ВЫЧИСЛИТЕЛЬ ТУРБОМАШИНЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT TURBOMACHINE CALCULATOR

Область техники
Изобретение относится к вычислителю турбомашины, например вспомогательной силовой установки (ВСУ) летательного аппарата, например вертолета.
Предшествующий уровень техники
Областью применения изобретения являются турбомашины летательных аппаратов, в частности вычислители турбомашин летательных аппаратов, используемые для регулирования рабочих параметров этих турбомашин. Такие вычислители могут содержать в одном и том же корпусе канал регулирования и канал контроля или канал защиты от превышения оборотов, что позволяет снизить стоимость и уменьшить его вес по сравнению с техническими решениями, в которых эти каналы размещены в двух отдельных корпусах.
Канал регулирования выполняет функцию регулирования частоты вращения ротора турбомашины. Отказ или неисправность данного канала регулирования могут приводить к забросу оборотов вала турбины. В самом деле, при разрушении данного вала энергия, обеспечиваемая газами, в турбине более не потребляется оборудованием, приводимым от вала турбины, и частота вращения турбины резко возрастает. Такой заброс оборотов очень быстро приводит к поломке вращающихся элементов и/или их отделению от турбинного диска. Эти вращающиеся элементы затем под действием центробежной силы с огромной скоростью отбрасываются наружу и могут пробить корпус, окружающий турбину, вызывая серьезные повреждения двигателя и ставя под угрозу безопасность летательного аппарата и его пассажиров.
Задачей канала защиты от превышения частоты вращения является предотвращение последствий подобного заброса оборотов. Канал защиты от превышения частоты вращения содержит электронный блок, связанный с гидромеханическим блоком. Электронный блок измеряет частоту вращения ротора. В случае если электронный блок обнаруживает превышение оборотов, он посылает сигнал на гидромеханический блок, который уменьшает расход топлива турбомашины.
Задачей изобретения является обеспечение решения сложной технической проблемы, возникающей при отказе общего типа, т.е. когда происходят одновременные отказы канала регулирования и канала защиты от превышения частоты вращения, в частности, обусловленные внешними причинами (так называемыми "местными факторами").
Раскрытие изобретения
Объектом изобретения является вычислитель турбомашины летательного аппарата, содержащий металлический корпус в форме параллелепипеда с размещенной в нем электронной схемой, в которую встроены канал регулирования и канал контроля, при этом корпус содержит первую полость с установленной в ней первой электронной платой для управления каналом регулирования, и независимую от первой полости вторую полость с установленной в ней второй электронной платой для управления каналом контроля, причем указанные электронные платы выполнены в двух плоскостях, ориентированных под углом 90° друг к другу.
Предпочтительно каждая электронная плата присоединена к, по меньшей мере, одному разъему, расположенному на стороне корпуса. Каждый разъем представляет собой многоконтактный разъем.
Предпочтительно вычислитель содержит третью электронную плату, установленную в первой полости и электрически соединенную с первой электронной платой.
Предпочтительно первая и вторая электронные платы гальванически изолированы друг от друга. Первая и вторая электронные платы могут быть соединены друг с другом посредством оптической линии связи.
Предпочтительно корпус выполнен из алюминия или титана. Ширина корпуса составляет от 10 до 40 см, обычно 30 см, высота составляет от 10 до 30 см, обычно 10 см, и толщина составляет от 3 до 10 см, обычно 5 см.
Вычислитель согласно изобретению может быть регулятором вспомогательной силовой установки (ВСУ). Изобретение может быть применено в летательных аппаратах, например вертолетах, использующих такие вычислители.
Краткое описание чертежей
На фиг.1-4 показан вычислитель турбомашины летательного аппарата согласно изобретению: на фиг.1 и 2 - вычислитель в разобранном состоянии, виды в изометрии; на фиг.3 - вид спереди; и на фиг.4 - разрез по линии А-А на фиг.3.
Варианты осуществления изобретения
Вычислитель турбомашины летательного аппарата согласно изобретению включает в себя металлический корпус 10 в форме параллелепипеда, содержащий отделенные первую и вторую полости 14 и 15 в форме параллелепипеда, в которых установлены соответственно первая и вторая электронные платы 20 и 21 со встроенными в них соответственно каналом регулирования и каналом контроля. Эти электронные платы установлены в двух плоскостях, ориентированных под определенным углом относительно друг друга, например под углом 90°.
