ЗАДНИЙ УЗЕЛ ГОНДОЛЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
TURBOJET NACELLE REAR ASSEMBLY

Данное изобретение относится к заднему узлу гондолы реактивного двигателя, а также к гондоле, снабженной этим узлом.
Типовой летательный аппарат приводится в движение посредством по меньшей мере одного турбореактивного двигателя, размещенного в гондоле.
Гондола имеет, как правило, трубчатую структуру. Она включает в себя воздухозаборник, находящийся выше по потоку от турбореактивного двигателя, промежуточный узел, охватывающий собой вентилятор турбореактивного двигателя, и задний узел, который может содержать средства реверса тяги и который охватывает камеру сгорания, а также по меньшей мере часть ступеней компрессора и турбины турбореактивного двигателя, при этом задний узел оканчивается обычно соплом, выпускное отверстие которого находится ниже по потоку от турбореактивного двигателя.
Современные гондолы рассчитаны на размещение в них двухконтурного турбореактивного двигателя, способного генерировать, во-первых, поток горячего воздуха (его также называют первичным потоком), выходящий из камеры сгорания турбореактивного двигателя, и, во-вторых, поток холодного воздуха (вторичный поток или поток второго контура), идущий от вентилятора и проходящий снаружи турбореактивного двигателя по кольцевому каналу (тракту), образованному между внутренним элементом, ограничивающим обтекатель турбореактивного двигателя, и внутренней стенкой гондолы. Оба этих воздушных потока выпускаются из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы.
Упомянутые средства реверса тяги позволяют увеличить эффективность торможения летательного аппарата при его приземлении путем перенаправления вперед по меньшей мере части тяги, развиваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор по существу перекрывает тракт холодного потока, направляя данный поток к передней стороне гондолы, в результате чего создается обратная тяга, действие которой складывается с торможением колес самолета.
Выбор указанных средств, обеспечивающих переориентацию холодного потока, зависит от типа реверсора.
Из уровня техники известен задний узел гондолы турбореактивного двигателя, содержащий:
- капот;
- внутренний элемент веретенообразной формы, у которого по меньшей мере нижняя по потоку часть представляет собой О-образный канал и выполнена с возможностью перемещения осевым скольжением между рабочим положением, в котором она закрывает газогенератор турбореактивного двигателя и ограничивает вместе с капотом кольцевой тракт потока холодного воздуха, и положением проведения техобслуживания, расположенным ниже по потоку от указанного рабочего положения.
Под выражением «веретенообразная форма» понимается, что внутренний элемент имеет центральную зону, диаметр которой больше, чем у его нижнего и верхнего по потоку концов.
Под выражением «О-образный канал», широко распространенным в области конструирования гондол летательных аппаратов, понимается, что рассматриваемый компонент (в данном случае нижняя по потоку часть внутреннего элемента) проходит по существу по всей окружности газогенератора летательного аппарата.
Это выражение используется как противоположное выражению «С-образный канал», обозначающему какой-либо компонент, проходящий лишь вдоль половины окружности газогенератора (в таких случаях говорят также о компоненте «полуоболочечного» типа).
Из определения очевидно, что компонент в виде «О-образного канала» может обеспечить доступ к газогенератору только в результате перемещения осевым скольжением.
На практике внутренний элемент в виде «О-образного канала» при его скольжении из рабочего положения в положение проведения техобслуживания упирается в газогенератор летательного аппарата, т.е. перемещение вниз по потоку этого внутреннего элемента ограничено, вследствие чего доступ к некоторым органам газогенератора оказывается возможным лишь при условии, что на этом органе предусмотрены специальные эксплуатационные люки.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в создании заднего узла гондолы описанного выше типа, в котором был бы облегчен доступ к турбореактивному двигателю.
Указанная задача решена путем создания заднего узла гондолы турбореактивного двигателя, содержащего:
- капот;
- внутренний элемент веретенообразной формы, у которого по меньшей мере нижняя по потоку часть представляет собой О-образный канал и выполнена с возможностью перемещения аксиальным скольжением между рабочим положением, в котором она закрывает газогенератор турбореактивного двигателя и ограничивает вместе с капотом кольцевой тракт холодного воздуха, и положением проведения техобслуживания, расположенным ниже по потоку от указанного рабочего положения, при этом верхняя по потоку часть внутреннего элемента выполнена с возможностью отделения от нижней по потоку части и имеет по меньшей мере две створки, выполненные с возможностью раскрытия наружу,
данный узел характеризуется тем, что внутренний диаметр верхней по потоку кромки указанной нижней по потоку части превышает наибольший диаметр газогенератора, вследствие чего эта нижняя по потоку часть может беспрепятственно скользить относительно газогенератора.
