РЕВЕРС ТЯГИ ГОНДОЛЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, СОДЕРЖАЩИЙ РЕШЕТКИ, ЧАСТИЧНО ВСТРОЕННЫЕ В КАПОТЫ, И ГОНДОЛА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2018 года по МПК F02K1/72 

Изобретение относится к реверсу тяги для гондолы летательного аппарата, предназначенной для установки в ней турбореактивного двигателя, а также к гондоле летательного аппарата, оснащенной таким реверсом тяги.

Силовые установки летательных аппаратов содержат гондолу, образующую в основном круглый наружный кожух, внутри которого находится турбореактивный двигатель, расположенный вдоль продольной оси этой гондолы.

В турбореактивный двигатель с входной или передней стороны поступает холодный воздух, а с выходной или задней стороны из него выходят горячие газы, образующиеся при сгорании топлива и создающие определенную тягу. В случае двухконтурных турбореактивных двигателей лопатки вентилятора, расположенные вокруг этого турбореактивного двигателя, создают сильный поток холодного воздуха второго контура вдоль кольцевого тракта потока, который проходит между двигателем и гондолой и создает сильную дополнительную тягу.

Некоторые гондолы содержат систему реверса тяги, которая, по меньшей мере, частично закрывает кольцевой тракт потока холодного воздуха и перенаправляет поток второго контура вперед, создавая тягу торможения летательного аппарата.

Известный реверс тяги, раскрытый, в частности, в документе US5228641А, содержит решетки, закрепленные на переднем шпангоуте и находящиеся в толщине подвижных капотов при закрытом реверсе. Створки, расположенные под решетками, содержат передний конец, соединенный с подвижным капотом через шарнир, и задний конец, соединенный через штангу, которая проходит назад по направлению к соединительному плечу и возвращается вперед для крепления на переднем шпангоуте.

Движение назад подвижных капотов приводит к повороту тяг и их створок, которые опускаются в кольцевой тракт потока, чтобы его перекрыть.

Реверс этого типа, содержащий решетки и створки с их системами управления, расположенные в подвижных капотах при закрытом реверсе, создают проблемы габарита, которые требуют ограничения размеров решеток, чтобы они могли заходить в эти капоты, или требует большей толщины капотов. Аэродинамическая характеристика решеток или профилирование капотов не являются оптимизированными.

Задачей изобретения является устранение этих недостатков предшествующего уровня техники.

Для этого реверс тяги гондолы турбореактивного двигателя согласно изобретению содержит подвижные капоты, которые отходят назад от переднего шпангоута под действием приводной системы, заставляя через механизм управления поворачиваться створки, чтобы, по существу, закрыть кольцевой тракт потока холодного воздуха, и открывая решетки, расположенные вокруг этого тракта потока, в которые заходит холодный воздух и которые перенаправляют его вперед, при этом, когда реверс закрыт, решетки частично находятся в капотах, причем реверс содержит приводную систему, перемещающую решетки назад с ходом, меньшим по отношению к ходу капота.

Преимуществом такого реверса тяги является то, что, поскольку решетки только частично заходят в подвижные капоты, небольшой радиальной толщины капотов достаточно, чтобы внутрь них могли зайти эта часть решеток, а также створки с их механизмами управления.

Кроме того, связав механизм управления одновременно с капотами и с решетками, можно использовать относительное движение между этими двумя элементами для приведения в действие створок, что позволяет лучше интегрировать этот механизм в капот и отказаться от использования элемента, который пересекает поток холодного воздуха, чтобы опереться на неподвижную внутреннюю конструкцию.

Реверс тяги согласно изобретению может также иметь одну или несколько следующих особенностей, которые могут быть скомбинированы между собой.

Предпочтительно каждая створка соединена с решетками через направляющую ось.

Предпочтительно каждая створка соединена с капотом через тягу, содержащую на своих концах шарниры. Таким образом, получают простой и эффективный приводной механизм управления поворотом.

В частности, решетка, находящаяся над створкой, может содержать лапку, направленную радиально внутрь и выходящую в кольцевой тракт потока, заканчиваясь направляющей осью, при этом передний шарнир тяги расположен радиально снаружи этой направляющей оси, когда реверс закрыт.

Предпочтительно задний шарнир тяги закреплен на опоре, которая может отделяться от капота радиальным перемещением наружу этого капота. Таким образом, можно просто и быстро открывать капот, не отделяя его от механизма управления.

В частности, опора соединена с капотом через расположенный радиально установочный штифт, который заходит в соответствующую выемку.

