РЕВЕРСОР ТЯГИ
THRUST REVERSER

Изобретение относится к решетчатой конструкции реверсирования тяги для гондолы турбореактивного двигателя.
Летательный аппарат приводится в движение посредством нескольких турбореактивных двигателей, каждый из которых размещен в гондоле, где находится также группа вспомогательных приводных устройств, которые связаны с ее работой и выполняют различные функции как во время работы турбореактивного двигателя, так и во время его останова. В частности, к таким вспомогательным приводным устройствам относится механическая система приведения в действие реверсоров тяги.
Гондола имеет, как правило, трубчатую структуру. Она содержит воздухозаборник, расположенный выше по потоку от турбореактивного двигателя, среднюю секцию, охватывающую собой вентилятор турбореактивного двигателя, и заднюю секцию, в которой размещены средства реверса тяги и которая охватывает камеру сгорания турбореактивного двигателя, причем задняя секция оканчивается обычно соплом, выпускное отверстие которого находится ниже по потоку от турбореактивного двигателя.
Современные гондолы рассчитаны на установку в них двухконтурного турбореактивного двигателя, способного генерировать, с помощью вращающихся лопастей вентилятора, горячий воздушный поток (его называют также первичным потоком) и холодный (вторичный) воздушный поток, проходящий снаружи турбореактивного двигателя по кольцевому каналу (его также называют трактом), образованному между обтекателем турбореактивного двигателя и внутренней стенкой гондолы. Оба эти воздушных потока выпускаются из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы.
Назначение реверсора тяги состоит в повышении эффективности торможения летательного аппарата при его приземлении путем перенаправления вперед по меньшей мере части тяги, развиваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор перекрывает по меньшей мере часть тракта холодного потока, направляя этот поток к передней стороне гондолы, в результате чего создается обратная тяга, действие которой складывается с торможением колес летательного аппарата.
Выбор указанных средств, обеспечивающих переориентацию холодного потока, зависит от типа реверсора.
Обычно реверсор тяги включает в себя обтекатель, в котором выполнено отверстие для отклоненного потока, которое в режиме прямой тяги газов закрыто скользящим капотом, а в режиме реверса тяги открывается в результате поступательного перемещения подвижного капота вниз по потоку (относительно направления течения газов) с помощью предназначенных для этого силовых цилиндров, установленных на раме обтекателя выше по потоку от указанного отверстия.
Скользящий капот обычно образован двумя полукапотами по существу полуцилиндрической формы, которые шарнирно установлены в верхней части (в зоне, соответствующей положению часовой стрелки «12 часов») на шарнирах, параллельных направлению поступательного перемещения скользящего капота, и которые смыкаются посредством задвижек в нижней части (в зоне, соответствующей положению часовой стрелки «6 часов»).
Такая конструкция позволяет во время работ по техобслуживанию обеспечить доступ внутрь гондолы путем раскрытия указанных полукапотов, в частности доступ к турбореактивному двигателю или к какому-нибудь внутреннему элементу реверсора тяги.
Для того чтобы устранить некоторые проблемы, связанные с раскрытием по типу «бабочка», было предложено техническое решение, предусматривающее раскрытие с поступательным перемещением, которое описано в заявке FR 2911372.
Как бы то ни было, конструкция гондолы, в которую помещено устройство реверса тяги, испытывает во время полета действие осевых аэродинамических нагрузок, которые стремятся отодвинуть эту конструкцию назад по отношению к двигателю.
Для того чтобы указанные нагрузки не воспринимались только точками крепления конструкции реверсора к стойке, верхнюю по потоку часть этой конструкции, называемую «передней рамой», соединяют с конструкцией турбореактивного двигателя, а точнее - с кожухом вентилятора. Это соединение традиционно осуществляют с помощью системы «ножевая опора-паз», описанной, например, в документе ЕР 0845581, при этом ножевая часть охватываемого типа крепится, как правило, на передней раме, тогда как пазовая часть охватывающего типа крепится на кожухе вентилятора.
Еще одна возможная конструкция для реверса тяги включает в себя наружный узел в виде цельного элемента без разрыва в нижней части. Такую конструкцию называют «О-образной».
Она описана, например, в документе FR 2911372.
В подобной О-образной системе наружная конструкция отделена от внутренней конструкции, охватывающей двигатель, и перемещается вниз по потоку, за пределы отведенного положения реверса тяги, при котором она просто открывает каскады лопаток, обеспечивая доступ к корпусу двигателя.