Как можно видеть, такой узел позволяет отделять верхнюю по потоку часть внутреннего элемента от нижней по потоку части и обеспечивает возможность беспрепятственного смещения нижней по потоку части скольжением, в частности, относительно кожуха турбины низкого давления газогенератора.
В результате устраняется ограничение, свойственное решениям известного уровня техники, которое заключается в том, что верхняя по потоку часть упирается в газогенератор из-за своего слишком незначительного диаметра.
В то время как доступ к нижней по потоку части газогенератора достигается благодаря смещению скольжением нижней по потоку части внутреннего элемента, доступ к верхней по потоку части газогенератора можно получить путем раскрытия наружу створок верхней по потоку части внутреннего элемента.
Другие возможные признаки заявленного заднего узла гондолы заключаются в следующем:
- указанные створки выполнены раскрывающимися за счет шарнирного поворота вокруг осей, по существу параллельных направлению указанного скольжения; такой принцип раскрытия створок очень просто реализуется с технической точки зрения;
- указанные створки выполнены также с возможностью аксиального смещения скольжением; благодаря этому удается сразу после раскрытия створок перемещать их в направлении нижнего по потоку конца газогенератора в случае, если их раскрытия окажется недостаточно для обеспечения доступа в верхнюю по потоку зону газогенератора (в этой связи см. далее частный случай, когда створки перекрываются передней рамой);
- заявленный узел содержит периферийные средства типа паза и ножевой опоры, предназначенные для соединения указанных створок с нижней по потоку частью; такие средства обеспечивают герметичность соединения и высокую степень защиты от возникновения нештатных ситуаций, а кроме того, позволяют исключить любое нежелательное осевое смещение нижней по потоку части внутреннего элемента в течение всего времени, пока не раскрыты створки верхней по потоку части;
- створки в зоне смыкания их кромок имеют осевой сдвиг, при этом в узле предусмотрены по меньшей мере один первый фиксатор, размещенный в зоне смежных кромок указанных створок, и по меньшей мере один второй фиксатор, размещенный в зоне, где кромка одной из указанных створок примыкает к кромке нижней по потоку части внутреннего элемента; благодаря такому осевому сдвигу удается предотвратить фиксацию обеих створок до тех пор, пока нижняя по потоку часть внутреннего элемента не возвратилась в свое рабочее положение;
- створки в зоне смыкания их кромок имеют вырез, размер которого позволяет вводить в него утолщение, предусмотренное на нижней по потоку части внутреннего элемента, причем между указанными створками и утолщением размещены по меньшей мере один первый и один второй фиксаторы; функцию этих выреза и утолщения можно сравнить с функцией рассмотренного выше сдвига;
- сам указанный капот установлен с возможностью осевого скольжения между рабочим положением и положением проведения техобслуживания, расположенным ниже по потоку от указанного рабочего положения, при этом заявленный узел содержит фиксаторы, обеспечивающие соединение створок друг с другом, причем длина приводных рукояток данных фиксаторов является достаточной для недопущения возврата капота из положения проведения техобслуживания в рабочее положение в течение всего времени, пока указанные рукоятки не отогнуты в положение фиксации; в результате удается предотвратить закрытие капота до тех пор, пока обе створки не будут правильно заблокированы;
- заявленный узел содержит переднюю раму, выполненную с возможностью соединения с кожухом вентилятора турбореактивного двигателя, причем эта передняя рама по меньшей мере частично закрывает указанные створки при нахождении внутреннего элемента в рабочем положении;
- указанная передняя рама представляет собой конструктивный элемент гондолы;
- заявленный узел содержит средства реверса тяги;
- средства реверса тяги включают в себя заслонки, установленные с возможностью шарнирного поворота на указанном капоте, и рычаги, помещенные между этими заслонками и указанной нижней по потоку частью внутреннего элемента, вследствие чего поступательное перемещение капота в направлении вниз по потоку приводит к перекрытию указанного тракта холодного воздуха этими заслонками и к отклонению потока холодного воздуха в направлении наружу от гондолы.