В варианте соединение между опорой и капотом может содержать систему кулис, перемещающуюся скольжением в радиальном направлении, которая непрерывно поддерживает контакт между этими двумя элементами во время открывания капота.

Предпочтительно передний шпангоут содержит сверху и снизу прохода для решеток уплотнительные прокладки, которые обращены в заднем направлении и на которые опираются соответствующие поверхности пластин, закрепленных на этих решетках, когда реверс тяги закрыт. Это позволяет улучшить работу прямого потока и ограничить утечки потока в этом соединении.

Предпочтительно приводная система осуществляет два разных хода капота и решеток, которые являются пропорциональными. Это позволяет получить меньший ход решетки по отношению к ходу капота.

Предпочтительно приводная система содержит два механических силовых цилиндра типа шариковинтовой передачи, которые осуществляют два разных хода при приведении в действие от одного привода. Таким образом, можно использовать один привод для получения этих двух разных ходов.

Приводная система может содержать приводной вал, приводящий во вращение две пары конических шестерен, каждая из которых вращает винт двух расположенных параллельно силовых цилиндров. Эта особенность позволяет использовать два силовых цилиндра простой конструкции, имеющих разных ходы.

В варианте приводная система может содержать два концентричных механических силовых цилиндра, содержащих общий винт с наружной резьбой и с внутренней резьбой в проходном отверстии для приведения в действие каждого силового цилиндра. Эта особенность позволяет использовать очень компактный узел из двух силовых цилиндров.

Предпочтительно реверс тяги содержит привод для приведения в действие нескольких приводных систем, распределенных по контуру гондолы, через гибкий приводной вал. Таким образом, обеспечивают идеальную синхронизацию между различными силовыми цилиндрами, распределенными вокруг гондолы, при помощи одного экономичного привода.

Объектом изобретения является также гондола турбореактивного двигателя, содержащая реверс тяги, имеющий любую из вышеупомянутых особенностей.

Изобретение и его другие особенности и преимущества будут более очевидны из последующего описания, представленного в качестве примера, со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 показан реверс согласно изобретению, находящийся в закрытом положении, схематичный вид в осевом разрезе;

на фиг. 2 – этот реверс, находящийся в положении реверсирования, схематичный вид в осевом разрезе;

на фиг. 3 – этот реверса, имеющий боковой проем в капоте для операций обслуживания, схематичный вид в осевом разрезе;

на фиг. 4 – первый тип приводной системы для этого реверса;

на фиг. 5 – второй тип приводной системы для этого реверса.

На фиг. 1 показана задняя часть гондолы турбореактивного двигателя, содержащая передний шпангоут 2, закрепленный на конструкции, находящейся на входе этой части, и подвижные капоты 10, установленные сзади этого шпангоута.

Задняя часть гондолы закрыта двумя подвижными капотами 10, каждый из которых образует половину окружности в поперечной плоскости. Каждый капот 10 направляется в осевом направлении продольными направляющими средствами, которые обеспечивают перемещение скольжением в заднем направлении под действием приводов, которые не показаны, опираясь на неподвижную конструкцию, соединенную с передним шпангоутом 2. Капоты 10 содержат систему блокировки в закрытом положении, которая не показана.

В варианте гондола может содержать единственный подвижный капот 10, образующий кольцо в поперечной плоскости, который точно так же перемещается скольжением назад для открывания реверса тяги.

Кольцевой тракт 4 потока второго контура имеет радиально наружный контур, содержащий створки 8, установленные на внутренней поверхности подвижных капотов 10 таким образом, чтобы обеспечивать аэродинамическую непрерывность, и радиально внутренний контур, образованный неподвижной внутренней конструкцией 6.

Решетки 12, расположенные вокруг кольцевого тракта 4 потока, образуют венец, содержащий при закрытом реверсе большую входную часть, интегрированную в передний шпангоут 2, и меньшую выходную часть, интегрированную в гнездо, находящееся в передней части капотов 10. Решетки могут перемещаться скольжением в заднем направлении через отверстия переднего шпангоута 2.

Приводы реверса тяги, которые могут быть гидравлическими, электрическими или пневматическими, выполняют одновременно, как показано на фиг. 2, большой ход D1 перемещения капотов 10 назад для их полного открывания, и меньший ход D2 перемещения решеток 12 назад для их полного выхода из переднего шпангоута 2. Таким образом, получают относительный ход D3, при котором решетки 12 перемещаются назад относительно капота 10, который равен разности между ходами D1 и D2.

