СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И КОНСТРУКЦИЯ ВОЗДУХОЗАБОРНИКА ДЛЯ ДАННОЙ УСТАНОВКИ
AIRCRAFT POWER PLANT AND ITS AIR INTAKE

Настоящее изобретение относится к силовой установке для летательного аппарата, а также к конструкции воздухозаборника для данной установки.
Из уровня техники, в частности из документа WO 2005/090156, известна силовая установка для летательного аппарата, которая включает в себя:
вентилятор, содержащий корпус, на внутренней стенке которого предусмотрена обшивка, причем верхний по потоку край обшивки смещен назад относительно верхнего по потоку края указанного корпуса, и узел воздухозаборника, содержащий конструкцию воздухозаборника, которая имеет кромку воздухозаборника и звукопоглощающий кожух, расположенный между указанной кромкой воздухозаборника и верхним по потоку краем указанной обшивки.
В рассмотренной силовой установке, известной из уровня техники, а также в традиционных установках звукопоглощающий кожух жестко соединен с корпусом вентилятора посредством кольцевого фланца, причем указанный фланец скреплен, во-первых, с корпусом вентилятора и, во-вторых, со звукопоглощающим кожухом с помощью соответствующих крепежных средств.
Такая компоновка требует достаточно больших размеров звукопоглощающего кожуха для того, чтобы указанный кожух обладал необходимым сопротивлением нагрузкам, действующим на участки соединения указанного кожуха с указанным фланцем.
Задача настоящего изобретения, в частности, заключается в том, чтобы уменьшить размеры звукопоглощающего кожуха подобной силовой установки и, тем самым, снизить его вес.
В настоящем изобретение указанная задача решена благодаря созданию силовой установки для летательного аппарата, которая включает в себя:
вентилятор, содержащий корпус, на внутренней стенке которого предусмотрена обшивка, причем верхний по потоку край обшивки смещен назад относительно верхнего по потоку края указанного корпуса, и узел воздухозаборника, содержащий конструкцию воздухозаборника, которая имеет кромку воздухозаборника и звукопоглощающий кожух, расположенный между указанной кромкой воздухозаборника и верхним по потоку краем указанной обшивки,
отличающейся тем, что указанный кожух соединен с корпусом вентилятора просто за счет того, что он вставлен в корпус вентилятора, причем при необходимости дополнительно используют средства точечного соединения двух указанных элементов.
В рамках настоящего изобретения термин «средства точечного соединения» определяет крепежные средства, такие как винты, которые распределены по периферии звукопоглощающего кожуха и расположены отдельно друг от друга, или деформируемые кронштейны, раскрытые в патентной заявке FR 08/00471, поданной 29 января 2008 г., от лица заявителя настоящего изобретения.
Благодаря тому что указанные элементы соединены за счет простой вставки одного элемента в другой с использованием при необходимости средств точечного соединения, отпадает необходимость в крепежном фланце, обеспечивающем крепление звукопоглощающего кожуха на корпусе вентилятора, как в установках, известных из уровня техники. Исключение из конструкции указанного фланца представляет собой первую возможность для уменьшения веса.
Вторая возможность для уменьшения веса обусловлена тем, что соединение элементов путем вставки одного элемента в другой позволяет снизить нагрузки, действующие на звукопоглощающий кожух в местах его соединения с корпусом вентилятора. В результате, появляется возможность изготовить звукопоглощающий кожух с меньшими размерами и, тем самым, уменьшить его вес.
Следует также отметить, что соединение звукопоглощающего кожуха с корпусом вентилятора путем простой вставки в значительной мере облегчает процесс их отделения друг от друга, как в случае, когда звукопоглощающий кожух перемещается вместе с конструкцией воздухозаборника во время ее открытия, так и в случае, когда кожух во время открытия конструкции воздухозаборника остается внутри корпуса вентилятора.
Возможность такого легкого отделения указанных элементов друг от друга существенно упрощает проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту, в частности, когда возникает необходимость заменить звукопоглощающий кожух в результате удара об него посторонних предметов, отбрасываемых лопастями вентилятора.