Также настоящее изобретение относится к гондоле для летательного аппарата, которая характеризуется тем, что снабжена вышеописанным узлом.
Другие особенности и преимущества изобретения становятся более понятными из рассмотрения последующего подробного описания, изложенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 в аксонометрии изображает турбореактивный двигатель, на котором установлен заявленный задний узел гондолы, причем в целях увеличения наглядности чертежа задний узел показан при снятом капоте;
фиг.2 в осевом разрезе, взятом по показанной на фиг.1 плоскости Р, иллюстрирует зону между внутренним элементом и капотом заднего узла гондолы, показанного на фиг.1;
фиг.3 дает вид, аналогичный представленному на фиг.1, но в данном случае обе створки верхней по потоку части внутреннего элемента заднего узла гондолы показаны в раскрытом положении;
фиг.4 дает вид, аналогичный представленному на фиг.3, но в данном случае нижняя по потоку часть внутреннего элемента показана в положении проведения техобслуживания;
фиг.5 дает осевой вид верхней по потоку части внутреннего элемента, показанной на фиг.4, при этом нижняя по потоку часть не изображена в целях повышения наглядности чертежа;
фиг.6 дает вид, аналогичный представленным на фиг.3 и 4, но в данном случае обе створки верхней по потоку части внутреннего элемента, а также нижняя по потоку часть этой внутреннего элемента, сдвинуты в направлении нижнего по потоку конца турбореактивного двигателя;
фиг.7 снизу изображает внутренний элемент заявленного заднего узла гондолы, причем обе створки и нижняя по потоку часть этого внутреннего элемента показаны в блокированном положении;
фиг.8 дает вид, аналогичный представленному на фиг.7, но иллюстрирующий альтернативный вариант выполнения зоны соединения двух створок и нижней по потоку части внутреннего элемента;
фиг.9 дает вид, аналогичный представленному на фиг.4, но в данном случае капот заявленного заднего узла гондолы показан в положении проведения техобслуживания;
фиг.10 дает вид, аналогичный представленному на фиг.9, но в данном случае капот показан в положении упора в фиксаторы створок внутреннего элемента;
фиг.11 дает вид, аналогичный представленному на фиг.2, но в данном случае средства реверса тяги показаны в активизированном положении;
фиг.12 дает вид, аналогичный представленному на фиг.11, но в данном случае средства реверса тяги и нижняя по потоку часть внутреннего элемента показаны в положении проведения техобслуживания.
Рассмотрим вначале фиг.1 и 2. На них представлен турбореактивный двигатель 1 летательного аппарата, содержащий, в частности, газогенератор 3 и находящийся выше от него по потоку вентилятор, кожух которого обозначен позицией 5.
Ниже по потоку от кожуха 5 вентилятора предусмотрена передняя рама 7, обеспечивающая соединение двигателя 1 с пилоном 9, который крепится под крылом летательного аппарата.
В этой конфигурации передняя рама 7 является конструктивным элементом, т.е. несет на себе вес совокупности деталей турбореактивного двигателя 1, а также воспринимает создаваемые двигателем усилия прямой и обратной тяги.
Необходимо понимать, что изобретение никоим образом не ограничивается использованием именно такой передней рамы. Напротив, объем правовой охраны изобретения охватывает и любые иные средства крепления турбореактивного двигателя 1 к пилону 9.
Внутренний элемент 11 гондолы, содержащий верхнюю по потоку часть 13 и нижнюю по потоку часть 15, образует обтекатель газогенератора 3 и присоединен к пилону 9 с помощью средств, обеспечивающих необходимое кинематическое действие, детально описываемое ниже.
Этот внутренний элемент ограничивает вместе с капотом 17 кольцевой тракт 19 холодного воздуха, обеспечивающий возможность протекания создаваемого вентилятором потока холодного воздуха в направлении нижнего по потоку конца гондолы.
В частном случае, продемонстрированном на фиг.2, капот 17 содержит средства реверса тяги, включающие в себя, как правило, группу заслонок 21, которые приводятся в действие рычагами 23, по мере того как капот 17 скользит относительно внутреннего элемента 11.
