УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ ПРОТИВОПОЖАРНОЕ УСТРОЙСТВО, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ УСТАНОВКИ МЕЖДУ КОНЦОМ ПОДКОСА КРЕПЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И КАПОТОМ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ОГРАНИЧИВАЮЩИМ ОТСЕК ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПОТОКА
IMPROVED FIRE-FIGHTING DEVICE INTENDED TO BE INSTALLED BETWEEN THE END OF THE AIRCRAFT GAS TURBINE ENGINE BACK PROP AND THE GAS TURBINE ENGINE HOOD LIMITING THE INTERMEDIATE FLOW COMPARTMENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение касается функции предупреждения пожара между отсеком промежуточного потока авиационного двухконтурного газотурбинного двигателя и расположенной выше по потоку зоной подкоса крепления этого газотурбинного двигателя. В частности, оно предназначено для предупреждения распространения пожара, возникшего в отсеке промежуточного потока, во расположенную выше по потоку зону подкоса крепления.
Изобретение можно применять для любого типа двухконтурного газотурбинного двигателя и, в частности, для турбореактивного двигателя.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В авиационном двухконтурном газотурбинном двигателе на выходе вентилятора обычно предусмотрена одна или множество стоек, проходящих радиально через вторичный поток. Обычно эта стойка выполнена с возможностью соединения отсека вентилятора, расположенного вокруг наружной обечайки промежуточного картера, с отсеком промежуточного потока. В этих двух отсеках обычно расположены агрегаты и вспомогательное оборудование, тогда как установленная между ними стойка служит для прохождения различных элементов, таких как электрические кабели и/или трубопроводы.
Радиально внутренний конец такой стойки соединен с расположенным выше по потоку кольцом, частично ограничивающим отсек промежуточного потока в радиальном направлении наружу. Это кольцо образует расположенной выше по потоку конец набора капотов, образующих наружный кожух отсека промежуточного потока. Для обеспечения соединения между стойкой и расположенным выше по потоку кольцом между ними установлены два соединительных капота, которые находятся соответственно сбоку с одной и с другой стороны расположенного выше по потоку конца подкоса крепления.
Подкос крепления, который служит для крепления газотурбинного двигателя на элементе крыла летательного аппарата, может иметь расположенной выше по потоку конец вблизи соединения между стойкой, проходящей через вторичный поток, и расположенным выше по потоку кольцом отсека промежуточного потока. Возникает проблема противопожарной функции, поскольку ставится задача избегать распространения возможного пожара, возникшего в отсеке промежуточного потока, в частности, не давать пламени достигать находящейся поблизости расположенной выше по потоку зоны подкоса крепления.
Следовательно, существует потребность в противопожарном устройстве, конструкция которого гарантирует выполнение необходимой функции, позволяет легко интегрировать его в плотную и сложную окружающую среду рассматриваемой зоны и обеспечивает легкое изготовление.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для решения этой задачи первым объектом изобретения является противопожарное устройство, предназначенное для установки между расположенным выше потоку концом подкоса крепления двухконтурного газотурбинного двигателя летательного аппарата и соединительным капотом, которым оснащен этот газотурбинный двигатель, при этом упомянутый соединительный капот предназначен для соединения расположенного выше по потоку кольца, ограничивающего радиально наружу часть отсека промежуточного потока, со стойкой, проходящей радиально через вторичный поток газотурбинного двигателя. Согласно изобретению, устройство содержит:
- контактную конструкцию, содержащую первую контактную кромку, предпочтительно имеющую С-образное сечение и образующую первый контактный конец, проходящий вдоль первой линии, предпочтительно изогнутой линии, при этом на одном из продольных концов первой контактной кромки контактная конструкция содержит также концевую секцию, один из концов которой является открытым и находится в продолжении первой кромки, а другой конец которой является закрытым;
- опорный участок; и
- вторую контактную кромку, расположенную на опорном участке через соединительную зону, на которую опирается концевая секция контактной конструкции, при этом вторая контактная кромка имеет второй контактный конец, проходящий вдоль второй линии, отличной от первой линии, при этом на одном из своих концов вторая контактная кромка имеет запорный участок, выступающий вдоль второй линии, при этом запорный участок расположен на расстоянии и напротив закрытого конца концевой секции.
Таким образом, изобретением предложено противопожарное устройство, которое оказывается эффективным, идеально встраивается в свою окружающую среду и конструкция которого делает его изготовление исключительно легким и недорогим, например, за счет его моноблочного выполнения.
Действительно, моноблочное выполнение стало возможным с учетом простой геометрии заявленного устройства, в частности, благодаря применению контактных кромок. Кроме того, кромки не требуют использования вставки во время изготовления устройства в отличие например, от выполнения трубчатых контактных зон, называемых зонами в виде буртика или в виде валика. Кроме того, кромка может легко деформироваться, поэтому нет необходимости подвергать ее специальной операции предварительного напряжения перед ее присоединением. Деформацию, необходимую для обеспечения ее функции противопожарного барьера, можно просто получить при нажатии соседнего элемента, например, при нажатии прокладки подвижного капота гондолы, которая должна сдавливаться в этой зоне.
Следует отметить, что эти преимущества не снижаются из-за присутствия концевой секции, закрытой на одном из своих концов, учитывая, что она остается открытой на своем другом конце. Этот признак обеспечивает, в частности, легкое изготовление моноблочной детали. Эта секция с закрытым концом, расположенная на одном из продольных концов первой контактной кромки, позволяет легче локально контролировать уплотнение, благодаря ее большему поперечному сечению, чем поперечное сечение первой кромки С-образной формы, которую она продолжает.
Кроме того, форма в виде С первой контактной кромки является предпочтительной, так как она совместима с существующими противопожарными устройствами, включающими в себя прокладки в виде валика, оснащенные на своих продольных концах соединительными штифтами. Действительно, продольный конец первой контактной кромки заявленного противопожарного устройства может идеально взаимодействовать с соединительным штифтом комплементарного противопожарного устройства, уже установленного на силовой установке. Эта комплементарность форм облегчает соединение между двумя устройствами, которое можно представить как посадку штифта в открытое сечение первой контактной кромки.
