Устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя со створками с наложенной наружной конструкцией

Устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя со створками с наложенной наружной конструкцией

Реферат

 

Изобретение предназначено для использования в авиадвигателестроении. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя содержит створки (7), интегрированные при работе этого устройства в режиме прямой тяги в наружную стенку канала (15) вторичного потока газов от вентилятора и образующие препятствия отклонению потока газов после их поворота, обеспечивая тем самым реверсирование тяги. Поворотная створка (7) образована наружной панелью (23), представляющей собой наружную конструкцию данной створки, и внутренней конструкцией (22), которые механически разъединены и связаны между собой посредством соединительного элемента, образованного по меньшей мере одной упругой связью (25, 26). Изобретение позволяет повысить надежность конструкций устройства реверсирования тяги двухконтурного двигателя. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение касается устройства реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя. Турбореактивный двигатель такого типа оборудован специальным каналом позади вентилятора, предназначенным для отведения вторичного, так называемого холодного потока газов. Этот канал образован внутренней стенкой, которая охватывает конструкцию собственно турбореактивного двигателя позади вентилятора, и наружной стенкой, передняя по потоку часть которой плавно переходит в кожух турбореактивного двигателя, который охватывает вентилятор. Наружная стенка канала вторичного газового потока может одновременно отводить как этот вторичный поток, так и первичный, так называемый горячий поток газов в своей задней по потоку части, располагающейся позади зоны выброса этого первичного потока, например, в случае использования так называемой гондолы двигателя со смешанным газовым потоком или со слиянием потоков. Однако в других случаях эта наружная стенка обеспечивает отведение только одного вторичного газового потока, как это происходит, например, при использовании гондол двигателя с раздельными газовыми потоками на выходе из гондолы.

Специальная стенка может также придавать обтекаемую форму внешним обводам двигателя, то есть наружной части кожуха, который охватывает вентилятор, и внешним обводам наружной стенки канала отведения вторичного потока газов с целью минимизации лобового сопротивления данной силовой установки. Это, в частности, относится к случаю, когда эти силовые установки располагаются снаружи летательного аппарата, например, подвешены под его крыльями или закреплены на задней части фюзеляжа.

В последующем изложении наружным обтекателем будет называться система, образованная различными элементами наружной стенки гондолы двигателя.

На приведенной в приложении к данному описанию фиг. 1 схематически представлен пример известного способа реализации устройства реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя описанного выше типа.

Размещение этого устройства на двигателе схематически показано на фиг. 2.

Такое устройство реверсирования тяги содержит поворотные створки 7, образующие подвижную часть 2 устройства и формирующие в сложенном неактивизированном положении, то есть при функционировании данного устройства в режиме прямой тяги, часть наружного обтекателя, и неподвижную конструкцию, реализующую этот наружный обтекатель по потоку перед упомянутыми створками при помощи передней по потоку части 1, позади створок по потоку при помощи задней по потоку части 3 и между поворотными створками 7 при помощи силовых балок 18, которые связывают между собой заднюю по потоку часть 3 этого наружного обтекателя с его передней по потоку частью 4.

Поворотные створки 7 установлены по окружности данного наружного обтекателя и смонтированы с возможностью поворота в некоторой промежуточной зоне их боковых стенок на упомянутых силовых балках 18, располагающихся по одну и по другую стороны от каждой створки, причем эти боковые стенки створок образуют, вместе с передней по потоку стенкой створки и ее задней по потоку стенкой, перегородки или стенки, которые связывают наружную часть 9 поворотной створки 7, формирующую часть наружной стенки гондолы двигателя, с внутренней частью 11 этой поворотной створки 7, которая формирует часть наружной стенки канала вторичного газового потока.

Передняя по потоку часть 1 неподвижной конструкции данного устройства реверсирования тяги содержит переднюю силовую раму 6, которая служит опорой для средств управления перемещением поворотных створок 7, представляющих собой силовые приводы, образованные, например, силовыми цилиндрами 8.

В своем активизированном, или раскрытом, положении створки 7 поворачиваются таким образом, чтобы части этих створок, располагающиеся по потоку позади осей их поворота 17, в большей или меньшей степени полно перекрывали канал 15 вторичного газового потока, а также таким образом, чтобы передние по потоку части этих створок открывали проход в наружном обтекателе, обеспечивающий возможность отведения вторичного газового потока в радиальном направлении по отношению к оси вторичного канала.

