ГОНДОЛА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
TURBOJET NACELLE

Изобретение относится к гондоле турбореактивного двигателя.
Летательный аппарат приводится в движение при помощи одной или нескольких двигательных установок, содержащих турбореактивный двигатель, помещенный в трубчатую гондолу. Каждая двигательная установка крепится к летательному аппарату с помощью пилона крепления, расположенного, как правило, под крылом или на уровне фюзеляжа.
Конструкция гондолы, как правило, содержит воздухозаборник, расположенный вверх по потоку от двигателя, среднюю секцию, предназначенную для охвата вентилятора турбореактивного двигателя, и нижнюю по потоку секцию, вмещающую средства реверса тяги и предназначенную для охвата камеры сгорания турбореактивного двигателя.
Термин "вниз по потоку" относится к направлению, соответствующему направлению потока воздуха, в частности, холодного воздуха, проходящего через турбореактивный двигатель; термин "вверх по потоку" относится к противоположному направлению.
Воздухозаборник содержит входную кромку, обеспечивающую оптимальный захват и подачу к турбореактивному двигателю воздуха, необходимого для работы вентилятора и внутренних компрессоров турбореактивного двигателя, и расположенную ниже по потоку конструкцию, на которой закреплена входная кромка, и которая обеспечивает надлежащую направленную подачу воздуха на лопасти вентилятора. Указанный узел закреплен выше по потоку от кожуха вентилятора, входящего в состав средней секции гондолы.
В гондоле, на значительной части ее длины, размещено внутреннее оборудование, необходимое для работы турбореактивного двигателя. Так, в верхней по потоку части гондолы установлены противообледенительные устройства для предотвращения образования инея или льда на входной кромке воздухозаборника, приводящего к существенному ухудшению эксплуатационных характеристик двигателя. Ниже по потоку установлено внутреннее оборудование, обеспечивающие питание и надлежащее функционирование двигателя.
В настоящее время для обеспечения возможности проведения операций по техобслуживанию указанного внутреннего оборудования, в конструкции необходимо предусматривать эксплуатационные люки. Несмотря на усилия, предпринимаемые по оптимизации расположения люков и обеспечению максимально свободного доступа, иногда для осмотра внутреннего оборудования требуется использовать специальные инструменты, например эндоскоп, что не вполне соответствует требованиям, предъявляемым к контролю указанного оборудования.
Кроме того, в случае необходимости замены части внутреннего оборудования как правило приходится снимать весь воздухозаборник целиком, что требует использования крупногабаритного инструмента и влечет за собой временный вывод из эксплуатации двигательной установки, а значит и всего летательного аппарата.
Следует также отметить, что условия эксплуатации и техобслуживания воздухозаборника требуют использования отдельных компонентов, например модульной секционной кромки и легкосъемной внешней панели, вследствие необходимости их частой замены, обусловленной непосредственным воздействием внешней среды и столкновениями с различными посторонними предметами. Выполнение указанных требований приводит к существенному нарушению плавности аэродинамических обводов воздухозаборника, которое в еще большей степени усугубляется наличием эксплуатационных люков.
Решения указанной проблемы описаны в патентном документе US 5609313 и заявке FR 06/08599, в которых для устранения указанных выше недостатков предложена гондола турбореактивного двигателя со сдвигаемым вперед воздухозаборником, позволяющим по меньшей мере частично открывать внутренность гондолы.
При этом объединение входной кромки воздухозаборника с внешней панелью с образованием единой съемной детали облегчает разборку и по меньшей мере частичную замену воздухозаборника. В результате обеспечивается возможность доступа к внутреннему оборудованию без необходимости проведения значительного объема сложных работ или долгосрочного вывода из эксплуатации.
