ЛИНЕЙНЫЙ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПЕРВОГО И ВТОРОГО ЭЛЕМЕНТОВ ОТНОСИТЕЛЬНО НЕПОДВИЖНОГО ЭЛЕМЕНТА
LINEAR TELESCOPIC ACTUATOR FOR MOVEMENT OF FIRST AND SECOND ELEMENTS RELATIVE TO FIXED ELEMENT

Настоящее изобретение относится к телескопическим линейным исполнительным механизмам для перемещения первого и второго элементов относительно неподвижного элемента, причем эти три элемента могут принадлежать, в частности, реверсивному устройству для гондолы реактивного двигателя, описанному, например, в не опубликованной на данный момент французской патентной заявке, зарегистрированной под номером 06.05512 на имя заявителя и оформленной в данном документе ссылкой.
Самолет приводится в движение несколькими реактивными двигателями, каждый из которых помещается в гондоле, в которой имеется также ряд вспомогательных исполнительных устройств, поддерживающих его работу и обеспечивающих выполнение различных функций при работающем и остановленном двигателе. Эти вспомогательные исполнительные устройства включают, среди прочего, систему механического привода реверсивного устройства.
Обычно гондола имеет форму трубки, включающей воздухозаборник на входе в двигатель, среднюю часть, окружающую вентилятор, и выходной отсек, в котором помещается устройство для реверсирования тяги и который окружает камеру сгорания реактивного двигателя; в конце его обычно находится сопло, выход из которого является выходом из реактивного двигателя.
В современных гондолах могут размещаться двухконтурные реактивные двигатели, в которых вращающиеся лопасти вентилятора создают поток горячего воздуха (так называемый первичный поток) из камеры сгорания реактивного двигателя и поток холодного воздуха (вторичный поток), проходящий по кольцевому каналу снаружи реактивного двигателя, так называемой рубашке, образованной между обтекателем реактивного двигателя и внутренней стенкой гондолы. В результате из двигателя в задней части гондолы исходят два воздушных потока.
Реверсивное устройство предназначено для того, чтобы увеличить эффективность торможения при посадке самолета, изменив направление по крайней мере части тяги, создаваемой реактивным двигателем. На этом этапе реверсивное устройство перекрывает рубашку с потоком холодного воздуха и направляет его к передней части гондолы, создавая тем самым обратную тягу, которая добавляется к тормозному усилию в колесах самолета.
Средства, используемые для такого изменения направления холодного воздуха, различны в реверсивных устройствах различных типов. Однако в любом случае конструкция реверсивного устройства включает передвижные створки, которые могут быть перемещены из выдвинутого положения, в котором они открывают в гондоле проход для отклоненного потока, во втянутое положение, в котором они закрывают этот проход, и обратно. Эти створки могут отклонять поток воздуха непосредственно или приводить в действие другие приспособления для его отклонения.
В реверсивном устройстве с решетками, известном также под названием каскадное реверсивное устройство, изменение направления воздушного потока осуществляется посредством отклонения решеток, а функция створок сводится лишь к смещению, в результате которого эти решетки открываются или закрываются и которое выполняется по продольной оси существенно параллельно к оси гондолы. Дополнительные блокирующие заслонки, приводимые в движение при смещении створок, обычно используются для перекрывания потока воздуха, выходящего из решеток в рубашку, что позволяет оптимизировать направление холодного воздуха.
Помимо выполнения функции реверсирования тяги смещающиеся створки, находящиеся в задней части гондолы, своим выходным фрагментом образуют сопло, через которое выходят потоки воздуха. Это сопло может дополнять основное сопло, по которому идет горячий воздух, и называется вторичным соплом.
В документе FR 06.05512 рассматриваются вопросы адаптации геометрии сопла к различным этапам полета, в частности к взлету и посадке самолета.
