ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО БЫСТРОЙ РЕАКТИВАЦИИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, СТРУКТУРА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ МНОГОМОТОРНОГО ВЕРТОЛЕТА, ОБОРУДОВАННОЙ ТАКИМ УСТРОЙСТВОМ, И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ ВЕРТОЛЕТ Российский патент 2019 года по МПК F01D19/00 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к автономному пневматическому устройству быстрой реактивации газотурбинного двигателя. Изобретение относится также к структуре силовой установки многомоторного, в частности, двухмоторного или трехмоторного вертолета, оснащенной по меньшей мере одним таким устройством быстрой реактивации. Изобретение относится также к вертолету, содержащему силовую установку, имеющую такую структуру.

2. Предшествующий уровень техники

Как известно, двухмоторный или трехмоторный вертолет содержит силовую установку, включающую в себя два или три газотурбинных двигателя, при этом каждый газотурбинный двигатель содержит газогенератор и свободную турбину, вращаемую газогенератором и неподвижно соединенную с выходным валом. Выходной вал каждой свободной турбины выполнен с возможностью приведения в движение коробки передачи мощности, которая, в свою очередь, вращает несущий винт вертолета, снабженный лопастями с изменяющимся шагом.

Известно, что газотурбинные двигатели вертолета работают в режимах, которые зависят от условий полета вертолета. В дальнейшем тексте описания вертолет будет считаться в ситуации полета на крейсерской скорости, если он летит в нормальных условиях в течение всех фаз полета, кроме переходных фаз взлета, набора высоты, посадки или полета в режиме висения. В дальнейшем тексте вертолет будет считаться в критической ситуации полета, если ему необходима полная имеющаяся в наличии мощность, то есть в переходных фазах взлета, набора высоты, посадки и в режиме, в котором один из газотурбинных двигателей вышел из строя и который обозначают английским сокращением OEI (One Engine Inoperative).

Известно, что, когда вертолет находится в ситуации полета на крейсерской скорости, газотурбинные двигатели работают на низких уровнях мощности ниже их постоянной максимальной мощности. Эти низкие уровни мощности характеризуются удельным расходом (далее Cs), определяемым как соотношение между часовым расходом топлива на камеру сгорания газотурбинного двигателя и механической мощностью, выдаваемой этим газотурбинным двигателем, и превышающим примерно на 30% Cs максимальной мощности взлета, то есть характеризуются перерасходом топлива в полете на крейсерской скорости.

Кроме того, газотурбинные двигатели вертолета спроектированы с превышением параметров для обеспечения поддержания вертолета в полете в случае неисправности одного из двигателей. Эта ситуация полета соответствует вышеупомянутому режиму OEI. Эта ситуация полета возникает в результате потери двигателя и характеризуется тем, что каждый работающий двигатель выдает мощность гораздо выше своей номинальной мощности, чтобы вертолет смог преодолеть опасную ситуацию и затем продолжить свой полет.

С другой стороны, газотурбинные двигатели выполнены также с превышением параметров для обеспечения полета во всей области полета, предусмотренной владельцем компании, и в частности, полета на больших высотах и в жаркую погоду. Эти очень критические точки полета, в частности, когда вертолет имеет массу, близкую к максимальной взлетной массе, встречаются только в некоторых случаях эксплуатации.

Недостатком этих газотурбинных двигателей с превышением параметров являются большая масса и большой расход топлива. Чтобы уменьшить этот расход во время полета на крейсерской скорости, предусмотрен перевод одного из газотурбинных двигателей во время полета в так называемый дежурный режим. При этом активный двигатель или активные двигатели работают на более высоких уровнях мощности, чтобы обеспечивать всю необходимую мощность, и, следовательно, на более благоприятных уровнях Cs.

В заявках FR1151717 и FR1359766 заявители предложили способы оптимизации удельного расхода газотурбинных двигателей вертолета за счет возможности перевода по меньшей мере одного газотурбинного двигателя в режим стабилизированной мощности, называемый постоянным режимом, и по меньшей мере одного газотурбинного двигателя в специальный дежурный режим, из которого он может выйти к экстренном порядке или в нормальном порядке в зависимости от необходимости. Выход из дежурного режима называют нормальным, когда изменение ситуации полета требует активации газотурбинного двигателя, находящегося в дежурном режиме, например, когда вертолет должен перейти из ситуации полета на крейсерской скорости к фазе посадки. Такой нормальный выход из дежурного режима происходит в течение времени от 10 с до 1 мин. Выход из дежурного режима называют быстрым, когда происходит поломка или возникает нехватка мощности активного двигателя или когда условия полета внезапно становятся сложными. Такой быстрый выход из дежурного режима длится менее 10 с.

