ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ С ПРИВОДОМ ОТ ОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ
TELESCOPIC LINEAR ACTUATING MECHANISM OF DOUBLE ACTION WITH DRIVE FROM ONE MOTOR

Настоящее изобретение относится к приводу для телескопического линейного исполнительного механизма двойного действия, предназначенного для перемещения первой и второй деталей относительно неподвижной детали, причем эти три детали относятся, в частности, к реверсору тяги для гондолы турбореактивного двигателя, раскрытому, например, в неопубликованной французской патентной заявке №06.05512, поданной от имени фирмы заявителя.
Самолет приводится в движение несколькими турбореактивными двигателями, каждый из которых размещен в гондоле, в которой также находится набор вспомогательных исполнительных устройств, обеспечивающих работу двигателя и выполняющих различные функции во время его работы или при его выключении. К таким вспомогательным исполнительным устройствам относится, в частности, механическая система привода реверсора тяги.
Гондола в целом имеет трубчатую конструкцию, включает в себя воздухозаборник перед турбореактивным двигателем, центральный отсек, расположенный вокруг вентилятора турбореактивного двигателя, и хвостовой отсек, в котором размещены средства реверсора тяги и который окружает камеру сгорания турбореактивного двигателя, кроме того, в конце гондолы обычно находится реактивное сопло, выпускное отверстие которого расположено позади турбореактивного двигателя.
Современная гондола предназначена для размещения в ней двухконтурного турбореактивного двигателя, в котором лопатки вращающегося вентилятора создают поток горячего воздуха (первичный поток), поступающий из камеры сгорания турбореактивного двигателя, и поток холодного воздуха (обходной или вторичный поток), проходящий по внешней поверхности турбореактивного двигателя по кольцевому каналу, известному также как канал потока и образованному капотом турбореактивного двигателя и внутренней стенкой гондолы. Оба потока выбрасываются из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы.
Назначение реверсора тяги заключается в улучшении тормозных характеристик самолета при посадке за счет направления в обратную сторону, по меньшей мере, части развиваемой турбореактивным двигателем тяги. При этом реверсор перекрывает канал потока для холодного воздуха и направляет холодный воздух в переднюю часть гондолы, в результате чего возникает обратная тяга, действующая совместно с колесной тормозной системой самолета.
В зависимости от типа реверсора используют различные средства для осуществления указанного перенаправления потока холодного воздуха. Тем не менее, в любом случае в конструкции реверсора предусмотрены подвижные обтекатели, установленные с возможностью изменения положения от, с одной стороны, выдвинутого положения, в котором они открывают в гондоле канал для отклоняемого потока, до, с другой стороны, вдвинутого положения, в котором они перекрывают этот канал. Данные обтекатели могут самостоятельно осуществлять отклонение потока, либо просто содержать средства для отклонения.
В реверсорах тяги решетчатого типа перенаправление воздушного потока производится посредством решетки отклоняющих лопаток, причем обтекатель в данном случае за счет выдвижения только открывает или закрывает указанную решетку лопаток, при этом поступательное движение подвижного обтекателя вдоль продольной оси, по существу, параллельно оси гондолы. Дополнительные заслонки, приводимые в действие выдвижением обтекателя, позволяют перекрывать канал потока за решеткой лопаток, что создает наилучшие условия для перенаправления холодного воздуха.
Помимо того, что выдвижной обтекатель участвует в процессе создания обратной тяги, он также является частью заднего отсека гондолы и его хвостовой участок образует реактивное сопло, предназначенное для формирования канала отвода воздушных потоков. Данное сопло может дополнять первичное сопло, формирующее канал для потока горячего воздуха, и в этом случае оно называется вторичным соплом.
В документе № FR 06.05512 решают задачи, связанные с необходимостью регулировки поперечного сечения сопла в зависимости от различных существующих стадий полета, в частности стадии взлета и посадки.
В документе № FR 06.05512 описан (см. фиг.1 и фиг.2 прилагаемых чертежей) реверсор тяги, содержащий, с одной стороны, решетку лопаток 11 для отклонения, по меньшей мере, части воздушного потока турбореактивного двигателя, и, с другой стороны, по меньшей мере, один обтекатель 10, установленный с возможностью поступательного перемещения в продольном направлении, по существу, параллельно оси гондолы от положения закрытия, в котором он обеспечивает аэродинамическую целостность гондолы и закрывает решетку отклоняющих лопаток 11, до положения раскрытия, в котором он открывает канал в гондоле и открывает решетку отклоняющих лопаток 11.
Подвижный обтекатель 10 имеет наружную деталь 10а и внутреннюю деталь 10b, каждая из которых установлена с возможностью двигаться поступательно и присоединена к телескопическому силовому цилиндру 30, обеспечивающему ее поступательное движение (см. фиг.2). Наружная деталь 10а (в хвостовом участке обтекателя 10) образует реактивное сопло, предназначенное для формирования канала отвода воздушных потоков.
