DE69817235T2

DE69817235T2 - Schubumkehrvorrichtung mit synchronisierten Klappenstellantrieben

Info

Publication number: DE69817235T2
Application number: DE69817235T
Authority: DE
Inventors: Pierre Andre Marcel Baudu; Pascal Gerard Rouyer; Patrick Gonidec; Guy Bernard Vauchel
Original assignee: Hurel Hispano Le Havre SA
Current assignee: Hurel Hispano Le Havre SA
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: DE69817235D1; FR2760047A1; EP0861978B1; CA2230010C; EP0861978A1; RU2151316C1; FR2760047B1; JPH10246154A; US6094908A; WO1998038425A1; CA2230010A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Schubumkehrvorrichtung für Zweikreis-TL-Triebwerke. Das Turbotriebwerk ist hinter dem Gebläse mit einer Leitung ausgestattet, deren Funktion darin besteht, den Mantelstrom zu kanalisieren, wobei diese Leitung von einer inneren Wand, die den eigentlichen Aufbau des Triebwerks hinter dem Gebläse umgibt, und einer äußeren Wand, deren vorderer Teil das das Gebläse umgebende Triebwerkgehäuse kontinuierlich fortsetzt, gebildet wird. Diese äußere Wand kann den Mantelstrom und zugleich den Primärstrom in ihrem hinteren Teil kanalisieren, und zwar hinter dem Ausstoß des Primärstroms, falls es sich beispielsweise um eine Gondel mit Mischkreisen oder mit zusammenströmenden Kreisen handelt, in anderen Fällen aber, z. B. bei Gondeln mit getrennten Kreisen, kanalisiert die äußere Wand nur den Mantelstrom.
Eine Wand kann auch das Äußere des Triebwerks stromlinienförmig machen, d. h. das Äußere des Gehäuses, das das Gebläse umgibt, und das Äußere der äußeren Wand der oben beschriebenen Leitung, und zwar zu dem Zweck, den Luftwiderstand der Antriebseinheit zu minimieren. Das gilt insbesondere für die außen am Flugzeug angebauten Antriebseinheiten, insbesondere wenn diese Antriebseinheiten unter den Tragflächen oder hinten am Rumpf angebracht werden.
Mit Außenverkleidung wird die Gesamtanordnung, die aus der Außenwand der Gondel besteht, bezeichnet.
In 1 der beigefügten Zeichnungen ist ein bekanntes Ausführungsbeispiel einer Schubumkehrvorrichtung dieses Typs dargestellt, die bei einem Zweikreis-TL-Triebwerk angewendet wird, wie die schematische Perspektivansicht von 2 zeigt.
Die Schubumkehrvorrichtung besteht aus Klappen 7, die einen bewegbaren Teil 2 darstellen und in Ruhestellung im Direktstrahlbetrieb einen Teil der Außenverkleidung bilden, und aus einem festen Aufbau, der diese Außenverkleidung vor den Klappen mit einem vorderen Teil 1 und hinter den Klappen mit einem hinteren Teil 3 und zwischen den Klappen 7 mittels Streben 18 bildet, die den hinteren Teil 3 der Außenverkleidung mit dem vorderen Teil 4 der Außen verkleidung verbinden. Die Klappen 7 sind auf einem Außenumfang der Außenverkleidung angebracht und sind mit einem mittleren Bereich ihrer Seitenwände an den Streben 18 schwenkbar angebracht, die sich beiderseits dieser Klappen befinden, wobei diese Seitenwände zusammen mit der vorderen und der hinteren Wand die Wände darstellen, die den äußeren Teil 9 der Klappen 7, die einen Teil der Außenwand der Gondel bilden, mit dem inneren Teil 11 der Klappen 7, die einen Teil der Außenwand der Leitung bilden, verbinden.
Der vordere Teil 1 des festen Aufbaus weist einen vorderen Rahmen 6 auf, der als Halterung für die Bewegungs-Steuermittel der Klappen 7 dient, die beispielsweise von Zylindern 8 gebildet werden.
