РЕВЕРСОР ТЯГИ, ИМЕЮЩИЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРЯЖЕНИЕ ДЛЯ ПЕРЕДНЕЙ РАМЫ
THRUST REVERSER WITH AERODYNAMIC COUPLING FOR FRONT FRAME

Изобретение относится к гондоле турбореактивного двигателя, содержащей заднюю секцию, оснащенную реверсором тяги, установленным на передней раме.
Летательный аппарат приводится в движение посредством нескольких турбореактивных двигателей, каждый из которых размещен в гондоле, где находится также группа вспомогательных приводных устройств, связанных с ее работой и выполняющих различные функции во время работы турбореактивного двигателя или во время его бездействия. В качестве примера таких устройств можно назвать систему реверса тяги.
Гондола имеет, как правило, трубчатую конструкцию и включает в себя: воздухозаборник, размещенный перед турбореактивным двигателем; среднюю секцию, охватывающую вентилятор турбореактивного двигателя; и заднюю секцию, которая охватывает камеру сгорания турбореактивного двигателя, снабжена в случае необходимости средствами реверса тяги и обычно оканчивается реактивным соплом, выпускное отверстие которого располагается ниже по потоку от турбореактивного двигателя.
Современные гондолы принято оснащать двухконтурным турбореактивным двигателем, способным генерировать, с помощью вращающихся лопастей вентилятора, горячий воздушный поток (его называют также первичным), выходящий из камеры сгорания турбореактивного двигателя, и холодный воздушный поток (вторичный), проходящий снаружи турбореактивного двигателя по кольцевому каналу (тракту), образованному между обтекателем турбореактивного двигателя и внутренней стенкой гондолы. Оба указанных потока выходят из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы.
Назначение реверсора тяги состоит в повышении эффективности торможения летательного аппарата во время его посадки за счет перенаправления вперед по меньшей мере части тяги, развиваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор перекрывает тракт циркуляции холодного потока, направляя данный поток к передней части гондолы, в результате чего создается обратная тяга, действие которой складывается с торможением колес летательного аппарата.
Средства, применяемые для осуществления указанной переориентации холодного потока, зависят от типа используемого реверсора. Тем не менее, во всех случаях реверсор включает в себя подвижные капоты, установленные с возможностью перемещения между выдвинутым положением, в котором они открывают в гондоле канал для отклоненного потока, и убранным положением, в котором они перекрывают указанный канал. Эти капоты могут сами по себе выполнять функцию отклонения (в реверсорах с поворотными створками) или же они всего лишь активируют специальные отклоняющие средства.
В случае решетчатого реверсора тяги (его называют также каскадным) переориентация воздушного потока осуществляется с помощью отклоняющих решеток, при этом капоту придана лишь функция смещения скольжением, направленная на открытие или перекрытие указанных решеток. Имеются также дополнительные блокировочные дверцы (их еще называют створками), которые приводятся в действие в результате скольжения капота и обеспечивают тем самым перекрытие указанного тракта ниже по потоку от решеток, что позволяет оптимизировать переориентацию холодного потока.
Следует отметить, что указанная задняя секция содержит также неподвижные элементы, а точнее продольные балки, которые удерживают подвижные реверсивные капоты и обеспечивают связь между задней секцией и остальной частью гондолы, а конкретнее со средней секцией при помощи кожуха вентилятора. Эти балки спереди соединены с по существу кольцеобразным узлом, называемым передней рамой, который образован из одной или нескольких частей, установленных между указанными продольными балками, и выполнен с возможностью крепления к периферической поверхности заднего края кожуха вентилятора двигателя.
В случае решетчатого реверсора тяги с поступательно перемещаемыми капотами, указанные удерживающие неподвижные элементы обычно включают в себя две верхних продольных балки (так называемые балки, расположенные в положении «двенадцать часов»), установленные с каждой стороны от стойки крепления гондолы или от сопрягающего узла типа пилона, и две нижних продольных балки (так называемые балки, расположенные в положении «шесть часов»).
Указанные балки служат также опорой для рельсов, обеспечивающих направленное поступательное перемещение подвижных капотов.
При такой конструкции передняя рама сформирована из двух по существу полуцилиндрических полурам, связывающих друг с другом верхние и нижние балки, расположенные с каждой стороны от продольной оси гондолы.
В случае реверсора тяги каскадного или решетчатого типа эта рама выполняет также функцию удержания группы отклоняющих решеток, установленных между указанными балками.
В положении реверса тяги отклоненный воздух течет через отклоняющие решетки из тракта между передней рамой и верхним по потоку краем отведенного назад подвижного капота.
