ЗАМКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВОЗДУХОЗАБОРНИКА ГОНДОЛЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
TURBOJET NACELLE AIR INTAKE LOCK SYSTEM

Настоящее изобретение относится к замковой системе для сдвижной конструкции воздухозаборника, которой оборудована гондола турбореактивного двигателя.
Самолет приводится в движение одной или несколькими тяговыми установками, содержащими турбореактивный двигатель, заключенный в трубчатую гондолу. Каждая тяговая установка присоединена к самолету пилоном, расположенным, как правило, под крылом или на фюзеляже.
В конструкции гондолы, как правило, имеется воздухозаборник перед двигателем, центральный отсек, окружающий вентилятор турбореактивного двигателя, и хвостовой отсек, который окружает камеру сгорания турбореактивного двигателя и в котором заключены средства реверса тяги.
Воздухозаборник имеет, во-первых, губу, которая предназначена создавать наилучшие условия для сбора и подачи к турбореактивному двигателю воздуха, необходимого для питания вентилятора и внутреннего компрессора турбореактивного двигателя, а во-вторых - конструкцию, к которой прикреплена губа и которая предназначена направлять воздух к крыльчатке вентилятора, причем указанная конструкция содержит наружную обшивку и внутреннюю акустическую панель. Узел в сборе установлен перед корпусом вентилятора, относящимся к центральному отсеку гондолы.
Конструкция центрального отсека окружает вентилятор и обычно подразделяется на внутреннюю стенку, образующую корпус вентилятора, и наружную стенку в форме съемных капотов, которые установлены с возможностью поворота вокруг продольной оси и образуют шарнирную петлю в ее верхней точке (на 12 часов воображаемого циферблата). Поворот капотов открывает доступ внутрь гондолы.
Стыки перечисленных деталей (подвижных капотов, корпуса, губы воздухозаборника, наружной обшивки, акустической панели) образуют множественные разрывы аэродинамического профиля в силу наличия смещений и зазоров между ними, неизбежно возникающих при их соединении. Кроме того, подвижные капоты подвешены на петлях, также порождающих аэродинамические возмущения.
Одно из решений в части сглаживания аэродинамического профиля наружной поверхности гондолы раскрыто в неопубликованных французских патентных заявках №06/08599 и №07/01256.
Это решение заключается в объединении губы воздухозаборника в моноблок с наружной обшивкой, включающей в себя целиком или частично капот, окружающий корпус вентилятора, в результате чего образуется конструкция из единственной детали. Вся эта стенка целиком установлена с возможностью сдвига.
В неопубликованной французской патентной заявке №07/03699 описана ручная замковая система для такой конструкции воздухозаборника и связанная с ней ручная система, облегчающая сдвиг.
В гондоле турбореактивного двигателя, оборудованной такой сдвижной конструкцией, когда последняя находится в закрытом положении, внутренний край губы воздухозаборника входит в контакт с областью, расположенной перед внутренней стенкой конструкции воздухозаборника, обычно представляющей собой акустическую панель.
В своем перемещении сдвижная структура направляется и опирается на неподвижную конструкцию, содержащую внутреннюю стенку воздухозаборника, с помощью множества рельсов.
Стык между губой воздухозаборника и акустическим кожухом герметизирован стыковочной системой и усилен системой центрующих штифтов, расположенных по его периметру, что позволяет повысить сопротивление радиальным нагрузкам.
Блокировка продольного движения подвижной конструкции производится преимущественно путем крепления ее винтами к неподвижной конструкции в области, расположенной вблизи монтажного стыка между акустическим кожухом и корпусом вентилятора.
То есть, такая замковая система требует значительного количества крепежных средств, сборка и разборка которых трудоемка и отнимает много времени.
Кроме того, особо важен стык между губой воздухозаборника и внутренней акустической панелью, поскольку он должен как можно меньше нарушать гладкость внутреннего аэродинамического профиля гондолы. При этом необходимо исключить деформацию в этом стыке под действием нагрузок на воздухозаборник или внутреннюю акустическую панель.
