устройство реверсирования тяги турбореактивного двигателя с поворотными створками, содержащее отклоняющие лопатки, связанные с неподвижной конструкцией

Формула изобретения

1. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащее поворотные створки (7), выполненные с возможностью интегрирования в закрытом положении при функционировании устройства в режиме прямой тяги в наружную стенку канала (15) вторичного газового потока позади вентилятора турбореактивного двигателя и с возможностью поворота под действием средства управления их перемещениями для образования препятствия отклонения газового потока при функционировании устройства в режиме реверсирования тяги, причем для ограничения прохождения реверсируемого потока газа через наружную стенку с передней по потоку стороны предусмотрена кромка отклонения (8), жестко связанная с передней по потоку частью неподвижной конструкции (1), устройства реверсирования тяги, отличающееся тем, что по меньшей мере одна профилированная деталь (21, 24, 25, 28, 30), связанная с неподвижной конструкцией данного устройства и образующая отклоняющую лопатку, расположена по потоку позади кромки отклонения (8) в полости (18), созданной под передней по потоку частью внутренней панели (11) створки (7) при работе устройства в режиме прямой тяги, таким образом, чтобы усовершенствовать ориентацию реверсируемого газового потока.

2. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что упомянутая отклоняющая лопатка (21) имеет однородный аэродинамический профиль.

3. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.1, отличающееся тем, что аэродинамический профиль отклоняющей лопатки (24, 25) является эволютивным или изменяющимся.

4. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что отклоняющая лопатка (21) связывает один край отверстия выброса реверсируемого потока газа с его противоположным краем.

5. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что отклоняющая лопатка (21) занимает часть ширины отверстия выброса реверсируемого потока газа.

6. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что поворотная створка (7) связана с подвижной панелью (26), обеспечивающей для потока при работе устройства в режиме прямой тяги сплошную непрерывную аэродинамическую линию обтекания, а упомянутая лопатка (21) образует подкрепляющий упор для упомянутой подвижной панели.

7. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п.6, отличающееся тем, что на отклоняющей лопатке (21) установлен, по меньшей мере, один элемент (27), образующий регулируемый упор для упомянутой подвижной панели.

8. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что отклоняющая лопатка (21) поддерживается кронштейном, жестко связанным с неподвижной конструкцией (1, 6, 8) данного устройства.

9. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что поворотная створка (7) связана с подвижной панелью (26), обеспечивающей для потока газов при работе устройства в режиме прямой тяги сплошную и непрерывную аэродинамическую линию обтекания, а упомянутая отклоняющая лопатка (28) располагается при работе устройства в режиме реверсирования тяги в продолжение и на одной непрерывной линии с упомянутой подвижной панелью.

10. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по п. 6 или 7, отличающееся тем, что на, по меньшей мере, одной из упомянутых отклоняющих лопаток размещена поворотная ось (29), на которой шарнирно закреплена упомянутая подвижная панель (26).

11. Устройство реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что отклоняющие лопатки (30) выполнены подвижными и шарнирно закрепленными на поворотных осях (31) таким образом, чтобы убираться или складываться при функционировании данного устройства в режиме прямой тяги.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение касается устройства реверсирования тяги двухконтурного турбореактивного двигателя. Такой турбореактивный двигатель оборудован специальным каналом, располагающимся позади вентилятора и предназначенным для отведения вторичного или так называемого холодного потока газов. Этот канал образован внутренней стенкой, которая охватывает конструкцию собственно турбореактивного двигателя позади вентилятора, и наружной стенкой, передняя по потоку часть которой плавно сопрягается с кожухом двигателя, охватывающим вентилятор. Эта наружная стенка канала может одновременно отводить вторичный поток газов и, в своей задней по потоку части, отводить первичный газовый поток позади места выброса этого первичного или так называемого горячего газового потока в случае использования гондолы двигателя со смещением или со слиянием потоков. Однако в случае использования других конструкций гондолы двигателя наружная стенка упомянутого выше канала отводит только вторичный поток газов, как это имеет место в случае гондол с раздельными потоками.