In Arbeitsstellung schwenken die Klappen 7 dergestalt, dass der hinter den Drehachsen 17 befindliche Teil der Klappen die Leitung 15 mehr oder weniger vollständig verschließt und dass der vordere Teil der Klappen einen Durchgang in der Außenverkleidung freigibt, so dass der Mantelstrom radial bezogen auf die Achse der Leitung geleitet werden kann. Aus Gründen der Bemessung des Durchgangs, der geeignet sein muss, diesen Strom hindurch zu lassen, ohne den Betrieb des Triebwerks zu beeinträchtigen, steht der vordere Teil der Klappen 7 über die Außenverkleidung hinaus nach außen vor. Der Drehwinkel der Klappen ist dergestalt eingestellt, dass der Durchlass des Stroms dergestalt ermöglicht wird, dass der Schub dieses Stroms nicht mehr besteht, und dass sogar ein Gegenschub entsteht, indem eine nach vorn umgelenkte Komponente des Stroms erzeugt wird.
Bekannte Ausführungsbeispiele sind beispielsweise in FR-1 482 538, in FR-A-2 030 304, in US-A-3 724 759 oder in US 3 605 411 dargestellt.
Schließlich ist die Steuerung der Klappen von einer Stellung in eine andere mit Zylinder an sich bekannt, wir weisen jedoch auf die sehr einfache Lösung hin, bei der pro Klappe einen Zylinder vorhanden ist, der mit seinem vorderen Teil an dem vorderen festen Aufbau der Außenverkleidung befestigt ist, und mit seinem hinteren Teil an der Klappe befestigt ist, und zwar in einem Punkt, der sich im vorderen Teil befindet, wie beispielsweise in FR-1 482 538 beschrieben.
Das Steuersystem für eine Schubumkehrvorrichtung besitzt gewöhnlich eine hydraulische Leistungsquelle und besteht im Allgemeinen aus einem gemeinsamen Steuerblock, aus einem Zylin der pro bewegbarem Element, einer Einrichtung zur Signalisierung der Position und – gemäß den für Schubumkehrvorrichtungen geltenden Sicherheitsregeln – mehreren redundanten Verriegelungen, auch Sicherheitslinien genannt, um jegliches ungewollte Ausklappen der bewegbaren Elemente wie z. B. der Klappen zu vermeiden.
Diese Sicherheitslinien werden aus mechanischen Verriegelungssystemen gebildet, die durch verschiedene bekannte Krafteinwirkungen betätigt werden. Es sind im Allgemeinen drei Sicherheitslinien vorhanden. Die erste Sicherheitslinie besteht aus einem Riegel vor dem bewegbaren Element. Dieser allgemein Hauptriegel genannte Riegel hält dieses bewegbare Element im Direktstrahlbetrieb fest und positioniert es.
Die zweite Sicherheitslinie kann in dem Klappenbetätigungszylinder eingebaut sein. Die Funktion dieser zweiten Sicherheitslinie ist es, die bewegbaren Umkehrelemente festzuhalten, wenn der Hauptriegel seine Haltefunktion nicht mehr erfüllt. Sie kann durch Haken gebildet sein, die in der Normalbetriebsphase des Systems nicht belastet werden. Der große Mangel hierbei ist, dass wegen ihres Einbaus im Inneren des Zylinderkörpers ihr eventueller Bruch nicht bemerkt werden kann, so dass man dann einen versteckten Defekt hat.
Eine dritte Sicherheitslinie kann durch eine andere Leistungsquelle als die der beiden ersten Sicherheitslinien aktiviert werden. Sie kann in seitlichen Teilen der Umkehrelemente placiert werden. Ihre Betätigung erfolgt in der gleichen Ordnung wie die der zweiten Sicherheitslinie, d. h. dass sie in der normalen Flugkonfiguration passiv, ohne physischen Kontakt zu dem Verriegelungselement und dem bewegbaren Element ist.