В этом документе FR 06.05512 описано (см. Фиг.1 и 2 прилагаемых чертежей) реверсивное устройство, включающее, с одной стороны, решетки 11 для отклонения по крайней мере части воздушного потока из реактивного двигателя, и с другой стороны, по меньшей мере одну створку 10, которая поступательно перемещается в направлении существенно вдоль гондолы и может попеременно переходить из закрытого положения, в котором обеспечивается аэродинамическая непрерывность гондолы и отклоняющие решетки 11 закрыты, в открытое положение, в котором открывается проход в гондоле и оказываются открытыми отклоняющие решетки 11.
Передвижная створка 10 включает наружную часть 10а и внутреннюю часть 10b, которые могут перемещаться поступательно и присоединены к исполнительному телескопическому цилиндру 30, который может перемещать их в продольном направлении, как показано на Фиг.2. Наружная часть 10а (сторона створки 10, обращенная по направлению воздушного потока) формирует сопло, через которое выходят потоки воздуха.
Благодаря тому, что передвижная створка 10 разделена на внутреннюю часть 10b и наружную часть 10а, которые могут перемещаться по крайней мере частично независимо друг от друга, оказывается возможным адаптировать относительное расположение наружной части 10а и внутренней части 10b к условиям полета, меняя геометрию сопла, образованного передвижной створкой 10, посредством изменения длины внутренней аэродинамической линии передвижной створки 10, как в закрытом положении передвижной створки 10 (когда она закрывает отклоняющие решетки 11), так и в ее открытом положении.
Телескопический цилиндр 30 включает первый шток 30b для перемещения внутренней части 10b и второй шток 30а, который может поступательно двигаться внутри первого штока 30b, перемещая наружную часть 10а створки. Внутренняя часть 10b крепится к первому штоку 30b с помощью продолговатых проушин 32, которые располагаются с обеих сторон штока 30b, что позволяет уменьшить свес точки крепления и избежать статической неопределимости при расположении на одной оси трех точек крепления цилиндра 30: к неподвижной передней панели, к наружной 10а и внутренней 10b частям передвижной створки.
Это решение пригодно для пневматического или гидравлического цилиндра, обладающего достаточной мощностью, чтобы компенсировать паразитное трение, которое может возникнуть между двумя цилиндрическими штоками 30а и 30b из-за нарушений соосности.
С другой стороны, для силового цилиндра с электрическим приводом паразитное трение может иметь нежелательный эффект, так как необходимость наращивания мощности для преодоления этого трения ведет к увеличению размеров электродвигателя, управляющего этим цилиндром, что сказывается на массе, габаритах и, как следствие, на стоимости оборудования.
Кроме того, цилиндрам двунаправленного действия в целом свойственны определенные проблемы при срабатывании. Поскольку второй шток перемещается относительно корпуса цилиндра, исполнительные приспособления оказывается трудно разместить в корпусе, а потому второй шток обычно снабжается собственным двигателем, который, таким образом, тоже перемещается.
В настоящем изобретении ставится цель избежать этих недостатков, предложив телескопический линейный исполнительный механизм, являющийся простым, компактным и легким, который может допускать внутреннее размещение исполнительных приспособлений и обеспечивает устойчивость к отклонениям от общей оси точек крепления к неподвижному элементу и первому и второму элементам, которые перемещаются независимо относительно этого неподвижного элемента.
Эта цель достигается в предмете изобретения, которым является телескопический линейный исполнительный механизм для перемещения первого и второго элементов относительно неподвижного элемента, включающий корпус, который прикреплен к неподвижному элементу и используется как гильза для штока, вращательное движение которого заблокировано и который может быть приведен в поступательное движение приводным валом, который соединен с приводом вращательного движения, причем первый шток прикреплен одним своим концом к первому перемещаемому элементу,
отличающийся тем, что первый шток несет второй шток, установленный вдоль общей оси, и к одному концу которого прикреплен второй перемещаемый элемент, причем вращательное движение второго штока может быть заблокировано, и он может быть приведен в поступательное движение вторым приводным валом, который проходит через корпус и соединен с приводами вращательного движения.