Указанные подвижные капоты смонтированы, как правило, на системе с рельсами и ползунами, содержащей множество рельсов, расположенных вокруг гондолы. Использование рельсов позволяет извлекать узел, образованный внешней панелью и входной кромкой воздухозаборника, что позволяет открыть внутреннюю зону воздухозаборника. При этом доступ к внутреннему оборудованию, размещенному ниже по потоку от воздухозаборника, будет по-прежнему затруднен.
В заявке GB 2274490 предложена гондола, в которой внешняя панель и входная кромка воздухозаборника образуют подвижную конструкцию с возможностью смещения посредством рельсовой системы в направлении вверх по потоку гондолы. При этом внешняя панель закрывает собой внутреннюю панель и кожух вентилятора, к которому внешняя панель прикреплена.
Однако гондолы указанного типа могут быть довольно сложны в обращении, поскольку существует значительная опасность заклинивания, в частности, между пилоном крепления и внешней панелью. Кроме того, гондолы указанного типа не подходят для установки на уровне фюзеляжа летательного аппарата, при которой для их крепления используется по существу горизонтальный пилон крепления. В таких случаях толщина гондолы невелика, вследствие чего может происходить наталкивание внешней панели на установленное в гондоле внутреннее оборудование,.
Соответственно, одной из задач настоящего изобретения является создание гондолы турбореактивного двигателя, прикрепляемой по существу на горизонтальном пилоне и достаточно удобной в обращении для обеспечения несложного доступа к внутренности гондолы ниже по потоку от внутренней панели.
Для выполнения указанной задачи в настоящем изобретении предлагается гондола турбореактивного двигателя, содержащая:
воздухозаборник, выполненный с возможностью направленной подачи воздушного потока к вентилятору турбореактивного двигателя, содержащий входную кромку, расположенную сверху по потоку гондолы и прикрепленную на концевых участках к внешней панели и к внутренней панели;
среднюю конструкцию, предназначенную для охвата указанного вентилятора, причем к средней конструкции прикреплен воздухозаборник с обеспечением плавности аэродинамических обводов, при этом указанная средняя конструкция содержит внешний кольцевой канал протекания вторичного потока, или потока во втором контуре, предназначенный для охвата двигателя, и средний внешний капот;
нижнюю по потоку секцию,
отличающаяся тем, что внешняя панель содержит подвижную часть, прикрепленную к входной кромке воздухозаборника и проходящую ниже по потоку от внутренней панели, и по меньшей мере одну неподвижную часть, прикрепленную к средней конструкции или к нижней по потоку секции; причем за счет сопряженности форм по меньшей мере одной неподвижной части и подвижной части обеспечена возможность взаимного зацепления указанных частей.
Внешняя панель заявляемой гондолы содержит подвижную часть, прикрепленную к входной кромке воздухозаборника и проходящую ниже по потоку от внутренней панели, следовательно, по меньшей мере над зоной расположения вентилятора. Кроме того, внешняя панель заявляемой гондолы содержит по меньшей мере одну неподвижную часть, прикрепленную к средней конструкции и выполненную с возможностью зацепления с подвижной частью. Таким образом, когда подвижная часть перемещается из положения техобслуживания, в котором указанная подвижная часть, прикрепленная к воздухозаборной кромке, отодвинута от по меньшей мере одной неподвижной части и среднего внешнего капота, в рабочее положение, в котором указанная подвижная часть входит в зацепление с неподвижной частью с обеспечением при этом плавности наружных аэродинамических обводов гондолы, по меньшей мере одна неподвижная часть обеспечивает возможность направленного перемещения подвижной части, что повышает удобство обращения, причем с предотвращением заклинивания с элементами заявляемой гондолы, в частности, с пилоном крепления. Тем самым обеспечена возможность несложного доступа к оборудованию, размещенному в области, проходящей ниже по потоку от воздухозаборника.
Кроме того, в предпочтительном варианте обеспечена возможность сгруппировать размещенное в гондоле внутреннее оборудование по меньшей мере под одной неподвижной частью. Тем самым при перемещении подвижной части из рабочего положения в положение техобслуживания полностью исключается опасность зацеплений и соударений между указанной подвижной частью и внутренним оборудованием. Таким образом, заявляемая гондола подходит для монтажа на пилоне крепления, установленном по существу горизонтально относительно корпуса летательного аппарата.
