Результат интеллектуальной деятельности: БЛОКИРУЮЩЕЕ/ДЕБЛОКИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО РЕВЕРСОРА ТЯГИ, РЕВЕРСОР ТЯГИ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО, И ГОНДОЛА АВИАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ОСНАЩЕННАЯ ТАКИМ РЕВЕРСОРОМ ТЯГИ

Настоящее изобретение относится к блокирующему/деблокирующему устройству реверсора тяги со сдвижным капотом и адаптивным соплом для гондолы турбореактивного двигателя.

Самолет приводится в движение несколькими турбореактивными двигателями, каждый из которых установлен в гондоле, направляющей потоки воздуха, создаваемые турбореактивным двигателем; в состав двигателя также входит группа соответствующих приводных устройств, необходимых для его работы и выполняющих различные функции при работающем или остановленном двигателе.

К этим приводным устройствам, в частности, относится система механического реверсора тяги и система адаптивного сопла.

Гондола, как правило, представляет собой трубчатую конструкцию, в состав которой входят воздухозаборник, расположенный по потоку перед турбореактивным двигателем, средняя секция, окружающая вентилятор турбореактивного двигателя, и задняя секция, вмещающая в себя средства реверсирования тяги, окружающая камеру сгорания турбореактивного двигателя и заканчивающаяся реактивным соплом, выходное отверстие которого находится по потоку сзади турбореактивного двигателя.

Современные гондолы выполнены с возможностью установки в них двухконтурного турбореактивного двигателя, создающего за счет вращения лопастей вентилятора поток горячего воздуха (называемый также первичным потоком), выходящий из камеры сгорания турбореактивного двигателя, и поток холодного воздуха (вторичный поток), циркулирующий снаружи турбореактивного двигателя по кольцевому проходу, называемому также каналом, образованному обтекателем турбореактивного двигателя, и внутренней стенкой гондолы. Два потока воздуха выходят из турбореактивного двигателя через заднюю часть гондолы.

Во время приземления самолета реверсор тяги увеличивает его тормозную мощность путем перенаправления вперед, по меньшей мере, части тяги, создаваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор закрывает канал холодного воздуха и перенаправляет этот поток холодного воздуха в направлении передней стороны гондолы, создавая, таким образом, противотягу, которая добавляется к торможению колес самолета.

Для изменения направления потока холодного воздуха используются различные средства в зависимости от типа реверсора. Однако, в конструкцию реверсора всегда входят сдвижные капоты, которые можно перемещать из открытого положения или положения «обратной струи», в котором они открывают в гондоле проход для отклоненного потока, в закрытое положение или положение «прямой струи», в котором они закрывают этот проход. Эти сдвижные капоты могут использоваться для отклонения потока или просто для приведения в действие других средств отклонения потока.

В случае использования решетчатого реверсора тяги, который также называют «каскадным реверсором», перенаправление потока воздуха осуществляется с помощью решетки лопаток, а капот только сдвигается, открывая или закрывая лопатки; при этом поступательное перемещение сдвижного капота происходит вдоль продольной оси, которая, по существу, параллельна оси гондолы. Соответствующие блокирующие панели, приводимые в действие смещением капота, обычно обеспечивают закрытие канала позади решетки лопаток для оптимизации перенаправления потока холодного воздуха за пределы гондолы.

Кроме того, что сдвижной капот обеспечивает реверсирование тяги, он также входит в состав секции, расположенной в хвосте гондолы, и его задняя часть образует реактивное сопло, которое служит для направления выходящих потоков воздуха наружу. Это сопло может дополнять основное сопло, направляющее поток горячего воздуха, и тогда оно называется «вторичным соплом».

Для обеспечения надлежащей работы реверсора тяги используют известные устройства. Однако для оптимизации аэродинамических свойств и соответственно для оптимизации потребления топлива, очень важно иметь возможность надлежащим образом регулировать сечение выпускного отверстия для холодного воздуха сзади гондолы: на практике полезно иметь возможность увеличивать это сечение во время взлета и приземления, и уменьшать во время полета; при этом часто используется термин «регулируемое сопло вентилятора» (VFN - от англ. «variable fan nozzle»).

