ПРУЖИНА ДЛЯ ЩИТКА РЕШЕТЧАТОГО РЕВЕРСА ТЯГИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
SPRING FOR SHIELD OF NETLIKE THRUST REVERSE OF AIRCRAFT TURBOJET ENGINE

Изобретение относится к пружине для щитка решетчатого реверса тяги турбореактивного двигателя летательного аппарата.
Специалистам в данной области известно, что решетчатый реверс тяги турбореактивного двигателя летательного аппарата снабжен, как правило, рядом щитков, жестко связанных со скользящим капотом этого реверса, которые взаимодействуют со специальными штангами, соединенными с неподвижной внутренней конструкцией реверса тяги.
Когда реверс тяги работает в режиме прямой тяги, щитки удерживаются штангами на продолжении внутренней стенки скользящего капота.
Когда же он работает в режиме обратной тяги, щитки с помощью штанг приводятся в движение, в результате чего они перекрывают камеру циркуляции вторичного воздушного потока турбореактивного двигателя, отклоняя тем самым этот поток в направлении вперед, что позволяет осуществить реверс тяги и, следовательно, торможение летательного аппарата, имеющего такой реверс.
Известно также, что между штангами и щитками помещают пружины с тем, чтобы компенсировать отклонения от допусков и деформации конструкции, когда щитки находятся в положении, соответствующем режиму прямой тяги, при этом для штанг одновременно создается возможность обеспечения достаточного давления на эти щитки в указанном положении.
На сегодняшний день известны разные типы пружин - винтовые или пластинчатые.
Цель изобретения стоит в разработке пружины, которая была бы легче, чем применяемые в известных системах.
Для достижения указанной цели предложена пластинчатая пружина для щитка реверса тяги, отличающаяся тем, что она имеет две ветви, образующие U-образную деталь, причем концы этих ветвей выполнены с возможностью взаимодействия, соответственно, со щитком указанного реверса и с приводной штангой этого щитка.
Благодаря такой особой форме концы рассматриваемой пружины подвержены меньшим изгибающим моментам или вообще не подвержены никаким изгибающим нагрузкам, что позволяет работать с пружиной, которая при данной конкретной массе демонстрирует лучшие упругие характеристики.
В соответствии с другими необязательными признаками этой пружины,
- указанные концы расположены, по существу, напротив друг друга;
благодаря такому особому расположению обеспечивается возможность работы обеих ветвей U-образной детали по всей их длине и, следовательно, еще большее улучшение упругих характеристик пружины при данной конкретной массе;
- по меньшей мере, одна из указанных ветвей имеет две вильчатых части;
- ветвь указанной пружины, выполненная с возможностью взаимодействия с указанной штангой, имеет сечение, уменьшающееся в направлении от низа указанной U-образной детали к концу этой ветви; поскольку изгибающий момент, который претерпевает эта ветвь, уменьшающийся в направлении от ее конца к низу U-образной детали, становится очевидным, что на практике нет необходимости в выполнении этой ветви с одинаковым сечением по всей длине, так что в результате удается снизить вес пружины;
- ветвь указанной пружины, выполненная с возможностью взаимодействия с указанной штангой, имеет на своем конце загибы, образующие опорную площадку для указанной штанги; такие загибы, сформированные в самом теле пружины, позволяют обойтись без применения добавочных деталей в качестве опорных площадок и тем самым уменьшить вес конструкции;
- ветвь указанной пружины, выполненная с возможностью взаимодействия с указанным щитком, имеет на своем конце крепежные плоские участки;
- эта пружина, по меньшей мере, частично выполнена из сплава на основе титана; благодаря этому достигается уменьшение веса;
- эта пружина, по меньшей мере, частично выполнена из композита;
благодаря этому также достигается уменьшение веса.
Изобретение охватывает также решетчатый реверс тяги, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, одной пружиной типа описанной выше.
Предметом изобретения является также гондола для турбореактивного двигателя, отличающаяся тем, что она снабжена реверсом тяги типа описанного выше.
Остальные признаки и преимущества изобретения явствуют из нижеследующего описания, приводимого со ссылками на приложенные чертежи, где:
фиг.1 представляет собой вид в боковом разрезе решетчатого реверса тяги, снабженного, по меньшей мере, одной пружиной согласно изобретению, где указанный реверс показан в положении, соответствующем режиму прямой тяги;
фиг.2 - вид, аналогичный приведенному на фиг.1, где реверс показан в положении, соответствующем режиму обратной тяги;
фиг.3 - вид в аксонометрии зоны III по фиг.2;
фиг.4 - иллюстрация этой зоны III на виде, аналогичном приведенным на фиг.1 и 2.
Как видно на фиг.1, имеется решетчатый реверс тяги, снабженный, как во всех традиционных системах, капотом 1, который установлен с возможностью скольжения относительно некоторой неподвижной конструкции, включающей в себя неподвижную переднюю раму 3 и неподвижную внутреннюю конструкцию 5.
Как и во всех известных системах, между скользящим капотом и неподвижной внутренней конструкцией 5 образован кольцевой тракт 7 холодного воздушного потока.
В нормальном рабочем режиме, то есть в полете, холодный воздух циркулирует внутри указанного тракта 7, как показано на фиг.1 стрелкой 9, то есть вдоль внутренней стенки капота 1 и неподвижной внутренней конструкции 5.
В этом рабочем режиме поток указанного холодного воздуха 9 складывается с потоком горячего воздуха, выходящим из турбореактивного двигателя (не показан), что способствует созданию тяги летательного аппарата (не показан).