Diese Systeme haben den Nachteil, dass sie zahlreiche Elemente erfordern, die kostenaufwendig, da von fehlerfreier Herstellungsqualität sind, und von denen manche nicht ohne direkten Eingriff auf das Produkt kontrolliert werden können. Gleichzeitig wirkt sich die höhere Anzahl von bewegbaren Teilen negativ auf die allgemeine Zuverlässigkeit des Systems aus.
Die Betätigung aller Elemente des Systems erfordert eine spezielle hydraulische Versorgung für jede Komponente, wodurch sich die Zahl der Verbindungen und der Umfang der Leitungswege vervielfacht. Das birgt die erhöhte Gefahr von Lecks der stark korrosiven Hydraulikflüssigkeit, wodurch zudem die Wartung problematischer wird.
Eine der Aufgaben der Erfindung besteht darin, eine der bekannten, oben in Erinnerung gerufenen Verriegelungen, insbesondere die in dem Klappenbetätigungszylinder eingebaute Vorrichtung, die die zweite Sicherheitslinie bildet, zu ersetzen und dabei eine gleiche Betriebssicherheit zu wahren und die Zuverlässigkeit zu verbessern, ohne dass die Gefahr eines versteckten Defekts besteht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Mängel der vorbekannten Lösungen zu beseitigen, insbesondere diejenigen, die mit der Verwendung einer hydraulischen Leistungsquelle verbunden sind.
Diese Aufgaben werden gemäß dieser Erfindung mit einer Schubumkehrvorrichtung für Turbotriebwerke gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens zwei Steuerzylinder für die Klappenbewegungen einer Synchronisierungsvorrichtung zugeordnet sind, die in diesem Holm sitzt und durch einen Elektromotor mit seinem elektronischen Leistungssystem sowie ein Umlaufgehäuse gebildet ist, das mit jedem Zylinder, der nicht mit einem internen Verriegelungssystem versehen ist, durch ein Übertragungsmittel verbunden ist, so dass im Falle eines Nicht-Verriegelns einer Klappe die Synchronisierungsvorrichtung der nächsten Klappe diese nicht verriegelte Klappe mit Hilfe des Übertragungsmittels festhält, und ferner die Vorrichtung ein ausreichend geringes mechanisches Spiel hat, dass die Dichtigkeit der Klappe im Direktstrahlbetrieb erhalten bleibt.
Durch diese Anordnungen kann eine Klappe, falls sie nicht verriegelt wird, mittels der Synchronisierungsvorrichtung der nächsten Klappe gehalten werden, so dass dadurch die Betriebssicherheit gewahrt wird, indem Sicherheitslinien gebildet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen näher aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung hervor, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, wobei
1 in einer schematischen Halbansicht im Längsschnitt durch eine Ebene, die durch die Drehachse eines zugehörigen Turbotriebwerks verläuft, einen bekannten, oben beschriebenen Typ einer Schubumkehrvorrichtung mit Schwenkklappen in Schließstellung zeigt,
2 in einer schematischen Perspektivansicht eine Gondel mit einer Schubumkehrvorrichtung des vorgenannten Typs in eingebautem Zustand und mit geschlossenen Klappen zeigt,
3 in einer schematischen Perspektivansicht eine Ausführungsform der Erfindung zeigt,
4 einen Halbschnitt in der Achse der Gondel hinter dem vorderen Rahmen mit geschlossenen Klappen zeigt, wobei der vordere Rahmen nicht dargestellt ist,
5 in einer schematischen Perspektivansicht eine Halb-Schubumkehrvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt,
6 in einer Vorderansicht die Schubumkehrvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In 3 ist eine besondere Anordnung einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Ein Elektromotor 20, der sich in dem Holm 18 befindet und sein elektronisches Leistungssystem 21 mit seinem Aufbau verbunden haben kann, ist an ein Winkelumlaufgehäuse 22 gebunden, das außerdem noch zur Untersetzung dienen kann. Die Gesamtanordnung ist starr mit dem Hauptaufbau des Holms 18 hinter dem vorderen Rahmen 6 verbunden. Die Gesamtanordnung 19 kann zur baulichen Verstärkung des vorderen Bereichs des Holms 18 beitragen. Um die Wartung des Systems zu erleichtern, kann an dem Außenaufbau der Gondel zusätzlich eine Zugangsklappe vorgesehen werden.