Иначе говоря, С-образная форма первой кромки облегчает соединение заявленного устройства с классическим устройством, которым уже оснащена силовая установка. Следовательно, когда эта силовая установка содержит два противопожарных устройства, соединенных таким образом, что находятся в продолжении друг друга, становится возможной замена одного из двух устройств. Это облегчает и делает безопасным обслуживание этих противопожарных устройств.
Кроме того, с учетом наличия контактной конструкции и второй контактной кромки заявленное противопожарное устройство может образовать два физически разных и по существу смежных барьера. Один из них предусмотрен с целью останавливать возможное пламя в отсеке промежуточного потока, чтобы оно не распространялось в окружном направлении к боковой стороне подкоса или в радиальном направлении к его расположенной выше по потоку концевой стороне, а другой предусмотрен таким образом, чтобы это возможное пламя не распространялось в осевом направлении в сторону ниже по потоку вдоль этой же боковой стороны подкоса.
Одним из отличительных признаков изобретения является присутствие выступающего запорного участка внутри второй контактной кромки. Этот запорный участок закрывает, не входя с ним в контакт, закрытый конец концевого участка, предусмотренного внутри контактной конструкции в продолжении первой кромки. Во время работы, когда этот концевой участок деформируется, возможно, приоткрывая сечение отверстия для пламени, перекрывающий его запорный участок существенно снижает риски осевого проникновения этого пламени во расположенную выше по потоку зону подкоса и даже совсем их устраняет. Зазор, остающийся между запорным участком второй кромки и продолжающим первую кромку закрытым концом, позволяет не мешать деформации контактной конструкции во время работы силовой установки. Вместе с запорным участком второй кромки и закрытым концом, продолжающим первую кромку, этот зазор образует подобие извилистого прохода, значительно снижающего риск прохождения пламени вплоть до его распространения через возможное вышеупомянутое сечение отверстия, возникающее в результате деформации закрытого конца контактной конструкции.
Изобретение включает в себя по меньшей мере один из следующих факультативных технических признаков, рассматриваемых отдельно или в комбинации.
Запорный участок имеет первую контактную сторону, образующую часть второго контактного конца второй контактной кромки, а также вторую сторону, противоположную к первой и удаляющуюся от первой контактной стороны, приближаясь к закрытому концу концевой секции, при этом вторая сторона предпочтительно является изогнутой.
Закрытый конец концевой секции имеет форму, выпуклую в направлении запорного участка, принадлежащего к второй контактной кромке. Не выходя за рамки изобретения, концевая секция может включать в себя участок в виде валика, продолженный закрытым концом.
В направлении второй линии запорный участок заканчивается в виде отступа по отношению к первому контактному концу. Это снижает риски вхождения в контакт этого запорного участка с элементом, на который опирается первый контактный конец, и его деформации при таком контакте.
Как было указано выше, устройство предпочтительно является моноблочным.
Упомянутая вторая линия является прямой и предпочтительно по существу ортогональной к первой по существу плоской контактной поверхности, в которую вписана первая изогнутая линия. Вместе с тем, не выходя за рамки изобретения, можно выбрать другие формы линии и другие наклоны в зависимости от входящих в контакт опорных поверхностей.
Устройство содержит также крепежный участок, на котором выполнена первая контактная кромка, при этом в упомянутом крепежном участке предпочтительно выполнены отверстия для прохождения крепежных элементов.
Противоположно к второй кромке и к ее зоне соединения опорный участок содержит удлиненные крепежные элементы. Эти удлиненные крепежные элементы могут легко взаимодействовать с соединительным капотом для его лучшего удержания.
Устройство выполнено посредством наложения друг на друга по меньшей мере одного слоя эластомерного материала, предпочтительно силиконового эластомерного материала, и по меньшей мере одного волокнистого материала, предпочтительно из керамики, стекла или мета-арамида (поли-м-фениленизофталамида). Вместе с тем, не выходя за рамки изобретения, можно предусмотреть и другие типы слоев. Следует отметить, что слой из керамической ткани оказывается исключительно эффективным для противопожарной функции, тогда как слой из стекловолокон позволяет повысить жесткость наслоения и ограничить текучесть силиконового эластомера в плоскости, ортогональной к направлению наложения слоев, в случае механического воздействия в этом направлении. Наконец, слой волокон мета-арамида тоже обеспечивает такое повышение жесткости.
Предпочтительно один или несколько волокнистых слоев проходят по всей длине первой контактной кромки и концевой секции, точно так же один или несколько волокнистых слоев проходят по всей длине второй контактной кромки, в том числе в ее запорном участке.
Объектом изобретения является также силовая установка летательного аппарата, содержащая двухконтурный газотурбинный двигатель летательного аппарата, а также подкос крепления газотурбинного двигателя на элементе крыла летательного аппарата,
при этом газотурбинный двигатель содержит отсек промежуточного потока, расположенный между первичным потоком и вторичным потоком газотурбинного двигателя, а также стойку, проходящую в радиальном направлении через вторичный поток и сообщающуюся с отсеком промежуточного потока, при этом последний частично ограничен радиально наружу расположенным выше по потоку кольцом, соединенным со стойкой при помощи двух соединительных капотов, расположенных соответственно с двух сторон от расположенного выше по потоку конца подкоса крепления в поперечном направлении силовой установки,
при этом расположенной выше по потоку конец подкоса крепления содержит две боковые стороны, а также периферическую опору вдоль контура основания этого расположенного выше по потоку конца подкоса.
Согласно изобретению, силовая установка содержит также связанное по меньшей мере с одним из двух соединительных капотов описанное выше противопожарное устройство, расположенное между расположенным выше потоку концом подкоса крепления и соединительным капотом, на котором закреплено устройство.
Предпочтительно первый контактный конец первой контактной кромки опирается на периферическую опору расположенного выше по потоку конца подкоса крепления, и второй контактный конец второй контактной кромки опирается на соответствующую боковую сторону расположенного выше по потоку конца подкоса крепления.