В соответствии с другими дополнительными признаками предлагаемой силовой установки:
указанный звукопоглощающий кожух закреплен на указанной кромке, что обеспечивает возможность скользящего движения кожуха совместно с конструкцией воздухозаборника во время открытия указанной конструкции для проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту;
указанный звукопоглощающий кожух просто соединен встык с указанной кромкой, причем он не закреплен на указанной кромке, в результате чего во время открытия указанной конструкции воздухозаборника для проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту звукопоглощающий кожух остается вставленным в указанный корпус вентилятора;
указанный корпус вентилятора доходит до указанной кромки;
указанный корпус вентилятора не доходит до указанной кромки;
указанная установка содержит средства крепления указанной конструкции воздухозаборника относительно указанного вентилятора;
указанные средства крепления установлены между передней перегородкой указанной конструкции воздухозаборника и указанным корпусом;
указанные средства крепления содержат задвижки, установленные между наружной панелью указанной конструкции воздухозаборника и указанным
корпусом;
указанные средства крепления установлены между нижним по потоку краем указанной кромки и указанным корпусом;
указанные средства крепления установлены между нижним по потоку краем указанной кромки и указанным звукопоглощающим кожухом;
данная силовая установка содержит средства центрирования указанной конструкции воздухозаборника относительно указанного вентилятора;
указанные средства центрирования соединены с указанными средствами крепления;
данная силовая установка содержит средства, предназначенные для повышения жесткости указанной конструкции воздухозаборника;
указанные средства, придающие жесткость конструкции, содержат элементы жесткости, обеспечивающие неподвижное соединение указанной наружной панели с указанным звукопоглощающим кожухом;
указанные средства, предназначенные для центрирования указанной конструкции воздухозаборника относительно указанного корпуса вентилятора, установлены между указанными элементами жесткости и верхним по потоку краем указанного корпуса;
данная силовая установка содержит элементы жесткости, закрепленные на указанной наружной панели и опирающиеся на пластины, расположенные на внешней периферийной поверхности указанного звукопоглощающего кожуха;
данная силовая установка содержит средства центрирования указанного звукопоглощающего кожуха относительно указанного корпуса вентилятора;
указанные средства центрирования звукопоглощающего кожуха содержат центрирующие клинья, установленные между верхними по потоку краями кожуха и корпуса;
указанная обшивка выполнена по меньшей мере частично гладкой и/или со звукопоглощающими свойствами и/или истираемой: звукопоглощающая обшивка способствует поглощение шумов, производимых вентилятором и двигателем; истираемая обшивка, размещенная на участке, непосредственно окружающем крыльчатку вентилятора, обеспечивает возможность получения минимального зазора между лопастями и корпусом вентилятора во время вращения лопастей в процессе «обкатки».
Настоящее изобретение также относится к узлу воздухозаборника, предназначенному для использования в раскрытой выше силовой установке.
Остальные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны при прочтении приведенного далее описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.
На фиг.1 и 2 схематично показан осевой разрез силовой установки в соответствии с первым вариантом изобретения в положении техобслуживания и в рабочем положении, соответственно.
На фиг.3 детально изображена область III с фиг.2.
На фиг.4 и 5 по аналогии с фиг.1 и 2 изображена силовая установка согласно одной из модификаций первого варианта изобретения.
На фиг.6 детально показана область VI с фиг.5.
На фиг.7 в рабочем положении изображена силовая установка в соответствии с другой модификацией первого варианта изобретения.
На фиг.8а и 8b детально показана область VIII с фиг.7, когда силовая установка находится в рабочем положении и положении техобслуживания, соответственно.
На фиг.9 изображена половина силовой установки согласно еще одной модификации первого варианта изобретения в рабочем положении.
На фиг.10а и 10b детально показана область Х с фиг.9, когда силовая установка находится в рабочем положении и положении техобслуживания, соответственно.
На фиг.11-13 представлены виды, аналогичные фиг.1-3, соответственно, причем они иллюстрируют силовую установку согласно второму варианту изобретения.
На фиг.14 и 15 по аналогии с фиг.4 и 5, соответственно, изображена одна из модификаций второго варианта изобретения.
