ES2231154T3 - Sistema para activar una tobera orientable mediante un anillo elastico para propulsor a reaccion. - Google Patents
Sistema para activar una tobera orientable mediante un anillo elastico para propulsor a reaccion.Info
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Abstract
Tobera orientable para propulsor a reacción que comprende una parte fija (1) dispuesta para conectarse al propulsor, una parte móvil (21) montada sobre un extremo (11) de la parte fija, y un medio (3, 4, 22, 31) de orientación de la parte móvil que comprende una estructura anular elástica (3) que presenta una circunferencia fija solidaria del extremo (11) de la parte fija y una circunferencia móvil unida a la parte móvil, y unos primeros gatos de mando (4) que permiten desplazar la parte móvil con deformación de la estructura anular elástica, en la que la parte móvil de la tobera está constituida por una pluralidad de aletas orientables (21), y la estructura anular elástica está constituida por un anillo elástico (3) que presenta una circunferencia interna fija constituida por un primer aro anular rígido (30) solidario de la parte fija (1) y una circunferencia externa móvil constituida por un segundo aro anular rígido (31) al que están unidos unos extremos libres de los primeros gatos de mando (4) así como unos paneles móviles o bielas (22) sobre los que están articuladas las aletas (21).
Description
Sistema para activar una tobera orientable
mediante un anillo elástico para propulsor a reacción.
La presente invención se refiere a una tobera
orientable para propulsor a reacción, es decir una tobera que es
capaz de orientar el chorro de un propulsor a reacción. La presente
invención se refiere más particularmente a una tobera que comprende
una parte fija sobre la que están articuladas unas aletas
orientables. Esta tobera, cuando está montada sobre un avión,
permite que el piloto modifique rápidamente el cabeceo y la guiñada
del avión (incluso el balanceo para un bimotor).
Unas toberas de este tipo ya se conocen en la
técnica. Algunas de ellas utilizan un anillo de activación dispuesto
en un extremo corriente abajo de la parte fija y unido a las aletas.
El anillo de activación se desplaza por medio de gatos, lo que
provoca la orientación de las aletas. Estas toberas requieren unos
equipos complicados, en particular unos cardanes, para transmitir
los desplazamientos del anillo de activación hacia las aletas.
En el documento FR 2 470 253 se ha propuesto
realizar un medio de orientación de una parte pivotante de tobera
que comprende una estructura anular elástica en sectores unida, por
una parte, a la parte fija de la tobera y, por otra parte, a la
parte pivotante, y unos gatos de mando que permiten desplazar la
parte pivotante con deformación de la estructura anular elástica.
Ésta comprende un primer anillo estratificado que presenta una
armadura rígida interna solidaria de la parte fija de la tobera y un
segundo anillo estratificado que presenta una armadura rígida
interna solidaria de la parte pivotante. Las armaduras rígidas
externas de los dos anillos están unidos entre sí. Los gatos actúan
sobre la parte pivotante que, al desplazarse, provoca una
deformación de los anillos elásticos con aproximación o separación
mutuas de sus armaduras rígidas internas.
La presente invención prevé proporcionar una
tobera con aletas orientables que presente una estructura más
sencilla y menos costosa.
Con este fin, se ha previsto una tobera
orientable para propulsor a reacción, que comprende una parte fija
dispuesta para conectarse al propulsor, una parte móvil montada
sobre un extremo de la parte fija, y un medio de orientación de la
parte móvil que comprende una estructura anular elástica que
presenta una circunferencia fija solidaria del extremo de la parte
fija y una circunferencia móvil unida a la parte móvil, y unos
primeros gatos de mando que permiten desplazar la parte móvil con
deformación de la estructura anular elástica, tobera en la que, de
acuerdo con la invención,
- la parte móvil de la tobera está constituida por una pluralidad de aletas orientables, y
- la estructura anular elástica está constituida por un anillo elástico que presenta una circunferencia interna fija constituida por un primer aro anular rígido solidario de la parte fija y una circunferencia externa móvil constituida por un segundo aro anular rígido al que están unidos unos extremos libres de los primeros gatos de mando así como unos paneles o bielas sobre los que están articuladas las aletas.
La estructura constituida por el anillo elástico
y los dos aros anulares rígidos es monobloque, de modo que se
minimizan los juegos funcionales y el número de piezas en
movimiento.