Предпочтительно первая изогнутая линия вписана в первую контактную поверхность, по существу плоскую и по существу параллельную по отношению к поперечному направлению, а также к продольному направлению установки, и вторая линия, образованная второй контактной кромкой, является прямой, проходящей по существу параллельно вертикальному направлению установки.
Предпочтительно вторая контактная кромка напряжена между боковой стороной расположенного выше по потоку конца подкоса крепления и подвижной прокладкой капота гондолы.
Наконец, силовая установка содержит также связанное с другим из двух соединительных капотов комплементарное противопожарное устройство, расположенное между расположенным выше потоку концом подкоса крепления и соединительным капотом, на котором закреплено комплементарное устройство, причем последнее содержит контактную конструкцию в форме прокладки в виде валика, продольный конец которой оснащен соединительным штифтом, взаимодействующим с другим продольным концом первой контактной кромки, принадлежащей к противопожарному устройству. Как было указано выше, этот признак обозначает, что изобретение имеет форму, обеспечивающую соединение устройства с другим существующим устройством, которое выполнено отдельно и уже установлено в силовой установке.
Другие преимущества и признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного не ограничительного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Это описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - частичный схематичный вид в перспективе силовой установки согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения.
Фиг. 2 - вид в перспективе и в разборе части силовой установки, показанной на фиг. 1.
Фиг. 3 - вид в перспективе части, показанной на предыдущей фигуре.
Фиг. 4 - вид сбоку части, показанной на предыдущей фигуре, с противопожарным устройством, показанным пунктирной линией.
Фиг. 5 - вид в разрезе вдоль линии V-V фиг. 4.
Фиг. 6а - вид в перспективе противопожарного устройства, показанного на предыдущих фигурах.
Фиг. 6b - вид в перспективе, аналогичный предыдущему, под другим углом зрения.
Фиг. 6b’ - вид в перспективе, аналогичный предыдущему, согласно альтернативному варианту выполнения.
Фиг. 6с - вид в разрезе по плоскости Рс фиг. 6b, проходящей через концевую секцию.
Фиг. 6с’ - вид в разрезе по плоскости Рс фиг. 6b’, проходящей через концевую секцию.
Фиг. 6d - вид сверху части противопожарного устройства, показанного на фиг. 6а и 6b.
Фиг. 7 - вид в перспективе части, показанной на фиг. 2-4, с показом линии уплотнения, полученной при помощи противопожарного устройства.
Фиг. 8 - вид в перспективе части, показанной на фиг. 2-4, с показом второй контактной кромки противопожарного устройства в напряженном состоянии.
Фиг. 9 - вид в разрезе вдоль линии IX-IX фиг. 10.
Фиг. 10 - вид в разрезе вдоль линии X-X фиг. 9.
Фиг. 11 иллюстрирует соединение между противопожарным устройством, показанным на предыдущих фигурах, и известным комплементарным устройством.
Фиг. 12 - вид сзади части соединения устройств, показанного на фиг. 11.
Фиг. 13 - вид в разрезе, аналогичный предыдущей фигуре.
Фиг. 14 - вид в разрезе вдоль линии XIV-XIV фиг. 13.
Фиг. 15 - увеличенный вид в перспективе части устройства, показанного на фиг. 6а.
Фиг. 16 - вид снизу части устройства, показанной на предыдущей фигуре.
Фиг. 17 - осевой вид со стороны ниже по потоку, в частности, с показом второй контактной кромки противопожарного устройства в минимальном состоянии напряжения.
Фиг. 17а - вид в перспективе устройства в таком же состоянии напряжения, что и на фиг. 17.
Фиг. 18 - осевой вид со стороны ниже по потоку, аналогичный фиг.17, в частности, с показом второй контактной кромки противопожарного устройства в максимальном состоянии напряжения.
Фиг. 18а - вид в перспективе устройства в таком же состоянии напряжения, что и на фиг. 18.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
На фиг. 1 частично показана силовая установка 100 согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения. Эта установка 100 содержит двухконтурный газотурбинный двигатель 1 для летательного аппарата, а также подкос 9 крепления этого газотурбинного двигателя на элементе крыла (не показан) летательного аппарата.
Силовая установка 100 имеет продольное направление Х, соответствующее также продольному направлению газотурбинного двигателя 1 и продольному направлению подкоса 9. Установка 100 имеет также поперечное направление Y, а также вертикальное направление Z, соответствующее направлению высоты. Все три направления Х, Y и Z ортогональны между собой и образуют прямоугольную систему координат.
Предпочтительно подкос 9 позволяет подвесить газотурбинный двигатель 1 под крылом летательного аппарата. Этот подкос содержит конструктивную часть, предназначенную для передачи усилий, поступающих от газотурбинного двигателя, и эту часть обычно называют первичной конструкцией или жесткой конструкцией. Как правило, она имеет форму кессона, при этом на фиг. 1 показан только ее расположенной выше по потоку конец 7. Подкос оснащен также вторичными конструкциями (не показаны) в виде аэродинамических обтекателей.
В описанном и показанном предпочтительном варианте выполнения газотурбинный двигатель является двухконтурным и двухкорпусным турбореактивным двигателем. Турбореактивный двигатель 1 имеет продольную центральную ось 2, параллельную направлению Х, вокруг которой расположены его различные компоненты. От выше по потку к ниже по потоку по главному направлению 5 прохождения газов через этот газотурбинный двигатель он содержит вентилятора 3, затем газогенератор, классически состоящий из компрессоров, камеры сгорания и турбин. Эти элементы газогенератора окружены центральным картером 6, называемым также «основным» картером, который ограничивает в радиальном направлении внутрь отсек промежуточного потока 8а. Этот отсек 8а ограничен также радиально наружу одним или несколькими капотами, при этом на фиг. 1 показано только их расположенное выше по потоку кольцо 10. Расположенное выше по потоку кольцо 10 расположено в нижнем по потоку продолжении ступицы 12 промежуточного картера 14 турбореактивного двигателя. Промежуточный картер 14 содержит также наружную обечайку 16, находящуюся в нижнем по потоку продолжении картера 18 вентилятора. Он содержит также расположенные ниже по потоку направляющие лопатки 20, расположенные на выходе лопаток вентилятора и соединяющие ступицу 12 с наружной обечайкой 16.