Фиг.16 объединяет два вида, которые изображают две половины силовой установки согласно другой модификации второго варианта изобретения в положении техобслуживания (верхняя половина) и в рабочем положении (нижняя половина).
На фиг.17 детально показана область XVII с фиг.16.
На фиг.18 и 19 по аналогии с фиг.11 и 12 изображена силовая установка согласно дополнительной модификации изобретения.
На фиг.20 и 21 представлены виды, аналогичные фиг.11 и 12, причем они иллюстрируют силовую установку в соответствии с еще одной модификацией второго варианта изобретения.
В приведенном ниже описании использованы понятия «выше по потоку» и «ниже по потоку».
Следует иметь в виду, что указанные понятия в данном случае соответствуют направлению движения воздуха в предлагаемой силовой установке, которое обозначено на фиг.1 стрелкой F.
На всех чертежах одинаковые или подобные номера позиций обозначают одинаковые или подобные элементы или узлы.
Как показано фиг.1, предлагаемая силовая установка содержит узел А воздухозаборника, который включает в себя конструкцию 1 воздухозаборника и расположенный ниже по потоку от нее вентилятор 3, образующий верхнюю по потоку часть турбореактивного двигателя 5.
Узел А воздухозаборника представляет собой верхнюю по потоку часть гондолы, причем остальные части гондолы, окружающие вентилятор 3 и турбореактивный двигатель 5, здесь не показаны.
Узел А воздухозаборника обеспечивает забор окружающего воздуха и его направленную подачу к вентилятору 3 и турбореактивному двигателю 5.
Конструкция 1 воздухозаборника содержит кромку 7 воздухозаборника -периферийный элемент, образующий переднюю кромку указанной конструкции, а также наружную панель 9, являющуюся продолжением наружной части кромки 7 воздухозаборника.
Кроме того, узел А воздухозаборника содержит звукопоглощающий кожух 11, который является продолжением нижней части кромки 7.
Наружную панель 9 и кромку 7 воздухозаборника можно выполнить в виде цельного элемента.
Звукопоглощающий кожух 11, по существу, представляет собой панель, обладающую звукопоглощающими свойствами (например, сотовую конструкцию) и имеющую, по существу, цилиндрическую форму.
Согласно первому варианту изобретения, изображенному на фиг.1-10, звукопоглощающий кожух 11 прикреплен к внутреннему краю кромки 7, таким образом, что в случае, когда конструкция 1 воздухозаборника находится в положении техобслуживания, как показано на фиг.1, указанная конструкция 1 и кожух 11 перемещаются вместе подобно цельному элементу.
Как показано на фиг.1, может быть предусмотрена передняя перегородка 15, ограничивающая кольцевую полость 17 внутри кромки 7.
Наличие указанной перегородки позволяет, во-первых, повысить жесткость конструкции 1 воздухозаборника и, во-вторых, установить внутри полости 17 специальные противообледенительные устройства.
На указанной перегородке 15 предпочтительно закреплены центрирующие штыри 19.
Вентилятор 3 имеет крыльчатку 21, которая расположена в корпусе 23 данного вентилятора.
На внутренней стенке корпуса вентилятора предусмотрена обшивка 25, верхний по потоку край 27 которой смещен назад относительно верхнего по потоку края 29 корпуса 23 вентилятора.
Данная обшивка может быть гладкой, или может обладать звукопоглощающими свойствами (для того чтобы уменьшить уровень производимого вентилятором 3 шума), или ее можно выполнить истираемой (для того чтобы обеспечить минимальный зазор между лопастями крыльчатки 21 и корпусом 23 по завершении этапа «обкатки»).
Очевидно, что указанную обшивку можно сформировать из нескольких частей, каждая из которых обладает соответствующими свойствами, упомянутыми выше, например, истираемая часть выполнена в зоне расположения крыльчатки 21, а часть, обладающая звукопоглощающими свойствами, находится ниже по потоку от указанной крыльчатки.
Как показано на фиг.2, в случае, когда силовая установка, изображенная на фиг.1, находится в рабочем положении, звукопоглощающий кожух 11 вставлен в корпус вентилятора и расположен встык с обшивкой 25.
