РЕВЕРСОР ТЯГИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, ИМЕЮЩИЙ СЕКЦИЮ ФИКСИРУЕМОГО СОПЛА С РЕГУЛИРУЕМЫМ СЕЧЕНИЕМ, И ГОНДОЛА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
TURBOJET THRUST REVERSER WITH CONTROLLED-CROSS-SECTION ADJUSTABLE NOZZLE SECTION  AND TURBOJET NACELLE

Изобретение относится к гондоле двигателя летательного аппарата, снабженной реверсором тяги, который имеет продолжение в виде сопла с регулируемым сечением.
Самолет приводится в движение с помощью нескольких турбореактивных двигателей, каждый из которых помещен в гондолу, служащую для обеспечения направленной циркуляции создаваемых в турбореактивном двигателе воздушных потоков. В этой гондоле находится также группа вспомогательных приводных устройств, связанных с ее работой и выполняющих различные функции в процессе работы турбореактивного двигателя или во время, когда он остановлен.
Такие вспомогательные приводные устройства включают в себя, в частности, механическую систему реверса тяги и систему с регулируемым соплом.
Гондола имеет, как правило, трубчатую конструкцию с воздухозаборником, который помещен перед турбореактивным двигателем, средней секцией, которая охватывает вентилятор турбореактивного двигателя, и задней секцией, в которую помещены средства реверса тяги и которая охватывает камеру сгорания турбореактивного двигателя, и заканчивается обычно реактивным соплом, выход которого располагается за турбореактивным двигателем.
В современных гондолах устанавливается двухконтурный турбореактивный двигатель, способный генерировать, с помощью вращающихся лопастей вентилятора, горячий воздушный поток (его называют также «первичным»), выходящий из камеры сгорания турбореактивного двигателя, и холодный воздушный поток («вторичный»), циркулирующий снаружи от турбореактивного двигателя по кольцевому каналу («тракту»), который образован между обтекателем турбореактивного двигателя и внутренней стенкой гондолы. Оба указанных потока выталкиваются из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы.
Назначение устройства реверса тяги состоит в повышении эффективности торможения самолета во время его посадки путем перенаправления вперед по меньшей мере части тяги, развиваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор перекрывает тракт циркуляции холодного потока, направляя этот поток к передней стороне гондолы, в результате чего создается обратная тяга, которая складывается с торможением колес самолета.
Средства, применяемые для осуществления указанной переориентации холодного воздушного потока, могут быть разными в зависимости от типа реверсора. Тем не менее, во всех случаях конструктивно реверсор включает в себя подвижные капоты, имеющие возможность перемещаться из выдвинутого положения, в котором они открывают в гондоле канал для отклоненного воздушного потока, в убранное положение, в котором они перекрывают указанный канал. Эти капоты могут выполнять функцию отклонения или всего лишь активации иных отклоняющих средств.
В случае с реверсором тяги решетчатого (или «каскадного») типа переориентация воздушного потока осуществляется с помощью решеток профилей, при этом капот выполняет лишь обычную функцию скольжения, направленную на открытие или перекрытие указанных решеток, при этом поступательное перемещение подвижного капота происходит вдоль продольной оси, по существу, параллельной оси гондолы. Имеются также дополнительные блокировочные створки, которые приводятся в действие в результате скольжения капота с обеспечением при этом, как правило, перекрытия тракта за решетками, что позволяет оптимизировать переориентацию холодного потока.
Помимо того, что скользящий капот выполняет функцию реверсирования тяги, он является составной частью задней секции и имеет заднюю сторону, которая образует собой реактивное сопло, обеспечивающее направленное выталкивание воздушных потоков. Это сопло может использоваться в дополнение к основному соплу, обеспечивающему направленное перемещение горячего потока, и называется в этом случае «вспомогательным» соплом.