Таким образом, благодаря тому, что приводной вал второго штока проходит через первое колено исполнительного механизма, появляется возможность перегруппировать исполнительные детали двух штоков исполнительного механизма в корпусе последнего. Это также дает возможность, например, приводить в движение оба штока от одного двигателя.
Преимущество достигается в том случае, если вал второго штока дополнительно разделен на первый участок и второй участок, соединенные с помощью кинетического соединения. Дополнительное преимущество достигается в том случае, если кинетическое соединение представляет собой шаровой шарнир.
Так, за счет разделения второго приводного вала на два участка, соединенных шаровым шарниром, во втором штоке оказываются возможными бóльшие допуски по соосности с первым штоком. При этом шаровой шарнир позволяет полностью передавать вращательное движение от первого участка приводного вала к его второму участку, даже при отсутствии их полной соосности.
Преимущество достигается в том случае, если второй шток опирается на радиальные и осевые направляющие, обладающие свойствами шарового шарнира.
Еще одно преимущество достигается, если один конец первого штока образует полый вал, по которому направляется поступательное перемещение второго штока.
Предпочтительно, чтобы второй приводной вал можно было приводить во вращательное движение через передачу путем вращения полого вала, по которому может осуществляться поступательное движение второго вала, что позволяет обеспечить одновременное выдвижение или втягивание первого штока, сохраняя при этом вращение вала.
Предпочтительно, чтобы у передаточных валов были электрические приводы.
Кроме того, предпочтительно, чтобы штоки приводились в поступательное движение посредством передачи винт-гайка.
Настоящее изобретение относится также к реверсивному устройству для гондолы реактивного двигателя, которое включает, с одной стороны, приспособление для отклонения по крайней мере части воздушного потока в реактивном двигателе, и, с другой стороны, по меньшей мере одну створку, которая поступательно перемещается в направлении, существенно параллельном продольной оси гондолы, и может попеременно переходить из закрытого положения, в котором обеспечивается аэродинамическая непрерывность гондолы и отклоняющее приспособление закрыто, в открытое положение, в котором открывается проход в гондоле и оказывается раскрытым отклоняющее приспособление, причем передвижная створка включает по меньшей мере одну наружную часть и по меньшей мере одну внутреннюю часть, которые могут перемещаться поступательно; данное устройство отличается тем, что содержит также исполнительный механизм согласно настоящему изобретению, который обеспечивает движение частей створок независимо друг от друга или совместно в направлении существенно вдоль гондолы.
Реализация изобретения может быть лучше понята из приведенного ниже подробного описания, рассматриваемого вместе с прилагаемыми чертежами.
На Фиг.1 (к которой уже были даны комментарии) схематически представлена деталь продольного разреза известного реверсивного устройства, снабженного передвижной створкой, которая разделена на внутреннюю часть и наружную часть, перемещаемые относительно друг друга.
На Фиг.2 (к которой уже были даны комментарии) представлен телескопический пневматический или гидравлический цилиндр для приведения в движение внутренней и наружной частей створки известной конструкции в ходе работы реверсивного устройства с изменяемой геометрией сопла, изображенного на Фиг.1.
На Фиг.3 схематически представлен пример реализации телескопического линейного исполнительного механизма согласно изобретению, который может быть применен в реверсивном устройстве, проиллюстрированном на Фиг.1 и 2, для перемещения внутренней и наружной частей передвижной створки.
На Фиг.4а-4е представлены виды, аналогичные Фиг.3, которые иллюстрируют различные рабочие положения этого телескопического линейного исполнительного механизма.
На Фиг.5 представлен вариант реализации исполнительного механизма, показанного на Фиг.3, 4а-4е, характеризующегося наличием разрыва во втором приводном вале и использованием шарнира равных угловых скоростей.
Телескопический линейный исполнительный механизм, представленный на Фиг.3, позволяет перемещать первый элемент - в данном случае внутреннюю часть 10b створки на Фиг.1 и 2 - и второй элемент - в данном случае наружную часть 10а створки - относительно неподвижного элемента, в данном случае относительно неподвижной передней панели 102 реверсивного устройства.