Вне зависимости от выбранного способа обеспечения доступа при техобслуживании, с использованием С-образной или О-образной конструкции, каскады лопаток всегда ограничивают возможность доступа к центральной части гондолы. Поэтому, если требуется получить свободный доступ к этой центральной части, понадобится переводить их в убранное положение.
Для этой цели предусмотрены некоторые технологические решения, основанные на снятии лопаток с обеспечением доступа к капоту, охватывающему корпус двигателя. После этого снимают некоторые части капота, с тем чтобы можно было в конце концов получить доступ к корпусу двигателя.
Однако все эти операции довольно продолжительны, сложны и сопряжены с риском некорректной повторной сборки компонентов, испытывающих воздействие нагрузок в процессе эксплуатации, - например, лопаток или съемных панелей корпуса двигателя.
Здесь, в частности, можно упомянуть документ US 2004/0159091, в котором описан узел из лопаток, установленных таким образом, что они формируют дугу окружности, оканчивающуюся направляющим рельсами. Такое решение облегчает предварительную установку лопаток перед креплением к передней раме. Однако в ходе работ по техобслуживанию доступ к средствам, обеспечивающим крепление к передней раме, по-прежнему остается затруднительным, а отвод лопаток является крайне деликатным процессом; кроме того, нельзя полностью исключить вероятность некорректной повторной сборки лопаток.
Соответственно, задачей настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков. В рамках решения этой задачи предложен реверсор тяги для гондолы турбореактивного двигателя, содержащий по меньшей мере один наружный капот, выполненный с возможностью перемещения между положением закрытия реверсора тяги и положением реверса тяги, причем указанный подвижный капот выполнен также с возможностью открытия с переводом в положение техобслуживания, в которое он шарнирно поворачивается и направляется с помощью направляющих средств, относящихся к указанному подвижному капоту и расположенных по существу на пилоне, к которому крепится гондола, а также по меньшей мере одну переднюю раму, которая выполнена с возможностью установки ниже по потоку от кожуха вентилятора указанного турбореактивного двигателя и прямо или опосредованно удерживает по меньшей мере одно средство отклонения потока, характеризующийся тем, что по меньшей мере на одном из своих участков указанная передняя рама соединена разъемным образом с кожухом и является поступательно перемещаемой вдоль по меньшей мере одного соответствующего направляющего органа после отсоединения этой рамы от кожуха.
Таким образом, благодаря использованию передней рамы, разъемно соединяемой с кожухом вентилятора и приводимой после этого в поступательное перемещение, существенно облегчается снятие узла. Кроме того, удается легко отводить назад переднюю раму с целью получения доступа к нужной зоне двигателя и с той же легкостью возвращать ее обратно без необходимости полного снятия рамы и окружающих ее элементов.
В этом случае полное снятие передней рамы и окружающих ее элементов следует выполнять лишь в ходе тех операций полного техобслуживания, для которых такое снятие необходимо.
Согласно предпочтительному варианту изобретения вся передняя рама установлена разъемным образом и с возможностью поступательного перемещения.
Согласно другому предпочтительному варианту изобретения вся указанная передняя рама, установленная разъемным образом и с возможностью перемещения, образует единый узел. Такая конфигурация особенно хорошо подходит для гондол с О-образной структурой, в которых наружная конструкция может также представлять собой скользящий капот.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов изобретения указанные средства отклонения представляют собой каскады лопаток.
В предпочтительном случае передняя рама устанавливается ниже по потоку от кожуха с помощью системы из охватывающего и охватываемого элементов типа «ножевая опора/паз». Благодаря такому соединению обеспечиваются оптимальная механическая связь и в то же время беспрепятственное разъединение с помощью соответствующих средств. Совершенно очевидно, что здесь можно предусмотреть любые соединительные средства, доступные специалистам данной области техники и отвечающим требованиям надежного разъединения.
Согласно предпочтительному варианту изобретения передняя рама и средства отклонения образуют по меньшей мере на одном из участков единый узел, обладающий возможностью поступательного перемещения, когда передняя рама отсоединена от кожуха.
Таким образом, узел, образованный передней рамой и закрепленными на ней средствами отклонения, может поступательно перемещаться весь целиком.
В предпочтительном случае указанные соответствующие направляющие органы включают в себя систему «рельс/салазки».