Разделение подвижного обтекателя 10 на внутреннюю деталь 10b и наружную деталь 10а, выполненные с возможностью перемещения, по меньшей мере, частично независимо друг от друга, позволяет подбирать их взаимное расположение в соответствии с условиями полета так, чтобы изменять поперечное сечение реактивного сопла, образованного подвижным обтекателем 10, путем изменения длины внутреннего аэродинамического профиля обтекателя 10, как в положении закрытия, когда он закрывает решетку отклоняющих лопаток 11, так и в положении открытия.
Телескопический силовой цилиндр 30 имеет первый шток 30b для перемещения внутренней детали 10b и второй шток 30а, подвижно установленный внутри первого штока 30b, для перемещения наружной детали 10а обтекателя. Внутренняя деталь 10b присоединена к первому штоку 30b через продолговатые проушины 32, расположенные по обе стороны штока 30b таким образом, чтобы уменьшить вылет точки крепления и исключить статически неопределимые нагрузки при выравнивании трех точек крепления силового цилиндра 30 к неподвижному лонжерону, наружной детали 10а и внутренней детали 10b подвижного обтекателя.
Такое решение приемлемо при использовании пневматического или гидравлического силового цилиндра, имеющего достаточную номинальную мощность для компенсации возникающих паразитных сил трения между двумя штоками 30а и 30b силового цилиндра, обусловленными их неточным центрированием.
Напротив, при использовании электрического силового цилиндра паразитные силы трения сохраняют отрицательное воздействие, поскольку увеличение номинальной мощности, необходимое для их преодоления, приводит к необходимости установки для силового цилиндра управляющего электродвигателя повышенной мощности, что отрицательно сказывается на массе, габаритах и, таким образом, на стоимости всей конструкции.
Кроме того, использование электрического силового цилиндра двойного действия связано с проблемами приведения в движение. А именно, поскольку второй шток установлен с возможностью перемещения относительно корпуса силового цилиндра, сложно скомпоновать исполнительные средства внутри указанного корпуса силового цилиндра, а второй шток, как правило, необходимо оснастить собственным двигателем для обеспечения его перемещения.
Эти проблемы решены в предлагаемом телескопическом линейном исполнительном механизме для перемещения первой и второй деталей относительно неподвижной детали, включающем в себя корпус, предназначенный для крепления к неподвижной детали и размещения в нем первого штока, установленного без возможности вращения, но с возможностью поступательного перемещения с помощью ходового винта, присоединяемого к средствам вращательного привода, причем первый шток предназначен для крепления одним из концов к первой подвижной детали, кроме того, первый шток служит опорой для второго штока, расположенного на его продолжении и предназначенного для крепления одним из концов ко второй подвижной детали, причем предусмотрена возможность блокировки вращательного движения второго штока и осуществления его поступательного перемещения с помощью второго ходового винта, проходящего через корпус и присоединенного к средствам вращательного привода.
Подобная конструкция позволяет скомпоновать в одном корпусе исполнительные средства обоих штоков исполнительного механизма.
Задача данного изобретения заключается в создании простого и надежного привода, который позволяет приводить в движение оба штока от одного двигателя.
Кроме того, необходимо, чтобы данный привод обеспечивал управление подвижными деталями в соответствии с их предполагаемым аэродинамическим назначением, а именно с тем обстоятельством, что сопло переменного сечения, как правило, принимает определенный контур, когда реверсор тяги заблокирован в закрытом положении, и наоборот, сопло находится в максимально выдвинутом положении при выдвинутом реверсоре.
С этой целью данное изобретение относится к телескопическому линейному исполнительному механизму для перемещения первой и второй деталей относительно неподвижной детали, включающему в себя корпус, предназначенный для крепления к неподвижной детали и размещения в нем первого штока, установленного без возможности вращения, но с возможностью поступательного перемещения с помощью ходового винта, присоединяемого к средствам вращательного привода, причем первый шток предназначен для крепления одним из концов к первой из подвижных деталей, кроме того, первый шток служит опорой для второго штока, расположенного на его продолжении и предназначенного для крепления одним из концов ко второй подвижной детали, причем предусмотрена возможность блокировки вращательного движения второго штока и осуществление его поступательного перемещения с помощью второго ходового винта, проходящего через корпус и присоединенного к средствам вращательного привода, причем механизм отличается тем, что приводные средства штоков содержат двигатель, предназначенный для приведения в движение входного вала, по меньшей мере, одного дифференциала, причем данный дифференциал, имеет, с одной стороны, первый выходной вал, присоединенный к первому или второму ходовому винту, и с другой стороны, имеет второй выходной вал, присоединенный ко второму или первому ходовому винту.