Как более наглядно показано на фиг.2, смежные кромки верхней по потоку части 13 и нижней по потоку части 15 внутреннего элемента 11 снабжены соединительными средствами взаимодополняющей формы типа паза 25 и ножевой опоры 27, а также по меньшей мере одним уплотнением 29.
Указанные соединительные средства 25, 27 обеспечивают сцепление верхней по потоку части 13 и нижней по потоку части 15, предотвращая их перемещение относительно друг друга в осевом направлении.
В предпочтительном случае нижняя по потоку часть 15 установлена с возможностью скольжения по пилону 9 благодаря использованию системы «рельс-ползун», условно показанной на фиг.1 пунктирной линией 31.
Указанная система 31 «рельс-ползун» может при необходимости обеспечивать также скольжение верхней по потоку части 13 внутреннего элемента 11 после ее раскрытия.
Верхняя по потоку часть 13 содержит по существу две створки 13a, 13b, выполненные с возможностью раскрытия путем смещения наружу (т.е. в отходящем от газогенератора 3 направлении) в результате шарнирного поворота относительно соответствующих осей, проходящих по существу параллельно системе 31 «рельс-ползун».
Такая конструкция верхней по потоку части 13 отличается от конструкции нижней по потоку части 15, представляющей собой «О-образный канал» описанного выше типа, т.е. канал, проходящий по существу по всей окружности газогенератора 3.
Фиг.3-6 поясняют динамику раскрытия внутреннего элемента 11, осуществляемого с целью проведения операций техобслуживания газогенератора 3.
Вначале происходит раскрытие в наружном направлении двух створок 13a, 13b верхней по потоку части 13 внутреннего элемента 11 (проиллюстрировано на фиг.3).
Из показанного примера видно, что степень этого раскрытия ограничена передней рамой 7, частично перекрывающей указанные створки.
Удерживать створки в раскрытом положении можно при помощи удерживающего рычага 33, проходящего между нижними кромками створок.
При раскрытии створок 13a, 13b происходит вывод ножевых опор 27 этих створок из ответного паза 25, предусмотренного в нижней по потоку части 15 внутреннего элемента 11.
В результате обеспечивается возможность перемещения нижней по потоку части 15 скольжением вниз по потоку от газогенератора 3 (показано на фиг.4), при этом обе створки 13a, 13b остаются в раскрытом положении, как видно на фиг.5.
Таким образом, достигается конфигурация проведения техобслуживания, при которой возможен беспрепятственный доступ к нижней по потоку зоне газогенератора 3, а также к значительной части его верхней по потоку зоны.
В случае если с возможностью скольжения относительно пилона 9 установлены также обе створки 13a, 13b, то, начиная с момента, показанного на фиг.4 и 5, сдвигать вниз по потоку, как показано на фиг.6, можно обе раскрытые створки, обеспечивая тем самым доступ к крайне верхней по ходу потока зоне газогенератора 3.
Следует иметь в виду, что внутренний диаметр D верхнего по потоку конца нижней по потоку части 15 превышает наибольший диаметр газогенератора 3 (лучше всего показано на фиг.2). В результате указанная нижняя по потоку часть 15 может скользить (в частности, относительно кожуха турбины низкого давления) беспрепятственно.
Теперь рассмотрим фиг.7. Здесь можно видеть, что в нижней части двух створок 13a, 13b предусмотрены два фиксатора 35a, 35b, обуславливающие скрепление этих двух створок с неподвижной частью 37 двигателя (с обеспечением прохождения трубопроводов от двигательного отсека к вентиляторному отсеку).
Также фиг.7 иллюстрируют предпочтительную конструкцию двух створок 13a, 13b, согласно которой они содержат несимметричные нижние части. Более конкретно, створка 13a проходит в осевом направлении дальше вниз по потоку, чем створка 13b, при этом форма конца нижней по потоку части 15 является ответной по отношению к форме, образуемой створками 13a, 13b.
Между створкой 13a и створкой 13b размещен первый фиксатор 39, а между створкой 13a и нижней по потоку частью 15 - второй фиксатор 41.