Выход из дежурного режима газотурбинного двигателя осуществляют, например, при помощи блока повторного запуска газотурбинного двигателя, связанного с устройством хранения энергии, такого как электрохимическое устройство хранения типа литий-ионной батареи или электростатическое устройство хранения типа суперконденсатора, которое позволяет выдать на газотурбинный двигатель энергию, необходимую для реактивации и быстрого достижения номинального режима работы.

Такой блок быстрой реактивации газотурбинного двигателя в дежурном режиме значительно увеличивает общую массу газотурбинного двигателя. Таким образом, выигрыш в расходе топлива, полученный за счет перевода газотурбинного двигателя в дежурный режим, частично теряется из-за дополнительного веса при использовании устройства реактивации и соответствующего устройства хранения энергии, в частности, когда каждый газотурбинный двигатель снабжен таким устройством экстренной реактивации.

Кроме того, эти электротехнические компоненты могут зависеть от электрической архитектуры вертолета, на котором они установлены.

Авторы изобретения попытались решить априорно несовместимые проблемы, которыми являются возможность перевести вертолет в фазу экономичного полета, то есть перевести по меньшей мере один газотурбинный двигатель в дежурный режим, избегая при этом слишком большого увеличения массы всей силовой установки и одновременно обеспечивая быстрый выход из дежурного режима.

Иначе говоря, авторы изобретения поставили перед собой задачу предложить новое устройство быстрой реактивации газотурбинного двигателя и новую структуру силовой установки двухмоторного или трехмоторного вертолета.

3. Задачи изобретения

Изобретение призвано предложить устройство быстрой реактивации газотурбинного двигателя, которое позволяет устранить недостатки известных решений.

Изобретение призвано также предложить новую структуру силовой установки многомоторного вертолета.

Изобретение призвано также предложить структуру силовой установки многомоторного вертолета, которая обеспечивает перевод в дежурный режим газотурбинного двигателя и его быструю реактивацию.

Изобретение призвано предложить также, по меньшей мере в варианте выполнения, структуру, которая имеет приемлемые массу и объем, чтобы ее можно было использовать на вертолете.

Изобретение призвано предложить также, по меньшей мере в варианте выполнения, структуру, которая имеет более низкую стоимость, чем известные структуры, при такой же эффективности.

Изобретение призвано также предложить способ быстрой реактивации газотурбинного двигателя.

4. Сущность изобретения

В связи с этим объектом изобретения является устройство быстрой реактивации газотурбинного двигателя вертолета, отличающееся тем, что содержит:

- пневматическую турбину, механически связанную с упомянутым газотурбинным двигателем для его приведения во вращение с целью обеспечения его реактивации,

- пневматический аккумулятор, связанный с упомянутой пневматической турбиной через пневматический контур питания газом под давлением упомянутой пневматической турбины,

- управляемый пневматический вентиль быстрого открывания, установленный на пневматическом контуре между упомянутым аккумулятором и упомянутой пневматической турбиной и выполненный с возможностью перехода по команде по меньшей мере в одно открытое положение, в котором газ может питать упомянутую пневматическую турбину, что обеспечивает реактивацию упомянутого газотурбинного двигателя, или в закрытое положение, в котором упомянутая пневматическая турбина перестает получать питание газом под давлением.

Таким образом, в заявленном устройстве реактивации газотурбинного двигателя предусмотрено пневматическое устройство, предпочтительно полностью независимое от электрической сети вертолета, на котором устанавливают такой газотурбинный двигатель, для обеспечения реактивации газотурбинного двигателя.