Согласно другому предпочтительному варианту изобретения между направляющими средствами в положении техобслуживания передней рамы имеется увеличенный зазор по сравнению с функциональным зазором направляющих средств в активном положении передней рамы.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов изобретения по меньшей мере часть указанных соответствующих направляющих средств расположена вблизи средства сопряжения с пилоном, к которому крепится гондола. В результате этого облегчается передача усилий направляющими средствами в зоне стойки. Можно также предусмотреть по меньшей мере одно направляющее средство напротив указанного средства сопряжения, т.е. в зоне, соответствующей положению «6 часов» для гондолы, помещаемой под крылом, что, в частности, применимо к гондоле с С-образной конструкцией, у которой линия фиксации находится в зоне «6 часов».
В предпочтительном случае по меньшей мере часть указанных соответствующих направляющих средств выполнена с возможностью взаимодействия с ответными направляющими средствами, прямо или опосредованно закрепленными на указанном пилоне.
Согласно предпочтительному варианту изобретения по меньшей мере часть средств отклонения выполнена с возможностью отсоединения от передней рамы и с возможностью поступательного перемещения независимо от нее. Благодаря этому средства отклонения можно перемещать независимо от передней рамы, когда нет необходимости в ее перемещении.
Согласно другому предпочтительному варианту изобретения реверсор тяги содержит наружный капот, который установлен с возможностью поступательного перемещения вдоль по существу продольной оси гондолы и снабжен средствами временного соединения с передней рамой и/или средствами отклонения, так что после отсоединения передней рамы и/или средств отклонения от кожуха обеспечивается поступательное перемещение узла, состоящего из подвижного капота, рамы и/или средств отклонения, в процессе проведения операции техобслуживания.
В предпочтительном случае по меньшей мере часть подвижных элементов, к которым относится передняя рама, средства отклонения и подвижный капот, связаны по меньшей мере с одним средством центрирования и/или позиционирования относительно другого подвижного элемента и/или неподвижной конструкции реверсора тяги.
Изобретение станет более понятным из ознакомления с последующим подробным описанием, изложенным со ссылкой на сопутствующие чертежи, на которых:
фиг.1 схематически и в целом изображает гондолу турбореактивного двигателя, содержащую заднюю решетчатую конструкцию реверса тяги;
фиг.2 схематически в разрезе изображает устройство реверса тяги, которым снабжена показанная на фиг.1 гондола;
фиг.3 схематически изображает конструкцию решетки и передней рамы, которая входит в состав предложенного устройства реверса тяги, показанного на фиг.2;
фиг.4 и 5 изображают альтернативные варианты выполнения конструкции решетки и передней рамы, входящей в состав предложенного реверсора тяги;
фиг.6 схематически в продольном разрезе изображает предложенный реверсор тяги, снабженный средством центрирования поступательно перемещающихся конструкций.
На всех прилагаемых чертежах изобретение проиллюстрировано применительно к случаю его использования в решетчатом реверсоре. Однако следует понимать, что оно вполне применимо и к реверсорам иных типов, которые имеют переднюю раму, но оснащены отклоняющими средствами другого типа, например блокировочными створками.
На фиг.1 приведено общее схематическое изображение гондолы 1 турбореактивного двигателя 2, подвешиваемой под крылом (не показано) при помощи узла 3, служащего в качестве средства сопряжения со стойкой или пилоном (не показаны).
Такая гондола традиционно разделена на переднюю воздухозаборную секцию, среднюю секцию, охватывающую вентилятор (не показан) турбореактивного двигателя 2 и его кожух, и заднюю секцию, в которую помещены устройство реверса тяги и, в ряде случаев, оконечная сопловая секция.
Показанная здесь гондола имеет заднее сечение так называемого «О-образного» типа.
На фиг.1 устройство реверса тяги показано находящимся в выдвинутом положении, т.е. наружный капот 11 задней секции отведен в направлении задней части гондолы 1, так что при этом освобождается отверстие в наружной конструкции гондолы и открываются каскады лопаток 12, обеспечивающие переориентацию части воздушного потока, создаваемого в турбореактивном двигателе 2, в сторону передней части гондолы 1 через освобожденное таким образом отверстие.
На фиг.2 приведен вид в разрезе задней секции, на котором устройство реверса тяги показано находящимся в закрытом положении.
В данном случае наружный капот 11 обеспечивает непрерывность внешних линий обтекания гондолы с передней и средней секциями и перекрывает каскады лопаток 12.