Также известна ручная замковая система, которая предусматривает защемление подвижной конструкции на конце ее хода за рукоятку. Этот прием позволяет избежать длительной и трудоемкой сборки/разборки, которая требуется в случае фиксации болтами. Однако такая система несовместима с механизированным приводом подвижной конструкции, поскольку функции ручного привода и запирания взаимосвязаны. Также нетрудно видеть, что регулировка и динамометрическая настройка болтов также трудоемка и отнимает много времени.
По этой причине требуется такая замковая система для подобной подвижной конструкции, которая частично или полностью решала бы перечисленные проблемы.
С этой целью в рамках настоящего изобретения предлагается гондола турбореактивного двигателя, содержащая:
- конструкцию воздухозаборника, предназначенную направлять поток воздуха к вентилятору турбореактивного двигателя;
- конструкцию центрального отсека, которая окружает вентилятор и к которой конструкция воздухозаборника пристыкована таким образом, чтобы получить гладкий аэродинамический профиль;
причем конструкция воздухозаборника содержит:
- во-первых, по меньшей мере одну внутреннюю панель, которая присоединена к конструкции центрального отсека и образует вместе с ней неподвижную конструкцию гондолы;
- во-вторых, по меньшей мере продольно ориентированную наружную панель, разъемно прикрепленную к неподвижной конструкции и включающую в себя губу воздухозаборника, образуя тем самым съемную конструкцию воздухозаборника;
причем гондола отличается тем, что
съемная конструкция воздухозаборника снабжена по периметру замковыми средствами блокировки, каждое из которых содержит по меньшей мере один электромагнитный замок, установленный на внутренней панели или на губе воздухозаборника, предназначенный для взаимодействия с ответными средствами фиксации, установленными, соответственно, на губе воздухозаборника или на внутренней панели.
Таким образом, можно несложным путем получить весьма прочный стык между конструкцией воздухозаборника и внутренней панелью, способный противостоять деформирующим напряжениям, оборудовав его отдельными замковыми средствами, которыми легко управлять дистанционно.
Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, замковые средства содержат крюк, предпочтительно трехзвенный.
Согласно второму варианту осуществления, крюк установлен с возможностью вращения.
Предпочтительно, ответные средства фиксации представляют собой прямоугольный загиб. Также желательно, чтобы загибы были выполнены на краю губы воздухозаборника или на внутренней панели.
Предпочтительно, чтобы внутренняя панель или губа воздухозаборника имела по меньшей мере один центрующий штифт, предназначенный взаимодействовать с ответным отверстием, соответственно, в губе воздухозаборника или внутренней панели.
Согласно первой альтернативе, центрующий штифт установлен с возможностью поворота, а его головка выполнена в форме замочного клина, который можно переводить попеременно между открытым положением, в котором головку можно вывести из ответных средств фиксации, и запертым положением, в котором головка упирается в ответные средства фиксации и ее нельзя оттуда вывести.
Согласно второй альтернативе, центрующий штифт установлен с возможностью вращения и на нем имеется наружная резьба, предназначенная для взаимодействия с внутренней резьбой ответного отверстия. Желательно, чтобы нарезное отверстие было оборудовано шариковинтовой системой.
Желательно, чтобы в центровочном штифте имелось поперечное отверстие, которое может служить ответным средством фиксации.
Согласно еще одной альтернативе, замковые средства представляют собой дистанционно управляемый электромагнитный замок.
Согласно еще одному варианту осуществления, замковые средства управляются вручную, но дистанционно посредством тросовой или карданной передачи.
Желательно централизовать управление замковыми средствами.
Также желательно, чтобы орган управления представлял собой рукоятку, предпочтительно убираемую, посредством которой можно разблокировать движение конструкции воздухозаборника. Желательно, чтобы электромагнитные задвижки были оснащены по меньшей мере одним средством для определения того, находятся ли они в открытом или в закрытом положении.
Желательно предусмотреть возможность регулировки предварительного усилия замковых средств.
Осуществление настоящего изобретения станет яснее из нижеследующего подробного описания в связи с прилагаемыми чертежами.
Фиг.1 схематически показывает часть конструкции воздухозаборника заявляемой гондолы в закрытом положении.
Фиг.2 схематически показывает часть конструкции воздухозаборника с фиг.1 в открытом положении.
Фиг.3 увеличенное схематическое изображение трехзвенного крюка в запертом положении.