Заявленное устройство быстрой реактивации газотурбинного двигателя в основном предназначено для быстрой реактивации дежурного газотурбинного двигателя, чтобы он мог быстро выйти из дежурного режима, в котором находился, с целью возобновления производства механической мощности. Согласно другому варианту применения, устройство быстрой реактивации может также выполнять роль устройства запуска газотурбинного двигателя, то есть запуска газотурбинного двигателя без его предварительного перевода в дежурный режим. Вместе с тем, в дальнейшем описании в основном будет рассмотрено использование заявленного устройства в качестве устройства реактивации находящемся в дежурном режиме газотурбинного двигателя.

Как известно, газотурбинный двигатель содержит газогенератор и свободную турбину, питаемую от газогенератора и связанную с коробкой передачи мощности. Предпочтительно в заявленном устройстве реактивации предусмотрено приводить во вращение газогенератор газотурбинного двигателя при помощи пневматической турбины, выполненной с возможностью преобразования пневматической мощности газа под давлением, который питает турбину, в механическую мощность приведения в действие газогенератора.

Питание пневматической турбины газом осуществляют за счет взаимодействия пневматического аккумулятора и управляемого вентиля быстрого открывания.

Следовательно, такое устройство реактивации не зависит от электрической сети вертолета и не требует наличия объемных батарей. Таким образом, предложенное решение позволяет обеспечивать быструю реактивацию газотурбинного двигателя, в частности, газотурбинного двигателя, находящегося в дежурном режиме, избегая при этом проблем габарита, массы и стоимости.

Кроме того, заявленное устройство является простым в использовании и может быть протестировано на стенде до установки на вертолете.

Предпочтительно заявленное устройство дополнительно содержит редуктор, установленный на пневматическом контуре между пневматическим вентилем и пневматической турбиной и выполненный с возможностью регулирования давления газа, питающего пневматическую турбину.

Таким образом, редуктор позволяет адаптировать давление газа, поступающего в пневматическую турбину, к используемому типу пневматической турбины и к используемому типу пневматического аккумулятора. Согласно варианту, пневматический аккумулятор содержит газ высокого давления, например, от 200 до 400 бар, и пневматическая турбина получает питание газом через редуктор, и этот газ имеет давление от 5 до 50 бар.

Предпочтительно, согласно изобретению, пневматическая турбина механически соединена с газотурбинным двигателем по меньшей мере через одно колесо свободного хода.

Наличие колеса свободного хода позволяет избегать спонтанного приведения во вращение пневматической турбины газогенератором, когда последний выдает механическую мощность. Предпочтительно колесо свободного хода установлено на коробке приводов агрегатов газотурбинного двигателя.

Предпочтительно, согласно изобретению, пневматический аккумулятор содержит газовую смесь, содержащую по меньшей мере 50 мас.% нейтрального газа, и реагент для пожаротушения.

Такая газовая смесь позволяет не только питать газом пневматическую турбину для обеспечения реактивации газотурбинного двигателя, но также питать систему пожаротушения, расположенную, например, вблизи газотурбинного двигателя, чтобы обеспечивать тушение любого возможного возгорания этого газотурбинного двигателя. Нейтральный газ может быть газом любого типа, например, азотом, гелием или аргоном. Реагент пожаротушения является, например, галоном.

Устройство согласно этому варианту и в комбинации с системой пожаротушения позволяет отказаться от оснащения вертолетов соответствующими огнетушителями.

Предпочтительно, согласно изобретению, турбина содержит вход питания низкого давления, выполненный с возможностью осуществления теста на целостность кинематической цепи, образованной пневматической турбиной и колесом свободного хода.

Такой вход питания позволяет проверять кинематическую цепь, образованную пневматической турбиной и колесом свободного хода, и, следовательно, гарантировать, что газотурбинный двигатель можно действительно быстро реактивировать в случае экстренной ситуации. Таким образом, речь идет о средстве для принятия мер контроля и безопасности. Такой тест можно, например, осуществлять на земле с использованием воздушного компрессора типа аэродромной компрессорной установки. Этот тест можно также осуществлять в полете посредством отбора воздуха на выходе компрессора на одном или другом из газотурбинных двигателей.

Предпочтительно, согласно изобретению, положением пневматического вентиля управляют при помощи электронного устройства и его открыванием управляют при помощи пиротехнического устройства.