Los gatos de mando mandan directamente el
desplazamiento de la segunda circunferencia del anillo elástico, el
cual provoca la orientación de las aletas.
El anillo elástico permite por una parte activar
las aletas, bajo la acción del medio de mando, y por otra parte
permite recuperar las fuerzas de contraempuje. Además, gracias a la
estructura anular del sistema de activación constituido por el
anillo elástico, la posición de equilibrio de la tobera corresponde
a la posición de reposo del anillo, lo que añade una seguridad
suplementaria en caso de avería del medio de mando.
El anillo elástico puede ser continuo o
sectorizado.
Preferentemente, el anillo elástico está
realizado en un material estratificado, constituido por un
apilamiento de capas alternativamente de elastómero y de metal, por
un apilamiento de capas alternativamente de elastómero y de un
material compuesto orgánico, o por un apilamiento de capas
alternativamente de elastómero y de un material termoestructural. El
elastómero se selecciona de entre los elastómeros capaces de
soportar unas temperaturas superiores a 150ºC. Se utiliza por
ejemplo un elastómero seleccionado de entre los materiales
fluorocarbonados y fluorosiliconas, y los elástómeros hidrogenados
tales como HNBR ("Hydogenated Nitrile Butadiene Rubber").
Según un modo de realización de la invención, las
aletas están articuladas, en unos primeros emplazamientos
respectivos, a dichos paneles o bielas, y en unos segundos
emplazamientos respectivos, a la parte fija de la tobera.
Según otro modo de realización de la presente
invención:
- dichas aletas son unas aletas divergentes mandadas,
- la tobera comprende además unas aletas convergentes mandadas,
- cada aleta divergente mandada está articulada, en un primer emplazamiento, a un panel o una biela, y en un segundo emplazamiento, a una aleta convergente mandada, y
- las aletas convergentes mandadas están articuladas además a la parte fija.
Está previsto entonces un medio para orientar las
aletas convergentes mandadas. Este medio, que permite modificar el
diámetro del cuello de la tobera, es decir el diámetro de la sección
transversal delimitada por los puntos de articulación entre las
aletas convergentes y divergentes, puede comprender unos segundos
gatos, dispuestos sobre la circunferencia de la parte fija, un
anillo sensiblemente perpendicular al eje longitudinal de la tobera
y al que están unidos los extremos libres de los segundos gatos, y
unos rodillos montados en dicho anillo y que siguen cada uno una
superficie de leva sobre una aleta convergente mandada.
Ventajosamente, la tobera según este modo de
realización comprende además un medio antirrotación para limitar los
movimientos de rotación de dicho anillo alrededor del eje
longitudinal de la tobera. El medio antirrotación comprende dichos
segundos gatos, equipados con bieletas laterales articuladas cada
una, en un primer extremo, al cuerpo del gato correspondiente, y, en
un segundo extremo, a la parte fija.
La tobera según la invención puede comprender
además unas aletas divergentes seguidoras y unas aletas convergentes
seguidoras intercaladas, respectivamente, entre las aletas
divergentes mandadas y las aletas convergentes mandadas.
Otras características y ventajas de la presente
invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la
lectura de la descripción detallada siguiente de varios modos de
realización, haciendo referencia a los planos anexos, en los
que:
- la figura 1 es una sección esquemática de una
tobera según la presente invención, en posición neutra;
- la figura 2 muestra en perspectiva un anillo
elástico y unos aros anulares de soporte asociados, utilizados en la
tobera según la invención;
- las figuras 3 y 4 muestran respectivamente la
tobera según la invención orientada hacia arriba y hacia abajo;
- la figura 5 muestra una vista por encima de un
dispositivo antirrotación utilizado en la tobera según la invención;
y
- la figura 6 muestra en perspectiva un anillo
elástico y unos aros anulares de soporte asociados según otro modo
de realización de la presente invención.
La figura 1 muestra esquemáticamente una tobera
orientable de acuerdo con la presente invención. La tobera comprende
una parte fija 1 que es solidaria, en un extremo corriente arriba
10, de un propulsor a reacción (no representado), y un conjunto
anular de aletas orientables 2, articulado sobre un extremo
corriente abajo 11 de la parte fija 1.