Хотя в известных системах и достигаются удовлетворительные показатели работы реверса тяги, крайне желательно, исходя из соображений оптимизации аэродинамических качеств и, следовательно, снижения потребления горючего, иметь возможность регулировать выходное сечение холодного воздушного потока за гондолой. Особое значение имеет возможность увеличения этого сечения на этапах взлета и посадки, а также его уменьшения на этапе крейсерского полета, при этом часто используют понятие «адаптивное сопло», или СПС (Сопло Регулируемого Сечения (VFN Variable Fan Nozzle)).
Подобные системы описаны, в частности, в документах FR 2622929 и FR 2902839.
В них рассматривается использование решетчатых реверсоров тяги, имеющих выхлопную секцию с регулируемым сечением. Для этого предусмотрен подвижный капот, состоящий из двух частей, выполненных с возможностью соединения друг с другом с помощью фиксирующих средств.
В зависимости от данного конкретного варианта осуществления, регулируемое сопло может быть выполнено из одного или нескольких специальных подвижных элементов типа поворотных створок или участка капота, совершающего поступательное перемещение, либо эта функция может быть возложена на сам подвижный капот, который будет совершать поступательные перемещения небольшой амплитуды, не приводящие к активации реверса тяги.
Более детальное описание различных вариантов осуществления можно найти, среди прочих, в документах FR 2922058, FR 2902839 и FR 2922059.
Стадии работы регулируемого сопла и реверсора тяги разделены, так что сопло не может функционировать, когда реверсор включен на этапе посадки. И наоборот, реверсор тяги не должен работать, когда имеют место манипуляции с секцией регулируемого сопла.
Кроме того, адаптивное сопло расположено на линии продолжения назад капота реверса тяги, поэтому важно иметь возможность независимого приведения в действие этих двух частей гондолы - в частности, необходимо, чтобы можно было увеличивать сечение адаптивного сопла, не приводя в действие средства реверса тяги, в том числе при взлете.
Для достижения такого раздельного привода каждую подвижную часть (реверсор/сопло) можно снабдить, как во всех традиционных системах, своим собственным исполнительным органом (например, двумя исполнительными органами с одним штоком или одним силовым цилиндром с двумя штоками) и приводить их в действие независимо друг от друга.
Для снижения веса приводного узла можно применить один-единственный исполнительный орган с одним штоком, предусмотрев при этом дополнительные средства блокирования подвижных частей.
Подобное техническое решение, а также некоторые принципы его реализации, описаны в документе FR 2902839 (см фиг. 13-15).
Настоящее изобретение направлено на разработку подобной системы блокирования подвижной части реверсора с подвижной частью сопла для системы привода с помощью по меньшей мере одного силового цилиндра с одним штоком.
Следует иметь в виду, что, хотя конструкция согласно изобретению предназначена конкретно для системы привода с помощью силового цилиндра с одним штоком, она ни в коем случае не ограничивается этим типом приводного средства и не зависима от него. Таким образом, блокирование двух подвижных структур может осуществляться с использованием иных приводных средств, а в некоторых случаях являться и дополнительным средством защиты.
Предметом изобретения является реверсор тяги для гондолы турбореактивного двигателя, содержащий, во-первых, средства отклоняющие средства для отклонения по меньшей мере части воздушного потока турбореактивного двигателя и, во-вторых, по меньшей мере один капот, имеющий возможность поступательного перемещения в направлении, по существу, вдоль гондолы и поочередного перехода из закрытого положения, в котором он обеспечивает аэродинамическую непрерывность гондолы и перекрывает отклоняющие средства, в открытое положение, в котором он освобождает в гондоле канал и открывает отклоняющие средства, причем указанный реверсор тяги содержит также по меньшей мере одну секцию регулируемого сопла, расположенную на линии продолжения подвижного капота реверса тяги и снабженную по меньшей мере одним блокирующим средством, выполненным с возможностью взаимодействия с дополнительным средством блокирования подвижного капота реверса так, чтобы механическую соединять или разъединять секцию подвижного сопла с подвижным капотом реверса, отличающийся тем, что блокирующее средство и дополнительное блокирующее средство снабжены по меньшей мере одной фиксирующей защелкой, установленной с упором в упругое возвратное средство с возможность перемещения из положения захвата, в котором она надежно соединяет приводы секции сопла и капота реверса, в свободное положение, в котором она освобождает приводы указанной секции сопла и указанного капота реверса, причем упругое возвратное средство стремится вернуть защелку в положение захвата, а указанная защелка удерживается в свободном положении с помощью по меньшей мере одного штифта, установленного на неподвижной конструкции реверсора.