В данном случае дифференциал может относится к любым механическим устройствам, позволяющим передавать скорость привода на ряд выходных валов путем передачи кинематической нагрузки.
Таким образом, привидение штоков в движение через дифференциал позволяет перемещать ту или иную подвижную деталь, используя один и тот же двигатель.
Выходные валы дифференциала предпочтительно связаны с независимыми устройствами, блокирующими их вращение. Подобная конструкция позволит контролировать перемещение той или иной подвижной детали путем блокировки или торможения валов.
Также предпочтительно, чтобы вращение, по меньшей мере, одного из выходных валов предотвращалось путем блокировки поступательного движения соответствующего штока. В частности, предпочтительно препятствовать движению валов путем блокировки штоков с использованием специальных устройств. Таким образом, в случае использования реверсора тяги подвижный обтекатель связан с тремя фиксаторами, которые определяют его положения закрытия или раскрытия. Эти фиксаторы также можно использовать для предотвращения вращения валов, хотя бы косвенным образом.
По меньшей мере, один выходной вал желательно включает, по меньшей мере, одну ступень редуктора.
По меньшей мере, один выходной вал предпочтительно оснащен средствами ручного привода.
Два выходных вала предпочтительно установлены соосно.
Дифференциал предпочтительно выполнен в виде планетарной зубчатой передачи.
Настоящее изобретение также относится к реверсору тяги для гондолы турбореактивного двигателя, содержащему, с одной стороны, устройства для отклонения, по меньшей мере, части одного воздушного потока турбореактивного двигателя, и с другой стороны, по меньшей мере, один обтекатель, установленный с возможностью поступательного перемещения в направлении, по существу, параллельно продольной оси гондолы от положения закрытия, в котором он обеспечивает аэродинамическую целостность гондолы и закрывает устройства отклонения, до положения раскрытия, в котором он открывает канал в гондоле и открывает устройства отклонения, причем подвижный обтекатель содержит, по меньшей мере, одну концевую деталь, образующую сопло, при этом данная деталь установлена с возможностью поступательного перемещения относительно прочих деталей обтекателя, причем реверсор отличается тем, что в его состав также входит предлагаемый исполнительный механизм для перемещения подвижного обтекателя и сопла.
Реализация настоящего изобретения поясняется на основании нижеприведенного подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 (ранее упомянутая) схематически изображает часть продольного разреза реверсора тяги, известного из уровня техники, оснащенного подвижным обтекателем, разделенным на внутреннюю и наружную детали, выполненные с возможностью движения относительно друг друга.
Фиг.2 (ранее упомянутая) показывает известный из уровня техники пневматический или гидравлический телескопический силовой цилиндр, предназначенный для перемещения внутренней и наружной деталей обтекателя с целью приведения в действие реверсора тяги, образующего сопло переменного сечения на фиг.1.
Фиг.3 схематически изображает вариант осуществления телескопического линейного исполнительного механизма двойного действия, используемого в реверсоре тяги, представленного на фиг.1 и 2, для перемещения внутренней и наружной деталей подвижного обтекателя.
Фиг.4 показывает исполнительный механизм с фиг.3, оснащенный дифференциальной системой привода в соответствии с настоящим изобретением.
Телескопический линейный исполнительный механизм, изображенный на фиг.3, предназначен для перемещения первой детали - в данном случае, внутренней детали 10b обтекателя с фиг.1 и фиг.2 - и второй детали - в данном случае, наружной детали 10а обтекателя - относительно неподвижной детали - в данном случае, неподвижного лонжерона 102 реверсора тяги.
Исполнительный механизм имеет корпус 101 трубчатой формы, предназначенный для крепления к неподвижному лонжерону 102 с помощью карданного шарнира 103.
Труба 106, образующая первый шток телескопического исполнительного механизма и предназначенная для крепления одним из концов к внутренней детали 10b с помощью карданного шарнира, установлена с возможностью осевого перемещения, но ее вращение блокирует карданный шарнир 108.
Ходовой винт 104 шарикового типа установлен с возможностью вращения в трубе 106, поступательно перемещающейся.
Предусмотрено первое приводное средство 107, приводимое в движение электродвигателем и предназначенное для вращения ходового винта 104 с тем, чтобы выдвигать трубу 106 из корпуса 101 и вдвигать ее обратно.
Трубчатый полый вал 111 установлен с возможностью вращения внутри ходового винта 104.
Ходовой винт 112 соединен в осевом направлении с трубой 106 и установлен с возможностью осевого перемещения внутри трубчатого полого вала 111.
Предусмотрено второе приводное средство 113, приводимое в движение электродвигателем и предназначенное для вращения полого вала.
