ЗАДНИЙ УЗЕЛ ГОНДОЛЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
TURBOJET NACELLE REAR ASSEMBLY

Изобретение относится к заднему узлу гондолы реактивного двигателя и к гондоле, снабженной таким узлом.
Летательный аппарат приводится в движение посредством одного или нескольких турбореактивных двигателей, каждый из которых помещен в гондолу.
В общем случае конструкция гондолы содержит воздухозаборник, помещенный выше по потоку от турбореактивного двигателя, промежуточный узел, охватывающий вентилятор турбореактивного двигателя, и задний узел, в котором могут быть установлены средства реверса тяги и который предназначен для охвата камеры сгорания, а также всех или части ступеней компрессора и турбины турбореактивного двигателя, и заканчивается, как правило, реактивным соплом, выход которого находится ниже по потоку от турбореактивного двигателя.
Современные гондолы предназначены для установки двухконтурного турбореактивного двигателя, способного генерировать, во-первых, горячий воздушный поток (называемый также первичным потоком), выходящий из камеры сгорания турбореактивного двигателя, и, во-вторых, холодный воздушный поток (вторичный поток), выходящий из вентилятора и циркулирующий снаружи турбореактивного двигателя по кольцевому проходу (каналу) между внутренней конструкцией, ограничивающей обтекатель турбореактивного двигателя, и внутренней стенкой гондолы. Оба воздушных потока выталкиваются из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы.
Средства реверса тяги повышают эффективность торможения при приземлении летательного аппарата путем перенаправления вперед по меньшей мере части тяги, развиваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор по существу перекрывает канал холодного потока, направляя поток к передней части гондолы, в результате чего создается обратная тяга, складывающаяся торможением колес летательного аппарата.
В зависимости от типа реверсора, для перенаправления холодного потока могут использоваться различные средства.
Из уровня техники известен задний узел гондолы турбореактивного двигателя, содержащий:
капот;
веретенообразную внутреннюю конструкцию, по меньшей мере задняя часть которой выполнена в виде круглого канала с возможностью осевого сдвига между рабочим положением, в котором она закрывает собой газогенератор турбореактивного двигателя и вместе с указанным капотом образует кольцевой канал для холодного воздуха, и положением техобслуживания, находящимся ниже по потоку от указанного рабочего положения.
Термин «веретенообразная» означает, что диаметр центральной области внутренней конструкции больше диаметра переднего и заднего ее концов.
Термин «круглый канал», широко применяемый при конструировании гондол летательных аппаратов, означает, что соответствующая секция (в данном случае - нижняя по потоку часть внутренней конструкции) охватывает самолетный газогенератор по существу по всей окружности.
В противоположность этому, термин «полукруглый канал» означает секцию, охватывающую лишь половину окружности газогенератора (для этого применяется также термин «продольно-разрезанный»).
Понятно, что в случае использования секции в виде «круглого канала» доступ к газогенератору можно получить лишь за счет осевого смещения указанной секции.
На практике вследствие изогнутой формы газогенератора существует опасность, что внутренняя конструкция в виде «круглого канала» будет упираться в газогенератор во время сдвига из рабочего положения в положение техобслуживания: то есть сдвиг указанной внутренней конструкции вниз по потоку ограничен, соответственно, доступ к некоторым секциям газогенератора возможен лишь при наличии на них эксплуатационных лючков.
Для устранения указанного недостатка было предложено разделить внутреннюю конструкцию на две части - сдвижную нижнюю по потоку часть и открывающуюся на шарнирах верхнюю по потоку часть. Такая конструкция описана, например, в заявке FR 2916426.
Помимо преимуществ, такое решение имеет некоторые недостатки.
Во-первых, конструкция нижнего по потоку капота двигателя зависит от наружного подвижного капота гондолы, в частности при использовании гондолы с реверсором тяги. Дело в том, что, поскольку наружный капот прикреплен к внутреннему капоту приводными тягами перегораживающих створок реверсора тяги, их кинематические схемы тесно связаны друг с другом.
Такая взаимосвязь несущей конструкции капотов двигателя и положения капотов на двигателе, вследствие дифференциальных перемещений пилона с двигателем, обуславливает высокую степень риска, что соединительная направляющая конструкция станет источником неблагоприятных изменений конструкций вследствие вызванной таким расположением статической неопределимости.
Для запирания в нижней части капотов турбореактивного двигателя требуется предусматривать сложные вырезы и соединительные фиксаторы.