Таким образом, благодаря использованию системы блокирования, приводимой в действие с помощью штифта, пользователь получает в свое распоряжение простую, надежную и эффективную систему, для которой не требуется сложных рычажных механизмов и которая позволяет удовлетворить изложенные выше требования.
Следует отметить, что в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, функции реверса тяги и подвижного сопла могут быть возложены на один и тот же наружный подвижный капот, при этом с помощью перемещений небольшой амплитуды будет обеспечиваться изменение сечения сопла, а перемещение значительной амплитуды будет инициировать выполнение функции реверса. Именно такая ситуация рассматривается в цитированном выше документе FR 2902839.
При использовании такого варианта блокирование осуществляется внутренней подвижной частью, которая открыта только во время работы в режиме реверсора. В этом случае термин «подвижный капот реверса» следует понимать в широком смысле, как подвижную часть, активируемую исключительно в режиме реверсора.
Целесообразно, чтобы штифт был установлен с возможностью перемещения из положения удержания подвижной защелки в отведенное положение, при этом переход из одного положения в другое должен быть связан с состоянием блокирования или разблокирования подвижного капота реверса на неподвижной конструкции.
Целесообразно также, чтобы устройство было снабжено средством выявления окончания закрытия подвижного капота реверса.
Предпочтительно, чтобы реверсор тяги был снабжен по меньшей мере одним силовым цилиндром с одним штоком, имеющим первый конец, расположенный на неподвижной конструкции, и второй, приводной, конец, соединенный с секцией подвижного сопла.
Предпочтительно, чтобы неподвижная конструкция, на которой смонтирован штифт, представляла собой продольную балку, а конкретнее - так называемую «двенадцатичасовую» балку.
Предпочтительно, чтобы подвижный капот реверса был снабжен по меньшей мере одним средством блокирования с неподвижной конструкцией реверсора, а конкретнее - с передней рамой.
Предпочтительно также, чтобы блокирующие средства были расположены на заднем участке подвижного капота реверса.
Целесообразно, чтобы средства блокирования подвижного капота реверса и/или подвижного сопла были смонтированы на конструкции, обеспечивающей направленное перемещение указанного подвижного капота реверса и/или сопла.
Предпочтительно, чтобы блокирующее средство имело по меньшей мере один шарнирный или скользящий упор, расположенный, предпочтительно, по существу, в центре сечения соответствующей направляющей конструкции, при необходимости.
Целесообразно, чтобы блокирующая система находилась в верхней части, хотя она может находиться и в нижней части.
Целесообразно также, чтобы по меньшей мере один рельс, обеспечивающий направленное перемещение регулируемого сопла образовывал собой задний упор в рельс, обеспечивающий направленное перемещение капота реверса, причем на блокирующей конструкции сопла должен быть предусмотрен функциональный зазор для люфта упора.
Изобретение относится также к гондоле турбореактивного двигателя, отличающейся тем, что она снабжена по меньшей мере одним реверсором тяги описанного выше типа.
Сущность изобретения станет более понятной при чтении нижеследующего детального описания, которое приводится со ссылками на приложенные чертежи, где
фиг. 1 представляет собой общий вид в продольном разрезе, иллюстрирующий устройство реверса тяги согласно изобретению;
фиг. 2-8 - схематические изображения, иллюстрирующие различные этапы работы реверсора тяги по фиг. 1;
фиг. 9 и 10 - схематические изображения, иллюстрирующие один из вариантов выполнения реверсора тяги по фиг. 1, где блокирующая система снабжена подвижным штифтом;
фиг. 11 и 12 - схематические изображения, иллюстрирующие другой вариант выполнения реверсора тяги по фиг. 1, где блокирующая система снабжена подвижным штифтом, который связан с детектором конца хода.
