ГОНДОЛА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
TURBOJET NACELLE

Изобретение относится к гондоле турбореактивного двигателя. Такая гондола включает в себя, как правило, воздухозаборник, среднюю секцию и нижнюю по потоку секцию. В настоящей заявке термин «нижний по потоку» следует понимать относящимся к направлению холодного воздушного потока, поступающего в турбореактивный двигатель. Термин «верхний по потоку» относится к противоположному направлению.
Воздухозаборник находится выше по потоку от турбореактивного двигателя, который служит для приведения летательного аппарата в движение и содержит так называемый ламинарный подвижный капот, часто обозначаемый аббревиатурой LFC (от английских слов Laminar Forward Cowl, ламинарный передний капот). Ниже по потоку от воздухозаборника расположена средняя конструкция, охватывающая вентилятор турбореактивного двигателя. Еще ниже по потоку находится нижняя по потоку секция, в которой обычно размещены средства реверса тяги, охватывающие камеру сгорания турбореактивного двигателя. Гондола оканчивается соплом, выпускное отверстие которого находится ниже по потоку от турбореактивного двигателя.
Воздухозаборник содержит, с одной стороны, воздухозаборную кромку и, с другой стороны, нижнюю по потоку конструкцию, на которой закреплена указанная кромка. Воздухозаборная кромка обеспечивает оптимальный забор воздуха, нагнетаемого в направлении турбореактивного двигателя для его подвода к вентилятору и внутренним компрессорам турбореактивного двигателя. Нижняя по потоку конструкция выполнена с возможностью пропускания воздуха к лопаткам вентилятора. Она обычно включает в себя внешнюю панель, или капот, а также внутреннюю панель. В состав внутренней панели входит акустический экран, служащий для ослабления создаваемых турбореактивным двигателем шумов, а также вибраций различных конструкций.
Большую часть узлов оборудования, таких, например, как коробка силовых агрегатов (коробка КСА), можно разместить на корпусе турбореактивного двигателя, который находится ниже по потоку от кожуха, являющегося составной частью средней конструкции и охватывающего вентилятор турбореактивного двигателя. Меньшее количество узлов оборудования установлено вокруг вышеупомянутого кожуха вентилятора. К ним относятся, в частности, корпусы электронных приборов и масляный бак. Их располагают на нижнем по потоку конце кожуха вентилятора, а точнее - на промежуточном кожухе, выполненном с возможностью удерживания указанных узлов.
Одной из часто проводимых операций техобслуживания является операция заполнения масляного бака.
Для выполнения этой операции в уровне техники принято использовать специально предусмотренные смотровое окно и люк для доступа к масляному баку. Однако создание подобного люка снижает прочность конструкции гондолы и увеличивает ее стоимость.
Кроме того, при замене части внутренних узлов оборудования обычно приходится снимать весь воздухозаборник. Такая операция демонтажа состоит в извлечении воздухозаборника из гондолы. Для этого необходимо, чтобы гондола была снабжена специальной системой, обеспечивающей подвижность воздухозаборника. Однако такие работы требуют применения довольно тяжелого и громоздкого оборудования и должны проводиться в то время, когда силовая установка, а следовательно, и весь летательный аппарат, бездействуют.
В заявке FR 08/00845, поданной заявителем настоящей заявки, описана система, обеспечивающая указанную выше подвижность.
Если говорить подробнее, в этом документе рассматривается гондола турбореактивного двигателя, содержащая внешнюю конструкцию, включающую в себя кольцевую кромку, ограничивающую воздухозаборник, а также капот, проходящий по линии продолжения кольцевой кромки, и неподвижную внутреннюю конструкцию, проходящую по линии продолжения воздухозаборника и имеющую участок, снабженный по меньшей мере одним узлом оборудования, в отношении которого требуется проводить операции техобслуживания или мониторинга, причем указанная внешняя конструкция выполнена с возможностью перемещения относительно внутренней конструкции между рабочим положением, в котором капот закрывает участок, снабженный указанным узлом оборудования, и положением техобслуживания, в котором капот открывает указанный участок с обеспечением доступа снаружи к этому узлу оборудования, при этом внешняя конструкция снабжена по меньшей мере одной усиливающей балкой, установленной с возможностью передачи усилий между кольцевой кромкой и капотом, причем эта балка проходит в радиальной плоскости воздухозаборника от внешней конструкции к внутренней конструкции и содержит направляющие средства, выполненные с возможностью взаимодействия с ответными направляющими средствами внутренней конструкции.