В конструкции предусмотрены блокировочные створки 13, обеспечивающие непрерывность внутренних линий обтекания задней секции. Когда устройство реверса тяги приводят в действие, эти створки поворачиваются, перекрывая, по меньшей мере частично, тракт протекания воздушного потока, что способствует его перенаправлению через каскады лопаток 12 и отверстие, высвобождаемое в наружной конструкции гондолы 1.
Устройство реверса тяги традиционно приводится в действие посредством по меньшей мере одного привода 14 цилиндрового типа, обеспечивающего поступательное перемещение наружного капота 1.
Каскады лопаток 12 удерживаются передней рамой 15, которая перекрывает гондолу по толщине выше по потоку от наружного капота 11 и которая выполнена с возможностью механического сцепления с кожухом вентилятора посредством крепежной системы 16, в данном конкретном случае относящейся к типу «ножевая опора/паз», хотя можно использовать и другие соединительные системы.
В соответствии с изобретением передняя рама 15 снабжена отсоединяемыми соединительными средствами 16, которые обеспечивают ее отсоединение от кожуха вентилятора для поступательного перемещения вниз по потоку с предоставлением доступа внутрь гондолы 1.
В качестве отсоединяемых соединительных средств можно использовать любые известные средства, например болты, системы фиксаторов и пр.
Таким образом, как следует из фиг.3, узел, состоящий из передней рамы 15 и каскадов лопаток 12, может представлять собой единый узел типа показанного на этом чертеже, выполненный смещаемым в положение техобслуживания.
Как показано на фиг.3, вся передняя рама 15 образует подвижный обод. Очевидно, что подобная конфигурация может зависеть от строения гондолы, и, в частности, от того, имеет ли она заднюю секцию О-образной или С-образной формы.
Такой подвижный узел может быть выполнен в виде единого элемента или состоять из группы конструкций, жестко связанных между собой, например, болтами.
Указанный подвижный узел может быть также разделен на группу участков, способных независимо совершать поступательное перемещение, или он может включать в себя один или несколько неподвижных участков в тех местах, куда не требуется обеспечивать доступ.
Следует также заметить, что каскады лопаток 12 могут быть жестко связаны с передней рамой или, как вариант, установлены с возможностью отсоединения и независимого перемещения.
Согласно предпочтительному варианту изобретения направляющие средства подвижного узла находятся вблизи средства 3 сопряжения с пилоном или вблизи зоны, куда должен входить пилон в случае, когда нет специального средства 3 сопряжения.
Часть направляющих средств может удерживаться непосредственно пилоном или стойкой либо средством 3 сопряжения, так же как и направляющие средства наружного капота 11.
Как показано на фиг.4, узел поступательно перемещающейся передней рамы 15 может включать в себя силовые цилиндры 14 для смещения наружного подвижного капота 11, которые закреплены на кронштейнах 14b передней рамы 15. В данном случае предусмотрены три силовых цилиндра 14 для приведения в действие устройства реверса тяги - два расположены вблизи пилона и один в противоположной зоне, однако следует понимать, что их положение выбирается в зависимости от типа используемого устройства реверса тяги.
На фиг.5 показан один из примеров выполнения и расположения направляющих средств. В данном конкретном случае направляющие средства для узла, состоящего из передней рамы 15 и каскадов лопаток 12, включают в себя узел 17 «рельсы/салазки», причем салазки располагаются на концах узла и вблизи средства 3 сопряжения со стойкой или, в отсутствие такого средства сопряжения, вблизи самой стойки, при этом ответные направляющие средства, т.е. рельсы, закреплены на стойке или средстве 3 сопряжения со стойкой.
Салазки 17 могут быть объединены с конструкцией решеток 12 и/или с передней рамой 15 либо закреплены на этой последней.
Очевидно, что можно предусмотреть инверсную структуру, при которой салазки 17 будут являться частью стойки, а рельсы - частью конструкции подвижной передней рамы 15.
Тем не менее, при креплении салазок 17, а конкретнее ползунов, на подвижной конструкции, состоящей из передней рамы 15 и лопаток 12, обеспечивается лучшее распределение окружных нагрузок, а также их восприятие и передача на стойку.
Предпочтительно, чтобы салазки 17 имели по существу полуцилиндрическое сечение, с тем чтобы обеспечивалось небольшое угловое отклонение салазок в случае деформации между неподвижной конструкцией, с которой соединен подвижный узел.
Салазки 17 могут быть разной длины. Они могут, в частности, проходить по всей перемещающейся конструкции, образуемой передней рамой, или же только по части этой конструкции.