Пиротехническое устройство обеспечивает быстрое открывание пневматического вентиля и, следовательно, быструю реактивацию газотурбинного двигателя.

Объектом изобретения является также структура силовой установки многомоторного вертолета, содержащая газотурбинные двигатели, связанные с коробкой передачи мощности, отличающаяся тем, что содержит:

- по меньшей мере один газотурбинный двигатель среди упомянутых газотурбинных двигателей, называемый гибридным газотурбинным двигателем и выполненный с возможностью работать по меньшей мере в одном дежурном режиме во время устоявшегося полета вертолета, при этом другие газотурбинные двигатели работают самостоятельно во время этого устоявшегося полета,

- по меньшей мере одно заявленное устройство быстрой реактивации гибридного газотурбинного двигателя, выполненное с возможностью вывода этого гибридного газотурбинного двигателя из упомянутого дежурного режима и его перевода в так называемый номинальный режим, в котором он выдает механическую мощность в упомянутую коробку передачи мощности.

Заявленное устройство реактивации газотурбинного двигателя предназначено, в частности, для использования в структуре силовой установки многомоторного вертолета, содержащей по меньшей мере один газотурбинный двигатель, выполненный с возможностью перехода в дежурный режим. Пневматическое устройство запуска обеспечивает быструю реактивацию газотурбинного двигателя, находящегося в дежурном режиме, в случае такой необходимости.

Предпочтительно заявленная структура содержит по меньшей мере одно устройство пожаротушения, расположенное вблизи газотурбинного двигателя и соединенное с упомянутым пневматическим вентилем устройства экстренного запуска через трубопровод, называемый пожарным трубопроводом, таким образом, чтобы упомянутый газ упомянутого пневматического аккумулятора этого устройства реактивации можно было направить посредством управления упомянутым вентилем в упомянутое устройство пожаротушения.

Структура согласно этому варианту содержит по меньшей мере одно устройство пожаротушения, расположенное вблизи газотурбинного двигателя, для обеспечения тушения пожара внутри газотурбинного двигателя с использованием пневматического контура устройства быстрой реактивации. Для этого предпочтительно гидропневматический аккумулятор содержит газовую смесь, содержащую не менее 50 мас.% нейтрального газа, и реагент для пожаротушения.

Предпочтительно заявленная структура содержит два гибридных газотурбинных двигателя и два заявленных устройства экстренного запуска, при этом каждый гибридный газотурбинный двигатель связан с одним соответствующим устройством реактивации.

Согласно этому варианту, в структуре предусмотрено раздельное пневматическое питание для каждой пневматической турбины запуска каждого гибридного газотурбинного двигателя.

Предпочтительно, заявленная структура содержит два гибридных газотурбинных двигателя и единое заявленное устройство реактивации, которое содержит две пневматические турбины, связанные соответственно с каждым гибридным газотурбинным двигателем, при этом упомянутый пневматический вентиль является трехходовым вентилем, управляемым для направления газа в упомянутую пневматическую турбину предназначенного для реактивации гибридного газотурбинного двигателя.

Согласно этому варианту, вентилем управляют для направления газа из пневматического контура в предназначенный для реактивации гибридный газотурбинный двигатель.

Объектом изобретения является также вертолет, содержащий силовую установку, отличающийся тем, что упомянутая силовая установка имеет заявленную структуру.

Объектом изобретения является также способ быстрой реактивации газотурбинного двигателя вертолета, отличающийся тем, что содержит:

- этап управления открыванием пневматического вентиля, установленного на пневматическом контуре между пневматическим аккумулятором и пневматической турбиной, механически связанной с упомянутым газотурбинным двигателем,

- этап доставки отбираемого газа в упомянутую пневматическую турбину,

- этап преобразования упомянутой пневматической турбиной пневматической мощности газа под давлением в механическую мощность для обеспечения реактивации газотурбинного двигателя.

Объектами изобретения являются также устройство реактивации газотурбинного двигателя, структура силовой установки многомоторного вертолета, вертолет, оборудованный силовой установкой, имеющей такую структуру, и способ реактивации газотурбинного двигателя, характеризуемые в комбинации всеми или частью вышеупомянутых или описанных ниже отличительных признаков.

5. Список фигур

Другие задачи, отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:

Фиг. 1 - схематичный вид устройства реактивации газотурбинного двигателя согласно варианту выполнения изобретения.