Указанные ответные направляющие средства представлены рельсами, взаимодействующими с направляющими элементами, установленными на балках. Каждый рельс установлен под балкой и проходит вдоль продольной оси гондолы. В балках, а именно в зоне пересечения соответствующей балки с каждым рельсом, выполнены отверстия или выемки, через которые можно пропускать указанные рельсы.
Однако подобные отверстия или выемки снижают прочность балок, которую также называют инерцией.
Следует иметь в виду, что каждая балка проходит в продольном направлении гондолы, а также и в радиальном направлении, т.е. в сторону середины гондолы, в идеальном случае как можно ближе к кожуху вентилятора. Однако в этом случае рельсы, направляющие элементы и средства крепления этих компонентов размещены между балками и кожухом вентилятора, что ограничивает размеры балок в соответствующей радиальной плоскости.
Следовательно, снижается и жесткость балок, которая прямо зависит от их размеров в указанной радиальной плоскости.
Таким образом, задача изобретения заключается в полном или частичном устранении указанных недостатков посредством разработки гондолы, которая может выдерживать значительные механические напряжения и при этом снабжена простыми и недорогими средствами, обеспечивающими подвижность воздухозаборника и позволяющими обеспечивать при техобслуживании доступ к узлам оборудования, размещенным на внутренней конструкции.
В рамках решения поставленной задачи предложена гондола турбореактивного двигателя, содержащая внешнюю конструкцию, включающую в себя кольцевую кромку, ограничивающую воздухозаборник, а также капот, проходящий по линии продолжения кольцевой кромки,
и неподвижную внутреннюю конструкцию, проходящую по линии продолжения воздухозаборника и имеющую участок, снабженный по меньшей мере одним узлом оборудования, в отношении которого требуется проводить операции техобслуживания или мониторинга,
причем указанная внешняя конструкция выполнена с возможностью перемещения относительно внутренней конструкции между рабочим положением, в котором капот закрывает участок, снабженный указанным узлом оборудования, и положением техобслуживания, в котором капот открывает указанный участок с обеспечением доступа снаружи к этому узлу оборудования,
при этом внешняя конструкция снабжена по меньшей мере одной усиливающей балкой, установленной с возможностью передачи усилий между кольцевой кромкой и капотом, причем балка проходит в радиальной плоскости воздухозаборника от внешней конструкции к внутренней конструкции,
указанная балка содержит направляющие средства, выполненные с возможностью взаимодействия с ответными направляющими средствами внутренней конструкции,
отличающаяся тем, что направляющие средства балки и ответные направляющие средства внутренней конструкции сдвинуты относительно радиальной плоскости продолжения балки.
Благодаря указанному сдвигу направляющих средств и ответных направляющих средств за пределы радиальной плоскости появляется возможность максимально увеличить размеры балки, настолько, чтобы внутренний конец балки, обращенный к середине гондолы, располагался вблизи внутренней конструкции. Благодаря увеличению размеров балки вдоль радиальной плоскости возрастает ее механическая прочность.
Кроме того, отпадает необходимость в выполнении в балках отверстий или выемок, поскольку предотвращается всякое взаимодействие между направляющими средствами или ответными направляющими средствами и соответствующей балкой. Данное обстоятельство также сказывается на увеличении механической прочности балки.
Согласно одному из вариантов изобретения внутренняя конструкция содержит экран, кожух, охватывающий вентилятор турбореактивного двигателя и расположенный ниже по потоку от экрана, а также промежуточный кожух, установленный ниже по потоку от кожуха вентилятора, причем промежуточный кожух снабжен указанным узлом оборудования, например масляным баком.