Стенка может обеспечивать также придание обтекаемой формы наружным обводам двигателя, т.е. наружным обводам кожуха, который охватывает вентилятор и внешнюю часть наружной стенки описанного выше канала для того, чтобы свести к минимуму лобовое сопротивление данной силовой установки. Это, в частности, относится к случаю, когда силовые установки располагаются снаружи летательного аппарата и подвешены, например, под крыльями или в хвостовой части фюзеляжа.

В последующем изложении наружным обтекателем будет называться система, образованная наружной стенкой гондолы данного турбореактивного двигателя.

На приведенной в приложении к данному описанию фиг. 1 схематически показан известный пример реализации устройства реверсирования тяги этого типа, примененный в конструкции двухконтурного турбореактивного двигателя.

Показанное на фиг. 1 устройство реверсирования тяги образовано поворотными створками 7, представляющими собой подвижную часть этого устройства и образующими в неактивизированном положении при функционировании данного устройства в режиме прямой тяги часть наружного обтекателя, и неподвижной конструкцией, реализующей этот наружный обтекатель по потоку спереди от поворотных створок при помощи своей передней по потоку части 1, по потоку позади поворотных створок при помощи своей задней по потоку части 3 и между створками 7 при помощи силовых балок, которые связывают заднюю по потоку часть 3 наружного обтекателя с его передней по потоку частью 4.

Поворотные створки 7 смонтированы по окружности наружного обтекателя и установлены с возможностью поворота относительно шарнирных осей 20, располагающихся в промежуточной зоне их боковых стенок на силовых балках, установленных по одну и по другую стороны от этих створок, причем эти боковые стенки образуют вместе с передней и задней по потоку стенками конструктивные соединительные элементы, которые связывают наружную часть 9 створок 7, которая представляет собой часть наружной стенки гондолы двигателя, с внутренней частью 11 этих створок 7, которая образует часть наружной стенки упомянутого выше канала.

Передняя по потоку часть 1 неподвижной конструкции устройства реверсирования тяги содержит переднюю раму 6, которая служит опорой для средств управления перемещениями створок 7, представляющих собой, например, силовые цилиндры.

В активизированном положении, схематически представленном на фиг. 2, створки 7 поворачиваются таким образом, что части этих створок, располагающихся по потоку позади поворотных осей, обеспечивают более или менее полное перекрытие упомянутого канала, и таким образом, что передние по потоку части этих створок открывают проход в наружном обтекателе с тем, чтобы обеспечить возможность отведения вторичного газового потока в радиальном направлении по отношению к оси канала. При этом передние по потоку части створок 7 выдвигаются наружу по отношению к наружному обтекателю гондолы двигателя таким образом, чтобы обеспечить соответствующие размерные параметры этих проходов, которые должны быть способны пропустить этот поток газа без нарушения нормального функционирования двигателя. Угол поворота створок регулируется таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения вторичного газового потока, и таким образом, чтобы устранить прямую тягу от этого потока и даже начать формирование контртяги, создавая составляющую этого потока, отклоненную в направлении вперед или навстречу набегающему потоку воздуха.

Поворотные створки 7 снабжены также в их передней по потоку части носком 13, выступающим в направлении вперед в том случае, когда створки 7 раскрыты, по отношению к внутренней поверхности этих створок таким образом, чтобы отклонять газовый поток в направлении вперед и завершать тем самым формирование составляющей контртяги.

Известные примеры реализации подобных устройств реверсирования тяги турбореактивного двигателя проиллюстрированы, например, в документах FR 1482538 или FR-A-2030034.

Существуют также устройства реверсирования тяги турбореактивных двигателей типа устройства, описанного в документе US 605411, которые позволяют иметь выступающий вперед носок в том случае, когда створки находятся в развернутом положении, обеспечивая при этом сплошность или непрерывность наружной стенки канала вторичного потока в том случае, когда поворотные створки не развернуты. Из документа FR-A-2618853 известно также устройство реверсирования тяги, где отклоняющий носок убирается или складывается при работе устройства в режиме прямой тяги для того, чтобы оптимизировать аэродинамические характеристики двигателя.