Фиг. 2 - схематичный вид структуры силовой установки вертолета согласно варианту выполнения изобретения.

Фиг. 3 - схематичный вид структуры силовой установки вертолета согласно другому варианту выполнения изобретения.

Фиг. 4 - схематичный вид структуры силовой установки вертолета согласно еще одному варианту выполнения изобретения.

Фиг. 5 - схематичный вид структуры силовой установки вертолета согласно еще одному варианту выполнения изобретения.

Фиг. 6 - схематичный вид вертолета, содержащего силовую установку, имеющую заявленную структуру.

6. Подробное описание варианта выполнения изобретения

На фигурах для лучшей иллюстрации и для большей ясности масштабы и пропорции не соблюдены.

На фиг. 1 представлен схематичный вид устройства реактивации газотурбинного двигателя 6 согласно варианту выполнения изобретения.

Такое устройство содержит пневматическую турбину 7, механически связанную с газотурбинным двигателем 6 через колесо 8 свободного хода. Эта пневматическая турбина 7 может быть радиальной или осевой турбиной с одной или несколькими ступенями. Она предназначена для преобразования получаемой пневматической мощности в механическую мощность, обеспечивающую реактивацию газотурбинного двигателя 6.

Предпочтительно эта пневматическая турбина 7 установлена на газотурбинном двигателе 6 через не оказанную на фиг. 1 коробку приводов агрегатов.

Это устройство содержит также пневматический аккумулятор 9, связанный с пневматической турбиной 7 через пневматический контур 10 питания газом под давлением этой пневматической турбины 7.

Питание пневматической турбины 7 зависит от управляемого пневматического вентиля 11 быстрого открывания, который установлен на пневматическом контуре 10 между аккумулятором 9 и пневматической турбиной 7.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 1, этот пневматический вентиль 11 является двухходовым вентилем, управляемым устройством 12 управления, которое предпочтительно является вычислительным устройством управления газотурбинным двигателем 7 и позволяет также определять рабочий режим газотурбинного двигателя.

Когда на вентиль 11 поступает команда на открывание, газ из аккумулятора 9 нагнетается в направлении пневматической турбины 7, которая преобразует пневматическую мощность поступающего газа в механическую мощность на выходе.

Пневматический контур 10 дополнительно содержит редуктор 14, установленный между аккумулятором 9 и пневматической турбиной 7 для регулирования давления газа, питающего пневматическую турбину 7.

Кроме того, пневматический аккумулятор 9 содержит датчик 40 давления и предохранительный клапан 41. Например, пневматический аккумулятор 9 имеет емкость для азота при 250 бар.

Показанное на фиг. 1 устройство реактивации предпочтительно входит в состав структуры силовой установки двухмоторного вертолета, показанной на фиг. 2.

Согласно варианту выполнения, представленному на фиг. 2, силовая установка содержит два газотурбинных двигателя 6, 16, связанных с коробкой 22 передачи мощности, которая, в свою очередь, приводит во вращение несущий винт вертолета (на фигурах не показан). Каждый газотурбинный двигатель является гибридным газотурбинным двигателем, выполненным с возможностью работать по меньшей мере в одном дежурном режиме во время устоявшегося полета вертолета, из которого он может быть быстро выведен при помощи заявленного устройства реактивации. Как известно, газотурбинный двигатель содержит газогенератор, камеру сгорания и свободную турбину.

Дежурный режим является, например, одним из следующих режимов работы:

- дежурный режим, называемый обычным режимом малого газа, в котором камера сгорания включена и вал газогенератора вращается со скоростью, составляющей от 60 до 80% номинальной скорости,

- дежурный режим, называемый обычным режимом сверхмалого газа, в котором камера сгорания включена, и вал газогенератора вращается со скоростью, составляющей от 20 до 60% номинальной скорости,

- дежурный режим, называемый режимом сверхмалого газа с усилением, в котором камера сгорания включена, и вал газогенератора вращается с механическим усилением со скоростью, составляющей от 20 до 60% номинальной скорости,

- дежурный режим, называемый переходным, в котором камера сгорания выключена, и вал газогенератора вращается с механическим усилением со скоростью, составляющей от 5 до 20% номинальной скорости,

- дежурный режим, называемый выключенным режимом, в котором камера сгорания выключена, и вал газогенератора полностью остановлен.