Передние по потоку части поворотных створок 7 выдвигаются наружу по отношению к стенке наружного обтекателя в такой степени, которая обеспечивает реализацию прохода с размерными параметрами, позволяющими пропустить отклоняемый газовый поток без нарушения нормального функционирования данного двигателя. Угол поворота створок регулируется таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения реверсируемого потока газов, а также таким образом, чтобы устранить прямую тягу от этого потока газов и даже начать формирование контртяги, создавая для этого определенную составляющую реверсируемого потока, направленную в сторону полета самолета или против набегающего потока воздуха.

Поворотные створки 7 также снабжены в их передней по потоку части отклоняющими носками 13, выступающими по направлению вперед в том случае, когда эти створки 7 развернуты относительно внутренней поверхности створок таким образом, чтобы отклонять газовый поток в направлении против набегающего потока воздуха и завершать тем самым формирование составляющей контртяги.

Известные примеры реализации подобных устройств реверсирования тяги проиллюстрированы, в частности, в патентах Франции FR 1482538 или FR-A-2030034.

Существуют также устройства реверсирования тяги типа описанного в источнике US 3605411, которые обеспечивают возможность располагать выступающим в направлении вперед отклоняющим носком створки в том случае, когда эти поворотные створки находятся в развернутом или раскрытом положении, и при этом обеспечивается непрерывность или сплошность наружной стенки канала вторичного потока газов в том случае, когда поворотные створки сложены или закрыты. Из патента Франции FR-A-2618853 известно также устройство, в котором отклоняющий носок поворотной створки выполнен убирающимся или складывающимся при функционировании данного устройства в режиме прямой тяги таким образом, чтобы оптимизировать аэродинамические характеристики двигателя.

В некоторых случаях применения, как это схематически представлено, например, на фиг. 1, отклоняющие носки 13 выступают по отношению к внутренней поверхности 11 поворотных створок 7 даже при работе устройства в режиме прямой тяги, но не выходят при этом в собственно канал вторичного потока газов, который в данном примере снабжен специальными полостями 16, лишь незначительно ухудшающими аэродинамические характеристики двигателя при том, что конструкция устройства реверсирования тяги становится предельно простой.

Совместное использование отклоняющих носков створок и кромок отклонения газового потока также позволяет определенным образом оптимизировать направление выброса газового потока, как указано в источнике FR-A-2680547.

И наконец, управление перемещением створок из одного их положения в другое при помощи силового цилиндра известно само по себе, однако здесь будет выделено и рассмотрено весьма простое техническое решение, в соответствии с которым используется один силовой цилиндр на каждую поворотную створку, закрепленный в своей передней по потоку части на передней по потоку неподвижной конструкции наружного обтекателя в закрепленный в своей задней по потоку части на поворотной створке в точке, располагающейся в передней по потоку части этой створки, как это описано, например, в источнике FR 1482538.

В устройствах реверсирования тяги описанного выше типа поворотные створки всегда реализованы в виде моноблочной детали. Это означает, что в створках известного типа наружная конструкция створки конструктивно жестко связана с ее внутренней конструкцией. При этом герметичность створки обеспечивается на боковых стенках, связывающих две эти конструкции.

При эксплуатации устройств реверсирования тяги известного типа обычно возникают проблемы, связанные с аэродинамическими нагружениями на большей части режимов полета самолета. Давление потока газов, движущегося в кольцевом канале 15 вторичного контура, почти всегда превышает давление окружающей атмосферы за пределами гондолы двигателя. Следствием этого при использовании обычных технологий изготовления поворотных створок является возникновение механических усилий на конструкции этих створок, что приводит к механическим деформациям последних, вызывающим изменения геометрических форм.

Эти деформации создают отклонения в линиях обводов между неподвижной конструкцией данного устройства и наружной поверхностью поворотной створки, что неблагоприятным образом влияет на требуемые аэродинамические характеристики.