Например, подобная система раскрывается в документах FR 2622929 и FR 2902839.

В этих документах описывается модификация решетчатых реверсоров тяги с адаптивным соплом, оснащенных подвижным обтекателем, содержащим переднюю по потоку часть, выполняющую функцию сдвижного капота реверсора, и заднюю по потоку часть, выполняющую функцию адаптивного сопла; обе эти части можно соединять между собой болтами.

Важно иметь возможность приводить в действие эти две части гондолы независимо друг от друга; в частности, желательно иметь возможность увеличить сечение адаптивного сопла без приведения в действие реверсора тяги, в частности - во время взлета.

Для обеспечения независимой работы привода, каждую подвижную часть (сдвижной капот/сопло) можно оснастить собственным приводным устройством (например, два одноштоковых привода или один двухштоковый цилиндр).

Для снижения веса приводных средств можно использовать одно одноштоковое приводное устройство за счет применения соответствующих средств для блокировки/деблокировки адаптивного сопла из сдвижного капота.

Несколько вариантов такого решения представлено в документе FR 2902839, в частности на фиг.13-15.

Целью настоящего изобретения является обеспечение другой системы блокировки/деблокировки, которая была бы простой, надежной, компактной и пассивной (т.е. не требующей подачи наружного электропитания) для сопла, адаптивного по отношению к сдвижному капоту, в частности - применимой для совместного использования приводных средств (как правило - одноштокового цилиндра) для этих двух частей задней секции гондолы.

Эта цель изобретения достигается за счет применения блокирующего/деблокирующего устройства для реверсора тяги со сдвижным капотом и адаптивным соплом, отличающегося тем, что оно содержит:

- неподвижную шпильку, прикрепленную к неподвижной конструкции указанного реверсора,

- первую втулку, закрепленную на указанном сдвижном капоте, и выполненную с возможностью размещения в ней указанной шпильки,

- вторую втулку, установленную с возможностью скольжения на первой втулке,

- третью втулку, закрепленную на адаптивном сопле и установленную с возможностью скольжения на указанной второй втулке,

- первое средство блокировки, выполненное с возможностью фиксации указанной первой втулки относительно указанной шпильки,

- второе средство блокировки, выполненное с возможностью фиксации второй втулки относительно первой втулки,

- третье средство блокировки, выполненное с возможностью фиксации указанной третьей втулки относительно указанной второй втулки,

узел указанных средств блокировки выполнен так, что позволяет указанному устройству, в частности, принимать одну из следующих конфигураций:

- конфигурация 1, в которой указанный сдвижной капот прикреплен к указанной неподвижной конструкции, при этом регулировка указанного адаптивного сопла заключается в фиксации указанной первой втулки на указанной шпильке, фиксации указанной второй втулки на указанной первой втулке, и свободном скользящем перемещении указанной третьей втулки относительно указанной второй втулки;

- конфигурация 2, в которой указанный сдвижной капот открыт и прикреплен к указанному адаптивному соплу, при этом его регулировка совместно с указанным соплом заключается в деблокировании указанной первой втулки относительно указанной шпильки, фиксации указанной второй втулки относительно первой указанной втулки и фиксации третьей указанной втулки относительно указанной второй втулки.

Система скользящих втулок и фиксирующих шпонок является исключительно простой и надежной конструкцией, недорогой в изготовлении и обслуживании.

Кроме того, благодаря концентрическому расположению различных втулок конструкция имеет очень маленькие габариты.

В соответствии с другими признаками и преимуществами устройства согласно настоящему изобретению:

- указанное первое средство блокировки содержит область меньшего диаметра, выполненную в указанной шпильке; первые шпонки, проходящие через указанную первую втулку; первый профиль, выполненный во второй втулке с возможностью втолкнуть указанные первые шпонки в глубину указанной области при движении указанной второй втулки в переднюю по потоку сторону указанной первой втулки; и первую пружину, возвращающую указанную вторую втулку в ее переднее положение;

- указанное второе средство блокировки содержит полости, выполненные в указанной второй втулке; вторые шпонки, проходящие через указанную первую втулку, ползун, установленный с возможностью скольжения внутри указанной первой втулки и содержащий второй профиль, способный втолкнуть указанные вторые шпонки в глубину указанных полостей при движении указанного ползуна в переднюю по потоку сторону указанной второй втулки; а также вторую пружину, возвращающую указанный ползун в его переднее положение до контакта с указанной шпилькой;

