РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Заявляемое техническое решение относится к оборудованию силовых установок турбореактивных двухконтурных двигателей и может быть использовано в авиационной промышленности.
Известен сдвижной реверсор тяги для турбореактивного двигателя (патент RU 2451815, патентообладатель Aircelle, МПК F02К 1/72, конвенционный приоритет от 15.01.2007 FR 0700249), что позволяет проводить обслуживание газогенератора двигателя. Упомянутый реверсор тяги, образующий часть хвостового отсека гондолы турбореактивного двигателя, содержит лобовую раму, прикрепленную к неподвижной части гондолы и несущую силовые цилиндры привода подвижного капота, и решетки отклоняющих лопаток по периметру. Лобовая рама имеет неподвижную часть, предназначенную для крепления лобовой рамы к неподвижной части гондолы и несущую решетки отклоняющих лопаток, а также часть, установленную с возможностью поступательного перемещения вдоль оси гондолы и на которой закреплен один из концов силовых цилиндров привода капота. Неподвижная и подвижная части лобовой рамы оборудованы замками, обеспечивающими их взаимное сцепление и расцепление. Данное изобретение позволяет упростить сдвиг подвижного капота при проведении технического обслуживания.
Однако недостатком известной конструкции является чрезмерный вес, который обусловлен тем, что для обеспечения независимого приведения в действие подвижного капота используют отдельные силовые цилиндры и средства фиксирования.
Также известна конструкция разрезного реверсивного устройства, силовой каркас которого закреплен на пилоне самолета и сдвиг реверсивного устройства осуществляется по пилону самолета (патент US 7484356, патентообладатель Aeronautical Concepts of Exhaust, МПК F02К 3/02, заявка от 24.07.2006).
Недостатком данной конструкции есть то, что реверсивное устройство одновременно крепится и к пилону самолета, и к двигателю, то есть появляется еще одна точка подвески двигателя и силовая система подвески двигателя становится статически неопределимой. Двигатель в процессе полета перемещается от воздействия внешних сил относительно пилона крыла и эти нагрузки могут повредить реверсивное устройство.
Среди аналогов заявляемого устройства необходимо упомянуть реверсор тяги по патенту RU 2546132 (патентообладатель Aircelle, МПК F02К 1/72, конвенционный приоритет от 18.11.2009 FR 0905535). Упомянутый реверсор тяги гондолы турбореактивного двигателя содержит наружный капот и переднюю раму. Капот выполнен с возможностью открытия с переводом в положение техобслуживания, в которое он шарнирно поворачивается и направляется с помощью направляющих средств, относящихся к подвижному капоту и расположенных на пилоне, к которому крепится гондола. Передняя рама на одном из своих участков разъемно соединена с кожухом вентилятора и выполнена с возможностью поступательного перемещения вдоль направляющего средства после ее отсоединения от кожуха.
Недостатком описанной конструкции есть то, что на режиме реверсирования тяги ход поршней силовых цилиндров ограничен перемещением наружного капота, что недостаточно для обеспечения удобного подхода к газогенератору при сдвигании передней рамы, каскадов лопаток вместе с наружными капотами. При объединении функций силовых цилиндров для перемещения наружного капота на режиме реверсирования тяги и сдвига всего реверсивного устройства в целом при проведении технического обслуживания необходима сложная защита от несанкционированного включения силовых цилиндров в любой ситуации. Передняя рама связана с кожухом вентилятора с помощью соединительных средств типа «ножевая опора/паз». Данный тип соединения требует сложных действий для выхода его из зацепления.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является реверсивное устройство турбореактивного двигателя по патенту RU 2474717 (патентообладатель МИНПРОМТОРГ РОССИИ, МПК F02К 1/72, B64D 29/06, заявка от 28.10.2011). Упомянутое реверсивное устройство включает подвижный обтекатель, перекрывающие створки, силовой каркас, выполненный в виде основной секции с отклоняющими решетками и разъемом. Устройство также содержит дополнительную секцию, установленную в разъеме основной секции силового каркаса и образующую с основной секцией жесткую замкнутую кольцевую конструкцию. Дополнительная секция выполнена в виде рамки или нескольких отдельных поперечных элементов и прикреплена к основной секции силового каркаса болтовым соединением. Основная или дополнительная секция силового каркаса выполнена с элементами фиксации для крепления на пилоне крыла самолета.
Для сдвигания реверсивного устройства необходимо закрепить дополнительную секцию силового каркаса за пилон крыла самолета. После этого по направляющим, расположенным на дополнительной секции, произвести сдвиг реверсивного устройства. Данная технология очень сложная и трудоемкая при обслуживании двигателя.
Техническим результатом заявляемого решения является
повышение эксплуатационной технологичности реверсивного устройства при проведении технического обслуживания газогенератора двигателя за счет обеспечения возможности доступа к газогенератору газотурбинных двигателей с большой степенью двухконтурности с минимальными затратами времени и труда;
снятие реверсивного устройства на самолете и на испытательном стенде без снятия двигателя;
одновременное создание силовой установки, максимально оснащенной всеми двигательными и самолетными системами.