La parte fija 1 comprende un canal de expulsión
12 que recibe los gases producidos por el propulsor y los expulsa,
como está indicado por las flechas 13 y 14 en la figura 1. El canal
de expulsión 12 está delimitado por una camisa ondulada
sensiblemente cilíndrica 15. Una pared externa 16 define con esta
última un espacio de enfriamiento 17 en el que circula un fluido de
refrigeración apropiado.
El conjunto anular de aletas 2 comprende, de
forma conocida, unas aletas mandadas, es decir unas aletas cuyos
desplazamientos están directamente mandados por unos medios de
accionamiento, y unas aletas seguidoras, intercaladas entre las
aletas mandadas y adaptadas para seguir simplemente los
desplazamientos de las aletas mandadas.
Más particularmente, el conjunto anular de aletas
2 está constituido por una pluralidad de estructuras mandadas y
seguidoras adyacentes, montadas circularmente sobre la
circunferencia del extremo corriente abajo 11 de la parte fija 1.
Cada estructura comprende en particular una aleta convergente 20 y
una aleta divergente 21. Cada una de las estructuras mandadas
comprende además un panel, o una biela, de activación 22, cuya
función se explicará más adelante. En la continuación de la
descripción, solamente se hará referencia a las estructuras
mandadas.
De acuerdo con la presente invención, las aletas
divergentes 21 están orientadas por medio de un anillo de activación
elástico 3 insertado entre dos aros anulares rígidos 30 y 31. El
anillo elástico 3 está realizado típicamente en un material
estratificado, es decir en un material constituido por un
apilamiento de capas de elastómero intercaladas entre las armaduras.
Según la invención, el elastómero se selecciona de entre los
elastómeros capaces de soportar unas temperaturas superiores a
150ºC. Se utiliza por ejemplo un elastómero seleccionado de entre
los materiales fluorocarbonados y fluorosiliconas, y los elastómeros
hidrogenados tales como HNBR ("Hydrogenated Nitrile Butadiene
Rubber"). Las armaduras están realizadas preferentemente en
metal, en un material compuesto orgánico o en un material
termoestructural tal como un material compuesto
carbono-carbono o un material compuesto con matriz
cerámica. El aro anular 30, sobre el que está fijada la
circunferencia interna del anillo elástico 3, es solidario de la
parte fija 1, y sirve como soporte fijo. El aro anular 31, sobre el
que está fijada la circunferencia externa del anillo elástico 3,
sirve como soporte móvil para el anillo elástico.
La figura 2 muestra en perspectiva el anillo
elástico 3 y los aros de soporte asociados 30 y 31. Como se ilustra
en las figuras 1 y 2, el aro móvil 31 comprende unas primeras patas
de fijación 32 que se extienden hacia corriente arriba de la tobera,
y unas segundas patas de fijación 33 que se extienden corriente
abajo de la tobera. Las primeras patas de fijación 32 permiten unir
el aro móvil 31 a unos gatos 4 montados sobre la circunferencia de
la parte fija 1 de la tobera (solamente está representado un gato 4
en la figura 1). Más particularmente, los extremos de los vástagos
de los gatos 4 están unidos a las primeras patas de fijación 32,
mientras que los extremos corriente arriba 40 de los gatos 4 están
articulados sobre la pared externa 16. Las segundas patas de
fijación 33 permiten fijar unos extremos respectivos 220 de los
paneles de activación 22 al aro móvil 31.
En una determinada estructura de aletas mandada,
la aleta convergente 20 está articulada sobre la parte fija 1 en un
punto (o una línea) de articulación 200. La aleta divergente 21 está
articulada sobre un extremo corriente abajo de la aleta convergente
20, en un punto de articulación 201, y sobre el panel de activación
22 en un punto de articulación 202, opuesto a dicho extremo 220. La
sección circular delimitada, en el interior de la tobera, por el
conjunto de los puntos de articulación 201, y designada en la figura
1 con la referencia C, constituye el cuello de la tobera. Los
extremos corriente abajo de las aletas divergentes 21 definen la
sección de salida del divergente de tobera, designada con la
referencia S.
