ES2231134T3 - Tobera de escape axisimetrica, convergente-divergente, con orientacion mediante anillo-guia. - Google Patents
Tobera de escape axisimetrica, convergente-divergente, con orientacion mediante anillo-guia.Info
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Abstract
Tobera de eyección para turbo-reactor, de tipo simétrico con respecto al eje, convergente divergente, y cuya parte divergente situada aguas abajo de la parte convergente es orientable con relación al eje X del turbo- reactor, comprendiendo la citada parte divergente una pluralidad de aletas divergentes (7) articuladas aguas arriba sobre las extremidades de aguas abajo de las aletas convergentes (3) y articuladas aguas abajo sobre bielas (21) unidas a un anillo de vectorización (20) cuyo desplazamiento axial y basculación están accionados por una pluralidad de gatos (30) anclados sobre una estructura fija (2), y estando previstos medios de guía (42) para guiar al anillo de vectorización (20) con relación a la estructura fija (2) en el curso de su movimiento, comprendiendo los medios de guía (42) del anillo de vectorización (20) tres luces (44) axiales que están dispuestas respectivamente en patillas (43) solidarias de la estructura fija (2) y cuyos planos medios se cortan a lo largo del ejeX del turbo- reactor, sirviendo las paredes laterales (45) de las citadas luces para el guiado de tres rodillos esféricos (41) acoplados sobre husillos radiales (40) solidarios del anillo de vectorización (20) y regularmente espaciados uno del otro, caracterizada por el hecho de que cada rodillo esférico (41) está montado en la luz (44) correspondiente con interposición de una primera corredera (46) susceptible de deslizar axialmente a lo largo de las paredes laterales (45) de la citada luz (44), y una segunda corredera (48) susceptible de deslizar radialmente sobre la primera corredera (46), estando el citado rodillo (41) en unión esférica con la citada corredera (48).
Description
Tobera de escape axisimétrica,
convergente-divergente, con orientación mediante
anillo-guía.
La invención concierne a una tobera de eyección
de turbo-reactor.
Concierne más precisamente a una tobera de
eyección de tipo simétrico con respecto al eje, convergente
divergente, y cuya parte divergente situada aguas abajo de la parte
convergente es orientable con relación al eje del
turbo-reactor, comprendiendo la citada parte
divergente una pluralidad de aletas divergentes articuladas aguas
arriba sobre las extremidades aguas abajo de las aletas convergentes
y articuladas aguas abajo sobre bielas unidas a un anillo de
vectorización cuyo desplazamiento axial y la basculación son
gobernados por una pluralidad de gatos anclados a una estructura
fija, y medios de guía que están previstos para guiar al anillo de
vectorización con relación a la estructura fija en el curso de su
movimiento.
Las toberas orientables ofrecen a los aviones de
combate una agilidad suplementaria y una mejor maniobrabilidad en
cabeceo y oscilación lateral. En ciertas disposiciones, el conjunto
tobera convergente divergente está montado rotativo sobre un
elemento esférico. En otras disposiciones, más ligeras, sólo la
parte divergente de la tobera está montada pivotante por medio de un
anillo de vectorización.
El documento
FR-A-2 645 593 muestra una tobera en
la cual el anillo de vectorización accionado por tres gatos de mando
desfasados 120º entre sí, está montado sobre la estructura por medio
de tres vástagos axiales espaciados 120º entre sí y que pueden
deslizar en soportes solidarios de la estructura fija. Los vástagos
están unidos al anillo mediante uniones rotativas. Si la longitud de
guía de los cojinetes de deslizamiento es insuficiente, las fuerzas
radiales aplicadas en el extremo del vástago producen un par de
basculación que puede llevar consigo el aprisionamiento del vástago
durante la traslación.
El documento WO 92/03649 prevé sobre el anillo de
vectorización tres husillos radiales que están espaciados
angularmente entre sí 120º alrededor del eje y el anillo y que
deslizan en unas luces o aberturas axiales que están previstas entre
pares de raíles paralelos solidarios de la estructura fija y cuyos
planos medios se cortan a lo largo del eje del
turbo-reactor. Con esta disposición, el centro del
anillo de vectorización definido por el punto de intersección de los
ejes de los husillos está situado idealmente en el eje del
turbo-reactor. Sin embargo, la aparición de pares
radiales en la unión entre los husillos por la acción de fuerzas de
presión puede crear fuerzas de rozamiento nefastas en la posición de
desviación del chorro. Este documento representa el estado de la
técnica más próximo a la presente invención.