Заявленный технический результат достигается тем, что реверсивное устройство турбореактивного двигателя выполнено в форме разомкнутого цилиндра с возможностью прохождения по обе стороны от пилона при проведении технического обслуживания. Реверсивное устройство включает подвижный обтекатель, который состоит из внешнего и внутреннего корпусов, и силовой каркас, выполненный в виде секций с отклоняющими решетками, расположенными между внутренним и внешним корпусами подвижного обтекателя.
Разрезное реверсивное устройство содержит торцевые стенки, которые примыкают к пилону, включенному в силовую схему двигателя, и выполнены в виде отдельных плит, содержащих каретки, которые контактируют с рейками, расположенными на пилоне двигателя (двигательном пилоне), для возможности перемещения реверсивного устройства при проведении технического обслуживания с помощью сдвижного устройства. Питание энергией указанное сдвижного устройства осуществляется от наземного источника.
Упомянутые плиты содержат продольные желобковые направляющие для возможности крепления и перемещения подвижного обтекателя относительно пилона двигателя на режиме реверсирования тяги и расположенные параллельно над ними аналогичные направляющие для возможности крепления и перемещения сдвижного сопла внешнего контура двигателя.
Пилон двигателя содержит отдельные поперечные элементы, которые образуют с силовым каркасом реверсивного устройства жесткую замкнутую кольцевую конструкцию. Уплотнение торцевых стенок реверсивного устройства с двигательным пилоном на режиме прямой тяги выполнено в виде поверхностей, расположенных на упомянутых плитах со стороны внешнего корпуса подвижного обтекателя, и трубчатого резинового уплотнения, расположенного напротив указанных поверхностей на стенке пилона двигателя.
Крепление реверсивного устройства к фланцу двигателя выполнено легкодоступными быстроразъемными замками с возможностью механической подтяжки устройства к двигателю.
На фиг. 1 изображен внешний вид силовой установки с газотурбинным двигателем и реверсивным устройством в положении прямая тяга.
На фиг. 2 - внешний вид силовой установки с газотурбинным двигателем и реверсивным устройством в положении реверсирования тяги.
На фиг. 3 - внешний вид силовой установки с газотурбинным двигателем и сдвинутым реверсивным устройством при проведении технического обслуживания газогенератора двигателя.
На фиг. 4 - внешний вид газотурбинного двигателя с двигательным пилоном и со снятым реверсивным устройством и капотами газогенератора.
На фиг. 5 - выносной элемент I стыковки заднего фланца двигателя и пилона двигателя.
На фиг. 6 - поперечный разрез силовой установки по сечению А-А с элементами подвижных частей реверсивного устройства и их стыковки с пилоном двигателя.
На фиг. 7 - выносной элемент II стыковки реверсивного устройства и пилона двигателя.
Силовая установка 1 (см. фиг. 1) состоит из газотурбинного двигателя 2, реверсивного устройства 3, сдвижного сопла 4 внешнего контура, узлов подвески силовой установки 1 (см. фиг. 4) - переднего 5 и заднего 6 - и части самолетных систем (не показано). Реверсивное устройство 3 (см. фиг. 2), в свою очередь, содержит подвижный обтекатель 7 и силовой каркас 8. Подвижный обтекатель 7 состоит из двух корпусов (см. фиг. 6) - внешнего 9 и внутреннего 10, а силовой каркас 8 (см. фиг. 2) выполнен в виде секций с отклоняющими решетками, расположенными между внешним 9 и внутренним 10 корпусами подвижного обтекателя 7 (см. фиг. 2, 6, 7). Под реверсивным устройством 3 (см. фиг. 3) размещаются капоты 11, закрывающие газогенератор 12 (см. фиг. 4) газотурбинного двигателя 2. Основной силовой частью капотов 11 (см. фиг. 3, 6) является двигательный пилон 13, который включен в силовую схему газотурбинного двигателя 2.
Реверсивное устройство 3 (см. фиг. 6) выполнено в форме разомкнутого цилиндра - в верхний своей части имеет разрез для прохождения двигательного пилона 13. Разрезное реверсивное устройство 3 содержит две торцевые стенки, примыкающие к двигательному пилону 13 и выполненные из плит 14 (см. фиг. 6, 7), на которых размещаются элементы фиксации и уплотнение. В каждой из двух плит 14 в нижней ее части расположены продольные желобковые направляющие 15 (см. фиг. 7). Описываемые направляющие 15 предназначены для крепления и организации сдвига внешнего 9 и внутреннего 10 корпусов подвижного обтекателя 7 (см. фиг. 2) в положении реверсирования тяги. Одновременно в каждой плите 14 (см. фиг. 7) установлены продольные желобковые направляющие 16 для крепления и организации перемещения сдвижного сопла 4 (см. фиг. 2) внешнего контура газотурбинного двигателя 2. Продольные желобковые направляющие 16 (см. фиг. 7) расположены над продольными желобковыми направляющими 15 и им параллельны.