В некоторых случаях применения, как это схематически показано на фиг. 1, отклоняющие носки 13 выступают по отношению к внутренней поверхности 11 створок 7 даже при функционировании устройства в режиме прямой тяги. Однако, здесь эти носки не выступают в канал вторичного потока, который в данном примере реализации снабжен специальной полостью, которая лишь незначительно ухудшает аэродинамические характеристики двигателя при том, что конструкция устройства реверсирования тяги становится предельно простой.

Совместное использование отклоняющих носков и кромок отклонения потока также позволяет оптимизировать направление выброса газового потока, как указано в документе FR-A-2680547.

И наконец, управление перемещениями подвижных створок из одного их положения в другое при помощи силового привода той или иной конструкции известно само по себе. Однако здесь будет выделено особенно простое техническое решение, в соответствии с которым имеется один силовой привод или цилиндр на каждую створку, закрепленный в своей передней по потоку передней неподвижной конструкции наружного обтекателя и закрепленный в своей задней по потоку части на данной поворотной створке в точке, располагающейся в передней по потоку части этой створки, как об этом сказано, например, в документе FR 1482538.

Как можно видеть на приведенных в приложении фиг. 1 и 2, поворотная створка 7 содержит полость 18, образованную внутренней стенкой 11 створки 7 и необходимую для обеспечения требуемых аэродинамических характеристик при функционировании устройства в режиме реверсирования тяги в случае использования на створке 7 неподвижного отклоняющего носка 13.

Кромка отклонения 8 в данном случае выполнена закругленной для обеспечения ее наилучшего обтекания газовым потоком и получения таким образом оптимальной длины эффективного проходного сечения "P" при работе устройства в режиме реверсирования тяги. Однако, такое техническое решение приводит к возникновению аэродинамических потерь, неблагоприятным образом влияющих на коэффициент полезного действия двигателя при работе данного устройства в режиме прямой тяги, поскольку газовый поток, движущийся в кольцевом канале 15, направляется в полость 18.

В некоторых вариантах применения, как это схематично показано на фиг. 3 и соответствует известному техническому решению, для минимизации упомянутых выше аэродинамических потерь кромка отклонения 8 выполнена плоской в своей передней по потоку части и перекрывает некоторую часть упомянутой полости. В этом случае газовый поток направляется более оптимальным образом и избегает части упомянутой полости при работе устройства в режиме прямой тяги, в результате чего возмущения этого потока оказываются уменьшенными.

Однако, проблема использования такой отклоняющейся кромки заключается в том, что при работе данного устройства в режиме реверсирования тяги газовый поток уже не может двигаться по упомянутому выше радиусу и огибание кромки отклонения этим газовым потоком происходит в значительно более удаленной зоне, что приводит к соответствующему уменьшению длины эффективного проходного сечения "P". А это означает, что для обеспечения той же эффективности, что и при использовании круглой отклоняющей кромки, необходимо увеличивать расстояние между этой отклоняющей кромкой и внутренней поверхностью 11 створки 7, с которой отклоняемый поток входит в контакт при функционировании данного устройства в режиме реверсирования тяги.

Здесь следует добавить, что увеличение этого расстояния является неблагоприятным фактором для тенденции уравновешивания створки, поскольку в этом случае поворотная ось 20 должна быть отодвинута в направлении назад по потоку, соответствующим образом увеличивая внутреннюю часть 11 спереди по потоку от поворотной оси 20 створки 7, на которую газовый поток оказывает свое действие, способствующее открытию этой створки.