Кроме элементов, описанных со ссылками на фиг. 1, устройство запуска содержит пневматическую турбину 17, связанную с газотурбинным двигателем 16 через колесо 18 свободного хода. Кроме того, пневматический контур 10 проходит от пневматического аккумулятора 9 до пневматической турбины 17 и до пневматической турбины 7.

Согласно этому варианту выполнения, управляемый вентиль 11 является трехходовым вентилем, выполненным с возможностью обеспечения по команде либо питания пневматической турбины 17, связанной с газотурбинным двигателем 16, либо питания пневматической турбины 7 газотурбинного двигателя 6. Команда зависит от газотурбинного двигателя, находящегося в дежурном режиме, который необходимо экстренно вывести из его дежурного режима.

Принцип работы устройства реактивации в этой структуре для каждого газотурбинного двигателя 6, 16 идентичен принципу работы устройства, описанного со ссылками на фиг. 1.

На фиг. 3 показана структура согласно другому варианту выполнения изобретения. Согласно этому варианту выполнения, для каждого газотурбинного двигателя предусмотрено отдельное устройство реактивации. Иначе говоря, пневматический аккумулятор 29, 39 связан с каждой пневматической турбиной 7, 17, и двухходовой вентиль 11, 21 связан с каждым аккумулятором 29, 39 для обеспечения питания турбин и повторного запуска соответствующего газотурбинного двигателя. Вентилями 11, 21 соответственно управляют вычислительные устройства 12, 13, по одному вычислительному устройству на вентиль. В варианте одно вычислительное устройство может управлять обоими вентилями. Кроме того, каждая турбина связана с соответствующим редуктором 14, 24, предназначенным для регулирования давления газа, питающего соответствующую турбину.

Структура, показанная на фиг. 4, основана на структуре, показанной на фиг. 3, и, кроме элементов, описанных со ссылками на фиг. 3, содержит систему пожаротушения. Эта система пожаротушения содержит одно устройство пожаротушения на каждый газотурбинный двигатель. Показанная на фиг. 4 структура содержит, таким образом, два устройства пожаротушения. Каждое устройство содержит пожарный трубопровод 25, 35, проходящий между соответствующим вентилем 21, 31 и пожарным стволом 26, 36, расположенным вблизи и направленным в сторону соответствующего газотурбинного двигателя 6, 16 таким образом, чтобы нагнетать газ в направлении газотурбинного двигателя в случае возгорания. Согласно этому варианту выполнения, вентили 11, 21 являются трехходовыми вентилями. В случае обнаружения пожарным датчиком возгорания вблизи газотурбинного двигателя, например, газотурбинного двигателя 6, блок 12 подает команду на открывание вентиля 11, соответствующего газотурбинному двигателю 6, чтобы нагнетать газ, хранящийся в аккумуляторе 29 (состоящий из смеси нейтрального газа и реагента пожаротушения типа галона), в пожарный ствол 26 для тушения огня в газотурбинном двигателе 6.

Структура, показанная на фиг. 5, является версией структуры, показанной на фиг. 4, в которой каждый пожарный ствол 26, 36 может получать питание от каждого пневматического аккумулятора 29, 39 при подаче команды на вентили 11, 21, которые являются четырехходовыми вентилями. Для этого каждый пожарный ствол питается при помощи двух отдельных пожарных трубопроводов. Такая структура позволяет использовать газ каждого устройства реактивации для тушения возгорания одного или другого из газотурбинных двигателей.

На фиг. 6 представлен схематичный вид двухмоторного вертолета, содержащего силовую установку, имеющую заявленную структуру. В частности, силовая установка содержит два газотурбинных двигателя 6, 16, выполненных с возможностью приведения во вращение несущего винта через коробку 22 передачи мощности. На этой фигуре для упрощения устройства реактивации не показаны. Показаны только газотурбинные двигателя 6, 16, при этом подразумевается, что каждый газотурбинный двигатель оснащен заявленным устройством реактивации.