Одна из задач предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы устранить эти недостатки, присущие конструкциям, известным из существующего уровня техники в данной области. Устройство реверсирования тяги, отвечающее этим условиям, в соответствии с данным изобретением отличается тем, что поворотная створка образована наружной конструкцией, представляющей собой панель, и внутренней конструкцией, которые механически разъединены и связаны между собой соединением, образованным по меньшей мере одной упругой связью, причем уплотнительные элементы герметизации кромок створки закреплены только на внутренней конструкции этой створки.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания примеров его практической реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении чертежи, среди которых: - фиг. 1 представляет собой схематический вид в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось вращения данного турбореактивного двигателя, половины устройства реверсирования тяги с поворотными створками в закрытом положении известного типа, ссылки на которое уже давались в предшествующем изложении; - фиг. 2 представляет собой перспективный схематический вид гондолы двигателя, содержащей устройство реверсирования тяги упомянутого выше типа, показанное в смонтированном на самолете положении и с закрытыми створками; - фиг. 3 представляет собой схематический вид, аналогичный виду, показанному на фиг. 1, устройства реверсирования тяги в положении прямой тяги и в соответствии с первым способом реализации предлагаемого изобретения; - фиг. 4 представляет собой схематический вид устройства реверсирования тяги, показанного на фиг. 3, в промежуточной фазе открытия створки; - фиг. 5 представляет собой схематический вид второго способа реализации устройства по данному изобретению в положении прямой тяги; - фиг. 6 представляет собой схематический вид способа реализации устройства по данному изобретению, показанного на фиг. 5, в промежуточном положении открытия створки; - фиг. 7 представляет собой схематический вид третьего способа реализации устройства по данному изобретению в положении прямой тяги; - фиг. 8 представляет собой схематический вид способа центрирования наружной панели поворотной створки устройства по данному изобретению.

Предлагаемое изобретение может быть применено к любой подвижной системе гондолы двигателя, шарнирной или другой, способной воспринимать давление на одной из своих сторон, более значительное, чем давление на другой стороне, что может вызывать конструктивную деформацию данной системы.

На фиг. 3 схематически представлен первый способ реализации предлагаемого изобретения применительно к поворотной створке 7 устройства реверсирования тяги турбореактивного двигателя. На внутренней конструкции 22 этой створки 7 закреплен элемент обеспечения герметичности 5. Такая конструкция имеет целью изолировать наружную панель 23 от любого результирующего усилия, порождаемого газовым потоком, движущимся в кольцевом канале 15, воздействующего на внутреннюю конструкцию 22.

Наружная панель 23 содержит несколько упругих элементов связи, реализованных в приведенном здесь примере при помощи совокупности направляющей 25 и пружины 26. Эти упругие системы устанавливаются в любом месте, которое сочтет подходящим для этого специалист в данной области техники, с тем, чтобы реализовать требуемые в данном случае конструктивные и аэродинамические характеристики наружной панели 23.

Эти места установки упругих элементов связи могут располагаться по периферии конструкции поворотной створки 7 и/или могут быть распределены тем или иным образом на наружной поверхности 28 внутренней конструкции 22.

В положении прямой тяги между внутренней стороной наружной панели 23 и наружной стороной 28 внутренней конструкции 22 существует свободное пространство 24.

В данном случае элементом упругой связи называют любую механическую или иную систему, связывающую внутреннюю конструкцию 22 поворотной створки 7 с наружной панелью 23 и обеспечивающую возможность относительного перемещения упомянутых конструктивных элементов этой створки. Возможна также связь между двумя упомянутыми элементами, реализованная при помощи вулканизированного эластомерного материала, прикрепленного или непосредственно нанесенного на эти элементы.

Наружная панель может формировать всю или только часть наружной поверхности поворотной створки 7 и образует часть наружной поверхности гондолы двигателя. Эта наружная панель может быть реализована в виде одной единственной части или в виде нескольких частей. Концы наружной панели 23, входящие в контакт с неподвижной конструкцией 1 данного устройства реверсирования тяги, могут быть выполнены гибкими, могут иметь выпуклую, вогнутую или другую форму по отношению к зоне присоединения 27, могут быть вставными или выполненными заодно с упомянутой наружной панелью. Конструкция самой этой панели может быть самоподкрепленной и выполненной из любого используемого в авиации материала и даже из термопластического материала.