При этом размеры промежуточного кожуха можно определять без учета остальных частей внутренней конструкции, например, независимо от кожуха вентилятора или экрана, с тем чтобы он мог надлежащим образом выполнять свою функцию поддержки узла оборудования.
В предпочтительном случае направляющие средства и ответные направляющие средства содержат по меньшей мере один рельс и по меньшей мере один ролик соответственно.
Следует отметить, что рельс помимо своей направляющей функции выполняет также функцию усиления. Таким образом, благодаря установке рельса на балке формируется единая система, обеспечивающая требуемое усиление.
В соответствии с одним из вариантов изобретения ответные направляющие средства содержат по меньшей мере один ролик, имеющий по существу форму катушки и ограничивающий собою вогнутую контактную поверхность по существу V-образной формы, при этом направляющие средства содержат по меньшей мере один рельс, вставляемый, по меньшей мере частично, в выемку, образованную указанной контактной поверхностью.
Следует иметь в виду, что рельс можно интегрировать в балку, придав балке форму рельса.
Соединение между рельсом и роликом может быть предусмотрена как с зазором, так и без него. При соединении с зазором облегчается установка подвижной конструкции, например после ее снятия, так как в этом случае обеспечиваются более широкие допуски позиционирования между неподвижной и подвижной конструкциями в процессе монтажа.
В предпочтительном случае по меньшей мере одна балка имеет по существу омегаобразное сечение, образующее первую и вторую боковые стенки, прикрепленные к внешней конструкции, и торец, обращенный к внутренней конструкции и расположенный в указанной радиальной плоскости продолжения балки.
Благодаря омегаобразной структуре удается добиться более высокой механической прочности при незначительных весе и габаритах.
В соответствии с одним из вариантов изобретения направляющие средства установлены на одной из боковых стенок балки, первой или второй.
В предпочтительном случае по меньшей мере одна балка имеет коробчатую структуру.
Благодаря такой коробчатой структуре удается снизить вес балки с одновременным сохранением ее высокой механической прочности.
В соответствии с одним из вариантов изобретения гондола содержит по меньшей мере первые и вторые направляющие средства или ответные направляющие средства, размещенные с промежутком друг от друга по продольной оси воздухозаборника.
Указанный промежуток может быть задан таким образом, чтобы предотвращалось опрокидывание подвижной внешней конструкции под действием собственного веса при переходе из рабочего положения в положение техобслуживания.
В предпочтительном случае внешняя конструкция содержит упор, выполненный с возможностью взаимодействия с ответным упором внутренней конструкции в положении техобслуживания, с тем чтобы ограничить перемещение внешней конструкции относительно внутренней конструкции.
В результате ход подвижной внешней конструкции может быть ограничен настолько, что она сможет только переходить из рабочего положения в положение техобслуживания. Благодаря этому предотвращается даже малейшая вероятность опрокидывания. Тем не менее, упор может быть выполнен съемным, что позволит выполнять операцию демонтажа.
Указанный упор может быть выполнен в виде отдельного элемента или являться частью ответных направляющих средств.
В соответствии с одним вариантом изобретения упор снабжен крючком, входящим в зацепление с удерживающим элементом, установленным на внутренней конструкции, при нахождении внешней конструкции в положении техобслуживания, с тем чтобы предотвратить опрокидывание внешней конструкции.
Таким образом, благодаря крючку предотвращается даже малейшая возможность опрокидывания подвижной внешней конструкции при нахождении в положении техобслуживания.
В данном случае удерживающий элемент тоже может быть выполнен в виде самостоятельного элемента, закрепленного на внутренней конструкции, или же являться составной частью ответных направляющих средств.
Ниже изобретение описано со ссылкой на чертежи, которые не следует рассматривать как ограничение объема правовой охраны изобретения.