Zwei mechanische Betätigungsorgane 23 oder Klappenbetätigungszylinder sind beiderseits des Holms 18 vorzugsweise auf der Achse der Klappen 7a und 7b angeordnet. Diese Betätigungsorgane 23 sind an Beschlägen 24 angelenkt, die am Rahmen 6 befestigt sind.
Um eine leichtere Wartung zu ermöglichen, kann jedes Betätigungsorgan eine Kupplung aufweisen, so dass die Klappen einzeln betätigt werden können. Mit einer Verbindung 25 kann der Antrieb der Mechanik des Betätigungsorgans 23 über ein biegsames Übertragungskabel 26 bekannten Typs mit dem Umlaufgehäuse 22 verbunden werden.
Ein biegsames Übertragungskabel passt sich vorteilhafterweise an, wenn die Verbindung 25 sich in einer Position befindet, die nicht mit der Drehachse des Betätigungsorgans 23 fluchtet, um den Winkelausschlag während der Betätigungsphase der Klappe zu kompensieren.
In dem Fall, dass die Verbindung 25 mit der Drehachse des Betätigungsorgans fluchtend angeordnet ist, kann in Betracht gezogen werden, eine Übertragungswelle mit starrer, beispielsweise geriffelter Kopplung, um die Verbindung zwischen dem Treibelement und den getriebenen Elementen herzustellen.
Im Falle einer Verbindung 25, die zur Drehachse des Zylinders 23 verschoben ist, kann eventuell eine starre Achse verwendet werden. Da die Winkelverschiebung des Zylinders gering und der Abstand der Verbindung zur Drehachse begrenzt ist, ist auch der sich ergebende Ausschlag geringfügig und kann absorbiert werden, indem man beispielsweise die Gesamtanordnung 19 der Winkelverschiebung der Achse folgen lässt. Es kann auch eine homokinetische Verbindung verwendet werden, und natürlich kann auch jede andere elastische Verbindung vom Fachmann angewendet werden.
Eine Schubumkehrvorrichtung mit Klappen mit abgeschnittenen Ecken kann die Anlage der Antriebeinheit 19 oder einen Teil in einem der oberen oder unteren vorderen Kästen des festen Aufbaus 1 aufnehmen.
Wie aus 4 ersichtlich wird, ist durch diese Anordnung die Betätigung einer Klappe 7a eng mit der der anderen Klappe 7b verknüpft. Bei einem Bruch eines Verriegelungsorgans eines der bewegbaren Elemente 7 verunmöglicht die Synchronisation das nicht gewünschte Öffnen dieses getroffenen bewegbaren Elements, und trotz des Nachstellens des Spiels, das jedes mechanische System aufweist, bewahrt die Klappe 7 ihre Dichtigkeit, da ihre Verschiebung sehr geringfügig ist, wodurch die aerodynamischen Verluste minimal gehalten werden. Bei dieser bemerkenswerten Ausführung muss keine Sekundärverriegelung mehr verwendet werden, die im Allgemeinen in dem Zylinder sitzt, und damit kann die Zuverlässigkeit des Ganzen erhöht werden, indem das Problem eines nicht erkennbaren, versteckten Defekts, der mit dem Platz der Sekundärverriegelungsorgane in dem Körper des Zylinders verbunden ist, beseitigt wird.
Wie bereits erklärt, kann der Zylinder 23 vorteilhafterweise auf der Mittelachse der Klappe positioniert werden. Eine andere Anordnung, mit der die Anzahl der Komponenten noch weiter reduziert und damit die Zuverlässigkeit verbessert und die Masse günstiger gestaltet werden kann, sieht vor, die Zylinder 23 am Direktausgang des Winkelumlaufgehäuses 22 anzuordnen.