Таким образом, для повышения эффективности реверса тяги передняя рама должна иметь аэродинамический профиль, который обеспечивал бы ламинарный характер отклоненного потока и создавал бы как можно меньше нарушений аэродинамики на траектории протекания отклоненного воздуха. По этой причине ей придают искривленный профиль, по меньшей мере вблизи тракта циркуляции воздушного потока в начале его отклонения. Этот искривленный участок носит название «отклоняющая кромка».
Между тем, некоторые нарушения линий обтекания, возникающие в режиме прямой тяги, являются неустранимыми. Потому необходимо стремиться их минимизировать.
Первое нарушение линий обтекания обусловлено креплением передней рамы к кожуху вентилятора. Помимо трудностей, связанных с обеспечением идеального выравнивания передней рамы и кожуха внутри указанного тракта, следует учитывать то обстоятельство, что во избежание забора воздуха передней рамой верхний по потоку край зоны сопряжения этой рамы с кожухом необходимо выполнять радиально отходящим наружу.
Однако при этом неизбежно образуется полость, представляющая собой зону нарушения аэродинамики в тракте.
По аналогии со сказанным, обязательно существует функциональный зазор между передней рамой и блокировочными створками, которые в закрытом положении должны максимально эффективно восстанавливать внутреннюю аэродинамическую непрерывность тракта. Во избежание забора воздуха верхний по потоку край блокировочных створок также выполняют загнутым в направлении наружу от гондолы, благодаря чему образуется вторая полость.
Между тем, необходимо иметь в виду, что указанные створки подвижны относительно задней оси поворота и что средство сопряжения, используемое при монтаже створок, не является герметичным. Поэтому происходит небольшой забор воздуха через полости гнезд блокировочных створок.
Следовательно, при нереверсированном режиме потока (так называемом режиме прямой тяги) на пути воздушного потока возникают по меньшей мере два нарушения линий обтекания, соответственно, в зоне сопряжения передней рамы с кожухом вентилятора и в зоне относительного выравнивания между передней рамой и блокировочными створками.
В положении реверса тяги отклоненный поток находится в состоянии возмущения из-за влияния первой полости, которая нарушает протекание воздушного потока и создает небольшую задержку в отклонении этого потока, который уже не может идеально следовать профилю отклоняющей кромки передней рамы.
Таким образом, понятно, что подобные нарушения аэродинамики могут влиять на эксплуатационные характеристики летательного аппарата как в режиме прямой тяги, так и в режиме обратной тяги.
Одно из простых решений этой проблемы состоит в поднятии нижней части передней рамы с образованием углубления, в которое может приниматься верхняя по потоку часть блокировочных створок.
Это решение раскрыто в патенте US 4185798.
К сожалению, данному техническому решению присущ недостаток, заключающийся в том, что в режиме реверса тяги воздушный поток стремится двигаться по прямой траектории, не придерживаясь профиля отклоняющей кромки, что значительно снижает эффективность реверсора тяги.
Таким образом, настоящее изобретение направлено на решение указанной проблемы альтернативным способом, лишенным вышеупомянутых недостатков. В рамках решения поставленной задачи предложен реверсор тяги для гондолы турбореактивного двигателя, содержащий отклоняющие средства и по меньшей мере один подвижный капот, установленный с возможностью смещения относительно по меньшей мере одной неподвижной конструкции, которая включает в себя по меньшей мере одну по меньшей мере частично периферийную переднюю раму и снабжена средствами соединения с соответствующей верхней по потоку частью, причем указанный подвижный капот установлен с возможностью перемещения между закрытым положением, в котором он обеспечивает аэродинамическую непрерывность гондолы и деактивирует отклоняющие средства, и открытым положением, в котором он открывает в гондоле канал и активирует отклоняющие средства. Реверсор характеризуется тем, что передняя рама имеет отклоняющую кромку, содержащую выступающий вверх по потоку элемент, образующую деформируемый щиток, выполненный с возможностью обеспечения аэродинамического сопряжения с соответствующей верхней по потоку частью, к которой прикреплена передняя рама, при этом подвижный капот имеет часть, выполненную с возможностью обеспечивать при закрытом положении сопряжение с указанной верхней по потоку соединительной частью за счет отвода деформируемого щитка.
Таким образом, в случае использования деформируемого щитка он может принимать разные формы в зависимости от конфигураций реверса тяги и от давления в тракте турбореактивного двигателя.
В режиме прямой тяги, т.е. при нахождении реверсора тяги в закрытом положении, определенная часть подвижного капота проходит вверх по потоку, образуя тем самым сопряжение с верхней по потоку частью, к которой крепится передняя рама. В результате этого, как и в конструкции, описанной в процитированном патенте US 4185798, теперь вместо двух зон сопряжения, использовавшихся ранее, остается лишь одна.