К каждой плите 14 со стороны внешней поверхности двигательного пилона 13 закреплены каретки 17 с помощью кронштейнов 18. Каретки 17 контактируют с рейками 19 (см. фиг. 7, 3, 4), закрепленными на внешней поверхности двигательного пилона 13. С двух сторон двигательного пилона 13 (см. фиг. 7) и в верхней части каждой плиты 14 симметрично организованы сдвижные устройства 20. Сдвижные устройства 20 (см. фиг. 3) обеспечивают перемещение реверсивного устройства 3 вместе со сдвижным соплом 4 внешнего контура вдоль продольной оси газотурбинного двигателя 2 в сторону стекателя 21 реактивного сопла с целью обеспечения подхода к капотам 11 при проведении технического обслуживания газогенератора 12 (см. фиг. 4) газотурбинного двигателя 2. Сдвижное устройство 20 может быть выполнено различными способами, в частности в виде гайки и ходового винта или зубчато-реечной пары. Однако для защиты от несанкционированного сдвига реверсивного устройства 3 в системе сдвижного устройства 20 применяется только наземный источник энергии.
Одновременно на каждой плите 14 (см. фиг. 7) со стороны внутреннего корпуса 10 подвижного обтекателя 7 выполнены уплотнительные поверхности 22 для герметичного уплотнения воздушного канала 23 внешнего контура газотурбинного двигателя 2 в режиме прямой тяги. Напротив уплотнительных поверхностей 22 на стенке двигательного пилона 13 организовано трубчатое резиновое уплотнение 24, которое надувается воздухом от компрессора газотурбинного двигателя 2 только при его работе. При этом давление в трубчатом резиновом уплотнении 24 больше, чем в воздушном канале 23. В момент сдвигания реверсивного устройства 3 трубчатое резиновое уплотнение 24 не надуто и не контактирует с уплотнительными поверхностями 22 реверсивного устройства 3, обеспечивая при этом сдвигание реверсивного устройства 3 с минимальным сопротивлением.
Для организации замкнутой кольцевой конструкции реверсивного устройства 3 (см. фиг. 6, 7) и двигательного пилона 13 в пилоне 13 выполнены поперечные элементы 25, которые дают дополнительную жесткость необходимую для надежной работы всей конструкции.
Система крепления реверсивного устройства 3 (см. фиг. 1) кинематически замыкается на газотурбинном двигателе 2: реверсивное устройство 3 крепится к газотурбинному двигателю 2 быстроразъемными замками 26, являющимися легкодоступными. На заднем фланце 27 (см. фиг. 3) газотурбинного двигателя 2 равномерно по окружности размещаются корпуса 28 быстроразъемных замков 26, а на переднем фланце 29 реверсивного устройства 3 соответственно расположены захваты 30 быстроразъемных замков 26. Для обеспечения стабильного уплотнения между задним фланцем 27 газотурбинного двигателя 2 и передним фланцем 29 реверсивного устройства 3, а также для разгрузки сдвижных устройств 20 быстроразъемные замки 26 (см. фиг. 1) имеют возможность механической подтяжки реверсивного устройства 3 к газотурбинному двигателю 2.
Вместе с тем двигательный пилон 13 (см. фиг. 3, 4), как силовая часть капотов 11 газогенератора 12, своим передним фланцем 31 (см. фиг. 5) крепится к заднему фланцу 27 газотурбинного двигателя 2 с помощью болтового соединения 32. При этом задняя часть двигательного пилона 13 (см. фиг. 4) крепится к корпусам газогенератора 12 газотурбинного двигателя 2 через подвижное крепление 33, что компенсирует термическое перемещение корпусов газогенератора 12.
Для сдвига реверсивного устройства 3 (см. фиг. 1) при проведении технического обслуживания газогенератора 12 газотурбинного двигателя 2 (см. фиг. 4) на летательном аппарате или в цеху размыкаются быстроразъемные замки 26. Потом вручную или с помощью сдвижных устройств 20 (см. фиг. 3), которые питаются от наземного источника энергии, реверсивное устройство 3 по рейкам 19 скатывается вдоль продольной оси газотурбинного двигателя 2 в сторону стекателя 21 реактивного сопла, открывая подход к капотам 11 газогенератора 12 газотурбинного двигателя 2. В момент скатывания трубчатые резиновые уплотнения 24 (см. фиг. 7) не надуты и не контактируют с уплотнительными поверхностями 22 реверсивного устройства 3, обеспечивая сдвиг реверсивного устройства 3 с минимальным сопротивлением.
Заявляемое техническое решение предназначено для двухконтурного газотурбинного двигателя, у которого усложнен подход к газогенератору двигателя при его техническом обслуживании, потому что он находится под реверсивным устройством, в частности для турбореактивного двухконтурного двигателя АИ-28, который находится на этапе компоновочных работ.