- указанное третье средство блокировки содержит заплечик, выполненный сзади второй втулки; третьи шпонки, проходящие через указанную вторую втулку; и третий профиль, выполненный в указанной первой втулке с возможностью толкать указанные третьи шпонки до упора в передний край указанной третьей втулки при движении указанной второй втулки назад от указанной первой втулки, чтобы зафиксировать третью втулку между указанной третьей шпонкой и указанным заплечиком;

- указанное устройство содержит средство для демпфирования заднего упора указанной второй втулки на указанной первой втулке.

Настоящее изобретение также относится к реверсору тяги со сдвижным капотом и адаптивным соплом, отличающемуся тем, что он содержит по меньшей мере одно устройство согласно вышеприведенному описанию.

Настоящее изобретение также относится к гондоле авиационного двигателя, отличающейся тем, что она содержит реверсор тяги согласно вышеприведенному описанию.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятны в свете нижеследующего описания и ознакомления с прилагаемыми чертежами, на которых:

- на фиг.1 изображен частичный вид в аксонометрии решетчатого реверсора тяги, включающего в себя сдвижной капот и адаптивное сопло, в состав которого входит блокирующее/деблокирующее устройство согласно изобретению; при этом указанный реверсор показан с капотом в закрытом положении или в положении «прямой струи», а адаптивное сопло показано в положении (минимальное сечение);

- на фиг.2 схематически показано блокирующее/деблокирующее устройство в конфигурации, соответствующей положению реверсора тяги на фиг.1;

- на фиг.3 показан вид, аналогичный фиг.1, при этом адаптивное сопло находится в заднем по потоку положении (большое сечение), а сдвижной капот реверсора тяги находится в закрытом положении (положение «прямой струи»);

- на фиг.4 и 5, которые аналогичны фиг.2, показано устройство согласно заявленному изобретению в двух последовательных конфигурациях, соответствующих положению реверсора тяги, показанному на фиг.3;

- на фиг.6, аналогичной фиг.1 и 3, показан реверсор тяги со сдвижным капотом в открытом положении (положение «обратной струи»), и адаптивным соплом в том же положении относительно указанного сдвижного капота, что и на фиг.3;

- на фиг.7 показано блокирующее/деблокирующее устройство согласно заявленному изобретению, соответствующее конфигурации, показанной на фиг.6; и

- на фиг.8-10 показаны различные конфигурации блокирующего/деблокирующего устройства согласно заявленному изобретению, соответствующие возврату реверсора тяги из положения, показанного на фиг.6, в положение, показанное на фиг.3, и, наконец, в положение, показанное на фиг.1.

На всех чертежах одинаковые или аналогичные элементы и конструкции имеют одинаковые обозначения.

Далее в документе будем использовать термины «спереди по потоку» и «сзади по потоку»: эти термины следует понимать с учетом направления циркуляции воздуха внутри реверсора тяги, т.е. в данном случае - слева направо на всех представленных чертежах.

Обратимся к фиг.1, где изображен решетчатый реверсор тяги 1, образующий заднюю по потоку часть гондолы авиационного турбореактивного двигателя.

Данный реверсор тяги содержит капот 7, установленный с возможностью скольжения относительно неподвижной передней рамы 9 между закрытым (прямая струя) положением, показанным на фиг.1, и открытым (обратная струя) положением, показанным на фиг.6.

В закрытом положении, показанном на фиг.1, сдвижной капот 7 закрывает лопатки решетки реверсора тяги (не показаны), таким образом, что вторичный поток воздуха выходит сзади сопла 11.

В открытом положении (обратная струя), капот 7 закрывает решетку лопаток реверсора тяги, благодаря чему клапаны реверсора тяги 13, показанные на фиг.6, отклоняют воздух, циркулирующий в канале холодного потока реверсора тяги, в направлении наружу гондолы, выполняя, таким образом, функцию реверсирования тяги.