Кроме того, согласно заявляемому изобретению, заявляемый узел содержит по меньшей мере один из перечисленных ниже необязательных признаков, рассматриваемых как по отдельности, так и во всевозможных сочетаниях:
подвижная часть проходит по меньшей мере над частью внешнего кольцевого канала протекания вторичного потока, что позволяет получить более значительное свободное пространство в подвижной конструкции, образованной входной кромкой воздухозаборника и подвижной частью;
средний внешний капот опирается на усиливающие элементы, выполненные с возможностью крепления указанного среднего внешнего капота к внешнему кольцевому каналу протекания вторичного потока, что позволяет увеличить конструктивную прочность средней конструкции;
усиливающие элементы являются по существу S-образными или C-образными элементами, что обеспечивает возможность несложного крепления указанных элементов к средней конструкции и внешнему кольцевому каналу протекания вторичного потока;
одна из неподвижных частей представляет собой криволинейную направляющую, устанавливаемую вокруг пилона крепления гондолы, что позволяет избежать заклинивания между подвижной частью и пилоном крепления при открывании;
криволинейная направляющая имеет по существу треугольную форму и проходит вдоль продольной оси пилона крепления с углом при вершине равным по меньшей мере 5°, что позволяет обеспечить подвижность внешней панели без заклинивания указанной панели на пилоне крепления;
одна из неподвижных частей проходит в направлении вверх по потоку заявляемой гондолы вдоль продольной оси указанной гондолы;
заявляемая гондола представляет собой гондолу фюзеляжа летательного аппарата, в частности, предназначенную для крепления к по существу горизонтальному пилону крепления.
Сущность изобретения станет более понятной из последующего подробного описания, не имеющего ограничительного характера и сопровождаемого ссылками на приложенные чертежи, на которых:
фиг.1 - аксонометрическое изображение одного из вариантов осуществления заявляемой гондолы 1;
фиг.2 и 3 - частичные поперечные разрезы варианта осуществления гондолы с фиг.1 соответственно в открытом и закрытом положениях;
фиг.4 и 5 - частичные поперечные разрезы одной из модификаций варианта осуществления гондолы с фиг.1 соответственно в открытом и закрытом положениях;
фиг.6 и 7 - аксонометрическое изображение и поперечный разрез другого варианта осуществления гондолы с фиг.1.
В соответствии с изображенным на фиг.1 вариантом осуществления заявляемая гондола 1 выполнена с возможностью крепления с помощью пилона 2 к одной из неподвижных конструкций летательного аппарата, например к крылу. В данном варианте гондола 1 смонтирована на уровне фюзеляжа летательного аппарата с помощью пилона крепления, установленного по существу горизонтально по отношению к корпусу летательного аппарата. Конструкция заявляемой гондолы 1 применима к любому типу гондол, известных специалистам в данной области.
В частности, конструкция заявляемой гондолы 1 с фиг.1 содержит верхний по потоку воздухозаборник 4, среднюю конструкцию 5, охватывающую вентилятор 7 турбореактивного двигателя 8 и часть турбореактивного двигателя 8, и нижнюю по потоку конструкцию 6, охватывающую нижнюю по потоку часть турбореактивного двигателя 8 и, в общем случае, вмещающую систему реверса тяги (не показана).
Вентилятор 7 турбореактивного двигателя охвачен кожухом 9 двигателя; при этом обеспечена возможность крепления верхнего по потоку концевого участка указанного кожуха к воздухозаборнику 4, и нижнего концевого участка указанного кожуха - к средней конструкции 5, с обеспечением при этом плавности аэродинамических обводов.