На фиг. 1 представлен общий вид в продольном разрезе устройства 1 реверса тяги согласно изобретению типа описанного в документе FR 2902839.
Это устройство 1 реверса тяги является составной частью задней секции гондолы (не показана) турбореактивного двигателя и установлено на передней раме 100. Указанная задняя секция задает, вместе с неподвижной конструкцией обтекателя турбореактивного двигателя, тракт 2 для циркуляции вторичного воздушного потока.
Устройство реверса тяги содержит подвижный капот 3, совершающий поступательное перемещение в направлении практически вдоль гондолы, и может приводиться в это перемещение силовым цилиндром 101 с одним штоком таким образом, чтобы поочередно переходить из закрытого положения (фиг. 1), в котором в него помещены решетки профилей (не показаны) и в котором он обеспечивает конструктивную и аэродинамическую непрерывность гондолы, причем вторичный поток выталкивается в этом случае непосредственно через тракт 9, в открытое положение, в котором он освобождает указанные решетки профилей, открывая при этом в гондоле канал. Предусмотрена специальная внутренняя панель 4, тоже установленная с возможностью поступательного перемещения и способствующая повороту блокировочных створок 5, которые полностью или частично перекрывают тракт 2, обеспечивая принудительное выталкивание вторичного потока через решетки профилей практически в сторону передней части гондолы, в результате чего создается обратная тяга.
Упомянутый выше силовой цилиндр 101 с одним штоком имеет неподвижное основание 101а, находящееся на передней раме, и подвижный конец 101b, соединенный с подвижным капотом 3.
Кроме того, подвижный капот 3 имеет задний конец За, который может служить секцией регулируемого сопла.
В связи с этим предусмотрено, чтобы, помимо поступательных перемещений значительной амплитуды (силовой цилиндр 101 выдвинут на максимальную величину), которые обеспечивают освобождение решеток профилей и активацию функции реверса тяги, указанный подвижный капот 3 мог также совершать перемещения небольшой амплитуды, которые не приводят ни к освобождению решеток профилей, ни к открытию гондолы.
Таким образом, очевидно, что при работе в режиме реверсора тяги подвижный капот 3 и внутренняя панель 4 должны совершать поступательное перемещение в сторону задней части гондолы со значительной амплитудой, тогда как при работе в режиме регулируемого сопла только подвижный капот 3 будет совершать перемещения небольшой амплитуды, а внутренняя панель останется неподвижной, обеспечивая придание обтекаемой формы на внутренней стороне тракта 2.
Как изложено в документе FR 2902839, в этом случае следует предусмотреть специальные съемные фиксирующие средства между подвижным капотом 3 и внутренней панелью 4.
Таким образом, в режиме реверса тяги подвижный капот 3 и внутренняя панель 4 блокированы вместе, при этом внутренняя панель 4 поступательно перемещается одновременно с подвижным капотом 3, а в режиме регулируемого сопла подвижный капот 3 и внутренняя панель 4 разблокированы, и тогда подвижный капот уже не может увлекать за собой внутреннюю панель, так что она остается неподвижной.
Кроме того, сама внутренняя панель при деактивации функции реверса тяги фиксирована на передней раме 100. В этом случае фиксация осуществляется с помощью крюка 105, который зацепляет соответствующий фиксирующий палец 106.
Изобретение ставит своей целью разработать простую и надежную систему фиксации типа описанной выше.
Для этого устройство 1 реверса тяги снабжено системой фиксации 200, структура и работа которой детально рассмотрены ниже.
Эта система содержит первое блокирующее средство 201, которое является составной частью подвижного капота 3 и взаимодействует с дополнительным средством 202 блокирования внутренней панели 4 с обеспечением при этом механической или немеханической связи подвижного капота 3 с внутренней панелью 4, как было разъяснено выше.