В соответствии с первым вариантом изобретения, показанным на фиг.1-3, длина корпуса 23 вентилятора является достаточной для того, чтобы он доходил до передней перегородки 15. Вследствие чего обеспечена возможность взаимодействия штырей 19 данной перегородки с кромкой 31, сформированной на верхнем по потоку крае 29 корпуса 23, как показано на фиг.3.
Указанные штыри позволяют осуществить точное центрирование конструкции 1 воздухозаборника относительно вентилятора 3, а при необходимости жестко закрепить указанную конструкцию 1 на вентиляторе. Как показано на фиг.3, в указанные штыри 19 можно установить болты 33, в результате исключены любые возможные перемещения конструкции воздухозаборника относительно вентилятора.
Следует отметить, что между звукопоглощающим кожухом 11 и обшивкой 25 не предусмотрено никаких специальных соединительных средств: удержание данного звукопоглощающего кожуха в требуемом положении обеспечено только благодаря тому, что он вставлен в корпус 23 вентилятора и соединен с конструкцией 1 воздухозаборника.
Указанное выше соединение проиллюстрировано на фиг.3: на верхнем по потоку конце звукопоглощающего кожуха 11 предусмотрен участок 35 с меньшей толщиной и более высокой плотностью, который закреплен на отогнутом наружу конце 37 передней перегородки 15.
В соответствии с модификацией, представленной на фиг.4-6, в рабочем положении силовой установки (фиг.5) корпус 23 вентилятора не доходит до внутреннего края 13 кромки 7, но при этом наружная панель 9 покрывает часть корпуса вентилятора.
В данном случае крепление конструкции 1 воздухозаборника на корпусе вентилятора 3 осуществлено посредством задвижек 39а, 39b с ручным или электрическим приводом, которые взаимодействуют с соответствующими удерживающими средствами 41а, 41b, установленными на наружной поверхности корпуса 23 вентилятора.
Повышение жесткости узла воздухозаборника можно обеспечить за счет использования элементов жесткости, проходящих между наружной панелью 9 и звукопоглощающим кожухом 11.
В данной модификации, также как и в рассмотренной выше, внутри корпуса 23 можно установить средства центрирования звукопоглощающего кожуха 11 относительно обшивки 25.
Такие средства центрирования, представляющие собой скошенные элементы 45, отдельно расположенные друг от друга или в виде сплошного элемента, как показано на фиг.6, позволяют устранить любые возможные радиальные смещения звукопоглощающего кожуха относительно обшивки 25 и тем самым обеспечивают аэродинамическую целостность узла.
На фиг.7 и 8 в качестве альтернативного варианта показано, что элементы жесткости 43 расположены таким образом, что когда силовая установка находится в рабочем положении, элементы жесткости упираются в верхний по потоку край 29 корпуса 23.
В этом случае на указанных элементах жесткости 43 предусмотрены центрирующие штыри 47, установленные с возможностью взаимодействия с соответствующими отверстиями 49, выполненными в кромке 31 края 29 корпуса 23.
Указанные центрирующие штыри 47 позволяют наилучшим образом осуществить центрирование узла воздухозаборника относительно вентилятора.
Согласно одной из модификаций изобретения, показанной на фиг.9 и 10, элементы жесткости 43 содержат отогнутые наружу концы 51, которые примыкают к радиальному наружному участку кромки 31 края 29 корпуса вентилятора (фиг.10а и 10b).
Вариант изобретения, представленный на фиг.11-13, отличается от варианта изобретения с фиг.1-3 тем, что звукопоглощающий кожух 11 просто соединен встык с краем 13 кромки 7, в результате, когда силовая установка находится в положении техобслуживания (фиг.11), звукопоглощающий кожух остается внутри корпуса 23 вентилятора.
В частности, соединение встык кромки 7 со звукопоглощающим кожухом 11 наглядно изображено на фиг.13.
Как и в предыдущем варианте изобретения, звукопоглощающий кожух 11 расположен внутри корпуса 23 просто за счет вставки, при этом отсутствует необходимость в использовании каких-либо специальных соединительных средств между указанным кожухом и обшивкой 25.
Внутри корпуса 23 можно разместить элементы 53, предназначенные для центрирования кожуха 11 относительно указанного корпуса.