Адаптивное сопло 11, расположенное по потоку позади сдвижного капота 7, в свою очередь, может смещаться относительно указанного капота между передним по потоку положением, показанным на фиг.1, и задним по потоку положением, показанным на фиг.3 и 6.

Приведение в действие сдвижного капота 7 с одной стороны и адаптивного сопла 11 с другой стороны, происходит с помощью одноштоковых цилиндров 15, распределенных по периферии реверсора тяги, и воздействующих только на адаптивное сопло 11, благодаря блокирующим/деблокирующим средствам 16, более подробное описание которых будет приведено ниже.

Следует отметить, что эти блокирующие/деблокирующие средства могут быть распределены по периферии реверсора тяги таким же образом, как приводные цилиндры 15.

Как показано на фиг.2, блокирующее/деблокирующее устройство согласно заявленному изобретению содержит первую втулку 17, прикрепленную к внутренней части 5 сдвижного капота 7, вторую втулку 19, установленную с возможностью скольжения на первой втулке 17, и третью втулку 21, прикрепленную к адаптивному соплу 11 и установленную с возможностью скольжения на второй втулке 19.

Данное устройство также содержит неподвижную шпильку 18, закрепленную на передней раме 9.

Данное устройство содержит первое средство блокировки, включающее в себя область 23 меньшего диаметра шпильки 18; первые шпонки 25, проходящие через первую втулку 17; первый профиль 27, выполненный во второй втулке 17 с возможностью втолкнуть первые шпонки 25 в глубину области 23 при перемещении второй втулки 17 в переднюю по потоку сторону (т.е. на чертеже - влево) первой втулки 17; и первую пружину 29, возвращающую вторую втулку 19 в ее переднее положение до упора с ребром 31, выполненным на первой втулке 17.

Устройство согласно изобретению также содержит второе средство блокировки, включающее в себя полости 33, выполненные во второй втулке 19; вторые шпонки 35, проходящие через первую втулку 17; ползун 37, установленный с возможностью скольжения внутри первой втулки 17 и имеющий второй профиль 39, способный втолкнуть вторые шпонки 35 в глубину полостей 33 при движении ползуна 37 в переднюю по потоку сторону второй втулки 17; и вторую пружину 41, возвращающую ползун 37 в его переднее положение в контакте со шпилькой 18.

Устройство согласно изобретению также содержит третье средство блокировки, включающее в себя заплечик 43, расположенный сзади второй втулки 19; третьи шпонки 45, проходящие через вторую втулку 19; и третий профиль 47, способный толкать третьи шпонки 45 до упора в передний торец 49 третьей втулки 21 при движении второй втулки 19 в заднюю по потоку сторону первой втулки 17, блокируя, таким образом, третью втулку 21 между третьими шпонками 45 и заплечиком 43.

Мы раскрыли конструкцию блокирующего/деблокирующего устройства, и сейчас проанализируем его работу.

В положении, изображенном на фиг. 2, вторая втулка 19 возвращена в свое переднее положение и прижата к краю 31 первой втулки 17 под воздействием первой пружины 29, в результате чего первые шпонки 25 остаются внутри области 23 с меньшим диаметром шпильки 18 за счет воздействия первого профиля 27 второй втулки 19.

В результате, первая втулка 17 фиксируется шпилькой 18 и предотвращает открывание сдвижного капота 7.

Следует отметить, что скользящее перемещение второй втулки 19 относительно первой втулки 17, в свою очередь, блокируется третьими шпонками 45, которые упираются в третий профиль 47 первой втулки 17.

С другой стороны, в этой конфигурации третья втулка 21 может свободно скользить относительно второй втулки 19 под воздействием цилиндра 15; таким образом можно отрегулировать положение адаптивного сопла 11, чтобы получить требуемое сечение для выпуска холодного воздуха сзади гондолы.

В частности, можно привести адаптивное сопло 11 в крайнее заднее положение, как показано на фиг. 3; что позволяет получить максимальное выходное сечение для холодного воздуха, в частности - соответствующее этапу посадки.

Во время этого максимального перемещения адаптивного сопла 11, блокирующее/деблокирующее устройство согласно изобретению имеет конфигурации, показанные на фиг.4 и 5.