Одна из целей предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы использовать плоскую кромку отклонения газового потока, сохраняя при этом при функционировании данного устройства в режиме реверсирования тяги возможно меньшее расстояние между задней частью кромки отклонения и внутренней поверхностью створки, но обеспечивая требуемые аэродинамические характеристики реверсирования газового потока. Кроме того, целью предлагаемого изобретения является уменьшение разбалансировки створки при работе данного устройства в режиме прямой тяги при минимизации длины передней части створки относительно точки ее поворота.

Поставленные цели в соответствии с предлагаемым изобретением достигаются при помощи устройства реверсирования тяги с поворотными створками упомянутого выше типа, отличающегося тем, что по меньшей мере одна профилированная деталь, связанная с неподвижной конструкцией данного устройства реверсирования тяги и образующая отклоняющую лопатку, располагается в полости, образованной под передней по потоку частью внутренней панели поворотной створки при работе этого устройства в режиме прямой тяги, таким образом, чтобы усовершенствовать ориентацию отклоняемого или реверсируемого газового потока.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания примера его практической реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, среди которых:

- фиг. 1 представляет собой схематический вид в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось вращения данного турбореактивного двигателя, половины устройства реверсирования тяги с поворотными створками в их закрытом положении известного типа, о котором уже было сказано выше в данном описании;

- фиг. 2 представляет собой схематический вид направления газового потока при работе в режиме реверсирования тяги для известного устройства реверсирования тяги с поворотными створками, оборудованного круглой кромкой отклонения потока;

- фиг. 3 представляет собой схематический вид направления газового потока в режиме реверсирования тяги для устройства с поворотными створками, где используется плоская кромка отклонения газового потока;

- фиг. 4 представляет собой схематический вид устройства реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением в положении работы в режиме прямой тяги, т.е. с закрытыми створками, показанному на фиг. 1;

- фиг. 5 представляет собой схематический вид устройства реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением, показанного на фиг. 4, но в положении реверсирования газового потока;

- фиг. 6 демонстрирует схематический вид в поперечном разрезе примера реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением с формой, параллельной наружному обводу канала;

- фиг. 7 демонстрирует схематический вид в поперечном разрезе примера реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением с формой, не параллельной наружному обводу канала;

- фиг. 8 представляет собой перспективный схематический вид примера реализации данного изобретения с противодействующей формой;

- фиг. 9 и 10 представляют собой схематические виды примера в соответствии с предлагаемым изобретением в положении прямой тяги и в положении реверсирования тяги;

- фиг. 11 представляет собой частичный схематический вид примера реализации регулируемого упора, связанного со способом реализации данного изобретения;

- фиг. 12 представляет собой схематический вид другого способа реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением в положении реверсирования тяги;

- фиг. 13 и 14 представляют собой схематические виды способа шарнирного соединения передней по потоку панели, связанной с устройством по данному изобретению;

- фиг. 15 и 16 представляют собой схематические виды способа шарнирного способа реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением.

На фиг. 4 схематически представлен способ реализации устройства реверсирования тяги в соответствии с предлагаемым изобретением. Это устройство содержит специальную профилированную деталь 21, которая в последующем изложении будет называться отклоняющей лопаткой. Эта отклоняющая лопатка располагается в полости 18, создаваемой внутренней панелью 11 створки 7 при работе данного устройства в режиме прямой тяги.

В соответствии с требуемыми аэродинамическими эффектами при работе данного устройства в режиме прямой тяги профиль этой отклоняющей лопатки может быть расположен на границе профиля теоретического обвода 16 аэродинамического ограничения газовой струи вторичного потока 15 или внутри полости на некотором расстоянии от упомянутого профиля 16, определяемом специалистом в данной области техники и обеспечивающем содействие надлежащей ориентации газового потока при работе устройства в режиме реверсирования тяги без возмущения этого газового потока при работе устройства в режиме прямой тяги.

Отклоняющая лопатка 21 располагается позади заднего по потоку конца кромки отклонения 8. Расстояние между этой отклоняющей лопаткой, кромкой отклонения газового потока и теоретическим обводом 16, о котором уже было сказано выше, определяется таким образом, чтобы оптимизировать аэродинамические характеристики данного устройства, устраняя зону возмущения газового потока в полости 18 при работе этого устройства в режиме прямой тяги, как это показано на фиг. 4.

