ГОНДОЛА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ЗАДНЕЙ СЕКЦИЕЙ
TURBOREACTIVE ENGINE GONDOLA WITH THE BACK SECTION

Настоящее изобретение относится к устройству для соединения передней рамы реверсора тяги гондолы для турбореактивного двигателя с пилоном или стойкой крепления указанного турбореактивного двигателя.
Как хорошо известно, силовая установка летательного аппарата традиционно содержит турбореактивный двигатель, расположенный в гондоле.
Гондола имеет, как правило, трубчатую конструкцию, содержащую воздухозаборник, расположенный перед турбореактивным двигателем, среднюю секцию, предназначенную для охватывания вентилятора турбореактивного двигателя с его кожухом, и заднюю секцию, предназначенную для охватывания камеры сгорания турбореактивного двигателя и в которой при необходимости расположены средства реверса тяги. Трубчатая конструкция может заканчиваться реактивным соплом, выход которого находится за турбореактивным двигателем.
Данный узел в сборе крепится к какой-либо неподвижной конструкции летательного аппарата, в частности под крылом или на фюзеляже, посредством пилона или стойки крепления турбореактивного двигателя, который присоединяется к этому последнему своими передней и задней частями с помощью подвесок и одновременно обеспечивает устойчивость гондолы.
Существует множество систем для соединения турбореактивного двигателя с пилоном с обеспечением при этом наилучшей передачи силы тяги турбореактивного двигателя. Можно назвать, в частности, документы FR 2948636, FR 2948635, ЕР 2221249, FR 2892706, FR 2855494, FR 2755942.
Современные гондолы предназначены для вмещения в себя двухконтурного турбореактивного двигателя, выполненного с возможностью генерации, посредством лопастей вращающегося вентилятора, горячего воздушного потока (также называемого первичным потоком), выходящего из камеры сгорания турбореактивного двигателя, и холодного воздушного потока (вторичного потока), циркулирующего снаружи турбореактивного двигателя по кольцевому каналу, также называемому трактом, образованному между обтекателем турбореактивного двигателя (внутренней неподвижной конструкцией, или IFS, которая может входить в состав гондолы) и внутренней стенкой наружной конструкции задней секции гондолы (OFS, или наружной неподвижной конструкции). Оба данных воздушных потока выталкиваются из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы.
Как уже говорилось выше, в наружной неподвижной конструкции может быть расположено устройство реверса тяги.
Назначение реверсора тяги состоит в повышении эффективности торможения самолета во время его посадки путем перенаправления вперед по меньшей мере части тяги, создаваемой турбореактивным двигателем. В данной фазе инвертер перекрывает тракт холодного потока и направляет этот поток в направлении передней части гондолы, в результате чего создается обратная тяга, складывающаяся с торможением колес самолета.
Средства, применяемые для осуществления указанной переориентации холодного потока, различаются в зависимости от типа реверсора. Тем не менее, во всех случаях конструкция реверсора содержит подвижные капоты, выполненные с возможностью перемещения между выдвинутым положением, в котором они открывают в гондоле канал для отклоненного потока, и убранным положением, в котором они перекрывают данный канал и обеспечивают внутреннюю и наружную аэродинамическую непрерывность гондолы.
Эти капоты могут непосредственно выполнять функцию отклонения или всего лишь активации иных отклоняющих средств (внутренних створок).
В случае с решетчатым реверсором тяги, также известным как каскадный реверсор тяги, переориентация воздушного потока осуществляется посредством отклоняющих решеток, при этом капот выполняет лишь обычную функцию скольжения, направленную на открытие или перекрытие указанных решеток. Имеются также дополнительные блокировочные створки, которые приводятся в действие в результате скольжения капота с обеспечением при этом по меньшей мере частичного перекрытия тракта за решетками, что позволяет оптимизировать переориентацию холодного потока.