Según la presente invención, el desplazamiento
del aro móvil 31, bajo la acción de los gatos 4, modifica la
orientación de las aletas divergentes 21. Estas últimas giran
alrededor de los puntos de articulación 201, permaneciendo las
aletas convergentes 20 fijas, en la medida en que el diámetro del
cuello no se modifica simultáneamente. Las figuras 3 y 4 ilustran
unas configuraciones extremas en las que una aleta divergente 21
está orientada respectivamente en un sentido y en el sentido
opuesto. En la primera configuración (figura 3), el gato 4
representado estira del aro móvil 31 corriente arriba de la tobera y
provoca una torsión correspondiente del anillo elástico 3, de modo
que la aleta 21 se orienta en una dirección. En la segunda
configuración (figura 4), el gato representado empuja el aro móvil
31 corriente abajo de la tobera, de manera que la aleta 21 se
orienta en la dirección opuesta. Preferentemente, los diferentes
gatos 4 están repartidos regularmente sobre la circunferencia de la
pared externa 16. En la práctica, se utilizan por lo menos tres
gatos dispuestos según unos ángulos de 120º. Además, los
funcionamientos respectivos de los gatos 4 están sincronizados de
una manera que permitan obtener la orientación del chorro deseada.
Así, por ejemplo, en la configuración ilustrada en la figura 3, los
dos gatos (no representados) dispuestos a 120º con respecto al gato
4 representado, empujan el aro móvil 31 mientras que el gato 4
representado estira de este último.
Además de la orientación de las aletas
divergentes 21, resulta posible, según la presente invención,
modificar el diámetro del cuello C. Con este fin, están previstos
unos medios de orientación de las aletas convergentes 20, que
permiten que las aletas convergentes 20 giren alrededor de los
puntos de articulación 200. El giro de las aletas convergentes 20
alrededor de los puntos 200 provoca un desplazamiento de las aletas
divergentes 21. Las aletas 20, 21 y los medios de orientación de las
aletas convergentes están dispuestos de tal manera que el
desplazamiento combinado de las aletas convergentes 20 y de las
aletas divergentes 21 satisfaga una ley de cinemática
predeterminada, uniendo el diámetro del cuello C y el diámetro de la
sección de salida S de la tobera.
Los medios de orientación de las aletas
convergentes, conocidos en sí mismos, comprenden típicamente unos
gatos 5, de los que uno está representado en la figura 1, que están
fijados en un extremo corriente arriba 50 a la parte fija 1 y unidos
por el extremo libre de su vástago a un anillo 6. En posición neutra
de la tobera, el anillo 6 presenta como eje de simetría el eje
longitudinal de la tobera, designado en la figura 1 como AL. En el
anillo 6 están dispuestos unos rodillos 7 que siguen cada uno una
superficie de leva 8 sobre una aleta convergente 20. En la práctica,
está previsto un rodillo 7 por cada aleta convergente mandada. El
desplazamiento de los rodillos 7 sobre las superficies de leva 8
provoca que las aletas convergentes 20 giren alrededor de los puntos
200 de articulación con la parte fija 1, lo que modifica el diámetro
del cuello C. En la práctica, preferentemente, por lo menos tres
gatos 5 de mando de las aletas convergentes están dispuestos
regularmente sobre la circunferencia de la pared externa 16 de la
parte fija 1 e intercalados entre los gatos 4.
Además, como se ha ilustrado en las figuras 1 y
5, cada gato 5 de mando de las aletas convergentes comprende unas
bieletas laterales 51, montadas a ambos lados del cuerpo del gato 5.
Las bieletas 51 están articuladas, en un extremo corriente arriba
510, sobre el cuerpo del gato 5 y articuladas, en un extremo
corriente abajo, sobre una pata de montaje 52 solidaria de la parte
fija 1 de la tobera. Las bieletas laterales 51 constituyen, con los
gatos 5, un dispositivo antirrotación que limita los movimientos de
rotación del anillo 6 en una dirección circunferencial de la tobera,
ortogonal al eje longitudinal AL de la tobera.
El anillo elástico 3 tal como está ilustrado en
la figura 2 es continuo. Como variante, el anillo elástico 3 puede
estar sectorizado. La figura 6 muestra un anillo elástico
sectorizado de este tipo, constituido por un conjunto de piezas en
resalte 3a elásticas montadas sobre un aro anular de soporte móvil
31a y que comprende cada una un aro anular de soporte fijo 30a
solidario de la parte fija 1 de la tobera.