На фиг.4 показано, что третья втулка 21 упирается в заплечик 43 второй втулки 19, выпуская третьи шпонки 45 наружу из второй втулки 19, что позволяет указанной второй втулке 19 скользить в заднюю по потоку сторону первой втулки 17.

За счет этого, во-первых, сначала первые шпонки 25 выходят наружу из первой втулки 17, как показано на фиг.5, таким образом, первая втулка 17 деблокируется относительно шпильки 18.

Во-вторых, это приводит к тому, что полости 33 второй втулки 19 устанавливаются напротив вторых шпонок 35, как показано на фиг.5.

При достижении изображенной на фиг.5 конфигурации становится понятным, что вторая втулка 21 заблокирована с одной стороны заплечиком 43 второй втулки 19, а с другой стороны - третьими шпонками 45, так что вторая втулка 19 и третья втулка 21 двигаются вместе под воздействием цилиндра 15.

В частности, когда из конфигурации, изображенной на фиг.5, нужно перейти к реверсированию тяги, т.е. сдвинуть капот 7 в его заднее по потоку положение, нужно выдвигать цилиндр 15 до тех пор, пока вторая пружина 41 не толкнет ползун 37 в направлении положения, показанного на фиг.7, в котором второй профиль 39 указанного ползуна вытолкнет вторые шпонки 35 внутрь полостей 33 второй втулки 19, и, таким образом, зафиксирует вторую втулку 19 с помощью первой втулки 17.

Понятно, что на этом этапе три втулки 17, 19 и 21 образуют единый блок, который можно перемещать с помощью цилиндра 15; таким образом, воздействие на сдвижной капот 7 будет оказываться через адаптивное сопло 11, эти два элемента перемещаются как единый блок под воздействием цилиндра 15.

Начиная с этой конфигурации, соответствующей этапу приземления самолета, когда нужно вернуться в начальное положение (сдвижной капот 7 закрыт, а сопло 11 переведено в переднее по потоку положение), длина цилиндра 15 уменьшается, в результате блокирующее/деблокирующее устройство согласно заявленному изобретению последовательно проходит положения, показанные на фиг.8-10.

На фиг.10 показано, что возврат конструкции, образованной тремя втулками, с помощью цилиндра 15, завершается тем, что конец шпильки 18 прижимается к ползуну 37 и, таким образом, толкает его назад, вглубь первой втулки 17, против силы, создаваемой второй пружиной 41.

Таким образом, второй профиль 39 ползуна 37 обеспечивает возвращение вторых шпонок 35 внутрь первой втулки 17 и деблокирование второй втулки 19 относительно первой втулки 17.

За счет этого, после того, как сдвижной капот 7 вернется в закрытое положение, в котором он примыкает к передней раме 19, к которой крепится шпилька 18, становится возможным вернуть адаптивное сопло 11 в его переднее положение, сократив длину цилиндра 15.

Таким образом, сначала достигается положение, показанное на фиг.9, в котором первый профиль второй втулки 19 возвращает первые шпонки 25 вглубь области 23 меньшего диаметра шпильки 18, таким образом, блокируя первую втулку 17, т.е. сдвижной капот 7, на шпильке 18.

После перехода в положение, показанное на фиг.10, в котором третьи шпонки 45 возвращаются внутрь второй втулки 19 благодаря особой форме третьего профиля 47 первой втулки 17, третья втулка 21 возвращается вперед, т.е. обеспечивает возвращение адаптивного сопла 11 к положению минимального сечения.

Следует отметить, что между заплечиком 43 второй втулки 19 и первой втулкой 17 находится демпфирующее средство 51, чтобы погасить удар, возникающий при контакте указанной второй втулки 19 и указанной первой втулки 17, как показано на фиг.5.

Как видно из вышеизложенного, блокирующее/деблокирующее устройство согласно настоящему изобретению имеет исключительно простую механическую конструкцию, изготовление и техобслуживание которой обходится недорого.

Кроме того, благодаря концентрическому расположению трех втулок 17, 19, 21, это блокирующее/деблокирующее устройство занимает мало места, что является большим преимуществом при его использовании в гондоле, в которой устанавливается большое количество другого оборудования.

Конечно, настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается описанной и показанной модификацией, которая была предоставлена лишь в качестве примера.