Фиг.4 увеличенное схематическое изображение крюка с фиг.3 в открытом положении.
Фиг.5 схематически показывает способ блокировки поворотом крюка, причем крюк находится в открытом положении.
Фиг.6 показывает поворотный крюк с фиг.5 в запертом положении.
Фиг.7 показывает способ блокировки поворотом штифта с головкой в форме замочного клина, причем штифт находится в открытом положении.
Фиг.8 показывает штифт с фиг.7 в запертом положении.
Фиг.9 и фиг.10 показывают способ блокировки посредством нарезного поворотного штифта.
Фиг.10-фиг.14 показывают два способа блокировки зацеплением крюка за центрующий штифт, соответственно, с косоугольным крюком и с крюком с выемкой под штифт.
Заявляемая гондола, частично показанная на фиг.1 и фиг.2, представляет собой трубчатый кожух турбореактивного двигателя (не показан) и предназначена для того, чтобы направлять к турбореактивному двигателю поток воздуха, порождаемый внутренним и внешним аэродинамическими профилями, рассчитанными на наилучшую производительность. В ней также заключены различные устройства, обеспечивающие работу турбореактивного двигателя, а также связанные с ним системы, такие как реверсор тяги.
Гондола предназначена для крепления к силовой конструкции самолета, например, к крылу, посредством пилона.
Точнее говоря, гондола конструктивно подразделяется на носовой отсек, образующий воздухозаборник 2, центральный отсек 3 (показан частично) с корпусом 3а, окружающим вентилятор турбореактивного двигателя (не показан), а также хвостовой отсек (не показан), окружающий турбореактивный двигатель и несущий в себе реверсор тяги (не показан).
Воздухозаборник 2 делится на две области: во-первых, губу 2а, которая предназначена создавать наилучшие условия для сбора и подачи к турбореактивному двигателю воздуха, необходимого для питания вентилятора и внутреннего компрессора турбореактивного двигателя, а во-вторых - конструкцию 2b, которая содержит наружную обшивку 20 и внутреннюю панель 21, обычно акустическую.
В существующих гондолах, к которым применимо настоящее изобретение, губа 2а выполнена заодно с наружной панелью 20 и образует с ней единую съемную деталь, а внутренняя панель 21 прикреплена к передней части корпуса 3а вентилятора, относящегося к центральному отсеку 3, посредством крепежных фланцев 4, выполненных заодно с внутренней панелью 21 и корпусом 3а соответственно.
Конструкция воздухозаборника 2 может быть модульной и содержать несколько наружных панелей 20, каждая из которых образует соответствующую часть губы 2а воздухозаборника.
Внутренняя панель 21 выполнена как акустический экран и присоединена через фланцы 4 к корпусу 3а центрального отсека 3. Таким образом, панель 21 представляет собой неподвижную часть конструкции воздухозаборника 2, а на нее съемно устанавливают наружную панель 20, заодно с которой выполнена губа 2а.
Отметим, что возможен вариант, когда наружная панель 20 также включает в себя наружную обшивку центрального отсека или ее часть.
Для этого на каждый из фланцев 4 может быть установлена радиальная окружная переборка 5.
На переборке 5 могут быть установлены устройства для центрирования и вторичные устройства для центрирования, выступающие перпендикулярно к переборке 5 в сторону носа гондолы.
Также отметим, что наружная панель 20 воздухозаборника 2 может выступать за пластину, направляющую клапан, внутренней панели 21 в сторону неподвижной конструкции гондолы 1, вплоть до наружной конструкции реверсора тяги, относящегося к хвостовому отсеку гондолы, и даже перекрывать капоты. В этом случае может быть предусмотрена система болтов для фиксации конструкции воздухозаборника к переборке 5, выполненной заодно с конструкцией корпуса вентилятора или конструкцией перед хвостовым отсеком.
Также отметим, что радиальная окружная переборка 5 может быть установлена непосредственно на корпусе вентилятора, что дало бы максимальную площадь сечения прохода воздухозаборника 2.
Таким образом, согласно уровню техники, наружная панель 20 и выполненная заодно с ней губа 2а составляют съемную деталь, которая предназначена для крепления к неподвижной детали, а именно, к окружной переборке 5.