Как это можно видеть на фиг. 4, в том положении, когда поворотная створка 7 еще не полностью закрыта, наружная панель 23 может заполнять собой полностью или частично свободное пространство 24. В этом случае пружины 26 оказываются в состоянии наименьшего сжатия.

В фазе окончания закрытия поворотных створок 7 внутренние края наружной панели 23 прежде всего входят в контакт с неподвижной конструкцией 1 в сплошной контактной зоне 27 или в нескольких точечных контактных зонах в зависимости от конкретной необходимости. Этот сплошной контакт 27 может быть реализован только в передней по потоку зоне поворотной створки 7 и/или на боковых кромках этой створки на протяжении длины, определяемой специалистом в данной области техники в каждом конкретном случае применения данного устройства.

В предложенной здесь концепции деформация внутренней конструкции 22 поворотной створки 7, связанная с давлением газового потока, движущегося в кольцевом канале 15, не оказывает влияния на конструкцию и поведение на месте наружной панели 23 этой створки 7, причем отклонения размерных параметров воспринимаются упругими системами 25, 26.

Как можно видеть на фиг. 5 и 6, возможен и другой пример реализации упругой связи между наружной панелью 23 и внутренней конструкцией 22 поворотной створки 7. В данном случае два элемента створки связаны между собой посредством пластинчатых пружин 30.

На фиг. 7 схематически представлен еще один возможный вариант установки наружной панели 23. Эта наружная панель 23 в данном случае шарнирно закреплена в своей задней по потоку части при помощи поворотной оси 27, связанной с внутренней конструкцией 22 поворотной створки 7. Здесь может быть использована ось поворота обычного типа. Она располагается либо на боковой части в одной локальной зоне, либо распределена между двумя боковыми кромками панели. Один или несколько упругих элементов 26 придают составляющую поворота с передней по потоку стороны наружной панели 23 в направлении внутрь гондолы двигателя. Для этого варианта реализации вполне применимы все параметры, определенные выше.

На фиг. 8 схематически представлен пример реализации центрирования наружной панели 23 в зоне 35 на неподвижной конструкции 1 в зоне 36. Это позволяет точно позиционировать наружную панель данной поворотной створки 7 и исключить всякую возможность паразитных перемещений этой панели. Конструкция описанных выше средств центрирования может иметь форму, технологическое исполнение и расположение, адаптированные в соответствии с конкретными потребностями и соображениями специалиста в данной области техники.

Формула изобретения

1. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащее поворотные створки (7), способные в закрытом положении при функционировании устройства в режиме прямой тяги интегрироваться в наружную стенку канала (15) вторичного потока газов позади вентилятора турбореактивного двигателя, и способные, каждая, кроме того, поворачиваться под действием средства (8) управления перемещениями таким образом, чтобы образовать препятствия отклонения потока газов в процессе функционирования устройства в режиме реверсирования тяги, отличающееся тем, что поворотная створка (7) образована наружной конструкцией, представляющей собой панель (23), и внутренней конструкцией (22), которые механически разъединены и связаны между собой посредством соединения, образованного по меньшей мере одной упругой связью (25, 26, 30), причем элементы обеспечения герметичности (5) кромок створки (7) закреплены только на внутренней конструкции (22).

2. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что несколько упругих связей между внутренней конструкцией и наружной панелью предусмотрены посредством пружин растяжения (26), связанных с соответствующими направляющими (25).

3. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что несколько упругих связей между внутренней конструкцией и наружной панелью предусмотрены посредством пружин сжатия.

4. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что несколько упругих связей между внутренней конструкцией и наружной панелью предусмотрены посредством пластических пружин (30).

5. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что упругая связь между внутренней конструкцией и наружной панелью предусмотрена посредством элемента, изготовленного из материала типа эластомера.

6. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что наружная панель (23) шарнирно закреплена на своем заднем по потоку конце посредством поворотной оси (27), связанной с внутренней конструкцией (22) поворотной створки (7), причем упругая связь (26) расположена в передней по потоку зоне этой створки.

7. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по одному из пп.1 - 6, отличающееся тем, что устройство центрирования (35) размещено между передней по потоку неподвижной конструкцией (1) и передним по потоку концом наружной панели (23).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8