Труба 117, которая представляет собой второй шток телескопического исполнительного механизма, установлена с возможностью поступательного перемещения, но без возможности вращения и присоединена своим концом 118 к наружной детали 10а обтекателя.
Согласно настоящему изобретению, приводные средства имеют один электродвигатель М, предназначенный для вращения вала 210, который представляет собой входной вал планетарной зубчатой передачи 206.
Вращение входного вала 210 передается через планетарную зубчатую передачу, с одной стороны, на первый выходной вал 203, присоединенный к первому ходовому винту 104, и с другой стороны, на второй выходной вал 207 через полуосевую шестерню 204, причем второй выходной вал 207 приводит в движение полый вал 111, возможно через редуктор.
Планетарная зубчатая передача 206 также объединяет средства 221 и 222 ручного привода, обеспечивающие вращение первого выходного вала 203 и второго выходного вала 207 соответственно, возможно путем присоединения внешнего электродвигателя или другого подходящего приспособления.
В рабочем состоянии, когда заблокировано поступательное перемещение подвижного блока А или непосредственно заблокировано вращение ходового винта 104 подвижного блока А, крутящий момент двигателя М через входной вал 210 вращает планетарную зубчатую передачу 206, что вызывает вращение полуосевых шестерен 204 вокруг своих осей. Вращение одной из полуосевых шестерен 204 передается на второй выходной вал 207, который вращает полый вал 111.
Вращение полого вала 111 передается на винт 112, в результате чего подвижный блок В, не имеющий возможности вращения, приходит в соответствующее поступательное движение.
Напротив, когда заблокировано движение подвижного блока В или заблокировано вращение второго выходного вала 207, например, имеющимся в цепи привода соответствующих средств 222 ручного привода тормозом 213, двигатель М вращает входной вал 210, который, в свою очередь, вращает планетарную зубчатую передачу 206 заодно с полуосевыми шестернями 204 (причем вращение шестерен 204 также заблокировано, так как заблокирован второй выходной вал), в результате чего все шестерни 204 вращают первый вал 203, вращение которого передается на первый ходовой винт 104 и преобразуется, как описано выше, в поступательное движение подвижного блока А.
При ручном приводе процесс происходит, по существу, аналогично, с блокированием вращательного движения того из выходных валов, вращение которого нежелательно.
Как описано выше, преимущество предлагаемого привода заключается в том, что он позволяет приводить в движение тот или иной из подвижных блоков А, В от одного двигателя и с использованием единой системы управления, причем управление движением противостоящего подвижного блока В возможно только в случае блокировки подвижного блока А.
Блокировку подвижных блоков А, В производят преимущественно фиксаторы, которые по соображениям безопасности обычно встроены в эти устройства. В частности, применительно к реверсорам тяги, подвижный обтекатель 10 связан с тремя фиксаторами. Система сопла переменного сечения также оснащена внутренними концевыми упорами, которые ограничивают движение сопла.
Отметим, что данный привод отвечает многочисленным требованиям безопасности и весьма надежен.
-9
А именно, даже в случае невозможности перемещения подвижного блока В - который обычно представляет собой створку сопла - необходимо, чтобы подвижный блок А - который обычно представляет собой реверсор тяги - избавился от всех трех фиксаторов для возможности осуществления самопроизвольных движений. Возникновение подобной ситуации крайне маловероятно (вероятность менее 1×10).
И наоборот, невозможность перемещения подвижного блока А - обычно реверсор тяги - влечет возврат подвижного блока В - обычно сопло - в заблокированное положение.
Если подвижный узел В не находится в заблокированном положении в тот момент, когда требуется привести в движение блок А, двигатель М в первую очередь осуществляет выпуск блока В или его возврат к одному из концевых упоров. Таким образом, это приводит не к потере работоспособности узла, а к простой задержке, последствия которой менее значительны.
Как указано выше, предлагаемый исполнительный механизм, в частности, предназначен для перемещения деталей обтекателя реверсора тяги. Очевидно, что в зависимости от размера обтекателя для его перемещения может потребоваться один или более исполнительных механизмов. В случае использования нескольких исполнительных механизмов оба штока можно синхронизировать с остальными исполнительными механизмами за счет электрической синхронизации двигателей.
Следует также отметить, что в описанном варианте осуществления оба ходовых винта исполнительного механизма приводятся во вращение одним двигателем. Вполне очевидно, что в качестве альтернативного варианта можно предусмотреть отдельный двигатель для каждого из винтов.
Хотя настоящее изобретение описано на основании частного варианта осуществления, вполне очевидно, что оно не ограничивается данным вариантом и что в его состав входят устройства, технически эквивалентные описанным устройствам, и их сочетания, в случае если они попадает в объем охраны изобретения.