Внутренние ребра жесткости существующих внутренней и наружной панелей не показаны и зависят от потребной специалисту жесткости.
Конкретнее, съемная конструкция может быть установлена, например, на системе скольжения из множества рельсов или направляющих, распределенных по окружности воздухозаборника 2 и/или корпуса 3а.
Согласно изобретению, съемную конструкцию фиксируют на стыке между губой воздухозаборника и внутренней панелью посредством отдельных замковых средств, содержащих по меньшей мере один крюк 10, в данном случае установленный на внутренней панели 21, предназначенный взаимодействовать с ответными средствами 11 фиксации бугельного типа, которые установлены на губе 2а воздухозаборника.
На фиг.1 и фиг.2 съемная конструкция показана в закрытом и открытом положениях соответственно.
На фиг.3 и фиг.4 показаны в увеличенном виде замковый крюк 10 и взаимодействующий с ним бугель 11. Отметим, что стык между губой 2а и внутренней панелью 21 дополнен центровочными штифтами 21, расположенными по существу при каждом крюке 10 и установленными на окружном бортике 15 внутренней панели 21, и каждый из штифтов взаимодействует с ответным отверстием 13 в бортике 14 губы воздухозаборника.
В описанном примере используется крюк 10 с трехзвенной системой замыкания. Такая система известна, в частности, из документа №FR 2 857 400.
На рычаге крюка 10 снизу предусмотрен скос для высвобождения бугеля 11 при ходе на открывание. А именно, отход крюка 10 от бугеля 11 обеспечен взаимодействием профиля крюка 10 и неподвижной оси вращения штанги трехзвенной системы.
Свойства трехзвенной системы позволяют гарантировать надежное запирание и не опасаться за него в любых режимах полета и даже в случае неисправности привода запирающих штанг.
Крюк 10 и трехзвенная система приводятся в движение электродвигателем 30.
Устройства управления запиранием и отпиранием для электромагнитных запирающих устройств вынесены на щит управления гондолы и/или в кабину самолета.
Средства 11 фиксации бугельного типа установлены на губе 2а воздухозаборника в той области, которая гарантирует наилучшую конструктивную жесткость во избежание образования деформаций в стыке.
На фиг.5 и фиг.6 показан второй вариант осуществления блокировки, в котором поворотный крюк 40 с приводом от электродвигателя 41 установлен с возможностью зацепления с бортиком 15 внутренней панели 21, которая в этом случае служит в качестве ответных средств фиксации.
Центрующие штифты также могут использоваться непосредственно в замковых средствах.
Так, на фиг.7 и фиг.8 показан третий вариант осуществления, в котором на бортике 14 губы 2а воздухозаборника установлен центрующий штифт 50, сквозь который пропущен замочный кулачок 52, установленный с возможностью вращения с приводом от электродвигателя 51.
Штифт 50 предназначен для взаимодействия с отверстием 54 в бортике 15 внутренней панели 21.
На бортике 21 также установлены средства 55 фиксации головки 52, устроенные таким образом, что кулачок 52 имеет незапертое положение, в котором его можно вывести из средств 55 фиксации через отверстие 54, а также запертое положение, в котором он упирается в средства 55, не позволяющие его извлечь.
Естественно, кулачок 52 может быть выполнен заодно со штифтом 50, тогда во вращение приводят сам штифт. Желательно, однако, обойтись без вращения штифта.
На фиг.9 и фиг.10 показана винтовая система запирания.
Для этого на бортике 15 внутренней панели 21 установлен с возможностью вращения нарезной центрующий штифт 60 с приводом от электродвигателя 61. Штифт 60 предназначен для взаимодействия с нарезной муфтой 62, установленной на бортике 14 губы 2а воздухозаборника. Для облегчения вращения может быть предусмотрена шариковинтовая система 63.
На фиг.11 - фиг.14 показано клиновое запирание.
На фиг.11 и фиг.12 показано клиновое запирание косоугольным клином. В этом случае на внутренней панели 21 установлен крюк 70 с возможностью перемещения по существу перпендикулярно внутренней панели 21 под действием электродвигателя 71. Когда крюк 70 перемещают в направлении внутренней панели 21, он заходит в отверстие 72 в центрующем штифте 73, если последний введен в соответствующее отверстие 74 губы 2а воздухозаборника.