Решетка 12, находящаяся над створкой 8, содержит лапку, направленную радиально внутрь и выходящую в кольцевой тракт 4 потока, заканчиваясь направляющей осью 26 для обеспечения начала ее поворота в заднем направлении.

Для каждой створки 8 поворотный механизм включает в себя тягу 20, содержащую сзади шарнир 22, закрепленный внутри капота 10 сразу сзади гнезда, в которое заходят решетки 12, и спереди шарнир 24, закрепленный на этой створке в точке спереди и немного сверху направляющей оси 26 при закрытом реверсе тяги.

Таким образом, когда капот 10 отходит назад, относительный ход D3 между этим капотом и решеткой 12 приводит к тому, что тяга 20 тянет створку 8 своим передним шарниром 24, заставляя эту створку поворачиваться вокруг ее направляющей оси 26. В конце хода капота 10 относительный ход D3 приводит к, по существу, вертикальному положению створок 8, чтобы перекрыть большую часть кольцевого тракта 4 потока, причем эти створки отклоняют воздушный поток радиально наружу через решетки 12, которые направляют этот поток вперед.

Таким образом, получают надежный и экономичный механизм, который не содержит средства, полностью пересекающие кольцевой тракт 4 потока, и который выходит в незначительной степени в этот тракт потока с хорошим интегрированием в капот 10, очень просто обеспечивая при этом поворот створок 8.

Сверху и снизу прохода для решеток 12 передний шпангоут 2 содержит кольцевую уплотнительную прокладку 28, обращенную назад и проходящую вокруг гондолы, на которую, когда реверс тяги закрыт, опираются две соответствующие поверхности пластин, закрепленных сверху и снизу этих решеток.

На фиг. 3 показан задний шарнир 22 тяги 20, соединенный с опорой 32, содержащей выемку, в которую заходит установочный штифт 30, закрепленный на капоте 10 и обращенный радиально внутрь, причем этот штифт может перемещаться скольжением относительно этой опоры только в радиальном направлении. Таким образом, опора 32, соединенная с приводной системой, приводит в действие через свой штифт 30 капот 10, когда он отходит назад для открывания реверса тяги, но, с другой стороны, отсоединяется от капота, когда этот капот открывается, поворачиваясь радиально наружу, для осуществления операций обслуживания в гондоле.

Таким образом, можно просто реализовать соединение между капотами 10, которые могут открываться, и механизмы привода створок 8, которые остаются на месте во время этого открывания.

В варианте соединение между опорой 32 и капотом 10 может содержать систему кулис, перемещающуюся скольжением в радиальном направлении, которая непрерывно поддерживает контакт между этими двумя элементами во время открывания капота.

На фиг. 4 представлена приводная система, позволяющая синхронно перемещать соединенную с капотами 10 опору 32 посредством первого силового цилиндра 54, а также перемещать решетки 12 посредством второго силового цилиндра 56, содержащая вращающийся вал 40, приводимый во вращение приводом, который может быть электрическим, гидравлическим или пневматическим.

В случае первого силового цилиндра 54 приводной вал 40 вращает через первую пару конических шестерен 42 винт 44, на наружной резьбе которого навинчена гайка 46, соединенная с длинной втулкой 48, охватывающей этот винт, которая заблокирована во вращении. Вращение винта 44 приводит к осевому перемещению гайки 46 и длинной втулки 48, которая содержит на своем конце, противоположном паре шестерен 42, соединение 50, связанное с капотами 10.

Точно так же, в случае второго силового цилиндра 56 приводной вал 40 вращает через вторую пару конических шестерен 42 винт 44, содержащий на своей наружной резьбе гайку 46, соединенную с короткой втулкой 52, охватывающей этот винт, которая заблокирована во вращении. Эта короткая втулка 52 содержит на своем конце, противоположном паре шестерен 42, соединение 50, связанное с решетками 12.

Предпочтительно соединения 50 имеют степени свободы, чтобы избегать слишком статичного монтажа, создающего большие механические напряжения в компонентах.

Предпочтительно системы шарикового ходового винта содержат внутри каждой гайки 46 элементы качения на резьбе винтов 44, такие как шарики или ролики, чтобы получить соединение без зазора с незначительным трением и с высоким КПД.

Таким образом, при помощи этой системы шарикового ходового винта получают простые и эффективные механические силовые цилиндры 54, 56, преобразующие движение вращения одного и того же привода в два поступательных движения, обеспечивающих разные ходы, которые являются пропорциональными.