Фиг.1 схематически изображает заявленную гондолу в продольном сечении;
фиг.2 в поперечном сечении изображает первый вариант изобретения;
фиг.3 дает вид, аналогичный виду с фиг.2, но иллюстрирует второй вариант изобретения;
фиг.4 в увеличенном масштабе изображает направляющие средства для направления балки и ответные направляющие средства внутренней конструкции;
фиг.5 дает вид, аналогичный виду с фиг.4, но иллюстрирует альтернативный вариант изобретения;
фиг.6 изображает фрагмент продольного сечения гондолы, находящейся в рабочем положении;
фиг.7 дает вид, аналогичный виду с фиг.6, но иллюстрирует гондолу в положении техобслуживания;
фиг.8 дает вид, аналогичный виду с фиг.9, но иллюстрирует альтернативный вариант изобретения;
фиг.9 дает вид, аналогичный виду с указанной фигуры, но на котором направляющие средства и ответные направляющие средства не показаны.
Показанная на фиг.1 заявленная гондола представляет собой трубчатый корпус турбореактивного двигателя (не изображен), обеспечивающий направленное пропускание создаваемых этим двигателем воздушных потоков с формированием внутренних и внешних линий обтекания, необходимых для достижения оптимальных аэродинамических характеристик. Кроме того, в нее помещены различные компоненты, необходимые для функционирования турбореактивного двигателя, а также некоторые вспомогательные системы типа реверсора тяги.
Гондола 1 посредством пилона 3 крепится к какому-либо неподвижному элементу летательного аппарата, например к крылу 2.
Если говорить подробнее, гондола 1 имеет верхний по потоку воздухозаборник 4, среднюю секцию, охватывающую вентилятор (не показан) турбореактивного двигателя, и нижнюю по потоку секцию 6, которая охватывает турбореактивный двигатель и в которой обычно находится система реверса тяги (не показана).
Воздухозаборник 4 разделен на две зоны. Первая зона образована кольцевой воздухозаборной кромкой 7, обеспечивающей оптимальный забор воздуха, нагнетаемого в направлении турбореактивного двигателя для его подвода к вентилятору и внутренним компрессорам турбореактивного двигателя. Кромка 7 имеет нижний по потоку внутренний край 8, образующий кольцевой бортик.
Вторая зона представляет собой секцию, расположенную ниже по потоку от воздухозаборной кромки и включающую в себя по меньшей мере одну внешнюю панель, или капот, 9. В соответствии с изобретением кромка 7 объединена с внешним капотом 9, образуя вместе с ним единый съемный элемент.
Внешний капот 9 и кромка 7 образуют по меньшей мере часть внешней конструкции. Эта конструкция снабжена балками 10, установленными с возможностью передачи нагрузок между кольцевой кромкой 7 и внешним капотом 9. Указанный капот имеет первую часть 11, проходящую под внешним капотом, и вторую часть 12, которая образует крючок, обращенный внутрь гондолы, конец которого 13 упирается в кольцевой бортик 8, образованный нижним по потоку внутренним краем 8 кромки 7.
Таким образом, балка 10 проходит, с одной стороны, вдоль оси A гондолы, а с другой стороны, в соответствующей радиальной плоскости P.
Каждая балка 10 имеет коробчатую или омегаобразную структуру, ограничивающую собой первую и вторую боковые ветви 14, 15, каждая из которых прикреплена своим внешним концом к внешнему капоту 9 и которые соединены друг с другом своими внутренними концами с помощью торцевой стенки 16.
Согласно варианту изобретения, представленному на фиг.2, гондола 1 содержит три балки 10, а именно две балки, расположенные в верхней части гондолы, и одну балку, находящуюся в нижней части, в точке, соответствующей положению часовой стрелки «6 часов».
Каждая балка 10 снабжена направляющим рельсом 17, выполненным в виде прямолинейного полого профиля, имеющего по существу треугольное или трапецеидальное сечение. Рельс установлен на каждой верхней балке 10 и закреплен на ее обращенной вниз боковой поверхности 14. Рельс 17, используемый с нижней балкой 10, установлен на торцевой стенке 16, в силу чего он находится в радиальной плоскости Р, проходящей через соответствующую балку.