Задачей изобретения является создание заднего узла гондолы вышеописанного типа, в котором были бы устранены указанные недостатки, в частности - создание равномерно нагруженной конструкции с сохранением при этом беспрепятственного доступа к турбореактивному двигателю при проведении работ по техобслуживанию.
Для решения указанной задачи предлагается задний узел гондолы турбореактивного двигателя, содержащий наружный капот и веретенообразную внутреннюю конструкцию, причем указанная внутренняя конструкция содержит по меньшей мере одну нижнюю по потоку часть и одну верхнюю по потоку часть, каждая из которых подвижно установлена с возможностью перемещения между рабочим положением, в котором указанные части соединены друг с другом, тем самым закрывая собой газогенератор указанного турбореактивного двигателя и образуя с указанным наружным капотом кольцевой канал для холодного воздуха, и по меньшей мере одним положением техобслуживания, в котором указанные части отделены друг от друга с обеспечением доступа к газогенератору; при этом нижняя по потоку часть установлена подвижно с возможностью осевого сдвига, при этом верхняя по потоку часть подвижна за счет раскрытия в наружном направлении по меньшей мере одной створки, причем нижняя по потоку часть и верхняя по потоку часть снабжены зацепляемыми друг с другом соединительными средствами; при этом указанный узел отличается тем, что по меньшей мере одна из указанных верхней по потоку и нижней по потоку частей снабжена шарнирными средствами, имеющими по меньшей мере в одном направлении диапазон перемещения, обеспечивающий не сопровождающееся механическими напряжениями управление и функционирование соответствующей части.
Благодаря этому предлагаемый узел избавлен от рисков статической неопределимости.
В предпочтительном варианте верхнюю и нижнюю по потоку части можно перемещать в соответствующее положение техобслуживания независимо друг от друга.
Кроме того, предпочтительно, чтобы верхняя и нижняя по потоку части были снабжены каждая шарнирными средствами, имеющими по меньшей мере в одном направлении диапазон перемещения, обеспечивающий не сопровождающееся механическими напряжениями управление и функционирование каждой соответствующей части.
Предпочтительно снабдить нижнюю по потоку и верхнюю по потоку части соединительными средствами, которые могут взаимодействовать друг с другом, используя при этом в качестве соединительных средств соединение типа гребень/паз, содержащее по меньшей мере одно по меньшей мере частично круговое кольцо, образующее гребень, выполненный с возможностью взаимодействия с соответствующим пазом другой части.
Предпочтительно снабдить верхнюю по потоку часть по меньшей мере одним средством запирания створки.
Предпочтительно расположить запор по существу в той же плоскости, что и шарниры верхней по потоку части.
Предпочтительно снабдить верхнюю по потоку часть шарнирами, расположив их вверху указанной части, то есть вблизи поверхности соединения с крепежной стойкой.
Предпочтительно также снабдить верхнюю по потоку часть по меньшей мере одним шарниром с каждой стороны от пилона, соединив оба шарнира посредством проходящего насквозь стержня.
Предпочтительно, чтобы стержень не входил в контакт с соседними конструкциями при нахождении верхней по потоку части в рабочем положении.
В альтернативном или дополнительном варианте нижняя по потоку часть связана по меньшей мере с одним направляющим средством, установленным с диапазоном перемещения по вертикали, в частности выше по потоку от указанной нижней по потоку части.
Предпочтительно связать нижнюю по потоку часть по меньшей мере с одним направляющим средством, установленным с обеспечением диапазона поворота, в частности ниже по потоку от указанной нижней по потоку части.
Диапазон поворота может реализовываться в по существу продольной плоскости и/или в поперечной плоскости.
Кроме того, предпочтительно связать нижнюю по потоку часть по меньшей мере с одним направляющим средством, установленным под наклоном к по существу продольной оси узла.
Предпочтительно, чтобы направляющие и шарнирные средства по меньшей мере одной из указанных нижней по потоку части и верхней по потоку части имели рабочую конфигурацию, в которой они имеют минимальный люфт, и конфигурацию техобслуживания, в которой их люфт шире.
Предпочтительно, чтобы направляющий узел обеспечивал диапазон перемещения выше по потоку от нижней по потоку части.
Предпочтительно снабдить направляющие и шарнирные средства по меньшей мере одной из указанных нижней по потоку части и верхней по потоку части центрирующими средствами, в частности штырями.
Предпочтительно снабдить верхнюю по потоку часть и нижнюю по потоку часть по меньшей мере одним средством корректной установки, в частности в виде закраины.
Предпочтительно также в области, видимой обслуживающему персоналу, предусмотреть визуальную индикацию того, что нижний по потоку капот не заперт верхним по потоку капотом.