Для выполнения разных ходов двух силовых цилиндров можно расположить пару конических шестерен 42 на втором силовом цилиндре 56, который имеет большее понижающее передаточное отношение, чем первый силовой цилиндр 54, для более медленного вращения винта 44. Можно также использовать винт 44 с меньшим шагом, который обеспечивает осевое перемещение внутренней гайки 46 при таком же вращении этого винта.

В частности, можно использовать единый привод, соединенный с гибким приводным валом 40, который приводит в действие различные приводные системы, распределенные по контуру гондолы, чтобы синхронно перемещать скольжением все капоты 10 и решетки 12.

На фиг. 5 показан двойной силовой цилиндр 60, содержащий два концентричных силовых цилиндра, имеющих общий винт 44, приводимый во вращение одной парой конических шестерен 42, вращаемых валом 40.

Винт 44 имеет наружную резьбу, на которую навинчена наружная гайка 46, закрепленная на короткой наружной втулке 52, на конце которой находится соединение 50, связанное с решетками 12.

Винт 44 является полым и имеет внутреннюю резьбу, на которой находится внутренняя гайка 62, закрепленная на длинном штоке 64, на конце которого, противоположном паре шестерен 42, находится соединение 50, связанное с капотами 10. Короткая наружная втулка 52, а также длинный шток 64 заблокированы во вращении.

Точно так же, ход короткой втулки 52 меньше, чем ход длинного штока 64, при одинаковом вращении полого винта 44, благодаря двум разным шагам внутренней и наружной резьбы этого винта.

Дополнительно шток 64 может содержать на своей части, заходящей в винт 44, соединение 66, обеспечивающее небольшую степень свободы, чтобы избегать слишком статичного монтажа этого штока, создающего большие напряжения.

Таким образом, реализуют очень компактную приводную систему, которая может тоже иметь высокий КПД, благодаря гайкам 64, 62, содержащим элементы качения.

В целом, расчеты для реверса тяги согласно изобретению показывают уменьшение массы гондолы примерно на 50 кг и расхода примерно на 0,3%. Исключение тяг, пересекающих кольцевой тракт 4 потока холодного воздуха, для маневрирования створками 8 тоже дает уменьшение расхода примерно на 0,1%.

Кроме того, заявленный реверс тяги позволяет легко применять единый капот 10, имеющий замкнутый кольцевой контур, вместо двух полукапотов, что позволяет уменьшить массу гондолы примерно на 150 кг и расход примерно на 1%.

Реверс тяги гондолы турбореактивного двигателя содержит подвижные капоты и приводную систему. Подвижные капоты отходят назад от переднего шпангоута под действием приводной системы, заставляя через механизм управления поворачиваться створки, чтобы закрыть кольцевой тракт потока холодного воздуха, и открывая решетки, расположенные вокруг этого тракта потока, в которые заходит холодный воздух и которые перенаправляют его вперед, при этом, когда реверс закрыт, решетки частично находятся в капотах. Приводная система перемещает решетки назад с ходом, меньшим по отношению к ходу капота, а каждая створка соединена с решетками через направляющую ось. Другое изобретение группы относится к гондоле турбореактивного двигателя, содержащей указанный выше реверс тяги. Группа изобретений позволяет снизить толщину подвижного капота реверса тяги. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Реверс тяги гондолы турбореактивного двигателя, содержащий подвижные капоты (10), которые отходят назад от переднего шпангоута (2) под действием приводной системы, заставляя через механизм управления поворачиваться створки (8), чтобы, по существу, закрыть кольцевой тракт (4) потока холодного воздуха, и открывая решетки (12), расположенные вокруг этого тракта потока, в которые заходит холодный воздух и которые перенаправляют его вперед, при этом, когда реверс закрыт, решетки (12) частично находятся в капотах (10), отличающийся тем, что содержит приводную систему, перемещающую решетки назад с ходом, меньшим по отношению к ходу капота, и тем, что каждая створка (8) соединена с решетками (12) через направляющую ось (26).

2. Реверс тяги по п. 1, отличающийся тем, что каждая створка (8) соединена с капотом (10) через тягу (20), содержащую на своих концах шарниры (22, 24).

3. Реверс тяги по п. 2, отличающийся тем, что решетка (12), находящаяся над створкой (8), содержит лапку, направленную радиально внутрь и выходящую в кольцевой тракт (4) потока, заканчиваясь направляющей осью (26), при этом передний шарнир (24) тяги (20) расположен радиально снаружи этой направляющей оси, когда реверс закрыт.