Упомянутая отклоняющая лопатка 21 имеет аэродинамический профиль, соответствующим образом адаптированный для достижения поставленных целей. Форма, размеры, угловая ориентация и пространственное положение этой отклоняющей лопатки могут изменяться на одной и той же детали в зависимости от конкретной необходимости. Для каждой полости створки данного устройства реверсирования тяги может быть использован один и тот же тип отклоняющей лопатки, тип этой лопатки может быть различным для полостей различных поворотных створок 7 и такая отклоняющая лопатка даже может использоваться не во всех полостях поворотных створок одного и того же устройства реверсирования тяги. Такая отклоняющая лопатка может быть реализована из отдельных примыкающих друг к другу элементов, которые могут быть зависимыми друг от друга или не быть таковыми и могут иметь или не иметь относительного смещения или различных геометрических параметров.

Отклоняющая лопатка 21 может быть использована на всей ширине прохода в наружном обтекателе гондолы двигателя или отверстия выброса реверсируемого газового потока, причем на стенках створки или в боковых зонах силовых балок 2 выполняются соответствующие соединительные стыки 22 и 23 (см. фиг. 6 и 7).

Здесь следует отметить, что упомянутая отклоняющая лопатка может относиться только к радиальной части отверстия выброса газового потока и может быть связана либо с кромкой отклонения 8, либо с силовой рамой 6, либо с любыми другими точками гондолы двигателя, которые специалист в данной области техники сочтет оптимальными для удержания этой отклоняющей лопатки при помощи соответствующей опоры.

Частичная зона может перекрывать поле, проходящее от боковой кромки до его другого определенного конца, или может находиться в части, заключенной между двумя боковыми кромками 22 и 23 отверстия выброса потока.

Расстояние между профилем отклоняющей лопатки 21 и теоретической линией 16 может быть постоянным, как это схематически показано на фиг. 6, или эволютивным, т. е. изменяющимся, как это демонстрирует пример реализации отклоняющей лопатки 24, показанной на фиг. 7.

Форма отклоняющей лопатки 25, кривизна которой способствует направлению газового потока в направлении передней части гондолы двигателя при работе устройства в режиме реверсирования тяги, может на одной и той же детали и в подходящих местах, определяемых в каждом конкретном случае специалистом, быть измененной на противоположную, как это схематически показано в примере реализации, представленном на фиг. 8, и вследствие этого ориентировать поток в противоположном направлении.

В данной полости 18 может быть использована одна единственная отклоняющая лопатка. Однако, следует отметить, что число используемых отклоняющих лопаток не ограничивается. Так, несколько отклоняющих лопаток могут быть установлены в одной и той же полости 18 в соответствии со всеми упомянутыми выше параметрами как между лопатками одной и той же полости, так и между различными отверстиями выброса потока. Эти различные отклоняющие лопатки могут быть связаны между собой или независимо, либо в соединении с любым элементом неподвижной конструкции 1 данного устройства. Эти связи могут иметь те же геометрические характеристики, что и сами отклоняющие лопатки, для использования их в целях управления струями газового потока.

Этот принцип может быть использован и с круглой кромкой отклонения, если отклоняющая лопатка установлена, например, в зоне полости 18, не возмущаемой газовым потоком, движущимся в кольцевом канале 15 при работе устройства в режиме прямой тяги. Этот параметр при работе устройства в режиме реверсирования тяги может дополнительно усовершенствовать аэродинамические характеристики, уже полученные в результате использования круглого профиля кромки отклонения.

В соответствии с другим способом реализации предлагаемого изобретения, схематически представленным на фиг. 9 и 10, отклоняющая лопатка 21 в дополнение к своей функции спрямляющего аппарата для газового потока при работе устройства в режиме реверсирования тяги может также служить упором для подвижного элемента, такого, например, как передняя по потоку панель 26.