Кроме того, изобретение относится к гондоле летательного аппарата, отличающейся тем, что она снабжена узлом описанного выше типа.
Ниже изобретение раскрыто более подробно и со ссылками на
сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 - схематический вид предлагаемого заднего узла;
фиг.2 - схематический вид в продольном разрезе узла с фиг.1;
фиг.3 - частичный вид в увеличенном масштабе соединения между верхней по потоку частью узла с фиг.2 и кожухом вентилятора;
фиг.4 - частичный вид в увеличенном масштабе соединения между верхней и нижней по потоку частями узла с фиг.2;
фиг.5 - частичный вид в увеличенном масштабе поперечного разреза в области шарнира верхней по потоку части узла с фиг.1;
фиг.6 - схематический вид средства направления перемещения задней части узла с фиг.1;
фиг.7 - схематический вид средства, обеспечивающего корректную установку, выполненного в виде закраины;
фиг.8 - схематический вид средства центрирования, которым снабжена закраина с фиг.7.
На фиг.1-4 представлены разные виды заднего узла 1 для турбореактивного двигателя 2, в частности содержащего газогенератор 3 и установленный выше по потоку от него вентилятор (на чертеже показан его кожух 5).
Ниже по потоку от кожуха 5 вентилятора закреплена передняя рама 7, позволяющая соединить двигатель 1 с пилоном 9, устанавливаемым под крылом летательного аппарата.
В данной конкретной конструкции передняя рама 7 является по сути несущей, поскольку на нее действует весовая нагрузка узла турбореактивного двигателя 1, а также развиваемые указанным двигателем силы прямой и обратной тяги.
Следует четко понимать, что изобретение никоим образом не ограничивается наличием указанной несущей передней рамы, при этом объем притязаний охватывает также любые иные традиционные средства соединения турбореактивного двигателя 1 с пилоном 9.
С пилоном 9 соответствующими кинематическими средствами (описаны ниже) соединена внутренняя конструкция 11 гондолы, содержащая верхнюю по потоку часть 13 и нижнюю по потоку часть 15 и образующая обтекатель газогенератора 3.
Совместно с наружным капотом (не показан) внутренняя конструкция 11 образует кольцевой канал для холодного воздуха, позволяющий направлять поток холодного воздуха, созданный вентилятором, вниз по потоку гондолы.
В зависимости от вида гондолы, наружный капот может содержать средства реверса тяги, содержащие в общем случае набор створок, приводимых в движение соединительными тягами при перемещении наружного капота относительно внутренней конструкции 11. Принцип действия реверсора тяги не является предметом настоящей заявки и хорошо известен специалистам в данной области.
По традиции, с кожухом 5 вентилятора соединена через верхнюю по потоку часть 13 внутренняя конструкция 11, для чего использовано соединение гребень 25а/паз 27b (см. фиг.2 и 3), относящееся, соответственно, к верхней по потоку части 13 и к кожуху 5. Разумеется, что возможно и обратное расположение или использование других соединительных средств.
Как показано, в частности, на фиг.2 и 4, примыкающие края верхней по потоку части 13 и нижней по потоку части 15 внутренней конструкции 11 снабжены взаимодополняющими соединительными средствами типа паз 27b/гребень 25b.
Указанные соединения можно дополнительно снабдить по меньшей мере одной уплотнительной прокладкой (не показана).
Соединительные средства 25, 27 обеспечивают фиксацию по осевому направлению верхней и нижней по потоку частей 13, 15 как друг относительно друга, так и относительно кожуха 5 вентилятора.
Нижняя по потоку часть 15 установлена на пилоне 9 с возможностью смещения, что обеспечено рельсовыми направляющими средствами, условно обозначенными позицией 31 на фиг.2.
Верхняя по потоку часть 13 содержит по существу две створки, открываемые наружу, то есть в направлении от газогенератора 3, путем поворота вокруг соответствующих осей, которые по существу параллельны рельсовым направляющим 31 или вверху верхней по потоку конструкции, в состав которой входит часть боковой поверхности пилона (площадка) или на площадке и задней поверхности соединения.
В рабочем положении обе створки закрыты и заперты средствами запирания, которые предпочтительно расположить в нижней части (то есть, напротив пилона 9) и предпочтительно в той же плоскости, что и шарниры 131 створок. Такое запирание предназначено также для предварительного напряжения дверей вблизи полос крепления, что позволяет добиться оптимальной конструктивной прочности.