Благодаря использованию в изобретении указанного деформируемого щитка текущую аэродинамическую структуру удается обеспечивать и в режиме реверса тяги. Говоря конкретнее, в положении реверса тяги деформируемый щиток уже не отводится назад, а возвращается в свое рабочее положение, в котором он обеспечивает аэродинамическую непрерывность между отклоняющей кромкой и верхней по потоку частью, к которой крепится передняя рама.
В предпочтительном случае указанная верхняя по потоку часть, к которой прикреплена передняя рама, представляет собой кожух вентилятора.
Предпочтительно также, чтобы указанные средства соединения передней рамы с верхней по потоку крепежной частью представляли собой систему типа «ножевая опора - паз».
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов изобретения, предложенный реверсор тяги представляет собой реверсор тяги с отклоняющими решетками, при этом подвижный капот выполнен с возможностью поступательного перемещения вдоль по существу продольной оси гондолы с обеспечением перекрывания и освобождения решеток при нахождении, соответственно, в закрытом и открытом положениях.
В предпочтительном случае отклоняющие решетки установлены на передней раме.
Целесообразно, чтобы указанная часть подвижного капота, сконфигурированная с возможностью смещения деформируемого щитка, представляла собой блокировочную створку, в частности, установленную верхним по потоку концом на подвижном капоте с возможностью поворота.
В альтернативном случае в качестве нее можно использовать специально предусмотренный для этой цели выступ подвижного капота.
Согласно предпочтительному варианту изобретения, деформируемый щиток имеет секционное строение.
В соответствии с одним из вариантов изобретения, деформируемый щиток выполнен по меньшей мере из одного эластомерного материала. Предпочтительно также, чтобы деформируемый щиток включал в себя пластинчатый сердечник, покрытый при необходимости гибким покрытием.
В соответствии с другим вариантом, деформируемый щиток выполнен в виде поворотной створки, установленной с упором в средство, обеспечивающее ее упругий возврат в положение сопряжения в режиме прямой тяги.
В порядке дополнительной меры целесообразно, чтобы реверсор тяги был снабжен средством упора, ограничивающим возврат щитка в положение сопряжения в режиме прямой тяги. В результате этот упор будет обеспечивать оптимальное позиционирование щитка при его активной конфигурации.
Целесообразно также, чтобы упор был выполнен регулируемым, отдельным и находился на верхней по потоку крепежной части.
Сущность настоящего изобретения проще понять при ознакомлении с последующим детальным описанием, изложенным со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
фиг.1 в продольном разрезе схематически изображает реверсор тяги, известный из уровня техники;
фиг.2 в продольном разрезе схематически изображает фрагмент показанного на фиг.1 реверсора тяги, оснащенного деформируемым щитком, соответствующим первому варианту изобретения;
фиг.3 в продольном разрезе схематически изображает фрагмент показанного на фиг.1 реверсора тяги, оснащенного деформируемым щитком, соответствующим второму варианту изобретения;
фиг.4 схематически иллюстрирует один из примеров показанного на фиг.3 щитка, имеющего секционное строение;
фиг.5 и 6 изображают варианты изобретения, в которых гибкий щиток связан с упором, который предусмотрен соответственно на передней раме и на подвижном капоте;
фиг.7 дает частичный схематический вид, на котором показан реверсор тяги, оснащенный блокировочной створкой, взаимодействующей с указанным щитком;
фиг.8 дает частичный схематический вид в продольном разрезе, изображающий вариант изобретения, в соответствии с которым верхняя по потоку структура сопряжения представляет собой выступ подвижного капота.
На фиг. 1 в продольном разрезе схематически показан реверсор 1 тяги, оснащенный отклоняющими решетками 2.
Этот реверсор 1 входит в состав задней секции гондолы, охватывающей турбореактивный двигатель (не показан), и вместе с неподвижной внутренней конструкцией 3 обтекателя задней части турбореактивного двигателя ограничивает тракт 4 циркуляции воздушного потока, создаваемого этим двигателем (его еще называют «вторичным потоком»).
Реверсор 1 тяги содержит подвижный капот 5, установленный с возможностью поступательного перемещения вдоль по существу продольной оси гондолы между открытым положением, в котором этот капот отведен назад, открывает в гондоле канал и высвобождает отклоняющие решетки 2, и закрытым положением, в котором он обеспечивает непрерывность гондолы и перекрывает указанные отклоняющие решетки.
Подвижный капот 5 установлен с возможностью перемещения относительно неподвижной конструкции, которая включает в себя, во-первых, опорные и направляющие балки (не показаны) и, во-вторых, переднюю раму 6, которая при необходимости может состоять из нескольких частей, а конкретнее из двух полуцилиндрических половин.