4. Реверс тяги по п. 2 или 3, отличающийся тем, что задний шарнир (22) тяги (20) закреплен на опоре (32), которая может отделяться от капота (10) радиальным перемещением наружу этого капота.

5. Реверс тяги по п. 4, отличающийся тем, что опора (32) соединена с капотом (10) через расположенный радиально установочный штифт (30), который заходит в соответствующую выемку.

6. Реверс тяги по п. 4, отличающийся тем, что соединение между опорой (32) и капотом (10) содержит систему кулис, перемещающуюся скольжением в радиальном направлении, которая непрерывно поддерживает контакт между этими двумя элементами во время открывания капота.

7. Реверс тяги по любому из пп. 1–3, 5, 6, отличающийся тем, что передний шпангоут (2) содержит сверху и снизу прохода для решеток (12) уплотнительные прокладки (28), которые обращены в заднем направлении и на которые опираются соответствующие поверхности пластин, закрепленных на этих решетках, когда реверс тяги закрыт.

8. Реверс тяги по п. 4, отличающийся тем, что передний шпангоут (2) содержит сверху и снизу прохода для решеток (12) уплотнительные прокладки (28), которые обращены в заднем направлении и на которые опираются соответствующие поверхности пластин, закрепленных на этих решетках, когда реверс тяги закрыт.

9. Реверс тяги по любому из пп. 1–3, 5, 6, 8, отличающийся тем, что приводная система осуществляет два разных хода капота (10) и решеток (12), которые являются пропорциональными.

10. Реверс тяги по п. 4, отличающийся тем, что приводная система осуществляет два разных хода капота (10) и решеток (12), которые являются пропорциональными.

11. Реверс тяги по п. 7, отличающийся тем, что приводная система осуществляет два разных хода капота (10) и решеток (12), которые являются пропорциональными.

12. Реверс тяги по п. 9, отличающийся тем, что приводная система содержит два механических силовых цилиндра (54, 56) типа шариковинтовой передачи, которые осуществляют два разных хода при приведении в действие от одного привода (40).

13. Реверс тяги по п. 10 или 11, отличающийся тем, что приводная система содержит два механических силовых цилиндра (54, 56) типа шариковинтовой передачи, которые осуществляют два разных хода при приведении в действие от одного привода (40).

14. Реверс тяги по п. 12, отличающийся тем, что приводная система содержит приводной вал (40), приводящий во вращение две пары конических шестерен (42), каждая из которых вращает винт (44) двух расположенных параллельно силовых цилиндров (54, 56).

15. Реверс тяги по п. 13, отличающийся тем, что приводная система содержит приводной вал (40), приводящий во вращение две пары конических шестерен (42), каждая из которых вращает винт (44) двух расположенных параллельно силовых цилиндров (54, 56).

16. Реверс тяги по п. 12, отличающийся тем, что приводная система содержит два концентричных механических силовых цилиндра (60), содержащих общий винт (44) с наружной резьбой и с внутренней резьбой в проходном отверстии для приведения в действие каждого силового цилиндра.

17. Реверс тяги по п. 13, отличающийся тем, что приводная система содержит два концентричных механических силовых цилиндра (60), содержащих общий винт (44) с наружной резьбой и с внутренней резьбой в проходном отверстии для приведения в действие каждого силового цилиндра.

18. Реверс тяги по любому из пп. 1–3, 5, 6, 8, 10–12, 14–17, отличающийся тем, что содержит привод для приведения в действие нескольких приводных систем, распределенных по контуру гондолы, через гибкий приводной вал (40).

19. Реверс тяги по п. 4, отличающийся тем, что содержит привод для приведения в действие нескольких приводных систем, распределенных по контуру гондолы, через гибкий приводной вал (40).

20. Реверс тяги по п. 7, отличающийся тем, что содержит привод для приведения в действие нескольких приводных систем, распределенных по контуру гондолы, через гибкий приводной вал (40).

21. Реверс тяги по п. 9, отличающийся тем, что содержит привод для приведения в действие нескольких приводных систем, распределенных по контуру гондолы, через гибкий приводной вал (40).

22. Реверс тяги по п. 13, отличающийся тем, что содержит привод для приведения в действие нескольких приводных систем, распределенных по контуру гондолы, через гибкий приводной вал (40).

23. Гондола турбореактивного двигателя, содержащая реверс тяги, отличающаяся тем, что реверс тяги является реверсом тяги по любому из пп. 1–22.