На схематических изображениях с фиг.6-8 позицией 17 обозначена просто линия контакта между рельсом и роликами.
Имеется по меньшей мере одна внутренняя панель 18, являющаяся продолжением внутреннего края 8 воздухозаборной кромки 7. Эта панель обеспечивает надлежащее пропускание воздуха к лопаткам вентилятора (не показаны). Кроме того, внутренняя панель 18 включает в себя акустический экран, ослабляющий шумы, обусловленные работой турбореактивного двигателя и вибрациями конструкций. Этот акустический экран может представлять собой структуру сотового типа или любую другую структуру, позволяющую ослаблять шумы.
Средняя конструкция включает в себя кожух 19 (называемый кожухом вентилятора) и прикреплена к воздухозаборнику 4 с обеспечением непрерывности линий обтекания. Если говорить конкретнее, внутренняя панель 18 крепится своим нижним по потоку концом с помощью крепежных скоб к верхнему по потоку концу кожуха 19 вентилятора.
Предусмотрен также промежуточный кожух 20, который закреплен посредством скобы ниже по потоку от кожуха вентилятора и на котором установлен масляный бак 21.
Таким образом, внутренняя панель 18, кожух 19 вентилятора и промежуточный кожух 20 образуют неподвижную внутреннюю конструкцию.
Кроме того, кожух 19 вентилятора снабжен группой роликов 22, 23, расположенных напротив рельсов 17.
В варианте изобретения, представленном на фиг.6-8, используются два ролика 22, 23, взаимодействующие с каждым из рельсов 17 верхних балок 10.
Первый ролик 22, называемый верхним по потоку роликом, прикреплен к крепежной скобе между внутренней панелью 18 и кожухом 19 вентилятора с помощью соединительного средства 24.
Второй ролик 23, аналогичный переднему и называемый далее нижним по потоку роликом, установлен на соединительной скобе между кожухом 19 вентилятора и промежуточным кожухом 20.
Каждый ролик 22, 23 выполнен в форме катушки, имеющей две конических кольцевых поверхности 25, которые соединены друг с другом цилиндрическим участком 26, образуя выемку по существу V-образной формы (фиг.4).
В соответствии с вариантом, представленным на фиг.4, размеры рельса 17 и роликов 22, 23 выбраны такими, что рельс 17 помещается в V-образную полость указанных роликов без зазора, т.е. прилегает к каждой из указанных конических кольцевых поверхностей 25.
В соответствии с другим вариантом изобретения, проиллюстрированным на фиг.5, размеры рельса 17 и роликов 22, 23 выбраны такими, что рельс 17 помещается в V-образную полость указанных роликов с зазором, т.е. прилегает не к каждой из указанных конических кольцевых поверхностей 25, а к цилиндрическому участку 26.
Следует заметить, что контакт, обеспечиваемый в рассматриваемом примере с помощью ролика, может быть достигнут с использованием одного полоза.
Как видно из фиг.2, каждая балка 10 снабжена рельсом 17 и роликами 22, 23, конструкция которых идентична или подобна рассмотренным выше. Основное указанное ранее отличие состоит в том, что в случае верхних балок 10 направляющие средства, образованные роликами 22, 23 и рельсом 17, сдвинуты относительно радиальной плоскости Р балки 10 таким образом, что балка может проходить максимально близко к внутренней конструкции, т.е. к внутренней панели 18 или к кожуху 19 вентилятора. При этом отпадает необходимость в выполнении в балке отверстий или выемок, как это имеет место в решениях известного уровня техники. В результате увеличиваются размеры балки, а значит, и ее инерция или жесткость.
Следует упомянуть о том, что верхний по потоку и нижний по потоку ролики одной и той же балки могут не располагаться по одной линии в продольной плоскости, т.е. они могут быть сдвинуты относительно друг друга в вертикальной плоскости, но также и сдвинуты относительно друг друга в горизонтальной плоскости.
По аналогии путь качения может быть не параллельным оси гондолы.
На фиг.9 пунктиром схематически обозначена торцевая стенка 16 балки 10 для случая, когда направляющие средства расположены в радиальной плоскости P.