Как показано на фиг.2, средняя конструкция 5 снабжена также внешним кольцевым каналом 11 протекания вторичного потока, прикрепленного на одном концевом участке к кожуху 9 вентилятора с охватом части турбореактивного двигателя 8, и на другом концевом участке - к нижней по потоку секции 6. Крепление внешнего кольцевого канала 11 протекания вторичного потока выполнено с использованием любых известных специалистам подходящих средств.
В соответствии с вариантом осуществления с фиг.1 воздушный поток проходит через лопасти вентилятора и поступает в проток, ограниченный турбореактивным двигателем 8, внешним кольцевым каналом 11 протекания вторичного потока и нижней по потоку секцией 6.
Средняя конструкция 5 может дополнительно содержать средний внешний капот 13, предназначенный для охвата кожуха 9 вентилятора и/или внешнего кольцевого канала 11 протекания вторичного потока.
Воздухозаборник 4 содержит входную кромку 21, соединенную на первом концевом участке с внутренней панелью 23.
Входная кромка 21 воздухозаборника выполнена с возможностью обеспечения оптимального захвата и подачи к турбореактивному двигателю 8 воздуха, необходимого для работы вентилятора 7 и внутренних компрессоров турбореактивного двигателя 8, и изготовлена в общем случае из алюминия, титана или любого композитного материала, в частности, высокотемпературного композитного материала, известного специалистам в данной области, и подходящего для использования в пневматическом противооблединительном устройстве.
Внутренняя панель 23 установлена для обеспечения надлежащей направленной подачи воздуха на лопасти (не показаны) вентилятора 7 и с помощью крепежных средств на нижнем по потоку концевом участке прикреплена к верхнему по потоку концевому участку кожуха 9 вентилятора. В результате внутренняя панель 23 вместе со средней конструкцией 5 и кожухом 9 вентилятора образует конструкцию, неподвижную относительно гондолы 1. В общем случае внутренняя панель 23 выполнена из углеродного композита или алюминия, причем изготовить указанную панель можно как в виде цельной детали, так и в виде сборки из нескольких деталей.
Дополнительно внутреннюю панель 23 можно снабдить звукопоглощающим кольцом для ослабления вредного шумового воздействия, обусловленного работой турбореактивного двигателя и вибрациями заявляемой гондолы 1. Звукопоглощающее кольцо в общем случае имеет сотовую или любую другую известную специалистам конструкцию, обеспечивающую поглощение звуковых вибраций.
Дополнительно предусмотрена перегородка 27, отделяющая входную кромку 21 воздухозаборника от остальной части воздухозаборника 4. Таким образом перегородка 27 позволяет отгородить полость 29, в которой установлено различное оборудование, например противообледенительное оборудование, обеспечивающее функционирование заявляемой гондолы 1. В общем случае перегородка 27 выполнена из алюминия, титана или любого композитного материала, известного специалистам. В состав заявляемой гондолы 1 входит также внешняя панель 25, содержащая подвижную часть 25a и по меньшей мере одну неподвижную часть 25b. Подвижная часть 25a с помощью любого известного специалистам средства прикреплена ко второму концевому участку входной кромки 21 воздухозаборника.
Подвижная часть 25a по существу закрывает собой внутреннюю панель 23 и проходит вниз по потоку в область, в которой расположены вентилятор 7 и кожух 9 вентилятора, с образованием единой съемной детали, называемой подвижной конструкцией. Для этого кромку 21 воздухозаборника можно объединить с указанной подвижной частью 25a.
По меньшей мере одна неподвижная часть 25b с помощью любого известного специалистам средства прикреплена к средней конструкции 5, в частности, к внешнему капоту 13, или к нижней по потоку секции 6. При этом по меньшей мере одна неподвижная часть 25b и подвижная часть 25a выполнены с сопряженными формами, обеспечивающими возможность взаимного зацепления указанных частей. Для этого по меньшей мере одна неподвижная часть 25b сопряжена по форме с соответствующим отверстием в подвижной части 25a. Таким образом обеспечена плавность аэродинамических обводов при нахождении подвижной части в закрытом положении.