Указанные элементы можно выполнить в форме клиньев и закрепить на стенке корпуса 23 с помощью подходящих средств 55.
Помимо того что указанные элементы обеспечивают точное центрирование звукопоглощающего кожуха 11 относительно корпуса 23, они также позволяют точно ориентировать данный кожух в процессе вращения относительно корпуса. Кроме того, они предотвращают выпадение кожуха из корпуса вентилятора во время открытия конструкции 1 воздухозаборника.
Модификация варианта изобретения, изображенная на фиг.14 и 15, подобна модификации первого варианта изобретения, показанной на фиг.4 и 5: в данном случае также предусмотрены задвижки 39а, 39b и соответствующие удерживающие средства 41а, 41b.
В отличие от первого варианта изобретения звукопоглощающий кожух 11 просто соединен встык с кромкой 13. В результате, при открытии конструкции 1 воздухозаборника звукопоглощающий кожух остается внутри корпуса 23 вентилятора, та кже как и в модификации изобретения, показанной на фиг.11-13.
Тем не менее, поскольку в данном случае звукопоглощающий кожух заметно выдается за пределы верхнего по потоку края 29 корпуса 23, можно предусмотреть средства точечного соединения указанного звукопоглощающего кожуха с корпусом 23 и/или обшивкой 25.
Указанные средства точечного соединения представляют собой, например, винты, расположенные внутри звукопоглощающего кожуха 11 на одинаковом расстоянии друг от друга.
Следует отметить, что в данном случае в качестве средств соединения не используют сплошные соединительные средства, такие как фланцы, предназначенные для крепления звукопоглощающего кожуха на корпусе вентилятора и известные из уровня техники, в частности из документа WO 2005/090156.
В установках, известных из уровня техники, фланец обеспечивает возможность удержания звукопоглощающего кожуха в контакте с корпусом вентилятора, в то время как в предлагаемой установке указанное удержание в контакте этих двух элементов обеспечено за счет того, что звукопоглощающий кожух вставлен в корпус вентилятора, при этом средства точечного соединения предназначены только для того, чтобы предотвратить выпадение кожуха во время открытия конструкции 1 воздухозаборника.
Поскольку в данном варианте изобретения конструкция 1 воздухозаборника перемещается относительно звукопоглощающего кожуха 11, причем указанный кожух остается внутри корпуса 23 вентилятора, то использование элементов жесткости 43, обеспечивающих неподвижное крепление конструкции воздухозаборника к кожуху, подобно первому варианту изобретения (фиг.4-9), невозможно.
Тем не менее, для того, чтобы обеспечить возможность повышения жесткости конструкции 1 воздухозаборника, а также возможность центрирования указанной конструкции относительно вентилятора, внутри наружной панели 9 можно установить кольцевой элемент 57 жесткости, опирающийся на пластины 59а, 59b, закрепленные на наружной периферийной поверхности звукопоглощающего кожуха 11.
На фиг.16 и 17 в качестве альтернативного варианта показано, что указанный кольцевой элемент 57 жесткости содержит центрирующие штыри 61, взаимодействующие с соответствующими отверстиями 63, выполненными в пластинах 59, причем указанные пластины можно выполнить в форме уголков, как показано на фиг.17.
В соответствии с модификацией изобретения, представленной на фиг.18 и 19, длина корпуса 23 вентилятора несколько больше, чем в модификациях, показанных на фиг.14-17, при этом указанный корпус все равно не закрывает полностью звукопоглощающий кожух, подобно тому, как это происходит в модификациях с фиг.11-13.
В предпочтительном варианте изобретения для крепления конструкции 1 воздухозаборника на крае 29 корпуса 23 вентилятора предусмотрены элементы крепления, содержащие, по существу, трубчатый элемент 65, верхняя по потоку часть которого закреплена на внутреннем крае кромки 7, а ее нижняя по потоку часть имеет штыри, установленные с возможностью взаимодействия с соответствующими отверстиями, выполненными на крае 29 корпуса 23.
Указанные штыри 67а, 67b обеспечивают, во-первых, центрирование конструкции 1 воздухозаборника относительно корпуса 23 вентилятора и, во-вторых, крепление указанной конструкции воздухозаборника на корпусе вентилятора.