Косоугольная форма крюка 70 позволяет регулировать усилие в запирающей системе глубиной захода крюка 70 в отверстие.
На фиг.13 и фиг.14 показано запирание заклиниванием и прямолинейным отводом штифта или клина.
В этом случае на внутренней панели 21 установлен прямоугольный крюк 80 с возможностью перемещения по существу перпендикулярно внутренней панели 21 под действием электродвигателя 81. Когда крюк 80 перемещают в направлении внутренней панели 21, он заходит в отверстие 72 в центрующем штифте 73, если последний введен в соответствующее отверстие 74 губы 2а воздухозаборника.
У конца крюка 80 образована полость 82. Когда крюк 80 приведен в положение для запирания, центрующий штифт 73 отводят в направлении назад вдоль гондолы, чтобы он зашел в полость 82 крюка 80 и заблокировал последний.
При отпирании штифт 73 сначала следует выдвинуть таким образом, чтобы высвободить полость 82, что позволит отвести крюк 80.
В этом случае усилие при запирании регулируется штифтом 73.
Все описанные в настоящей заявке системы запирания могут содержать средства для сигнализации об открытом и/или запертом положении, и эти сведения могут поступать, например, в кабину самолета. Для повышения надежности сигнализации ее действие может быть завязано на активный запирающий элемент, что гарантирует наличие сигнала или его отсутствие. Средства сигнализации предпочтительно размещать на внутренней панели 21, представляющей собой неподвижную часть гондолы, чтобы сократить число разъемных контактов, отрицательно сказывающееся на надежности системы.
Также можно регулировать усилие в описанных запирающих системах.
В случае крюка 10 с фиг.1-фиг.4, регулировать усилие можно за счет монтажа замковых средств на регулируемом (например, винтом) столе, что позволит незначительно сдвигать их относительно внутренней панели 21. Бугель 11 можно регулировать аналогичным образом.
Применительно к замыканию на поворотный крюк 40 с фиг.5 и фиг.6 регулировать усилие можно за счет изменения положения крюка подклиниванием корпуса электродвигателя 41 или воздействуя на ось крюка 40.
Желательно централизовать управление электромагнитными и/или ручными замковыми средствами. Единый орган управления можно разместить, например, внутри центрального отсека гондолы, где к нему можно будет получить доступ, открыв наружную панель отсека, либо же на поверхности отсека, где он будет непосредственно доступен снаружи гондолы.
В случае непосредственной доступности орган управления может, к примеру, быть выполнен в виде выступа, открыто расположенного в потоке, либо же он может быть скрыт в люке, что позволит экранировать его аэродинамически.
Отметим, что в представленных примерах показан свой электродвигатель при каждом замке. Однако очевидно, что можно уменьшить число двигателей, либо даже обойтись единственным двигателем, раздавая вращение по замкам через механическую трансмиссию.
Также желательно предусмотреть централизованную механическую систему для отпирания электромагнитных замков в случае неисправности одного или нескольких электродвигателей.
Действительно, в ином случае потребуется отдельный доступ к каждому из замков через свой люк. Эти люки будут порождать значительные аэродинамические возмущения, а кроме того, увеличивать вес системы, ее стоимость, нарушать конструктивную целостность наружной конструкции.
Поэтому желательно оборудовать каждый электродвигатель блоком ручного привода, приводимым в движение через трансмиссию от централизованного органа ручного управления.
Наконец, можно предусмотреть механическую систему отключения замковых средств, предпочтительно видимую снаружи. Такой механический выключатель может быть выполнен в виде выступа на тяге замка, заведенного в орган ручного привода и способного блокировать последний.
Хотя настоящее изобретение описано применительно к конкретным вариантам осуществления, естественно, оно ни в коем случае ими не ограничивается, но охватывает все технические эквиваленты описанных средств, а также их комбинаций, не изменяющих существа настоящего изобретения. Также отметим, что большинство представленных способов запирания может быть использовано и для других стыков гондолы, в частности переднего стыка между съемной конструкцией воздухозаборника и корпусом вентилятора.