Принцип использования устройства запуска газотурбинного двигателя внутри двухмоторной структуры, показанной на фиг. 2, заключается в следующем:

- если условия полета являются благоприятными, подается команда на перевод газотурбинного двигателя в дежурный режим, чтобы экономить топливо (дежурный режим выбирают среди вышеуказанных дежурных режимов),

- вычислительные устройства газотурбинных двигателей определяют, какой газотурбинный двигатель можно перевести в дежурный режим, и подают команду на его переход в дежурный режим (в дальнейшем, будет считаться, что в дежурный режим переходит газотурбинный двигатель 6 и что только газотурбинный двигатель 16 подает мощность на коробку 22 передачи мощности),

- газотурбинный двигатель 6 находится в дежурном режиме (этот дежурный режим является одним из вышеуказанных дежурных режимов, то есть с включенной или выключенной камерой, с механическим усилением или без него),

- во время полета газотурбинный двигатель 16 внезапно выходит из строя, или пилот решает произвести быструю реактивацию газотурбинного двигателя 6 для осуществления конкретного экстренного маневра,

- камеру сгорания газотурбинного двигателя 6 быстро включают (случай дежурного режима с выключенной камерой),

- после заранее определенного промежутка времени блок 12 управления подает команду на открывание вентиля 11 в сторону газотурбинного двигателя 6,

- пневматическая турбина 7 быстро (в течение времени менее секунды) переходит от 0 об/мин до стыковой скорости газогенератора, первоначально находившегося в дежурном режиме, преобразуя пневматическую мощность в механическую мощность, позволяющую привести во вращение газогенератор газотурбинного двигателя 6 через колесо 8 свободного хода,

- пневматическая турбина 7 продолжает вращать газотурбинный двигатель 6 в течение короткого промежутка времени, например, менее 3 с, во время которого газотурбинный двигатель достигает своего экстренного режима,

- таким образом, произошла быстрая реактивация газотурбинного двигателя 6.

Стыковая скорость соответствует дежурной скорости газогенератора, поделенной на понижающее передаточное отношение скоростей между валом газогенератора и входом коробки приводов агрегатов газотурбинного двигателя, на которой установлен пневматический стартер.

Таким образом, заявленное устройство позволяет быстро реактивировать находящийся в дежурном режиме газотурбинный двигатель, используя только недорогие, простые в установке и в использовании органы, которые можно протестировать на стендах.

Изобретение не ограничивается только описанными вариантами выполнения. В частности, силовая установка может содержать три газотурбинных двигателя для трехмоторного вертолета, и специалист в данной области на основании сведений из настоящей заявки легко может определить, каким образом адаптировать описанные варианты выполнения для многомоторной, в частности, трехмоторной силовой установки.

Хотя изобретение предусмотрено для фаз быстрой реактивации, его можно также применять во время быстрого запуска на земле или во время быстрого повторного запуска в полете.

Изобретение относится к устройствам быстрой реактивации газотурбинного двигателя вертолета. Устройство содержит пневматическую турбину, механически связанную с упомянутым газотурбинным двигателем для его приведения во вращение с целью обеспечения его реактивации; пневматический аккумулятор, связанный с упомянутой пневматической турбиной через пневматический контур питания газом под давлением упомянутой пневматической турбины; управляемый пневматический вентиль быстрого открывания, установленный на пневматическом контуре между упомянутым аккумулятором и упомянутой пневматической турбиной и выполненный с возможностью перехода по команде по меньшей мере в одно открытое положение, в котором газ может питать упомянутую пневматическую турбину, или в закрытое положение, в котором упомянутая пневматическая турбина перестает получать питание газом под давлением. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство быстрой реактивации газотурбинного двигателя (6) вертолета, отличающееся тем, что содержит:

- пневматическую турбину (7), механически связанную с упомянутым газотурбинным двигателем (6) для его приведения во вращение с целью обеспечения его реактивации,

- пневматический аккумулятор (9), связанный с упомянутой пневматической турбиной (7) через пневматический контур (10) питания газом под давлением упомянутой пневматической турбины (7),

- управляемый пневматический вентиль (11) быстрого открывания, установленный на пневматическом контуре (10) между упомянутым аккумулятором (9) и упомянутой пневматической турбиной (7) и выполненный с возможностью перехода по команде по меньшей мере в одно открытое положение, в котором газ может питать упомянутую пневматическую турбину (7), что обеспечивает реактивацию упомянутого газотурбинного двигателя (6), или в закрытое положение, в котором упомянутая пневматическая турбина (7) перестает получать питание газом под давлением.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит редуктор (14), установленный на пневматическом контуре (10) между упомянутым пневматическим вентилем (11) и упомянутой пневматической турбиной (7) и выполненный с возможностью регулирования давления газа, питающего упомянутую пневматическую турбину (7).