Описанный вариант конструкции верхней по потоку части 13 отличается от конструкции нижней по потоку части 15 типа «круглый канал» (определение который дано выше при описании уровня техники), то есть конструкции, охватывающей газогенератор 3 по существу по всей его окружности.
В целом управление передней частью 13 и задней частью 15 осуществляют следующим образом.
Сначала раскрывают наружу обе створки верхней по потоку части 13 внутренней конструкции 11.
При этом для удержания створок в раскрытом положении между двумя нижними краями створок можно установить сервисную распорку.
Раскрытие створок позволяет вывести гребни 27b указанных двух створок из паза 25b соответствующей формы, выполненного в нижней по потоку части 15 внутренней конструкции 11.
С этого момента можно смещать нижнюю по потоку часть 15 вниз по потоку от газогенератора 3, при этом обе створки остаются раскрытыми.
Таким образом, в описываемом состоянии техобслуживания обеспечена возможность доступа как к нижней по потоку области газогенератора 3, так и к значительной части его верхней по потоку области.
В соответствии с изобретением шарниры по меньшей мере либо задней по потоку части 15, либо передней по потоку части 13 имеют диапазон перемещения по меньшей мере в одном направлении, что обеспечивает ненапряженное управление и функционирование соответствующей части.
Фиг.5-6 иллюстрируют примеры конструктивного решения шарниров соответственно верхней и нижней по потоку частей 13, 15.
На фиг.5 показан пример поворотного крепления створки верхней по потоку части 13 посредством шарнира 131.
В одном из предпочтительных вариантов шарниры 131 расположены вблизи пилона 9.
В этом случае, как проиллюстрировано примером, верхняя по потоку часть 13 находится в области соединительной площадки 132 с пилоном 9. Соединительная площадка является выступающей частью панели верхней по потоку части, предназначенной для продолжения пилона 9 до цилиндрической части, называемой также барабаном, и для обеспечения непрерывности линий обтекания. Разумеется, что там, где пилон имеет достаточную длину, верхняя по потоку часть 13 будет выполнена без площадки и будет содержать только барабан.
Следует отметить, что шарнирная ось не обязательно параллельна по существу продольной оси гондолы.
Согласно изобретению шарниры 131 должны обеспечивать возможность поворота без механических напряжений.
При этом допуски на обработку, обусловленные различиями расширения компонентов и движений, а также уменьшенным расстоянием между первой шарнирной точкой и местом крепления верхнего по потоку капота 13 внутренней конструкции 11 на кожухе 5 вентилятора, делают необходимым наличие специальной управляющей кинематической схемы.
Для данного случая на примере с фиг.5 показано решение, в котором возможность центрировать и удерживать конструкцию 11 относительно пилона 9 обеспечена за счет установки соединительного стержня 133, проходящего сквозь указанный пилон 9 и соединяющего два шарнира 131 по обе его стороны.
При этом между верхним по потоку капотом 13 и пилоном 9 предусмотрен люфт 134, величина которого, однако, минимизирована в целях обеспечения оптимальных аэродинамических показателей. Внутренняя часть капота 13 изолирована от течения вторичного потока уплотнительными средствами (не показаны). Кроме того, между соединительным стержнем и каналом под проход соединительного стержня в пилоне 9 предусмотрен люфт 135.
При закрытом состоянии верхней по потоку части 13 шарнирный узел и соединительный стержень 133 свободны, то есть не имеют осевого или вертикального контакта с пилоном 9. Когда же верхняя по потоку часть 13 раскрыта, канал под проход соединительного стержня 133 служит опорой соединительного стержня 133.
Сходным образом задняя по потоку часть 15 снабжена шарниром, обеспечивающим функционирование без механических напряжений.
Заднюю по потоку часть 15 центрируют и устанавливают в нужное положение посредством накладки, предусмотренной на верхней по потоку части 13. Допуски на обработку, обусловленные различиями расширения компонентов и движений, а также уменьшенным расстоянием между первой точкой крепления направляющей на пилоне 9 и местом крепления нижней по потоку части 15 внутренней конструкции 11 на верхней по потоку части 13, делают необходимым создание специальной конструкции скользящей системы.
С этой целью в изобретении, как показано на фиг.6, предусмотрена система 151 направляющих 152, позволяющая направлять ход заднего капота без механических напряжений.
Решение с фиг.6 позволяет предотвратить образование напряжений в конструкциях при использовании.