Для того, чтобы обеспечить поддержание подвижных капотов реверса и для соединения задней секции с остальной частью гондолы, в частности со средней секцией, посредством кожуха вентилятора, эта средняя секция содержит неподвижные элементы, в частности продольные балки, соединенные спереди с по существу кольцевым узлом, называемым передняя рама, который образован из одной или нескольких частей между указанными продольными балками и предназначен для закрепления на периферии заднего края кожуха вентилятора двигателя.
Данная передняя рама соединена с кожухом вентилятора посредством крепежных средств, обычно типа нож/паз, содержащих по существу кольцевой фланец, выполненный за одно целое с передней рамой и взаимодействующий с J- или V-образным пазом, носящим обычно название J-образное кольцо.
Верхние продольные балки также соединены с пилоном.
Такая конструкция применима также к гондоле, называемой гладкой гондолой, в которой задняя секция образует собой наружный обтекатель гондолы и не снабжена устройством реверса тяги, выполненным с возможностью скольжения по балкам.
Таким образом, задняя секция прикреплена, во-первых, к турбореактивному двигателю посредством кожуха вентилятора и, во-вторых, к пилону.
В случае использования традиционной конфигурации гондолы, называемой С-образной или D-образной гондолой (С-канал или D-канал), задняя секция имеет полукапоты с боковым раскрытием (для целей техобслуживания) путем поворота верхних балок вокруг по существу продольной оси гондолы, проходящей вдоль пилона для крепления турбореактивного двигателя.
Существуют также гондолы другой, более поздней конфигурации, носящей название О-образной (О-канал), которая описана, в частности, в документе FR 2916426.
В гондолах с конфигурацией типа О-канал задняя секция содержит не два полукапота с боковым раскрытием, как раньше, а единственный цельный по существу периферийный капот, вытянутый от одной до другой стороны пилона.
При проведении работ по техобслуживанию такой капот не может раскрываться путем поворота и устанавливается с возможностью скольжения в направлении задней части гондолы по рельсам или ползунам, расположенным по обе стороны пилона.
При использовании традиционной С-образной или D-образной конфигурации гондолы соединения между гондолой и пилоном хорошо известны и не создают особых трудностей. Что касается задней секции, то поворотная установка капотов на пилоне обеспечивает, в частности, согласование относительных перемещений и других установочных зазоров узла.
Это не применимо при использовании О-образной конфигурации, в которой отсутствуют средства подстройки. Пример соединительной системы, применимой для конфигурации с О-каналом, описан в документе US 2011/0023450.
Рельсы и ползуны для скольжения задней конструкции на пилоне являются также конструктивными элементами и, следовательно, должны обеспечивать устойчивость всего узла, восприятие усилий и их передачу на пилон.
При использовании подобных конфигураций и соединений возникает множество трудностей.
Более конкретно, как упомянуто выше, задняя секция гондолы типа О-канал прикреплена, во-первых, к турбореактивному двигателю посредством передней рамы, соединенной с кожухом вентилятора (сопряжение, называемое А2) и, во-вторых, к пилону посредством соответствующих направляющих рельсов.
Эти рельсы ориентированы по существу под углом 90° относительно интерфейса А2 для соединения с кожухом вентилятора.
Из-за наличия такого двойного крепления возникает гиперстатический узел, при этом главная трудность состоит в том, чтобы можно было согласовать между турбореактивным двигателем и пилоном монтажные допуски, относительные перемещения под нагрузками, а также относительные перемещения, обусловленные тепловым расширением турбореактивного двигателя.
В настоящее время эти относительные перемещения должны компенсироваться благодаря гибкости неподвижной конструкции задней секции. Для этого требуется соответствующая адаптация используемых материалов.
Существующие технические решения, направленные на решение проблемы соединения гондолы с пилоном, касаются обычных гондол с С-образной или D-образной структурой, но непригодны для гондол с С-образной структурой, где имеется непосредственное соединение с пилоном (гондола со скользящей О-образной структурой).
Таким образом, существует потребность в разработке соединения, позволяющего решить данную проблему.