Очевидно, что благодаря такому особому расположению фиксатора 41 его можно закрыть только при условии, что нижняя по потоку часть 15 была надлежащим образом возвращена в свое рабочее положение, т.е. в положение, при котором ножевые опоры, находящиеся на концах створок 13a, 13b, вошли в соответствующий паз, предусмотренный в верхнем по потоку конце части 15. Данное конструктивное решение гарантирует, что надлежащее и полное сведение обеих створок 13a, 13b может быть обеспечено только при условии, что нижняя по потоку часть 15 внутреннего элемента 11 вернулась в свое положение корректным образом.
Согласно альтернативному варианту, показанному на фиг.8, в нижней части обеих створок 13a, 13b предусмотрен вырез 43, взаимодействующий с ответным выступом 45, образованным на нижнем участке верхнего по потоку конца нижней по потоку части 15. В этом варианте также предусмотрены два фиксатора 47a, 47b, размещенные соответственно между створкой 13a и нижней по потоку частью 15 и между створкой 13b и этой же нижней по потоку частью.
Из проиллюстрированной конструкции понятно, что в данном случае одновременное закрытие обоих фиксаторов 47a, 47b возможно лишь при условии, что выступ 45 надлежащим образом вошел в вырез 43, т.е. нижняя по потоку часть 15 внутреннего элемента 11 корректно вернулась в свое рабочее положение. До тех пор пока это положение не достигнуто, надлежащее закрытие обеих створок 13a, 13b будет невозможно.
Как следует из фиг.9 и 10, капот 17 сам может быть установлен с возможностью скольжения на пилоне 9 из рабочего положения (не показано), в котором он по меньшей мере частично закрывает переднюю раму 7, в положение проведения техобслуживания (показано на фиг.9 и 10), в котором он обеспечивает доступ к газогенератору 3.
Фиг.9 и 10 иллюстрируют предпочтительную конструкцию, согласно которой показанные на фиг.7 фиксаторы 39 и 41 выступают в радиальном направлении на достаточное расстояние, что могут препятствовать возврату капота 17 в рабочее положение в течение всего времени, пока они не отогнуты и не зафиксированы в положении смыкания. Как видно, в частности, на фиг.10, капот 17 упирается по меньшей мере в фиксатор 41, когда тот находится в открытом положении, при этом благодаря наличию неподвижной конструкции 37 (см. фиг.7) предотвращается коробление или поломка рукояти фиксатора 41.
Благодаря использованию такого защитного механизма возврат капота 17 в его рабочее положение становится невозможным до тех пор, пока не блокированы створки 13a, 13b.
На фиг.11 заслонки 21 реверса тяги показаны в активированном положении, достигаемом в ходе скольжения капота 17 вниз по потоку от внутреннего элемента 11. В результате поток холодного воздуха, протекающий по тракту 19, будет отклоняться в наружную от гондолы сторону, как показано стрелкой F.
Как следует из фиг.12, конфигурацию проведения техобслуживания, при которой обеспечивается доступ к газогенератору 3, можно получить из конфигурации, показанной на фиг.11, путем совместного смещения скольжением нижней по потоку части 15 внутреннего элемента 11 и капота 17, переведенного в режим реверса тяги.
Поскольку нижняя по потоку часть 15 внутреннего элемента 11 установлена с возможностью скольжения относительно пилона 9, заслонки 21 целесообразно переводить в активированное состояние посредством рычагов 23, проходящих между этими заслонками и нижней по потоку частью 15. Данное обстоятельство легче всего понять из рассмотрения фиг.2, 11 и 12.
Подобный метод воздействия на заслонки исключительно прост, так как осуществляется в ходе простого смещения капота 17 относительно нижней по потоку части 15. Однако он неприемлем в аналогичных системах известного уровня техники, поскольку в них внутренний элемент гондолы образован двумя полуформами, выполненными с возможностью отведения от газогенератора за счет шарнирного поворота.
Согласно написанному выше в состав раскрытого в данной заявке внутреннего элемента 11 входит нижняя по потоку часть 15, выполненная с возможностью скольжения, и верхняя по потоку часть, снабженная двумя створками 13, которые могут раскрываться наружу. Следовательно, такая конструкция способна обеспечить доступ ко всем зонам газогенератора 3, причем без сколько-нибудь существенного увеличения веса по сравнению с известными устройствами.
В заключение следует отметить, что вышеописанные и проиллюстрированные на чертежах варианты изобретения приведены лишь в качестве пояснительных примеров. Специалисту данной области техники должно быть понятно, что объем правовой охраны изобретения не ограничивается этими вариантами.