Картер 18 вентилятора и наружная обечайка 16 ограничивают вместе в радиальном направлении внутрь отсек 8b вентилятора. Этот отсек 8b ограничен также радиально наружу одним или несколькими капотами (не показаны), являющимися частью гондолы турбореактивного двигателя. Как и в отсеке промежуточного потока 8а, в этом отсеке 8b расположены агрегаты и вспомогательное оборудование, что хорошо известно из предшествующего уровня техники.
Для соединения двух отсеков 8а, 8b предусмотрена одна или несколько стоек 22. Так, например, две стойки 22, которыми оснащен турбореактивный двигатель, расположены в так называемых положениях на 12 часов и на 6 часов. Эти стойки 22 являются полыми и позволяют, например, прокладывать электрические кабели и/или трубопроводы. В частности, эти стойки соединяют расположенную ниже по потоку часть наружной обечайки 16 с расположенным выше потоку кольцом 10. Для этого они проходят через вторичный поток 26, который частично ограничен снаружи капотами (не показаны), расположенными на выходе этой обечайки, и частично ограничен в направлении внутрь расположенным выше потоку кольцом 10 отсека промежуточного потока 8а. Вторичный поток 26 дополняет первичный поток 28, который классически проходит через газогенератор.
На фиг. 2-5 показана часть силовой установки 100, включающая в себя расположенной выше по потоку конец 7 подкоса 9, стойку 22, находящуюся в положении на 12 часов, а также расположенное выше по потоку кольцо 10. В частности, с двух сторон от расположенного выше по потоку конца 7 подкоса 9 в направлении Y предусмотрены соединительные капоты 30, обеспечивающие аэродинамическое соединение между стойкой 22 и расположенным выше потоку кольцом 10. Каждый капот расположен соответственно с двух сторон от подкоса 9. Таким образом, этот узел не замкнут полностью на 360°, а имеет угловой проем с центром в положении на 12 часов, на уровне которого два соединительных капота 30 обеспечивают соединение с радиально внутренним концом стойки 22.
На фигурах соединение между различными элементами показано только с одной стороны подкоса, но, разумеется, идентичное или подобное и предпочтительно симметричное соединение предусмотрено и с другой стороны расположенного выше по потоку конца 7 подкоса 9. Таким образом, с каждой стороны подкоса 9 соединительный капот 30 имеет расположенный выше по потоку конец 32, предназначенный для размещения в нижнем по потоку продолжении ступицы промежуточного картера. Его верхний конец 33 (в радиально наружном направлении) соединен со стенкой стойки 22, тогда как его окружной конец 35 соединен с окружным концом расположенного выше по потоку кольца 10. Наконец, его расположенный ниже по потоку конец 38 образует нишу 39 типа кольцевого сектора паза, в которой расположена прокладка 40 гондолы, которая предпочтительно установлена на подвижном капоте гондолы (на фиг. 2-5 не показан). Эта прокладка 40, называемая также прокладкой с тремя ветвями или прокладкой-треногой, содержит узловую точку, от которой отходят первый участок 40а прокладки, прижатый к нише 39, затем к входному кольцу 10, второй участок 40b прокладки, прижатый к нише 39, затем к стойке 22, и третий участок 40с, прижатый к боковой стороне 42 подкоса. Каждая ветвь прокладки 40 является трубчатой, или содержит валик или буртик.
Таким образом, прокладка 40 занимает положение, показанное на фиг. 3, после закрывания подвижного капота гондолы, на котором она установлена и который имеет при этом наружную поверхность, расположенную в нижнем по потоку продолжении наружной поверхности 34 соединительного капота 30.
Расположенной выше по потоку конец 7 подкоса 9 имеет основание 44, от которого отходят, в частности, две боковые стороны 42. Основание 44 соединено с периферической опорой 46 общей U-образной формы в соответствии с контуром этого основания 44. Оно является по существу плоским, параллельным относительно направлений Х и Y и по существу ортогональным к боковым сторонам 42. Его основной функцией является создание противопожарного барьера между отсеком промежуточного потока 8а и расположенным выше потоку концом 7 подкоса. Для выполнения этой функции установка 100 содержит заявленное противопожарное устройство 50, связанное с каждым соединительным капотом 30. В альтернативном варианте выполнения изобретения, который будет описан ниже, установка 100 содержит заявленное противопожарное устройство, связанное с одним из двух соединительных капотов 30, а также известное комплементарное противопожарное устройство, связанное с другим соединительным капотом 30.
Оба соединительных капота 30 могут иметь идентичные или подобные конструкции, будучи выполненными, например, симметричными относительно продольной плоскости XZ, проходящей через ось 2. Эта конфигурация схематично показана на фиг. 2, где представлено также соединение двух заявленных устройств 50, которые соединяются на уровне своего расположенного выше по потоку конца, чтобы вместе образовать профиль, подобный профилю периферической опоры 46, к которой они прижимаются.
Со ссылками на фиг. 2-5 будет описано только одно из двух устройств 50, конструкции которых являются идентичными или подобными, будучи выполненными, например, симметричными относительно продольной плоскости XZ, проходящей через ось 2.
Таким образом, противопожарное устройство 50 расположено между расположенным выше потоку концом 7 подкоса и соответствующим соединительным капотом 30, на котором закреплено это устройство. В целом, устройство 50 имеет первую контактную кромку 52а, а также вторую контактную кромку 52b, при этом первая кромка 52а опирается на радиально наружную поверхность периферической опоры 46, на ее половину. Эта первая контактная кромка 52а не дает огню, возникшему в отсеке промежуточного потока 8а, распространиться в окружном направлении к боковой стороне 42 подкоса или в радиальном направлении наружу к расположенной выше по потоку концевой стороне этого подкоса.
Вторая контактная кромка 52b опирается на боковую сторону 42 подкоса на выходе двух участков 40а, 40b прокладки 40 гондолы. Она выполнена с возможностью останавливать возможный огонь в отсеке промежуточного потока 8а, чтобы он не распространялся в осевом направлении к выходу вдоль боковой стороны 42 подкоса.