В соответствии с модификацией изобретения, показанной на фиг.20 и 21, в которой длина корпуса 23 вентилятора сопоставима с длиной указанного корпуса согласно модификации с фиг.18 и 19, центрирование и крепление конструкции 1 воздухозаборника относительно корпуса вентилятора осуществлено посредством уголковых профилей 68а, 68b, закрепленных на внутреннем крае 13 кромки 7. Причем данные уголковые профили имеют центрирующие и крепежные штыри 69а, 69b, установленные с возможностью взаимодействия с уголковыми профилями, в которых выполнены соответствующие отверстия 71 а, 71 b и которые закреплены на периферийной поверхности звукопоглощающего кожуха 11, рядом с верхним по потоку краем данного кожуха.
Следует учесть, что в данной модификации жесткость звукопоглощающего кожуха 11 немного выше жесткости кожухов, предусмотренных в предыдущих модификациях. В результате, обеспечена способность указанного кожуха выдерживать нагрузки, передаваемые конструкцией 1 воздухозаборника.
Преимущества предлагаемой силовой установки непосредственно следуют из приведенного выше описания.
Как в первом варианте изобретения (согласно которому звукопоглощающий кожух 11 жестко соединен с конструкцией 1 воздухозаборника, фиг.1-10), так и во втором варианте изобретения (согласно которому звукопоглощающий кожух не соединен с конструкцией воздухозаборника, фиг.11-21), звукопоглощающий кожух 11 взаимодействует с корпусом 23 вентилятора просто за счет того, что он вставлен в указанный корпус, причем при необходимости дополнительно используют средства точечного соединения, например, винты, которые распределены по периферии звукопоглощающего кожуха и расположены отдельно друг от друга, или деформируемые кронштейны, раскрытые в патентной заявке FR 08/00471, поданной 29 января 2008 г., от лица заявителя настоящей изобретения.
Благодаря тому, что звукопоглощающий кожух вставлен в корпус вентилятора, отпадает необходимость в использовании фланца, обеспечивающего крепление указанного кожуха на корпусе вентилятора, как в известных из уровня техники силовых установках.
При использовании такого фланца требовалось обеспечить достаточно большие размеры звукопоглощающего кожуха для того, чтобы указанный кожух обладал необходимым сопротивлением нагрузкам, передаваемым через участки соединения указанного кожуха с фланцем.
В отличие от известной установки в предлагаемой силовой установке звукопоглощающий кожух менее подвержен действию нагрузок, в результате, его можно изготовить с меньшими размерами и тем самым, уменьшить его вес.
Следует также отметить, что соединение звукопоглощающего кожуха 11 с корпусом 23 вентилятора за счет его простой вставки в указанный корпус 23 существенно упрощает процесс отделения этих двух элементов друг от друга, как в первом варианте изобретения (согласно которому при открытии конструкции воздухозаборника кожух перемещается вместе с указанной конструкцией), так во втором варианте (согласно которому звукопоглощающий кожух остается внутри корпуса вентилятора во время открытия указанной конструкции).
Возможность простого отделения этих двух элементов значительно облегчает проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту, в частности, когда необходимо заменить звукопоглощающий кожух в результате удара об него посторонних предметов, отбрасываемых, в частности, лопастями вентилятора.
Таким образом, в настоящем изобретении предложены очевидные усовершенствования силовой установки по сравнению с установками, раскрытыми в патентных документах FR 2903734 и US 4732532, в которых звукопоглощающий кожух, в сущности, встроен в звукопоглощающий узел, проходящим по всей длине воздухозаборника и корпуса вентилятора.
Кроме того, следует отметить, что согласно большинству из описанных выше модификаций настоящего изобретения передача нагрузок между конструкцией воздухозаборника и корпусом вентилятора осуществляется непосредственно между ними посредством элементов жесткости и/или запирающих средств, при этом звукопоглощающий кожух не испытывает нагрузки, что позволяет значительно уменьшить его размеры.
Очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается описанными выше и представленными на чертежах предпочтительными вариантами его выполнения и их модификациями, приведенными лишь в качестве примеров.