Dabei befinden diese sich dann beiderseits des Holms 18 zwischen den Seitenflanken der Klappen 7 und diesem Holm 18 selbst.
In 3 wird eine Anordnung der erfindungsgemäßen Steuer-Synchronisierungsvorrichtung hinter dem Rahmen vorgeschlagen. Es kann auch eine Anwendung vor dem Rahmen in Betracht gezogen werden, wie in 5. Das Betätigungsorgan 23 der Klappe 7 verläuft durch den Rahmen 6 wie bei einem bekannten, oben beschriebenen Typ einer Schubumkehrvorrichtung mit Schwenkklappen.
Die Antriebeinheit 19 wird auf dem Rahmen 6 an jeder vom Fachmann als geeignet beurteilten Stelle angeordnet. Der Elektronikkasten 21 kann gelöst und im Bereich des Triebwerks angeordnet werden. Die Gesamtanordnung 19 kann an dem Rahmen eingebaut sein oder mit einem Teil ihres Aufbaus an dem festen Aufbau 1 der Schubumkehrvorrichtung eingebaut sein und verläuft durch den Rahmen 6 hindurch.
In der Schrift FR-A-2 712 929 wird eine Klappenbetätigung durch die Hinterseite der Klappe vorgeschlagen, bei der diese Anordnung ebenfalls anwendbar ist.
Die dargestellten Beispiele sind auf eine Schubumkehrvorrichtung mit vier Klappen angewendet. Die Vorrichtung kann jedoch ebenso gut auch bei einer Zweikreis-Schubumkehrvorrichtung angewendet werden, der eine beliebige Anzahl von mehr als zwei Klappen zugeordnet ist. Desgleichen kann sie erfolgreich bei einer Gitter-Schubumkehrvorrichtung oder einer Schubumkehrvorrichtung mit hinteren Klappen in Verbindung mit den Steuerzylindern für die Bewegungen bewegbarer Elemente der Schubumkehrvorrichtung verwendet werden.
Mittels einer Schubumkehrvorrichtung mit Halbseiten kann eine einzige Antriebeinheit 19 für eine Anzahl von mehr als zwei Klappen verwendet werden. Bei einer Schubumkehrvorrichtung mit mehr als zwei Klappen pro Halbseite wird diese Antriebeinheit 19 vorzugsweise zwischen zwei Betätigungsorganen 23 positioniert. Das Betätigungsorgan 23, das sich auf der Zwischenstrecke der Synchronisationslinie befindet, enthält eine Eingangsverbindung 25 und eine Ausgangsverbindung 27 zum nächsten Betätigungsorgan, wie in 6 schematisch dargestellt.
Es kann von Vorteil sein, nur eine einzige Synchronisierungsvorrichtung für die gesamte Schubumkehrvorrichtung zu verwenden. In diesem Fall verbinden die Übertragungsorgane die vier Betätigungsorgane. Dies erhöht den Synchronisationseffekt mit vier synchronen Zylindern anstelle von zwei und damit die Redundanz des Systems. In einem solchen möglichen Fall kann das Triebwerk vorteilhafterweise in der Nähe des Holms angeordnet sein, der sich in der sogenannten 12-Uhr-Stelllung befindet, ja sogar noch darüber. Es wird dabei durch den Holm und durch den Montagestiel am Flugzeug vor dem Zerbersten einer Triebwerksscheibe geschützt.