Благодаря своим кромкам 52а, 52b, устройство 50 представляет собой оригинальное и эффективное решение для обеспечения противопожарной функции, несмотря на относительные движения, которые могут возникать между турбореактивным двигателем и подкосом во время различных фаз полета летательного аппарата.
На фиг. 5 показана первая кромка 52а с низким уровнем сжатия в результате относительного положения между турбореактивным двигателем и подкосом. Эта первая кромка 52а имеет поперечное сечение С-образной формы, предпочтительно полукруглое сечение, соответствующее ее номинальной форме в ненапряженном состоянии. Таким образом, когда первая кромка 52 сжата, она имеет форму, стремящуюся к уплощению/овализации, что приводит к сближению ее двух окружных концов 53 в направлении сжатия, соответствующем направлению Z.
Один из двух окружных концов 53 опирается на периферическую опору 46, будучи по существу касательным к этой опоре. Другой конец 53 находится на крепежном участке 56, через который проходят крепежные элементы 54 типа болтов или заклепок. Действительно, эти элементы 54 проходят через крепежный участок 56 устройства 50, а также через первый кронштейн 58 соединительного капота 30, который находится радиально внутри между последним и периферической опорой 46. Первый кронштейн 58 имеет общую форму в виде U, открытую в боковом направлении наружу, тогда как полукруглая первая кромка 52а открыта в боковом направлении внутрь.
Таким образом, крепежный участок 56 проходит в направлении Z вниз параллельно основанию U кронштейна 58, соединяясь с одним из окружных концов 53 полукруглой первой кромки 52а. Гибкая зона соединения между крепежным участком 56 и концом 53 находится вблизи зоны соединения между основанием U и его нижней ветвью. Следовательно, верхняя часть первой кромки 52а предпочтительно опирается на нижнее основание первого кронштейна 58 в виде U.
Кроме того, как показано в поперечном разрезе на фиг. 5, оба окружных конца 53 первой кромки 52а предпочтительно вписаны в воображаемую вертикальную линию, вдоль которой проходит крепежный участок 56. Эта геометрия наблюдается, в частности, в ненапряженном состоянии первой кромки 52а. Вместе с тем, можно уточнить, что конструкция противопожарного устройства 50 позволяет сохранять контакт между первой кромкой 52а и периферической опорой 46 при любых относительных движениях, возникающих между турбореактивным двигателем и подкосом, причем в каждом из трех направлений Х, Y и Z.
Окружной конец 53, взаимодействующий с опорой 46, образует основную часть первого контактного конца 70а устройства 50, входящего в контакт с подкосом. Этот первый контактный конец 70а дополнен небольшой частью, принадлежащей к концевой секции 71, показанной на фиг. 6а-6d. В этом варианте выполнения концевая секция 71 является секцией в виде валика, то есть трубчатой секцией, предпочтительно круглого поперечного сечения, полость которой предпочтительно остается пустой. Эта секция 71 образует вместе с первой кромкой 52а контактную конструкцию 73, которая должна опираться на периферическую опору 46 подкоса.
Секция 71 расположена в продолжении расположенного ниже по потоку продольного конца 75а первой кромки 52а. В частности, круглая секция 71 в виде валика имеет расположенной выше по потоку конец 77а, которая является открытым и находится в продолжении расположенного ниже по потоку продольного конца 75а кромки 52а. Следовательно, на уровне перехода между кромкой 52а и секцией 71, образованного концами 75а, 77а, контактная конструкция 73 переходит от круглого сечения к полукруглому сечению, возможно постепенно, но предпочтительно резко. В целом, независимо от формы кромки 52а и от формы секции 71, контактная конструкция 73 переходит от замкнутого сечения (внутри секции 71) к половине этого замкнутого сечения (внутри кромки 52 С-образной формы).
Наружные и внутренние диаметры двух концов 75а, 77а соответственно являются по существу идентичными. Кроме того, эти диаметры являются по существу постоянными вдоль всей контактной конструкции 73, даже если встречаются незначительные колебания, например, в диапазоне плюс или минус 15%.
Расположенный ниже по потоку конец 77b секции 71 является закрытым. Он является выпуклым, например, в виде купола. Благодаря этому закрыванию, а также трубчатой форме секции 71, эта расположенная ниже по потоку часть контактной конструкции 73 обеспечивает усиленное и более легкое в получении уплотнение по причине большей поперечной протяженности, чем у первой кромки 52а С-образной формы, продолженной этой секцией. В частности, это позволяет этому участку 71 входить в контакт одновременно с периферической опорой 46 и с боковой стороной 42 подкоса 9.
Как было указано выше, круглая секция 71 в виде валика образует лишь незначительную часть контактной конструкции 73, а именно только ее расположенный ниже по потоку конец. Предпочтительно ее длина составляет не более 20% общей длины контактной конструкции 73 и еще предпочтительнее составляет менее 15%. В связи с этим на фиг. 6b’ и 6c’ показан альтернативный вариант выполнения, в котором концевой участок 71 проходит лишь по незначительной длине. Этот участок 71 не обязательно имеет сечение в виде валика и может быть сведен к общей форме купола, открытой на уровне своего расположенного выше по потоку конца 77а, сопрягающегося с первой кромкой 52а, и закрытой на уровне своего расположенного ниже по потоку конца 77b. Иначе говоря, этот участок 71 сведен к закрытому в виде купола концу участка 71 из варианта, показанного на фиг. 6а-6d. Как более наглядно показано на фиг. 6с’, радиально нижний конец секции 71 в виде купола может иметь сквозной вырез 55 на уровне расположенного выше по потоку конца 77а. Этот вырез 55 обеспечивает еще более контролируемую деформацию секции 71 при сжатии во время работы силовой установки.
При любом предусмотренном варианте выполнения, как и в случае кромки 52а, круглая/куполообразная форма секции 71 соответствует ее номинальной форме, наблюдаемой в ненапряженном состоянии. Таким образом, после размещения на силовой установке эта секция 71 тоже подвергается уплощению/овализации, причем в каждом из трех направлений Х, Y и Z. Тем не менее, не выходя за рамки изобретения, на этой секции, в основном подвергающейся сжатию, можно наблюдать и другие типы деформации.