Действительно, это передняя по потоку панель формирует часть наружной струи потока в кольцевом канале 15 гондолы двигателя и подвергается на своей внутренней части воздействию результирующего усилия от давления газового потока при работе устройства в режиме прямой тяги, которое может в некоторых режимах полета самолета деформировать эту панель, не позволяя ей больше выдерживать приемлемые наружные контуры потока, что приводит к появлению аэродинамических потерь.

В этом случае подвижная панель может опираться при работе устройства в режиме прямой тяги на всю или на часть одной или нескольких отклоняющих лопаток 21.

На фиг. 11 схематически представлен пример реализации регулируемого упора 27, связанного с одной или несколькими отклоняющими лопатками и/или с кромкой отклонения 8. Здесь следует отметить, что эта функция может быть реализована независимо от отклоняющих лопаток. Кронштейн, установленный на неподвижной конструкции 1 данного устройства, может содержать элемент регулировки и, таким образом, не возмущать аэродинамические эффекты, обеспечиваемыми отклоняющими лопатками.

На фиг. 12 схематически представлен другой вариант применения предлагаемого изобретения. Отклоняющая лопатка 28 может быть установлена таким образом, чтобы она продолжала упомянутый подвижной элемент, представленный здесь передней по потоку панелью 26. Установленная таким образом отклоняющая лопатка способствует повышению эффективности реверсирования газового потока.

Другая отличительная характеристика предлагаемого изобретения, схематически представленная на фиг. 13 и 14, состоит в использовании конструкции одной из отклоняющих лопаток и в соединении с ней поворотных осей 29, на которых шарнирно закреплена передняя по потоку панель 26, поворачивающаяся своей передней частью в поток 15. Приведение в движение этой панели может осуществляться способом, известным специалисту в данной области техники и поворотные оси 29 могут быть позиционированы таким образом, чтобы кинематика панели и места их установки способствовали повышению эффективности данного устройства.

На фиг. 15 и 16 схематически представлена возможность использования одной или нескольких подвижных отклоняющих лопаток 30. Эти отклоняющие лопатки шарнирно закреплены в точке поворота 31 либо на боковых стенках отверстия выброса газового потока, либо в некоторой промежуточной зоне, как об этом было уже сказано выше.

Соединенные между собой отклоняющие лопатки могут быть шарнирно закреплены в одной и той же точке поворота. Эти лопатки также могут быть независимыми и могут быть шарнирно закреплены в одной и той же точке поворота или каждая лопатка может иметь свою собственную точку шарнирного соединения. Примечательный эффект такой кинематики в зависимости от конкретной необходимости состоит в том, чтобы заслонять или прикрывать отклоняющие лопатки от потока, движущегося в окрестности полости 18, иметь возможность использовать отклоняющие лопатки более крупных размеров для того случая, когда в зависимости от формы полости она уменьшается в размерах в направлении назад по потоку и лопатки слишком малых размеров уже не будут выполнять свою аэродинамическую функцию, а также использовать большее количество отклоняющих лопаток, или по любым другим соображениям, делающим такой вариант применения необходимым.

Вообще говоря, одна из отклоняющих лопаток может приводится в движение при помощи системы рычагов 32 либо с использованием специального силового привода, либо при помощи любого другого органа, связанного с подвижным элементом, как это схематически показано в примере, представленном на фиг.15 и 16.

Механическая связь типа рычага 33, показанного в примере, представленном на фиг.15 и 16, типа кулачков или любого другого органа позволяет в процессе поворота одной или нескольких ведущих лопаток привести в движение одну или несколько других отклоняющих лопаток 30.

Шарнирно закрепленные подвижные отклоняющие лопатки также могут перемещаться только под действием аэродинамического потока. Система этих лопаток может оставаться свободной или фиксироваться специальным упором при работе устройства в режиме реверсирования тяги, а положение покоя обеспечивается при помощи привода от створки при ее закрытии.