Кроме того, в предпочтительном варианте по меньшей мере одна неподвижная часть 25b выполняет функцию направляющих устройств при перемещении подвижной части 25a из положения техобслуживания в закрытое положение. При этом между по меньшей мере одной неподвижной частью 25b и подвижной частью 25a можно расположить уплотнительные средства, например уплотнительные прокладки.
В общем случае подвижная часть 25a и по меньшей мере одна неподвижная часть 25b выполнены из углеродного композита или алюминия. При этом подвижную часть 25a и по меньшей мере одну неподвижную часть 25b можно изготовить как в виде цельной детали, так и в виде сборки из нескольких деталей.
Таким образом, подвижность входной кромки 21 воздухозаборника и подвижной части 25a обеспечивает возможность отсоединения нижней по потоку части воздухозаборника с упрощением доступа к внутреннему оборудованию заявляемой гондолы 1, установленному в области 31, расположенной ниже по потоку от воздухозаборника 4. При этом упрощается обращение с подвижной конструкцией благодаря наличию по меньшей мере одной неподвижной части, обеспечивающей направленное перемещение указанной подвижной конструкции в закрытое положение.
Штрихпунктирная линия 17 на фиг.2 обозначает границу свободного пространства ниже по потоку от воздухозаборника 4. В частности, свободное пространство задано обтекаемым профилем заявляемой гондолы 1. Действительно, для гондол, монтируемых на уровне фюзеляжа с помощью по существу горизонтальных пилонов крепления, длина внешней панели 25 ограничена габаритами внутреннего оборудования 20. Если внутреннее оборудование 20 является чрезмерно габаритным, концевой нижний по потоку участок подвижной части 25a будет наталкиваться на оборудование 20, в результате чего будет происходить заклинивание и возникнет опасность повреждения внешней панели 25 и внутреннего оборудования 20. Граница, обозначенная штрихпунктирной линией 17, обусловлена также необходимостью получения доступа к отдельным единицам оборудования, например к маслобаку, в частности, к крышке 18.
Внутреннее оборудование 20 может также представлять собой, например, электрическое или электронное оборудование.
Для обеспечения опоры наиболее значительной поверхности внешней панели 25, в частности, поверхности подвижной части 25a и неподвижной части 25b, на внешней панели 25 и на внутренней панели 23 закреплены усиливающие элементы 35 любого известного типа. То есть, усиливающие элементы 35 могут быть изготовлены из органического материала или металла и/или в виде по существу C-образной или S-образной детали. При этом усиливающие элементы 35 могут быть протяженными или локальными.
Внутреннее оборудование 20 оборудования можно сгруппировать на "3 часа", "6 часов" или "12 часов" к пилону крепления 2 по меньшей мере под одной неподвижной частью 25b, обеспечив тем самым возможность увеличения длины подвижной части 25a (см. фиг.4-5). Ориентация "3 часа", "6 часов" или "12 часов" соответствует положениям в поперечном разрезе заявляемой гондолы 1 относительно пилона крепления 2.
Группируемое оборудование может представлять собой, например коробку привода агрегатов и маслобак.
Воздействие высоких, в частности, выше 110°C, температур может вызывать повреждение уязвимого оборудования, например электронной аппаратуры. Учитывая это, для исключения воздействия солнечного излучения оборудование такого типа предпочтительно размещать в положении "3 часа" относительно пилона крепления. В качестве примеров оборудования указанного типа можно назвать электрический и электронный коммутатор заявляемой гондолы 1.
В соответствии с вариантом осуществления с фиг.4-5 подвижная часть 25a проходит по меньшей мере над частью внешнего кольцевого канала 11 протекания вторичного потока, что позволяет получить свободное пространство еще ниже по потоку и обеспечить тем самым возможность доступа к внутреннему оборудованию, размещенному в области 33 рядом с нижней по потоку секцией 6. При этом уменьшена длина среднего внешнего капота 13.