6 zeigt ein Anwendungsbeispiel einer einzigen Antriebeinheit 19 für alle Betätigungsorgane 23 einer Schubumkehrvorrichtung. Die Technologie der Verbindung zwischen Antriebeinheit 19 und Betätigungsorgan sowie unter den Betätigungsorganen ist von einer Art, die bereits oben definiert wurde. Bei einer Schubumkehrvorrichtung in zwei Teilen, die um Befestigungspunkte 29 herum bewegbar sind, kann eine automatische Verbindungsgesamtanordnung 28 an der unteren Grenzfläche der beiden Aufbauten angeordnet werden. Diese Gesamtanordnung 28 enthält ein Verbindungssystem eines dem Fachmann bekannten Typs, und es kann eine Positions-Unverwechselbarkeitseinrichtung in sie eingebaut werden, um zu verhindern, dass das getriebene Element von dem Treibelement in Eingriff genommen wird, wenn sich der eine oder der andere der Aufbauten in einer unterschiedlichen Klappenstellung befindet. Eine andere Lösung besteht darin, eine durch den Holm 12H und den Montagestiel verlaufende Übertragung anzuordnen.

Claims

Schubumkehrvorrichtung für Zweikreis-TL-Triebwerke, die mindestens zwei Schwenkklappen (7, 7a, 7b) aufweist, die durch einen Holm (18) des festen Aufbaus getrennt werden und geeignet sind, sich in Schließstellung im Direktstrahlbetrieb in die Außenwand der Strömungsleitung (15) hinter dem Gebläse des Turbotriebwerks einzufügen, sowie ferner jeweils geeignet sind, unter Einwirkung eines Steuerzylinders (23) für die Bewegungen dergestalt zu schwenken, dass sie im Umkehrschubbetrieb Strömungs-Umlenkhindernisse bilden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zylinder (23) einer Synchronisierungsvorrichtung (19) zugeordnet sind, die in diesem Holm (18) sitzt und durch einen Elektromotor (20) mit seinem elektronischen Leistungssystem (21) sowie ein Umlaufgehäuse (22) gebildet ist, das mit jedem Zylinder (23), der nicht mit einem internen Verriegelungssystem versehen ist, durch ein Übertragungsmittel (26) verbunden ist, so dass im Falle eines Nicht-Verriegelns einer Klappe (7) die Synchronisierungsvorrichtung der nächsten Klappe (7) diese nicht verriegelte Klappe (7) mit Hilfe des Übertragungsmittels (26) festhält, und ferner die Vorrichtung ein ausreichend geringes mechanisches Spiel hat, dass die Dichtigkeit der Klappe im Direktstrahlbetrieb erhalten bleibt.
Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungsvorrichtung (19) hinter einem vorderen Rahmen (6) angeordnet ist, der Teil des vorderen festen Aufbaus der Schubumkehrvorrichtung ist.
Schubumkehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Übertragungsmittel von einem biegsamen Kabel (26) gebildet wird.
Schubumkehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Übertragungsmittel von einer starren Welle gebildet wird.
Schubumkehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (23) beiderseits des festen Holms (18) zwischen einer Seitenflanke der Klappe (7a, 7b) und dem Holm (18) angeordnet sind, wobei die Verbindung zwischen Zylindern (23) und Umlaufgehäuse (22) reduziert ist.
Schubumkehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungsvorrichtung (19) an der Vorderseite eines vorderen Rahmens (6) angeordnet ist, der Teil des vorderen festen Aufbaus der Schubumkehrvorrichtung ist, wobei die Zylinder (23) sich durch diesen vorderen Rahmen (6) erstrecken.
Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Synchronisierungsvorrichtung (19) die Synchronisation von mehr als zwei Zylindern (23) gewährleistet, wobei jeder Zwischenzylinder (23) eine Eingangsverbindung (25) und eine Ausgangsverbindung (27) zum nächsten Zylinder (23) in der Synchronisierungsreihe aufweist.
Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie in zwei Teilen ausgeführt ist und die Synchronisierungsvorrichtung (19) ein automatisches Verbindungssystem (28) enthält, das an einer Grenzfläche der beiden Halbaufbauten angeordnet ist.
Schubumkehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (23) eine Vorrichtung zum Entkuppeln aufweist, die eine individuelle Klappensteuerung ermöglicht.