Первая контактная кромка 52а и радиально нижний конец секции 71 вместе позволяют получить первую линию уплотнения на периферической опоре 46. Как показано на фиг. 7, речь идет о первой изогнутой линии 72а вдоль профиля половины участка опоры 46, связанной с контактной конструкцией. Первый контактный конец 70а этой контактной конструкции 70 (на фиг. 7 не показан, но виден на фиг. 6а и 6b) проходит вдоль этой первой изогнутой линии 72а общей L-образной формы.
Устройство 50 включает в себя также вышеупомянутую вторую кромку, функцией которой является образование второй линии 72b уплотнения на боковой стороне 42 подкоса 9. Предпочтительно эта вторая линия является прямой и по существу параллельной направлению Z. Предпочтительно обе линии 72а, 72b, показанные на фиг. 7, соединяются на уровне радиально внутреннего расположенного ниже по потоку конца устройства 50. Если контактная конструкция и вторая кромка могут быть непосредственно смежными на уровне концевой секции, то в альтернативном варианте они могут соединяться через переходный участок 79 материала, показанный на фиг. 6b, 6b’, соединяющий закрытый расположенный ниже по потоку конец 77b секции 71 с второй контактной кромкой 52b.
Далее со ссылками на те же фиг. 6а-6d, 6b’ и 6c’, следует более подробное описание устройства 50. На этих фигурах показана первая изогнутая линия 72а, вдоль которой друг за другом следуют первая кромка 52а и концевая секция 71. Линия 72а вписана в по существу плоскую первую контактную поверхность S1, которая соответствует радиально наружной поверхности периферической опоры 46. Эта поверхность S1 может быть строго плоской или может иметь один или несколько уровней небольшой высоты, например, не превышающей несколько миллиметров. Таким образом, поверхность S1 предпочтительно соответствует плоскости ХY силовой установки 100. Кроме того, первая изогнутая линия 72а, вписанная в эту плоскость XY, имеет общую L-образную форму, в которой угол между основанием L и ветвью L может быть закруглен и в которой свободный конец ветви может быть тоже закруглен.
Начиная от кромки 52а, вверх в направлении Z отходит крепежный участок 56 в виде пластинки с выполненными в ней проходными отверстиями 76, через которые должны проходить вышеупомянутые болты 54. Проходные отверстия 76 могут быть усилены вставками 81, устанавливаемыми на устройстве 50.
На уровне расположенного ниже по потоку продольного конца 75а первой кромки 52а или на ее входе устройство 50 содержит опорный участок 60, который тоже проходит вверх по существу вдоль направления Z, начиная от верхнего окружного конца 53 этой кромки. В частности, этот опорный участок 60 имеет более значительную толщину и расположен смежно с ребром 80, предназначенным для повышения механической прочности устройства 50. Ребро 80 расположено между крепежным участком 56 и опорным участком 60 в виде блока. Оно тоже проходит вверх по существу в направлении Z параллельно крепежному участку 56, от которого оно может отстоять в направлении первой изогнутой линии 72а. Ребро 80 имеет толщину, промежуточную между толщиной крепежного участка 56 и толщиной опорного участка 60. Это же касается его высоты в направлении Z.
Опорный участок 60 предназначен для размещения второй кромки 52b через находящуюся между ними соединительную зону 62. Соединительная зона 62 имеет небольшую толщину и служит шарнирным соединением с второй кромкой 52b, которая предпочтительно остается прямой и не деформируется или лишь незначительно деформируется на изгиб при любом уровне действующего сжатия.
Соединительная зона 62 проходит от опорного участка 60 по существу в направлении Х в расположенную ниже по потоку сторону. На своем радиально внутреннем конце соединительная зона 62 удерживает верхнюю часть секции 71, которая находится на входе кромки 52b, удерживаемой расположенным ниже по потоку концом этой соединительной зоны 62.
Второй контактный конец 70b второй кромки 52b проходит вдоль второй линии 72b, предпочтительно прямой и предпочтительно по существу ортогональной к первой контактной поверхности S1. Таким образом, вторая прямая линия 72b предпочтительно проходит по существу в направлении Z, чтобы кромка 52b входила в контакт с соответствующей боковой стороной подкоса.
Радиально наружный конец узла, образованного элементами 60, 62 и 52b, является скошенным, как показано на фиг. 6b.
Кроме того, вторая контактная кромка 52b имеет толщину, которая увеличивается от основания 68b, показанного на фиг. 6а, к второму контактному концу 70b. Следовательно, последний может иметь поверхность, например, в виде плоской вертикальной полосы. В ненапряженном состоянии, показанном на фиг. 6d, можно наблюдать угол наклона В0 между нормалью 64b к боковой стороне (не показана) подкоса и вторым общим направлением 66b кромки, определенным между основанием 68b и вторым контактным концом 70b кромки 52b.
В собранном состоянии устройства 50 его вторая контактная кромка 52b подвергается воздействию в направлении Y со стороны второго участка 40с прокладки гондолы. Как показано на фиг. 8, когда капот 82 гондолы (показан только схематично) закрыт, третья ветвь 40с прокладки 40, соединенная с этим капотом, опирается на вторую кромку 52b. Последняя оказывается сжатой между боковой стороной 42 подкоса и третьим участком 40с прокладки 40, что приводит к повороту кромки 52b вдоль ее соединительной зоны 62. С учетом этого поворота угол В0 увеличивается по сравнению с углом, наблюдаемым в ненапряженном состоянии на фиг. 6d. Значение этого угла В0 зависит от уровня сжатия противопожарного устройства 50, который, в свою очередь, зависит от амплитуды относительных движений между турбореактивным двигателем и подкосом. На фиг. 8 видно также, что третий участок 40с прокладки 40 подвергается напряжению в направлении Y, в результате чего его уплотнительная трубчатая часть деформируется между капотом 82 гондолы и кромкой 52b. Таким образом, трубчатая часть, которая имеет сечение по существу круглой формы в ненапряженном состоянии, уплощается под действием напряжения, принимая, например, эллиптическую, овальную или аналогичную форму.