Для предотвращения взаимодействия между передними средствами обеспечения направленного перемещения (т.е. вблизи передней рамы 15) салазок 17 и передней крепежной системой 16 на кожухе вентилятора, а также для исключения вероятности статической неопределимости конструкции, переднюю часть салазок можно удалить.
Расстояние без салазок 17 зависит от относительной гибкости конструкций и паразитных нагрузок, которые могут действовать на указанные конструкции, при этом претерпеваемые усилия стремятся, как правило, повернуть лопатки 12 вниз по потоку.
В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения между направляющими средствами, в положении техобслуживания передней рамы, предусмотрен увеличенный зазор по сравнению с функциональным зазором направляющих средств в активном положении передней рамы.
Таким образом, в активном положении, т.е. когда передняя рама 15 соединена с кожухом и может претерпевать аэродинамические нагрузки, стремящиеся открыть конструкцию и вытолкнуть заднюю часть этой конструкции наружу, для соединения «рельс/салазки» 17 задается минимальный, так называемый «функциональный» зазор.
В положении же техобслуживания, т.е. когда передняя рама 15 отведена назад, в положение, в котором не действуют никакие аэродинамические нагрузки, соединение «рельс/салазки» 17 задается с более значительным зазором, который облегчает обеспечение требуемой кинематики узла и уменьшает силы трения.
Кроме того, для того чтобы перейти из положения техобслуживания (отведенного положения) в активное положение без риска взаимодействия между компонентами, и в частности направляющими средствами, предпочтительно обеспечить торцевое перекрытие между салазками 17 и соответствующим рельсом в конфигурации, соответствующей режиму техобслуживания. В этом случае предпочтительнее выбрать длину, равную двадцати процентам от длины салазок 17.
Как уже разъяснено выше, в случае некоторых конфигураций гондолы 1 сам наружный капот 11 может быть выполнен с возможностью поступательного перемещения в сторону положения техобслуживания. Поэтому может оказаться целесообразным, при переходе в это положение техобслуживания, временно соединить конструкцию подвижной передней рамы 15 с наружным капотом 11 таким образом, чтобы добиться одновременного поступательного перемещения обоих этих узлов. Такую временную связь двух конструкций можно осуществить с помощью приводных цилиндров 14 наружного капота 11, удерживаемых передней рамой 15. Будучи зафиксированными в убранном положении, такие цилиндры могут образовывать собой механическую приводную связь для двух конструкций.
В порядке дополнительной меры, а также для исключения даже малейшей возможности перемещения перемещающегося элемента передней рамы при возврате в активное положение, можно предусмотреть центрирующие средства.
Эти средства могут располагаться на каких-нибудь соседних конструкциях как неподвижных, так и перемещающихся, и иметь форму центрирующих уклонов или центрирующих штырей (позиция 18 на фиг.6), выполненных с возможностью взаимодействия с соответствующими патрубками (позиция 19), удерживаемыми, например, другой конструкцией.
Подвижный узел реверса (передняя рама 15 и лопатки 12) предпочтительно удерживается по существу в центрированном положении внутри подвижного капота 11 в процессе перехода в положение техобслуживания. Это возможно благодаря тому, что механическое соединение типа упомянутого выше обеспечивает возможность по существу концентричного центрирования двух подвижных конструкций.
В результате облегчается операция демонтажа рассматриваемых узлов. Кроме того, узел, состоящий из двух конструкций, остается единым, и хранить его становится легче.
В случае, когда обеспечена возможность указанного центрирования, рельс можно укоротить так, чтобы он относился только к перекрывающейся части салазок 17 в активном положении.
Для повышения надежности повторной сборки направляющие средства могут быть снабжены центрирующими уклонами, удерживаемыми предпочтительно салазками 17, в форме скошенного конца.
Дело в том, что установка наружного капота 11 предпочтительно производится в его направляющих рельсах до того, как реверсирующая конструкция передней рамы 15 и лопатки 11 будут введены в их соответствующие рельсы. Поэтому может произойти смещение центра салазок 17, а центрирующие уклоны позволят как раз получить салазки без механических напряжений.
Выше изобретение описано на примере конкретных вариантов его осуществления. Однако специалисту данной области техники понятно, что оно никоим образом не ограничивается только этими вариантами. Напротив, данное изобретение охватывает все возможные эквиваленты рассмотренных в заявке средств и их различные комбинации, при условии, что они не выходят за рамки правовой охраны изобретения, установленной приложенной формулой.