Исполнительной механизм включает корпус 101 в общем случае трубчатой формы, который может быть прикреплен к неподвижной передней панели 102 карданным шарниром 103.
Трубка 106, образующая первый шток телескопического исполнительного механизма, может быть прикреплена одним своим концом через карданный шарнир 108 к внутренней части 10b и может перемещаться в осевом направлении, но при этом ее вращательное движение заблокировано карданным шарниром 108.
Ходовой винт 104 шариковинтовой передачи может совершать вращательное движение в трубке, внутренняя резьба которой сопрягается с наружной резьбой этого винта 104.
Первый электропривод 107 приводит во вращательное движение ходовой винт 104, чтобы выдвигать трубку 106 из корпуса 101 и втягивать ее в этот корпус.
В ходовом винте 104 установлен с возможностью вращательного перемещения трубчатый ползун 111.
Первый шток 112, закрепленный в полом валу 106 с возможностью осевого поступательного перемещения, может совершать осевое поступательное перемещение в трубчатом ползуне 111.
Второй электропривод 113 приводит во вращательное движение ползун 111.
Трубка 117, образующая второй шток телескопического исполнительного механизма, закреплена одним своим концом 118 на наружной части 10а створки и способна совершать поступательное движение, но при этом ее вращательное движение заблокировано.
На Фиг.4а-4с показаны три рабочих положения исполнительного механизма при прямой тяге, когда трубка 106 втянута.
На Фиг.4а показано положение, в котором трубка 117 полностью втянута. При этом сопло имеет минимальное сечение.
Частичное выдвижение трубки 117 на Фиг.4b позволяет увеличить сечение сопла по сравнению с минимальным, что соответствует очередному этапу полета.
На следующем этапе полета полное выдвижение трубки 117 позволяет увеличить сечение сопла до максимума (см. Фиг.4с).
На Фиг.4d и 4е представлены два рабочих положения при реверсировании тяги, когда полый вал 106 полностью выдвинут.
При этом синхронизация выдвижения или втягивания трубки 117 и полого вала 106 на нескольких параллельных телескопических исполнительных механизмах наподобие описанных выше легко осуществляется посредством системы шлангов (не показана) или электрического управления.
На Фиг.5 представлен цилиндр согласно изобретению, в котором первый шток 112 продолжен через кинетическое соединение 116 вторым участком приводного вала 115, который также приводится во вращательное движение и способен приводить в поступательное движение через гайку трубку 117. Такое усовершенствование делает возможным небольшое угловое отклонение в исполнительном механизме между первым штоком и вторым штоком, а потому обеспечивает устойчивость к отклонениям движущихся элементов от общей оси.
В частности, шаровой шарнир 116 включает сферический роликоподшипник, установленный между валами 112 и 115. Этот шаровой шарнир позволяет передавать второму участку вала 115 вращательное движение, сообщенное первому штоку 112 ползуном 111, допуская при этом отклонения от общей оси точек крепления 118, 103 и 108.
Как было указано, исполнительные механизмы согласно изобретению предназначены, в частности, для приведения в действие частей створки реверсивного устройства. Разумеется, в зависимости от размера перемещаемой створки может быть необходимым использовать один или более исполнительных механизмов. В том случае, когда используются несколько исполнительных механизмов, два штока могут быть синхронизированы с другими исполнительными механизмами, например, путем электрической синхронизации разных двигателей или же за счет использования одного двигателя для первых штоков и другого двигателя для вторых штоков, причем мощность каждого из двигателей будет передаваться соответствующим штокам гибкими валами и аналогичными подходящими средствами.
Отметим также, что в описанной реализации каждый из валов исполнительного механизма приводился во вращение отдельным электрическим двигателем. Разумеется, возможет вариант, в котором один электрический двигатель будет приводить во вращение оба вала независимо друг от друга или одновременно.
Хотя изобретение было описано на конкретном примере реализации, совершенно очевидно, что оно не ограничивается этим примером и включает в себя все технические эквиваленты описанных приспособлений и их комбинации, если они заключены в рамки настоящего изобретения.