Для решения данной задачи настоящее изобретение относится к гондоле турбореактивного двигателя, имеющей заднюю секцию, содержащую по меньшей мере одну переднюю раму, предназначенную для крепления к неподвижной части гондолы, причем указанная задняя секция снабжена по меньшей мере одним рельсом или ползуном, вытянутым по существу в продольном направлении гондолы и выполненным с возможностью взаимодействия по меньшей мере с одним соответствующим ползуном или рельсом крепежного пилона турбореактивного двигателя, отличающейся тем, что передняя рама соединена с рельсом или ползуном задней секции посредством по меньшей мере одной поворотной соединительной штанги.
Таким образом, благодаря наличию поворотной штанги между передней рамой, жестко прикрепленной к турбореактивному двигателю посредством кожуха вентилятора, и системой крепления пилона задней секции, относительные перемещения турбореактивного двигателя и пилона компенсируются уже не в результате гибкой деформации неподвижной конструкции задней секции, а указанным гибким соединением.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения задняя секция содержит заднюю раму. Такая задняя рама может способствовать повышению конструктивной прочности узла задней секции и может использоваться для по меньшей мере частичного поддержания внутренних элементов гондолы, например, отклоняющих решеток профилей в случае, если задняя секция снабжена устройством реверса тяги или даже приводными средствами.
Предпочтительно задняя рама прикреплена к рельсу или к ползуну посредством по меньшей мере одного поворотного соединения.
Предпочтительно шарнирное(ые) соединительное(ые) сочленение(ия) ориентировано(аны) в плоскости, по существу перпендикулярной к пилону. В результате этого поглощаются только деформации, действующие в продольном направлении (X) и поперечном направлении (Y) гондолы. Таким образом, усилия, действующие в направлении пилона (Z), по существу соответствующие усилиям тяги, надежно воспринимаются и передаются на пилон.
Согласно первому альтернативному варианту осуществления изобретения поворотная соединительная штанга ориентирована по существу в продольном направлении гондолы.
Согласно второму альтернативному варианту осуществления изобретения поворотная соединительная штанга ориентирована по существу в поперечном направлении гондолы.
Предпочтительно поворотное соединение представляет собой двойное поворотное соединение.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения задняя секция снабжена устройством реверса тяги.
Предпочтительно гондола представляет собой гондолу типа, называемого О-канал. Очевидно, что, хотя упоминаются конкретно гондолы типа О-канал, как описано выше, изобретение применимо также к гондолам типа С-канал, в которых полукапоты установлены с возможностью скольжения по верхней балке или по пилону, а также по нижней балке.
Сущность изобретения более понятна из нижеследующего детального описания, приведенного со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
- на фиг. 1 показано схематическое изображение основных элементов неподвижной конструкции задней секции О-образной секции гондолы турбореактивного двигателя;
- на фиг. 2 показано схематическое изображение различных усилий, действию которых могут подвергаться элементы неподвижной конструкции, показанной на фиг. 1;
- на фиг. 3 и 4 показаны частичные схематические виды неподвижной конструкции, содержащей соединение согласно изобретению;
- на фиг. 5 и 6 показаны схематические изображения альтернативных вариантов выполнения поворотной соединительной штанги.
Как описано выше, неподвижная конструкция 1 задней секции гондолы турбореактивного двигателя 10 с О-образным каналом содержит по существу периферийную переднюю раму 2, предназначенную для крепления к кожуху 11 вентилятора турбореактивного двигателя и имеющую в верхней части разрыв, предназначенный для обеспечения прохода пилона 20 для крепления указанного турбореактивного двигателя 10.
Неподвижная конструкция 1 содержит также пару боковых направляющих рельсов 3, прикрепленных к передней раме 2 и вытянутых по существу в продольном направлении гондолы по обе стороны от разрыва передней рамы 2. Указанные направляющие рельсы 3 предназначены для взаимодействия с ползунами 3', соответствующими пилону 20, так чтобы обеспечивать возможность обратного поступательного перемещения задней секции, как об этом говорилось во вводной части.