Por otra parte, la tobera tal como está ilustrada
en las figuras 1, 3 y 4 comprende un conjunto
convergente-divergente constituido por las aletas
convergentes 20 y las aletas divergentes 21. Como variante,
solamente una de las partes convergente y divergente puede estar
constituida por aletas articuladas. En el ejemplo en el que
solamente se conservan las aletas divergentes 21, cada aleta
divergente está articulada, en un extremo 202, a un panel o una
bieleta 22 unido al aro de soporte móvil 31, y está articulada
también, en un extremo 201 (que entonces está confundido con el
punto 200 en la figura 1), directamente a la parte fija 1.
Claims (10)
1. Tobera orientable para propulsor a reacción
que comprende una parte fija (1) dispuesta para conectarse al
propulsor, una parte móvil (21) montada sobre un extremo (11) de la
parte fija, y un medio (3, 4, 22, 31) de orientación de la parte
móvil que comprende una estructura anular elástica (3) que presenta
una circunferencia fija solidaria del extremo (11) de la parte fija
y una circunferencia móvil unida a la parte móvil, y unos primeros
gatos de mando (4) que permiten desplazar la parte móvil con
deformación de la estructura anular elástica, en la que la parte
móvil de la tobera está constituida por una pluralidad de aletas
orientables (21), y la estructura anular elástica está constituida
por un anillo elástico (3) que presenta una circunferencia interna
fija constituida por un primer aro anular rígido (30) solidario de
la parte fija (1) y una circunferencia externa móvil constituida por
un segundo aro anular rígido (31) al que están unidos unos extremos
libres de los primeros gatos de mando (4) así como unos paneles
móviles o bielas (22) sobre los que están articuladas las aletas
(21).
2. Tobera orientable según la reivindicación 1,
caracterizada porque las aletas (21) están articuladas, en
unos primeros emplazamientos respectivos (202), a dichos paneles o
bielas (22), y en unos segundos emplazamientos respectivos (201,
200), a la parte fija (1).
3. Tobera orientable según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque dichas aletas
son unas aletas divergentes mandadas (21).
4. Tobera orientable según la reivindicación 3,
caracterizada porque
la tobera comprende además unas aletas
convergentes mandadas (20),
cada aleta divergente mandada (21) está
articulada, en un primer emplazamiento (202), a un panel o una biela
(22), y en un segundo emplazamiento (201), a una aleta convergente
mandada (20), y
las aletas convergentes mandadas (20) están
además articuladas a la parte fija (1).
5. Tobera orientable según la reivindicación 4,
caracterizada porque comprende además un medio (5, 6, 7, 8)
para orientar las aletas convergentes mandadas.
6. Tobera orientable según la reivindicación 5,
caracterizada porque dicho medio para orientar las aletas
convergentes mandadas comprende unos segundos gatos (5), dispuestos
sobre la circunferencia (16) de la parte fija (1), un anillo (6)
sensiblemente perpendicular a un eje longitudinal (AL) de la tobera
y al que están unidos los extremos libres de los segundos gatos, y
unos rodillos (7) montados en dicho anillo (6) y que siguen cada uno
una superficie de leva (8) sobre una aleta convergente mandada
(20).
7. Tobera orientable según la reivindicación 6,
caracterizada porque comprende además un medio antirrotación
(5, 51, 52) para limitar los movimientos de rotación de dicho anillo
(6) alrededor del eje longitudinal (AL) de la tobera.
8. Tobera orientable según la reivindicación 7,
caracterizada porque el medio antirrrotación comprende dichos
segundos gatos (5), que están equipados con bieletas laterales (51)
articuladas cada una, en un primer extremo (510), al cuerpo del gato
correspondiente, y, en un segundo extremo, sobre la parte fija
(1).
9. Tobera orientable según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 8, caracterizada porque comprende además
unas aletas divergentes seguidoras y unas aletas convergentes
seguidoras intercaladas, respectivamente, entre las aletas
divergentes mandadas y las aletas convergentes mandadas.
10. Tobera orientable según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el anillo
elástico está realizado en un material estratificado constituido por
un apilamiento de capas alternativamente de elastómero y de un
material seleccionado de entre un metal, un material compuesto
orgánico, y un material termoestructural.
Applications Claiming Priority (2)
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2000
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