 в сторону передней части гондолы, как обозначено стрелкой F2.

Указанное отклонение воздуха в сторону передней части гондолы приводит к торможению самолета во время посадки.

Благодаря тому, что силовые цилиндры 19 размещены таким образом, что их приводные штоки 23 взаимодействуют с внутренней диафрагмой 17 подвижного капота 13, устраняется необходимость в проведении этих штоков через заднюю раму 11, как это имеет место в известных конструкциях.

В результате удается получить заднюю раму с минимальной радиальной толщиной е, поскольку нет необходимости выполнять в этой раме специальные отверстия и фасонные вырезы.

Можно даже предусмотреть конструкцию вообще без указанной рамы, в частности в особых ситуациях, когда решетки 7 выполнены самонесущими, т.е. крепятся только к передней раме 9 и друг к другу.

Следует также иметь в виду, что благодаря взаимодействию штоков 23 силовых цилиндров 19 с внутренней диафрагмой 17 предотвращается загромождение этими штоками пространства, находящегося под указанной диафрагмой (т.е. радиально внутри).

Как видно на фиг. 2, конструкция соединительных средств 25 выбрана такой, что в положении прямой тяги они находятся непосредственно перед задней рамой 11, но не взаимодействуют с ней.

В предпочтительном случае ось указанных силовых цилиндров 19 располагается точно на продолжении внутренней диафрагмы 17, благодаря чему обеспечивается оптимальное распределение усилий.

Как показано на фиг. 1, в передней раме 9 выполнены гнезда, т.е. отверстия, в которые может входить соединительное средство 25, когда подвижный капот 13 находится в положении прямой тяги.

В этом положении уплотнительная прокладка 29, зажатая между передней кромкой 27 и передней рамой 9, позволяет добиться полной герметичности тракта 35 циркуляции холодного воздуха по отношению к наружному пространству и, следовательно, предотвратить даже малейшую потерю тяги.

Вариант изобретения, представленный на фиг. 3, отличается от предыдущего варианта, главным образом тем, что уплотнительная прокладка 29 расположена здесь в кольцевой канавке, выполненной внутри передней рамы 9, при этом передняя кромка 27 внутренней диафрагмы 17 снабжена юбкой 43, которая в положении прямой тяги заходит в канавку 41, сжимая при этом прокладку 29.

В соответствии с вариантом, показанным на фиг. 4, силовой цилиндр 19 располагается несколько ближе к наружной части гондолы, настолько, чтобы он мог взаимодействовать с объемом, ограниченным решетками 7. В этом случае между решетками 7 предусмотрены интервалы, с тем чтобы обеспечить возможность прохождения приводного штока 23 указанного силового цилиндра 19.

Форма соединительного средства 25 выбирается при этом такой, чтобы обеспечить надлежащее соединение конца приводного штока 23 силового цилиндра с передней кромкой 27 внутренней диафрагмы 17.

Очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается описанными выше и показанными на чертежах вариантами его осуществления, которые представлены лишь в качестве иллюстрирующих примеров.

Решетчатый реверсор тяги для гондолы самолетного двухконтурного турбореактивного двигателя содержит переднюю раму, имеющую группу решеток, капот, створки и силовые цилиндры. Капот имеет наружную панель и внутреннюю диафрагму и установлен с возможностью перемещения между положением прямой тяги, при котором наружная панель и внутренняя диафрагма закрывают решетки, и положением обратной тяги, при котором наружная панель и внутренняя диафрагма открывают эти решетки. Диафрагма выполнена кольцевой и расположена впритык с передней рамой и радиально внутри решеток, когда капот находится в положении прямой тяги. Створки установлены на диафрагме с возможностью поворота между положением прямой тяги, при котором они обеспечивают циркуляцию холодного воздуха в сторону задней части реверсора, и положением обратной тяги, при котором они направляют этот холодный воздух к решеткам. Силовые цилиндры обеспечивают перевод капота между положениями прямой и обратной тяги, причем передние концы указанных силовых цилиндров установлены на неподвижной части гондолы, а задние концы - на передней кромке диафрагмы. Диафрагма имеет переднюю кромку, которая загнута внутрь гондолы и на которой предусмотрены соединительные средства, обеспечивающие крепление задних концов силовых цилиндров. Другое изобретение группы относится к гондоле самолетного двухконтурного турбореактивного двигателя, оснащенной указанным выше реверсором тяги. Группа изобретений позволяет уменьшить толщину подвижного капота. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Решетчатый реверсор тяги для гондолы самолетного двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий:
- переднюю раму (9), на которой предусмотрена группа решеток (7);
- капот (13), имеющий наружную панель (15) и внутреннюю диафрагму (17) и установленный с возможностью перемещения между положением прямой тяги, при котором указанная наружная панель и указанная внутренняя диафрагма закрывают указанные решетки (7), и положением обратной тяги, при котором указанная наружная панель и указанная внутренняя диафрагма открывают эти решетки (7), причем диафрагма (17) является по существу кольцевой и расположена впритык с указанной передней рамой (9) и радиально внутри указанных решеток (7), когда капот (13) находится в положении прямой тяги;
- створки (31), установленные на указанной диафрагме (17) с возможностью поворота между положением прямой тяги, при котором они обеспечивают циркуляцию холодного воздуха (F1) в сторону задней части реверсора, и положением обратной тяги, при котором они направляют этот холодный воздух (F2) к указанным решеткам (7);
- силовые цилиндры (19), обеспечивающие перевод указанного капота (13) между положениями прямой и обратной тяги, причем передние концы указанных силовых цилиндров (19) установлены на неподвижной части гондолы, тогда как задние концы этих силовых цилиндров установлены на передней кромке (27) указанной диафрагмы (17), отличающийся тем, что указанная диафрагма (17) имеет переднюю кромку (27), которая загнута внутрь гондолы и на которой предусмотрены соединительные средства (25), обеспечивающие крепление задних концов указанных силовых цилиндров (19).

2. Реверсор тяги по п. 1, отличающийся тем, что указанные силовые цилиндры (19) расположены под решетками (7).

3. Реверсор тяги по п. 1, отличающийся тем, что указанные силовые цилиндры (19) расположены между решетками (7).

4. Реверсор тяги по п. 2, отличающийся тем, что оси указанных силовых цилиндров (19) расположены на одной линии с диафрагмой (17).

5. Реверсор тяги по п. 1, отличающийся тем, что на указанной передней кромке (27) также предусмотрена уплотнительная прокладка (29), установленная с возможностью прижатия к передней раме (9), когда указанный подвижный капот (13) находится в положении прямой тяги.

6. Реверсор тяги по п. 1, отличающийся тем, что в указанной передней раме (9) выполнена кольцевая канавка (41), снабженная уплотнительной прокладкой (29), при этом указанная передняя кромка (27) диафрагмы имеет юбку (43), выполненную с возможностью вхождения в эту канавку (41), когда указанный подвижный капот (13) находится в положении прямой тяги.

7. Реверсор тяги по п. 1, отличающийся тем, что в указанной передней раме (9) имеются полости, выполненные с возможностью вмещения задних концов указанных силовых цилиндров (19) и по меньшей мере часть указанных соединительных средств (25), когда указанный подвижный капот (13) находится в положении прямой тяги.

8. Гондола самолетного двухконтурного турбореактивного двигателя, оснащенная реверсором тяги по любому из предшествующих пунктов.