На этой фиг. 8 видно также, что присутствие секции 71 значительно ограничивает сечение 91 утечки между боковой стороной 42 подкоса и этой секцией даже при больших уровнях деформации, приводящих к большим значениям угла В0. Выполнение такого расположенного ниже по потоку конца, имеющего форму, выпуклую в сторону ниже по потоку и открытую в сторону выше по потоку, позволяет легко добиться удовлетворительного и контролируемого уплотнения с боковой стороной 42 подкоса. Таким образом, сечение 91 утечки остается умеренным даже при значительном повороте второй кромки 52b. Кроме того, это сечение 91 ограничено за счет особой формы второй кромки 52b, которая будет описана ниже со ссылками на фиг. 6а, 6b, 6b’, 6c’, 15 и 16.
Как показано на этой же фиг. 8, опорный участок 60 устройства 50 заходит во второй кронштейн 86, предусмотренный на соединительном капоте 30 на уровне его расположенного ниже по потоку конца 38, образующего нишу 39, показанную на фиг. 2. Второй кронштейн 86, более наглядно показанный на фиг. 7, имеет отверстия 88, предназначенные для захождения в них удлиненных крепежных элементов 90, выполненных на опорном участке 60 со стороны, противоположной к стороне, где находится кромка 52b и ее соединительная зона 62. Эти удлиненные элементы 90 выполнены заодно с устройством 50 или присоединены к этому устройству. Например, они выполнены в виде штырей, конец которых расклепывают на противоположной поверхности второго кронштейна 86, через который они проходят.
Другой особенностью изобретения является моноблочное изготовление противопожарного устройства 50. Иначе говоря, все вышеупомянутые элементы устройства 50 выполнены в виде единой детали, предпочтительно посредством литья под давлением. Этому моноблочному изготовлению не мешает присутствие секции в виде валика, поскольку она остается открытой на одном из своих осевых концов и предпочтительно проходит только на незначительной длине.
В эту единую деталь можно включить удлиненные крепежные элементы 90, тогда как вставки 81 можно рассматривать как отдельные от устройства присоединяемые элементы, поскольку они являются частью средств его крепления на соединительном капоте 30.
При изготовлении устройства 50 речь может идти о простом эластомерном блоке, но предпочтительно последний комбинируют с одним или несколькими различными функциональными слоями.
В примере, представленном на фиг. 9 и 10, устройство 50 выполнено посредством наложения друг на друга в направлении его толщины 92 слоев 99 эластомерного материала, предпочтительно силиконового эластомерного материала, и функциональных волокнистых слоев 110. Последние могут быть слоями полотна из стекла, керамики или мета-арамида (поли-м-фениленизофталамида), которые усиливают жесткость устройства. Затем можно предусмотреть специальные противопожарные слои, например, из керамического волокна. Предпочтительно последние располагают в зонах устройства, наиболее подверженных действию пламени. Поскольку силиконовый эластомерный материал слоев 90 деградирует и превращается в кремнезем в случае высокой температуры, используемые полотна 110 позволяют, благодаря своим ячейкам сетки, задерживать эти деградирующие частицы.
Чередование слоев можно также дополнить волокнистыми слоями 110 мета-арамида с той же целью повышения жесткости всего узла. Один из этих слоев можно даже нанести на наружную поверхность кромок, чтобы ограничить их износ и их повреждение от входящих в контакт частей.
Предпочтительно слои 99 и 110 расположены параллельно между собой в соответствии с профилем устройства 50. По меньшей мере один или несколько из них могут проходить по всей высоте устройства 50 и от одного конца к другому последнего в направлении вышеупомянутой первой изогнутой линии 72а.
Устройство 50 может иметь в направлении Х длину, составляющую от 30 до 50 см, тогда как в направлении Y ширина этого устройство составляет примерно 10-20 см. Наконец, в направлении Z максимальная высота устройства 50 может составлять примерно 15-20 см. Каждая кромка 52а, 52b занимает только на несколько сантиметров.
Что касается огнестойкости, обеспечиваемой устройством 50, то кроме учета нормативных требований согласно нормам ISO 2685-1998 и AC 20-135, учтены наиболее суровые условия, то есть предусмотрена огнестойкость во время полета и огнестойкость на земле. В частности, это предполагает решение, обеспечивающее противопожарную функцию в следующих условиях:
- температура пламени: 1100±80°С;
- вибрация:±0,4 мм при частоте 50 Гц;
- давление: 0,4 бар в течение первых 5 минут испытания огнем;
- продолжительность испытания: 15 минут, разделенных на две фазы: 5 мин. : применение повышенного давления; и 10 мин. : при атмосферном давлении;
- самозатухание за ограниченное время.
В описанных выше вариантах выполнения предусмотрены два заявленных устройства 50, связанные с окружной опорой 46. Соединение между ними является исключительно легким на уровне расположенных выше по потоку продольных концов 75b их соответствующих первых кромок 52а. Действительно, эти два конца 75b в виде С (из которых один показан на фиг. 6b) могут легко перекрывать друг друга, обеспечивая, таким образом, непрерывность для противопожарного барьера на уровне зоны соединения между двумя устройствами 50.
Однако изобретение подходит также для применения на существующей силовой установке, чтобы заменить одно из двух известных устройств, уже находящихся на этой установке. Эта функциональная возможность представлена на фиг. 11-14, где показано соединение между заявленным устройством 50 и комплементарным противопожарным устройством 50’ известной конструкции. Оба устройства соответственно предназначены для крепления на двух соединительных капотах 30 силовой установки.
Комплементарное противопожарное устройство 50’ имеет классическую конструкцию с несколькими присоединенными друг к другу элементами. Оно в основном содержит прокладку 71’ в виде валика, проходящую по существу по всей длине устройства 50’, причем этом прокладка предназначена для прижатия к периферической опоре подкоса наподобие контактной конструкции 73 устройства 50. В ненапряженном состоянии, показанном на фиг. 11-14, прокладка 71’ в виде валика имеет сечение круглой формы.