В альтернативном, не изображенном здесь варианте подвижная часть 25a может проходить над всей зоной, содержащей вентилятор 7 и кожух 9 вентилятора, а также внешний кольцевой канал 11 протекания вторичного потока. Соответственно, в данном варианте осуществления исключена необходимость использования среднего внешнего капота 13, и по меньшей мере одна неподвижная часть 25b прикреплена к нижней по потоку секции 6. Как результат, функцию среднего внешнего капота 13 выполняют подвижная часть 25a и по меньшей мере одна неподвижная часть 25b.
По меньшей мере одна неподвижная часть 25b может содержать один или несколько расположенных по окружности элементов, прикрепленных к среднему внешнему капоту 13 или нижней по потоку секции 6. Количество указанных элементов может зависеть от расположения внутреннего оборудования 20.
По меньшей мере одна неподвижная часть 25b, в частности, имеет поверхность, выполненную с формой и размерами, позволяющими закрывать собой внутреннее оборудование 20, и предотвращающую тем самым повреждение подвижной части 25a. Для этого указанную по меньшей мере одну неподвижную часть 25b можно выполнить удлиненной в направлении вверх по потоку заявляемой гондолы 1. Форму и размеры указанной неподвижной части 25b можно подбирать на основе других критериев, например, удобства обращения с подвижной частью 25a.
В соответствии с вариантом осуществления с фиг.6-7 неподвижная часть 25b снабжена криволинейной направляющей 55, устанавливаемой вокруг пилона крепления 2 заявляемой гондолы и соединенной с подвижной частью 25a с использованием уплотнительного средства 53. Тем самым при открывании исключено заклинивание между подвижной частью 25a и пилоном крепления 2. В качестве уплотнительного средства можно использовать любое известное средство, например прокладку. Криволинейная направляющая 55 может иметь любую подходящую из известных специалистам форм, в частности, по существу треугольную форму, и проходить вдоль продольной оси 61 пилона крепления 2 с углом наклона от 2° до 10°, в предпочтительном варианте равным по меньшей мере 5°, что обеспечивает подвижность подвижной части 25а без заклинивания на пилоне крепления 2. Кроме того, это позволяет предотвратить деформацию уплотнительных средств 53, в частности, уплотнительных прокладок. Наличие деформаций приводит к значительному увеличению нагрузок при обращении с заявляемой гондолой 1.
Форму криволинейной направляющей 55 можно также подобрать таким образом, чтобы она закрывала собой внутреннее оборудование.
Средний внешний капот 13 опирается на усиливающие элементы 71, выполненные таким образом, чтобы обеспечить крепление среднего внешнего капота 13 к внешнему кольцевому каналу 11 протекания вторичного потока (см. фиг.2-5), благодаря чему увеличена конструктивная прочность средней конструкции 5. В качестве усиливающих элементов 71 можно использовать элементы по существу S-образной или C-образной формы, что позволит несложным образом прикреплять указанные элементы к средней конструкции 5 и внешнему кольцевому каналу 11 протекания вторичного потока. Указанные элементы могут быть изготовлены из органического материала или металла.
Для того чтобы обеспечить возможность отвода подвижной конструкции вверх по потоку гондолы 1, гондолу 1 в общем случае снабжают направляющими устройствами (не показаны), позволяющими выполнять по существу прямолинейное перемещение внешней панели 25 в направлении вверх по потоку гондолы 1 и открывать таким образом воздухозаборник 4 для проведения работ по техобслуживанию. В качестве примера рельсовых систем можно назвать устройства, описанные в заявке FR 2906568, в частности, перемещающиеся по рельсам ползуны, рельс в пазу, взаимодействующий с направляющей, систему роликовых валиков, взаимодействующих с соответствующим рельсом, а также продольную ось, перемещаемую по соответствующему отверстию.