Очевидно, что возможно также предусмотреть обратное расположение, когда направляющие рельсы установлены на пилоне, а ползуны прикреплены к передней раме 2.
Конструкция 1 предназначена для размещения на себе устройства реверса тяги с решетками и дополнительно содержит заднюю раму 5, предназначенную для размещения на себе, вместе с передней рамой 2, узла отклоняющих решеток.
Из уровня техники известно, что направляющие рельсы 3 жестко прикреплены к передней раме и составляют с ней одно целое, из-за чего конструкция имеет высокий уровень статической неопределимости.
Передняя рама 2 жестко соединена с турбореактивным двигателем 10, а рельсы 3 жестко соединены с пилоном, причем данная конструкция претерпевает значительные деформационные нагрузки, являющиеся следствием относительных перемещений рассматриваемых двух конструкций (турбореактивного двигателя и пилона), к которым она прикреплена.
Необходимо, чтобы данные деформации поглощались благодаря самой по себе гибкости материалов, используемых для изготовления указанных элементов неподвижной конструкции 1. Очевидно, что это ограничивает возможности выбора используемых материалов.
На фиг. 2 показаны некоторые из таких деформаций. В частности, согласно произведенным оценкам тепловое расширение соединительных штанг для восприятия усилий тяги 12 между пилоном 20 и турбореактивным двигателем 10 может достигать порядка 5 мм.
Кожух 14 камеры сгорания и кожух 15 основного сопла турбореактивного двигателя 10 могут испытывать осевое расширение, величина которого может достигать 10 мм.
Кроме того, кожух 15 первичного сопла турбореактивного двигателя 10 может претерпевать собственное расширение порядка 5 мм.
Будучи жестко прикрепленной к пилону 20 и к турбореактивному двигателю 10, неподвижная конструкция 1 претерпевает наклон, соответствующий действующим на нее деформациям, что выражается, в частности, в подъеме носовой части турбореактивного двигателя, а также в ее незначительном выступании вперед.
Кроме того, если добавить к сказанному наличие среды с высокими нагрузками, подобные деформации способствуют возникновению еще больших локальных напряжений.
Согласно изобретению, как показано на фиг. 3 и 4, передняя рама 2 соединена с рельсом 3 или с ползуном задней секции посредством по меньшей мере одного поворотного соединения 7.
Более конкретно, передняя рама 2 прикреплена к направляющему рельсу 3 посредством двойных поворотных соединительных штанг 7а, 7b, которые ориентированы по существу в поперечном направлении гондолы, по существу перпендикулярно к пилону 20.
Можно также предусмотреть, в зависимости от воспринимаемых усилий, ориентацию указанного соединения в продольном направлении.
Следует также обратить внимание на наличие поворотного соединения 8 между задней рамой 5 и направляющим рельсом 3. Более конкретно, поворотное соединение 8 представляет собой простое соединение, снабженное поворотной вилкой. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 4, данное поворотное соединение задней рамы не показано.
На фиг. 5 показано схематическое изображение перемещения поворотной соединительной штанги, рассмотренной в предыдущем примере. Вращение поворотной соединительной штанги и ползуна осуществляется с помощью Т-образного профиля рельса 3'.
На фиг. 6 показан альтернативный вариант реализации с использованием круглого профиля рельса вместо описанного выше Т-образного профиля рельса, что позволяет предотвратить возникновение избыточных напряжений, обусловленных восприятием моментов в профиле рельса. В этом случае поворотная соединительная штанга может быть заменена двумя поворотными соединительными штангами, образующими собой деформируемый параллелограмм, что позволяет оставить ползун практически параллельным 12-часовому концу передней рамы и тем самым обеспечит возможность контроля его ориентации.
Хотя изобретение описано выше применительно к конкретному варианту его осуществления, очевидно, что оно никоим образом не ограничено данным примером и охватывает всевозможные технические эквиваленты рассмотренных здесь средств, а также их различные комбинации, при условии что они не выходят за пределы объема правовой охраны изобретения.