В рассматриваемом здесь случае блокирующее средство 201 имеет форму собачки, а дополнительное блокирующее средство 202 - форму защелки, входящей в зацепление с указанной собачкой, когда она располагается напротив нее. Должно быть совершенно понятно, что размещение собачки и защелки может быть и противоположным, то есть, соответственно, собачка на внутренней панели 4, а защелка - на подвижном капоте 3.
Защелка 202 установлена подвижно с упором в упругое возвратное средство, имеющее форму пружины 203, которая стремится принудительно привести ее в положение захвата.
Наконец, система фиксации снабжена штифтом 205, который установлен на неподвижной конструкции реверсора 1, конкретнее на удерживающей «двенадцатичасовой» продольной балке (не показана), вдоль которой поступательно перемещается подвижный капот 3, причем указанный штифт 205 установлен таким образом, чтобы удерживать защелку 2 в свободном положении относительно собачки 201 с поджимом пружины 203.
На фиг. 2-8 иллюстрируется работа системы фиксации на разных этапах функционирования устройства реверса тяги.
На фиг. 2 показана система фиксации в режиме крейсерского полета. В этой конфигурации действует только регулируемое сопло. Внутренняя панель 4 зафиксирована на передней раме 100 с помощью крюка 105, находящегося в зацеплении с фиксирующим пальцем 106. Штифт 205, который неподвижен, находится в зоне расположения защелки 202 и обеспечивает ее удержание в свободном положении с поджимом пружины 203. Собачка 201, которая жестко связана с подвижным капотом 3 сопла, свободно перемещается под действием приводного силового цилиндра 101 в диапазоне изменения сечения сопла. В данной ситуации сечение сопла сводится к минимуму, при этом собачка упирается в передний упор.
На фиг. 3 продемонстрировано противоположное крайнее положение, то есть положение, в котором сечение сопла максимально, при этом собачка 201 упирается в задний упор внутренней панели 4.
На фиг. 4-7 иллюстрируется переход в режим реверса тяги.
На этом этапе внутренняя панель 4 отсоединяется от передней рамы 100 вследствие размыкания крюка 105. При этом собачка 201, отходя еще больше назад под действием силового цилиндра 101, увлекает за собой внутреннюю панель 4. В этом момент защелка 202 отходит от неподвижного штифта 205, который уже не удерживает ее в открытом положении с поджатием пружины 203. В результате защелка перекидывается в положение блокирования и входит в зацепление с собачкой 201, связывая при этом внутреннюю панель 4 с подвижным капотом 3, что влечет за собой одновременное перемещение этих двух компонентов.
Таким образом, подвижный капот 3 открывает в гондоле наружный канал, высвобождая при этом решетки профилей; в то же самое время внутренняя панель 4 отходит назад, открывая внутренний канал в тракте 2 циркуляции вторичного потока, что приводит также к повороту блокировочных створок 5.
Когда стадия реверса тяги завершена и подвижный капот 3 вместе с внутренней панелью 4 убраны в положение, соответствующее закрытию реверсора, защелка 202, как видно на фиг.5 и 6, возвращается к штифту 205, который способствует ее принудительному раскрытию с выводом из зацепления с собачкой 201, вследствие чего внутренняя панель 4 отделяется от подвижного капота 3.
Как показано на фиг. 7, этап реверса тяги завершается повторным блокированием внутренней панели 4 на передней раме 100 с помощью крюка 105.
На фиг. 8 иллюстрируется возврат к режиму крейсерского полета, который был описан при рассмотрении фиг.1.
На фиг. 9 и 10 представлен первый альтернативный вариант выполнения системы фиксации, в соответствии с которым штифт 205 установлен подвижно на неподвижной конструкции, а точнее, может быть убран с помощью специально предназначенного для этой цели исполнительного органа 206.
Управление работой этого исполнительного органа вместе с блокирующим крюком 105 на передней раме 100 осуществляется по специальной линии управления 207.