3. Устройство по одному из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что упомянутая пневматическая турбина (7) механически соединена с упомянутым газотурбинным двигателем (6) по меньшей мере через одно колесо (8) свободного хода.

4. Устройство по одному из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что упомянутый пневматический аккумулятор (9) содержит газовую смесь, содержащую по меньшей мере 50 мас.% нейтрального газа, и реагент для пожаротушения.

5. Устройство по одному из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что упомянутая пневматическая турбина (7) содержит вход питания низкого давления, выполненный с возможностью осуществления теста на целостность кинематической цепи, образованной пневматической турбиной (7) и колесом (8) свободного хода.

6. Устройство по одному из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что положением упомянутого пневматического вентиля (11) управляют при помощи электронного устройства и его открыванием управляют при помощи пиротехнического устройства.

7. Структура силовой установки многомоторного вертолета, содержащей газотурбинные двигатели (6,16), связанные с коробкой (22) передачи мощности, отличающаяся тем, что содержит:

- по меньшей мере один газотурбинный двигатель (6,16) среди упомянутых газотурбинных двигателей, называемый гибридным газотурбинным двигателем и выполненный с возможностью работать по меньшей мере в одном дежурном режиме во время устоявшегося полета вертолета, при этом другие газотурбинные двигатели работают самостоятельно во время этого устоявшегося полета,

- по меньшей мере одно устройство быстрой реактивации гибридного газотурбинного двигателя по одному из пп. 1-6, выполненное с возможностью вывода этого гибридного газотурбинного двигателя из упомянутого дежурного режима и его перевода в так называемый номинальный режим, в котором он выдает механическую мощность в упомянутую коробку передачи мощности.

8. Структура по п. 7, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере одно устройство (26,36) пожаротушения, расположенное вблизи газотурбинного двигателя (6,16) и соединенное с упомянутым пневматическим вентилем (11,21) устройства быстрой реактивации через трубопровод, называемый пожарным трубопроводом (25,35), таким образом, чтобы упомянутый газ из упомянутого пневматического аккумулятора (29,39) этого устройства реактивации можно было подать посредством управления упомянутым вентилем (11,21) в упомянутое устройство пожаротушения.

9. Структура по одному из пп. 7 или 8, отличающаяся тем, что содержит два гибридных газотурбинных двигателя (6,16) и два устройства быстрой реактивации по одному из пп. 1-6, при этом каждый гибридный газотурбинный двигатель связан с одним соответствующим устройством реактивации.

10. Структура по одному из пп. 7 или 8, отличающаяся тем, что содержит два гибридных газотурбинных двигателя (6,16) и единое устройство реактивации по одному из пп. 1-6, которое содержит две пневматические турбины (7,17), связанные соответственно с каждым гибридным газотурбинным двигателем (6,16), при этом упомянутый пневматический вентиль (11) является трехходовым вентилем, управляемым для направления газа в упомянутую пневматическую турбину, предназначенного для реактивации гибридного газотурбинного двигателя.

11. Вертолет, содержащий силовую установку, отличающийся тем, что упомянутая силовая установка имеет структуру по одному из пп. 7-10.

12. Способ быстрой реактивации газотурбинного двигателя (6) вертолета, отличающийся тем, что содержит:

- этап управления открыванием пневматического вентиля (11), установленного на пневматическом контуре (10) между пневматическим аккумулятором (9) и пневматической турбиной (7), механически связанной с упомянутым газотурбинным двигателем (6),

- этап доставки отбираемого газа в упомянутую пневматическую турбину (7),

- этап преобразования упомянутой пневматической турбиной (7) пневматической мощности газа под давлением в механическую мощность для обеспечения реактивации газотурбинного двигателя (6).