Указанная передняя рама 6 обеспечивает возможность прикрепления реверсора 1 тяги к какой-либо верхней по потоку конструкции гондолы (в данном случае - к кожуху 7, охватывающему вентилятор турбореактивного двигателя) при помощи по меньшей мере частично периферийного соединения типа «ножевая опора 8/паз 9».
Кроме того, передняя рама 6 удерживает на себе отклоняющие решетки 2.
Чтобы обеспечить надлежаще направленную циркуляцию воздушного потока в режиме реверса тяги, передняя рама 6 оснащена отклоняющей кромкой 10, примыкающей с соблюдением непрерывности к кожуху 7 и имеющей изогнутость в направлении наружу от гондолы.
Согласно изобретению, отклоняющая кромка 10 содержит выступающий вверх по потоку элемент, образующий собой деформируемый щиток, выполненный с возможностью аэродинамического сопряжения с кожухом 7, к которому прикреплена передняя рама 6.
Кроме того, подвижный капот 5 имеет часть, выполненную с возможностью обеспечивать при закрытом положении сопряжение с указанной верхней по потоку крепежной частью путем отведения деформируемого щитка.
Фиг. 2 - 8 иллюстрируют различные примеры осуществления изобретения.
На фиг. 2 показан деформируемый щиток, выполненный в виде створки 111, установленной с возможностью поворота вокруг поперечной оси А и переводимой в положение обеспечения аэродинамической непрерывности с кожухом 7 с помощью пружины 112. Щиток может быть выполнен в виде группы периферийных створок 111 с секционным строением.
На фиг. 3 показан деформируемый щиток, который выполнен в виде язычка 121 из эластомерного материала и закреплен, в частности посредством приклеивания, на выступающем вверх по потоку элементе отклоняющей кромки 10. Этот язычок 121 может представлять собой ребро из гибкой пластины с нанесенным гибким покрытием, допускающим отклонения при позиционировании пластин относительно друг друга. Щиток тоже может иметь упомянутое секционное строение.
Конструкция такого щитка может быть исключительно простой. Как показано на фиг. 4, он может быть выполнен в виде группы пластин 123 и иметь вырезы 124. Указанные пластины в убранном положении соприкасаются или сближаются друг с другом, а в режиме реверса образуют просвет.
Как следует из фиг. 5 и 6, в предпочтительном случае гибкий язычок 121 в положении сопряжения с кожухом 7 связан с удерживающим упором 125.
На фиг. 5 этот упор 125 показан расположенным на периферийном крае кожуха 7 и взаимодействующим с соответствующей закраиной 126 язычка 121.
То же самое можно видеть и на фиг. 6, с той разницей, что в этом случае упор 125 расположен на передней раме 6.
Разумеется, подобное средство упора можно использовать и в отношении щитков, выполненных в виде поворотных створок 111, показанных на фиг. 2.
В порядке дополнительной меры целесообразно предусмотреть, чтобы упоры 125 были выполнены регулируемыми и отдельными.
В соответствии с изобретением, в закрытом положении верхняя по потоку часть реверсора 1 тяги сдвигает деформируемый щиток в отведенное положение и обеспечивает на его месте средство аэродинамического сопряжения с кожухом 7.
Как и в случае известного реверсора тяги, показанного на фиг.1, данная верхняя по потоку часть может представлять собой блокировочную створку 15, установленную своим верхним по потоку концом на подвижном капоте 5 и обладающую возможностью поворота.
Как показано на фиг.7, эта блокировочная створка 15 немного удлинена вперед, с тем чтобы она имела возможность входить в сопряжение с кожухом 7 на месте деформируемого щитка.
Для улучшения манипулирования соприкасающимися друг с другом компонентами и для увеличения срока их службы, в конструкции можно предусмотреть, в частности на внутреннем конце створки 15, наклонную плоскость 16 скольжения.
На фиг.8 показан другой вариант изобретения, в соответствии с которым указанная верхняя по потоку часть, сдвигающая деформируемый щиток в отведенное положение и обеспечивающая на его месте аэродинамическое сопряжение с кожухом 7, представляет собой неподвижный выступ 18 подвижного капота 5. При этом блокировочная створка 17 остается сзади, за верхним по потоку краем подвижного капота 5.
Описанную технологию можно также применять для решетчатых реверсоров тяги без створок, причем в этом случае реверс обеспечивается благодаря внутренним линиям 8-образного вспомогательного канала, которые перекрываются за счет обычного отвода назад подвижной конструкции (такие реверсоры также называют «реверсоры без блокирующих створок»).
Несмотря на то, что данное изобретение описано на примере конкретных вариантов его осуществления, очевидно, что объем его правовой охраны не ограничивается этими вариантами, а напротив, охватывает самые разнообразные технические эквиваленты рассмотренных здесь средств и также их различные комбинации, при условии, что они отвечают сущности заявленного изобретения.