Как показано на фиг.1-4, корпус 10 состоит из основания 11 в форме параллелепипеда и двух крышек 12 и 13, соответственно прикрепленных к верхней стороне и боковой стороне основания 11 для образования двух отдельных полостей 14 и 15 в форме параллелепипеда. Крышки 12 и 13 могут быть прикреплены к основанию 11 винтами, вворачиваемыми в отверстия 31 и 32, причем уплотнение внутренних полостей при этом может быть выполнено посредством уплотнений 33.
Первая полость 14, разделенная на две части стенкой 16, предназначена для установки в ней первой электронной платы 20 для управления каналом регулирования. Вторая полость 15 предназначена для установки в ней второй электронной платы 21 для управления каналом контроля.
В первой полости 14 может быть также установлена третья электронная плата 30, расположенная на дне первой полости 14, как это показано на фиг.4; третья электронная плата может быть электрически соединена с первой платой 20 посредством штырьковых разъемов. Эта третья электронная плата 30 служит для оперативного дополнения первой электронной платы.
Первая электронная плата 20 гибким проводником 22 соединена с малой платой 23, к которой прикреплены два многоконтактных разъема 24 и 25 и которую вставляют в переднюю часть основания 11. Вторая электронная плата 21 гибким проводником 27 соединена с многоконтактным разъемом 26. Этот разъем 26 закрепляют в отверстии 28, выполненном на передней части основания 11.
Как показано на фиг.4, прокладки 34 отделяют первую электронную плату 20 от третьей электронной платы 30.
Первая электронная плата соединена со второй электронной платой гибким проводником 35, который заканчивается контактом 35', обеспечивающим гальваническое соединение; этот проводник должен проходить сквозь отверстие 42, выполненное в основании 11. Разделительные стенки 40 и 41 между первой полостью 14 и второй полостью обеспечивают их отделение.
Таким образом, вычислитель согласно изобретению содержит две электронные платы 20 (возможно, дополняемую третьей электронной платой 30) и 21, размещенные в двух отдельных полостях и ориентированные под определенным углом относительно друг друга, предпочтительно под углом 90°, что устраняет вероятность возникновения связанного с вибрацией отказа общего типа. Наличие двух отдельных полостей обеспечивает также отсутствие физических, термодинамических, химических, электрических и других отказов общего типа.
Такое решение облегчает размещение независимых разъемов для каждой из плат. Кроме того, такое решение облегчает использование двух независимых источников питания.
Согласно предпочтительному варианту осуществления вычислитель имеет размеры, показанные на фиг.3 и 4 (показано в масштабе 1:1).
Электронные платы 20 и 21 соединены друг с другом посредством минимизированного соединения, обеспеченного, например, посредством оптических развязок, которые обеспечивают электрическую независимость каналов регулирования и контроля.
Вычислитель согласно изобретению обеспечивает устранение причин всех отказов общего типа, обеспечивая более высокую гибкость, а именно:
- внешнее производство одной из электронных плат 20 (30) и 21 обеспечивает устранение всех возможных производственных причин отказов;
- уплотнение между обеими полостями 14 и 15 позволяет устранить вероятность общих отказов, связанных с термодинамикой, а именно взаимного нагревания электронных плат 20 (30) и 21 или их одновременного перегрева;
- уплотнения между полостями 14 и 15 также позволяют устранить причины отказов, связанных с физико-химическими факторами или механическим воздействием; обеспечивается решение проблемы вероятности сдвига электронных плат 20 (30) и 21; устраняется риск возникновения одновременного короткого замыкания, связанный с применением винтов;
- независимость полостей 14 и 15 позволяет использовать сильную электроизоляцию электронных плат 20 (30) и 21, избегая при этом вероятности возникновения каскадных электрических пробоев с одной платы на другую, которые могли бы возникнуть при ударе молний или перепадах напряжения в электросети;
- расположение электронных плат 20 (30) и 21 перпендикулярно друг другу решает проблему механического резонанса, изменяя воздействие вибрации, и устраняет вероятность одновременного выхода данных плат из строя;
- электрическая проблема, которая может возникать на электронной плате 20 (30), не передается электрическим путем на другую плату 21;
- выход из строя соединения между электронными платами приводит только к переводу вычислителя в безопасный режим работы, т.к. при этом канал регулирования выключает вычислитель или запрещает возможность его запуска.