В случае же нижней балки 10 рельс 17 и ролики 22, 23 располагаются в отличие от указанного выше в соответствующей средней плоскости Р, вследствие чего размер балки 10 в этой плоскости является уменьшенным.
Очевидно, что можно предусмотреть сдвиг, подобный тому, что имеет место для верхних балок. Такое решение выбрано, например, в варианте осуществления, представленном на фиг.3, где в нижней зоне гондолы 1 имеются две балки 10, для которых предусмотрено по одному рельсу 17, установленному на боковых поверхностях 14, обращенных к верхней поверхности нижних балок. В результате каждая направляющая система, образованная роликами 22, 23 и соответствующим рельсом 17, оказывается смещенной относительно радиальной плоскости Р балки 10.
Рельсы 17 и ролики 22, 23 обеспечивают направленное перемещение внешней конструкции относительно внутренней конструкции между рабочим положением, показанным на фиг.6, и положением техобслуживания, показанным на фиг.7. В этом втором положении внешний капот 9 открывает промежуточный кожух 20, что делает возможным доступ снаружи к масляному баку 21. Благодаря этому операцию текущего техобслуживания, состоящую в заполнении масляного бака 21, можно производить путем простого смещения внешней конструкции в положение техобслуживания.
Благодаря выбранной конструкции рельсов 17 и роликов 22, 23 удается также предотвратить поворот внешней конструкции вокруг ее продольной оси А. Кроме того, положение верхнего по потоку и нижнего по потоку роликов 22, 23 определено таким образом, что предотвращается опрокидывание внешней конструкции при нахождении в положении техобслуживания. Такое опрокидывание можно предотвратить, например, установив верхний по потоку ролик 22 выше по потоку от центра тяжести внешней конструкции 7, 9, 10.
У внешнего капота 9 имеется нижняя по потоку торцевая поверхность 27 (фиг.7), на которой предусмотрен по меньшей мере один упор 28, выступающий в направлении внутрь.
Как показано на фиг.7, в положении техобслуживания каждый упор 28 упирается в нижний по потоку ролик 23 или в соединительное средство, связанное с нижним по потоку роликом.
В соответствии с вариантом изобретения, показанным на фиг.8, каждый упор 28 образует также так называемый "противонаклонный" крючок 29. Каждый такой крючок служит для захвата соответствующего нижнего по потоку ролика 23 или связанного с ним удерживающего элемента при нахождении в положении техобслуживания. Такое техническое решение призвано предотвратить даже малейшую возможность опрокидывания подвижной внешней конструкции при нахождении в положении техобслуживания и оказывается особо пригодным для ситуаций, когда нет возможности поместить верхний по потоку ролик 22 выше по потоку от центра тяжести.
Если требуется выполнить операцию съема подвижной внешней конструкции 7, 9, 10, то упоры или крючки 28, 29 снимают, обеспечивая тем самым возможность направленного перемещения внешней конструкции за пределы ее положения техобслуживания вплоть до ее полного снятия.
При этом установка внешней конструкции на прежнее место или на неподвижную конструкцию облегчается, поскольку нет необходимости в ее точном позиционировании относительно указанной неподвижной конструкции. Дело в том, что благодаря особой форме роликов 22, 23 и рельсов 17 в ходе данной операции допускается наличие некоторого отклонения или несоосности, поскольку конические стенки 25 роликов 22, 23 и форма роликов 17 автоматически обеспечивают правильное позиционирование внешней конструкции под действием ее собственного веса после сцепления рельсов 17 с роликами 22, 23.
Еще более выраженным это явление оказывается в том случае, если по меньшей мере некоторые из рельсов 17 установлены на соответствующих роликах 22, 23 с зазором, как показано на фиг.5.
Специалистам данной области техники должно быть очевидно, что объем правовой охраны настоящего изобретения не ограничивается лишь теми вариантами выполнения гондолы турбореактивного двигателя, которые описаны выше в качестве примера, а напротив, он охватывает все возможные их модификации.