С этой целью осевое положение задано ползуном нижней по потоку части 15 соответствующей направляющей 152 направляющей системы 15, при этом вертикальное положение задано путем центрирования соединительной поверхности накладки, установленной на верхней по потоку части 13 в области ее соединения с нижней по потоку частью 15. Верхняя по потоку часть направляющего узла 151 свободно установлена по меньшей мере на одной опоре, встроенной в неподвижную конструкцию летательного аппарата, такую как пилон 9.
Если точнее, направляющий узел 151 закреплен выше по потоку на пилоне 9 посредством верхних по потоку опор 155, снабженных проушинами с продолговатым отверстием, обеспечивающим направляющей опорной конструкции 151 диапазон перемещения по вертикали.
Ниже по потоку направляющий узел 151 предпочтительно соединить посредством центральной точки 154 с неподвижной конструкцией летательного аппарата (пилон 9). В этой точке обеспечена возможность свободного движения вокруг соответствующей оси поворота. Использование шарового соединения позволяет получить дополнительную степень подвижности в вертикальной поперечной плоскости.
Фиг.6 иллюстрирует вариант, в котором соединительные элементы 155, 154 установлены на пилоне. Разумеется, что возможно и обратное расположение, и соединительные элементы 154, 155 можно установить и на направляющем узле 151.
Следует также отметить, что вместо системы с рельсовыми направляющими можно использовать и другие конструкции. Кроме того, можно использовать скользящие или роликовые контакты.
Между указанными двумя направляющими можно добавить соединительные поперечины, в частности напротив конструкции ползунов, установленной на нижнем по потоку капоте двигателя, что позволит реагировать на все усилия, стремящиеся раскрыть конструкцию.
Направляющую систему 151 можно расположить не параллельно продольной оси гондолы, то есть обеспечить угловую конфигурацию относительно указанной оси. После раскрытия верхней по потоку части 13 опорная конструкция 151 может оставаться непараллельной или принимать по существу параллельное положение. Это позволяет еще больше снизить напряжения, которые могут возникнуть при смещении нижней по потоку части 15.
Предпочтительно обеспечить возможность нескольких вариантов конфигурации направляющей системы. В частности, в рабочей конфигурации в направляющей системе в общем случае должен быть предусмотрен минимальный или «рабочий» люфт между рельсом и ползуном, при этом в раскрытом положении больший люфт позволит облегчить монтаж и скольжение.
Для облегчения монтажа и разборки внутренней конструкции 11 можно, в частности, предусмотреть следующее:
- задать профиль верхней по потоку части 13 таким образом, чтобы исключить необходимость в разборке внутренней конструкции 11 на несколько частей для установки на направляющем узле 151, что обусловлено взаимодействием с компонентами турбореактивного двигателя 2; такое профилирование не обязательно выполнять в одной плоскости;
- предпочтительно, чтобы направляющий узел 151 позволял сдвигать внутреннюю конструкцию 11 для получения при необходимости доступа для разборки первого кожуха, а также возможности отсоединения компонентов, установленных на указанной внутренней конструкции 11, которые могли бы препятствовать указанному первому кожуху;
- можно снабдить направляющий узел 151 нижними по потоку съемными ограничителями хода.
Как дополнительный вариант, предпочтительно предусмотреть систему, обеспечивающую закрывание между передней частью 13 и задней частью 15.
С этой целью, чтобы предотвратить закрывание верхней по потоку части 13 без учета состояния нижней по потоку части 15, в частности неполного закрытия, предпочтительно предусмотреть компонент, обеспечивающий корректную установку. Как показано на фиг.7, такой компонент можно выполнить в виде закраины 28.
В рассматриваемом примере по меньшей мере одна закраина 28 установлена на пазовом кольце, образующем канавку 27. Длина закраины 28 зависит от расстояния, выбранного между двумя частями 13, 15 внутренней конструкции 11, которое определяют на глаз и для которого компонент, обеспечивающий корректную установку, уже не требуется.
Закраину 28 можно выполнить сплошной или прерывистой, локальной или многосложной.
Кроме того, можно предусмотреть средства взаимного центрирования верхней по потоку части 13 и нижней по потоку части 15. Один из примеров изображен на фиг.8 и представляет собой установочный штырь 30 с возможностью взаимодействия с соответствующим отверстием 29 в закраине 28, обеспечивающей корректную установку.
Кроме того, предлагаемую конструкцию можно дополнить средствами, в частности механическими средствами, обеспечивающими визуальную индикацию закрытия и запирания.
Разумеется, что хотя изобретение описано на конкретном примере одного из вариантов осуществления, оно никоим образом не ограничивается описанным вариантом и охватывает все технические эквиваленты раскрытых в описании средств, а также их различных сочетаний в пределах объема изобретения.