В режиме же обратной тяги, как показано на фиг.2, скользящий капот 1 смещается под действием какого-либо привода типа гидравлического силового цилиндра 11 в сторону задней части турбореактивного двигателя, то есть вправо по фиг.2.
Следствием этого скольжения является перекрытие кольцевого тракта 7 рядом распределенных по всему его объему щитков 13 (на фиг.1 и 2 виден лишь один из этих щитков) и перенаправление потока свежего воздуха в сторону передней части гондолы (стрелка 9' на фиг.2).
Каждый из щитков 13 шарнирно установлен на скользящем капоте 1, при этом его перемещение из положения, показанного на фиг.1, в котором он находится на продолжении внутренней стенки скользящего капота 1, в положение перекрытия, показанное на фиг.2, в котором он располагается поперек тракта 7 холодного воздуха, достигается благодаря действию штанги 15, концы которой выполнены с возможностью поворота, соответственно, на неподвижной внутренней конструкции 5 и на щитке 13.
Если говорить точнее (это видно, впрочем, на фиг.3 и 4), штанга 15 взаимодействует со щитком 13 через посредство пружины 17.
Указанная пружина выполнена в виде U-образной детали, то есть имеет две ветви 19, 21, соединенные друг с другом изогнутым участком 23.
Каждая из этих двух ветвей имеет, по сути, вильчатый конец, то есть состоящий из двух частей, соответственно, 19а, 19b и 21а, 21b.
Части 21а, 21b ветви 21 закреплены своими соответствующими концами на щитке 13 с помощью специальных средств типа заклепок 23а, 23b.
В предпочтительном варианте исполнения, как видно на фиг.3 и 4, каждая часть 21а, 21b ветви 21 имеет на своем конце соответствующий плоский участок 25а, 25b, образующий небольшой угол с остальной частью этой ветви.
Предпочтительно также, чтобы две части 19а, 19b ветви 19 имели форму, заостряющуюся в направлении от изогнутого участка 23 пружины к концу этой ветви 19.
На конце каждой из указанных частей 19а, 19b сформирован загиб 27b, выполненный за одно целое с остальной частью пружины 17 и образующий опорную площадку для конца 29 штанги 15.
Для этой цели предусмотрена ось 31, проходящая между двумя загибами 27а, 27b через конец 29 штанги 15, причем эта ось может удерживаться с помощью штифтов 33.
Как более четко видно на фиг.4, концы ветвей 19 и 21, взаимодействующие со штангой 15 и со щитком 13, расположены предпочтительно напротив друг друга, то есть, по существу, в плоскости Р, вмещающей указанные концы и перпендикулярной к щитку 13.
Целесообразно, чтобы пружина 17 была, по меньшей мере, частично выполнена из титанового сплава и/или какого-либо композитного материала.
Как видно из приведенной ниже таблицы, исключительно хорошие характеристики пружины можно получить, в частности, при использовании титанового сплава типа TV866 или композитных материалов типа стекло-эпоксидной или углеродно-эпоксидной UD (однонаправленной) ткани.
2
В этой таблице буквой Δ обозначено допустимое усталостное напряжение материала, буквой Е - модуль упругости материала, Энергия равна Δ/Е, параметр «Плотность» соответствует плотности материала, а «Эффективность» представляет собой отношение Энергии к Плотности.
Пружинная сталь
Титановый сплав TAD4E
Титановый сплав TV866
Алюмин. сплав A28GV
Стекло-эпоксидная UD ткань
Кевлар-эпоксидная UD ткань
Углеродно-эпоксидная UD ткань
Δ (МПа)
1200
1200
1400
500
800
500
1100
Е (МПа)
205000
116000
106000
70000
45000
85000
13000
Энергия
7,02
12,4
18,5
3,57
14,22
2,94
9,30
Плотность
8
4,5
4,5
2,72
2,5
1,6
1,8
Эффективность
0,9
2,8
4,1
1,3
5,7
1,8
5,2
Благодаря описанной выше пружине удается компенсировать отклонения от допусков и деформации конструкции, когда щиток 13 находится в положении, соответствующем режиму прямой тяги, показанном на фиг.1, в котором он должен оставаться внутри объема заданного размера, ограниченного, с одной стороны, скользящим капотом 1 и, с другой стороны, передней рамой 3.
Кроме обеспечения указанной компенсации отклонений от допусков, пружина 17 дает также возможность штанге 15 оказывать достаточное давление на щиток 13 для удержания его в положении, показанном на фиг.1.
Как уже говорилось ранее, благодаря U-образной форме пружины, расположению ее двух ветвей напротив друг друга, сужающимся сечениям этих ветвей и соответствующему выбору материала для изготовления этой пружины удается добиться очень эффективного компромисса между ее эксплуатационными характеристиками и весом, который в данной конструкции существенно снижен.
В качестве примера можно указать, что при использовании такой пружины удается добиться экономии в 150 г по сравнению с пружинами, известными из предшествующего уровня техники.
Учитывая, что в решетчатом реверсе тяги используется порядка дюжины таких пружин, суммарный выигрыш в весе может составлять до 1800 г на каждый реверс.
Но ведь, как известно всем специалистам авиастроения, каждый дополнительный грамм веса обходится в 1 доллар дополнительных расходов.
В рассматриваемом здесь случае достигаемый благодаря предложенной пружине выигрыш в весе можно оценить в 1800 долларов на каждый реверс тяги.
Если предположить, что пружина изготовлена из титана, который несколько дороже традиционно применяемых материалов, то указанный выигрыш уменьшится примерно до 1500 долларов на реверс.
Разумеется, изобретение никоим образом не ограничивается описанным выше и проиллюстрированным на чертежах вариантом осуществления, который был приведен лишь в качестве примера.