Таким образом, эта прокладка 71’ в виде валика образует контактную конструкцию 73’ комплементарного устройства 50’ и имеет расположенной выше по потоку продольный конец 75b’, оснащенный соединительным штифтом 112’. Этот штифт 112’ является полым, тоже имеет круглое сечение с меньшим диаметром, чем диаметр валика, и, возможно, является скошенным на уровне своей закрытой концевой части. Что касается устройства 50, то расположенной выше по потоку продольный конец 75b его первой контактной кромки 52а с С-образным сечением идеально подходит для взаимодействия с этим соединительным штифтом 112’. Действительно, внутренний диаметр С-образной формы может быть по существу равен наружному диаметру соединительного штифта 112’, что позволяет последнему заходить внутрь расположенного выше по потоку продольного конца 75b в виде С. Это перекрывание, показанное на фиг. 12-14 и подобное соединению посадкой, обеспечивает непрерывность противопожарного барьера на уровне соединения между новым устройством 50 и комплементарным устройством 50’, уже установленным на силовой установке. Таким образом, благодаря предложенному изобретению, можно легко заменить одно из двух существующих устройств.
Далее со ссылками на фиг. 6а, 6b, 6b’, 6c’, 15 и 16 следует описание особой конструкции второй кромки 52b. Она не заканчивается на уровне мостика 79 материала, а содержит на своем радиально внутреннем конце запорный участок 63, выступающий вдоль второй линии 72b. Этот выступающий участок 63 продолжает кромку 52b за пределами мостика 79 материала в направлении первой линии 72а. Таким образом, он оказывается расположенным напротив и на расстоянии от закрытого расположенного ниже по потоку конца 77b концевого участка 71. Иначе говоря, он находится напротив закрытого расположенного ниже по потоку конца 77b в направлении первой линии 72а, образуя препятствие для пламени, которое могло бы распространяться в осевом направлении к выше по потоку в сторону этого выпуклого расположенного ниже по потоку конца 77b.
В частности, как показано на фиг. 15 и 16, этот запорный участок 63 в виде выступа имеет геометрию, которая вписывается с продолжение геометрии остальной части кромки 52b. Он имеет первую контактную сторону 63а, образующую нижнюю часть второго контактного конца 70b, имеющую по существу плоскую геометрию, чтобы прижиматься к боковой стороне подкоса. Противоположно к первой стороне выступающий участок 63 имеет вторую сторону 63b, форма которой предусмотрена таким образом, чтобы отклонять пламя для его удаления в поперечном направлении от боковой стороны подкоса и избегать его проникновения в чувствительную зону. Для этого вторая сторона 63b удаляется от первой контактной стороны 63а по мере своего приближения к закрытому концу 77b, который является выпуклым в направлении выступающего запорного участка 63. Таким образом, она имеет изогнутую форму, например, с простой кривизной, образуя рампу поперечного отклонения пламени.
Вторая сторона 63b тоже находится в непрерывном продолжении наружной поверхности верхней части второй кромки 52b, и эта поверхность обозначена позицией 69 на фиг. 15. Наружная поверхность 69, тоже имеющая изогнутую форму, предназначена для закрывания третьим участком 40с прокладки гондолы. С другой стороны, во время работы этот участок 40с прокладки гондолы не перекрывает выступающий участок 63 второй кромки 52b, так как этот выступающий участок 63 проходит радиально ниже, чем участок 40с прокладки. Изобретением предусмотрено, чтобы запорный участок 63 выступал вниз вдоль второй линии 72b, при этом его выступающая длина предпочтительно остается ограниченной и заканчивается отступом по отношению к первому контактному концу 70а, то есть с отступом в направлении Z. Это не позволяет запорному участку 63, входящему в контакт с боковой стороной подкоса, входить также в контакт с периферической опорой 46, на которую опирается первый контактный конец 70а. Зазор 67b между нижним концом запорного участка 63 и опорой 46 в направлении второй линии 72b может составлять от 8 до 13 мм, например, порядка 11 мм. Расстояние 67с выступа запорного участка 63 может составлять от 10 до 20 мм, например, примерно 16 мм. Таким образом, запорный участок 63 предпочтительно заканчивается ниже центра выпуклого закрытого конца 77b в направлении второй линии 72b.
Обе стороны 63а, 63b соединены на входе третьей соединительной стороны 63с запорного участка 63, образуя осевой зазор 67а с закрытым концом 77b. Этот зазор 67а, показанный на фиг. 16, может составлять от 2 до 5 мм, например, может быть равен около 3,5 мм. На этой же фигуре показано, что вторая сторона 63b, зазор 67а и закрытый конец 77b образуют вместе извилистый проход. Он значительно снижает риск прохождения пламени и его проникновения через возможное вышеупомянутое сечение утечки, появляющееся в результате деформации закрытого конца 77b контактной конструкции.
На фиг. 17, 17а, 18 и 18а устройство 50 показано в разных состояниях напряжения на периферической опоре 46. На фиг. 17 и 17а показано состояние минимального напряжения, в котором сечение 91 утечки между боковой стороной 42 подкоса и закрытым концом 77b секции 71 на уровне опоры 46 является минимальным. В этом состоянии запорный участок 63 кромки 52b может не достаточно проходить вниз, чтобы образовать осевое препятствие для пламени, направляющегося к сечению 91 утечки, смежному с опорой 46. Однако это остается без серьезных последствий, так как очень незначительное сечение 91, наблюдаемое при этом уровне напряжения, снижает риски проникновения пламени в чувствительную зону подкоса. Кроме того, даже при этом слабом уровне напряжения запорный участок 63 может образовать осевое препятствие для пламени, направляющегося к любому другому сечению утечки, которое может возникнуть вдоль стороны 42 подкоса на расстоянии от опоры 46 тоже в результате деформации закрытого конца 77b.
На фиг. 18 и 18а показано состояние максимального напряжения, в котором перекрывание закрытого конца 77b запорным участком 63 является оптимальным. Любое сечение утечки (не показано) между боковой стороной 42 подкоса и деформированным концом 77b секции 71 оказывается защищенным от пламени запорным участком 63, расположенным в осевом направлении напротив этой секции.
Разумеется, специалист в данной области может вносить различные изменения в описанное изобретение, которое представлено исключительно в качестве не ограничительного примера и объем которого определен в прилагаемой формуле изобретения.