Действительно, при рассмотрении первого варианта осуществления можно было видеть, что между моментом, когда подвижный капот 3 находился у заднего упора, и началом перехода в режим реверса тяги имел место короткий интервал времени, в течение которого капот не был сблокирован с внутренней панелью 4, которая должна была предварительно слегка отойти от неубирающегося неподвижного штифта 205, чтобы защелка 202 могла повернуться и войти в зацепление с собачкой 201.
Благодаря штифту 205, убирающемуся с помощью исполнительного органа 206, управляемого совместно с крюком 105, штифт 205 может быть убран, и, следовательно, подвижный капот может быть сблокирован с внутренней панелью 4, начиная с момента размыкания крюка 105, соответствующего переходу в режим реверса тяги.
Предпочтительно выбрать такое размещение системы фиксации 2001, которое было бы сдвинуто как можно дальше назад, с тем чтобы получить достаточное расстояние с блокированием внутренней панели 4 на передней раме 100. Таким образом, в случае разрыва лопатки турбины штифт 205 сможет послужить третьей линией защиты, в частности, благодаря использованию дополнительного упора, являющегося составной частью конструкции реверса, в данном конкретном случае внутренней панели 4, которая, находясь перед системой фиксации, будет препятствовать любому непредвиденному маневру в течение всего времени, пока штифт 205 не убран.
В состав системы фиксации 2001 могут быть включены дополнительные датчики положения, которые позволят подтвердить положение различных подвижных частей с тем, чтобы обеспечить выполнение различных маневров лишь в том случае, если указанные различные подвижные части находятся в соответствующих конфигурациях, чтобы предотвратит опасность повреждения деталей.
В соответствии с третьим вариантом осуществления, схематически показанным на фиг. 11 и 12, система фиксации 2002 содержит, в дополнение к штифту 205, убирающемуся с помощью исполнительного органа 206, активацию 209 с помощью средства 210 определения окончания хода закрытия (фиг. 12). Благодаря этому удается получить упор начала наклона защелки 202 вместо использования штифта 205 в качестве толкателя для принудительного приведения в движение указанной защелки.
Дело в том, что при использовании второго варианта осуществления штифт 205, убирающийся с помощью исполнительного органа 206, является толкающей деталью. Кроме того, он приводится в движение системой фиксации, при расчете размеров которой необходимо учитывать опасность заедания. Это может привести к выбору слишком больших размеров, что отрицательно скажется на стоимости и весе всей системы.
В соответствии с рассматриваемым здесь третьим вариантом, штифт 205, убирающийся с помощью исполнительного органа 206, может служить наклонной поверхностью и может быть установлен с возможностью взаимодействия с защелкой 202 до того, как она придет в контакт с ним. После этого убирание штифта 205 будет осуществляться силовым цилиндром 101 привода подвижного капота 3. Поскольку размеры этого цилиндра выбраны с расчетом на более значительные нагрузки, это дополнительное усилие будет для данного цилиндра незаметным и, следовательно, негативного воздействия на вес и стоимость не будет.
Таким образом, в положении, близком к полному повторному закрытию режима реверса тяги, детектирующее средство 210 сигнализирует системе фиксации 2002 о необходимости выдвижения штифта 205. Этот штифт выдвигается еще до того, как защелка 202 войдет в соприкосновение с ним. Одновременно с этим крюк 105 блокировки внутренней панели 4 на передней раме 100 входит в зацепление с фиксирующим пальцем 106, препятствуя тем самым возможному непредвиденному отходу конструкции. Так, на фиг. 12 показано промежуточное положение, в котором уже нет какой-либо подвижной конструкции (подвижного капота 3 и внутренней панели 4), которая бы не удерживалась, при этом полное освобождение защелки 202 осуществляется лишь тогда, когда фиксирующий крюк 105 полностью вошел в зацепление.
Хотя изобретение было описано выше применительно к конкретному варианту его осуществления, должно быть совершенно очевидно, что оно никоим образом не ограничивается этим вариантом, а охватывает всевозможные технические эквиваленты рассмотренных здесь средств, а также их различные комбинации, при условии, что они не выходят за рамки заявленного объема охраны.