El documento
EP-A-0 557 229 describe una tobera
de eyección del tipo anterior en la cual los medios de guía del
anillo de vectorización comprenden tres luces axiales que están
dispuestas respectivamente en patillas solidarias de la estructura
fija y cuyos planos medios se cortan a lo largo del eje del
turbo-reactor, sirviendo las paredes laterales que
delimitan las citadas luces para el guiado de tres rodillos
esféricos acoplados sobre husillos radiales solidarios del anillo de
vectorización y espaciados regularmente entre sí.
Así, los centros de los rodillos están situados
en los planos medios de las luces, y la recuperación de la
resultante axial de las fuerzas de presiones diferenciales debidas a
la desviación del chorro se hace tangencialmente a las juntas de
contacto de los rodillos esféricos y de las paredes laterales de las
luces, suprimiendo así los nefastos pares radiales.
Además, los gatos de mando están unidos al anillo
de vectorización y a la estructura fija mediante uniones rotativas.
Así, la recuperación de la componente tangencial de las fuerzas de
presiones diferenciales no tiene ninguna influencia sobre los gatos
de mando.
Uno de los objetos de la invención es asegurar un
medio de guía de un anillo de vectorización mediante tres raíles sin
riesgo de acuñamiento, asegurando igualmente la traslación axial del
anillo.
La invención consigue su objetivo por el hecho de
que para repartir las fuerzas tangenciales sobre una superficie
mayor de apoyo, cada rodillo esférico está preferentemente montado
en la luz correspondiente con interposición de una primera corredera
susceptible de deslizar axialmente a lo largo de las paredes
laterales de la citada luz, y de una segunda corredera susceptible
de deslizar radialmente sobre la primera corredera, estando el
citado rodillo en unión esférica con la citada segunda
corredera.
Los husillos radiales se extienden
preferentemente en el interior del anillo de vectorización.
Ventajosamente, la primera corredera comprende un
orificio radial en el cual desliza la segunda corredera.
Otras ventajas y características de la invención
aparecerán con la lectura de la descripción siguiente, hecha a
título de ejemplo y en referencia a los dibujos anejos, en los
cuales:
- la figura 1 es un corte según un plano axial de
una tobera simétrica con respecto al eje, convergente divergente y
orientable, de acuerdo con la invención, mostrándose esta tobera en
la configuración abierta y sin desviación del chorro;
- la figura 2 es parecida a la figura 1 y muestra
la tobera en una posición cerrada y desviación del chorro hacia
abajo;
- la figura 3 muestra en corte y a gran escala
los medios de guía del anillo de vectorización según un primer modo
de realización de la invención;
- la figura 4 muestra en corte y a gran escala
los medios de guía del anillo de vectorización según un segundo modo
de realización de la invención; y
- la figura 5 es una vista en corte del anillo de
vectorización y de los medios de guía según un plano perpendicular
al eje del anillo de vectorización.
Las figuras 1 y 2 muestran una tobera simétrica
con respecto al eje convergente divergente y orientable dispuesta
aguas abajo de una envuelta anular 2, de eje X, que delimita una
cámara 3 de post-combustión situada aguas abajo de
la turbina de un turbo-reactor de eje X.
La tobera 1 comprende una primera serie de aletas
convergentes 4 articuladas en la extremidad aguas abajo de la
envuelta 2 mediante charnelas 5 y cuya salida delimita la sección A8
del cuello de la tobera 1.
Aguas abajo de las aletas convergentes 4, están
articuladas por medio de juntas universales 6, las extremidades
aguas arriba de aletas divergentes 7.
Las aletas convergentes 4 comprenden
alternativamente aletas convergentes gobernadas accionadas 4
comprenden en su cara externa caminos de leva 8 sobre los cuales
pueden girar rodillos 9 llevados por un anillo de mando 10 de eje X
susceptible de ser desplazado paralelamente al eje X por una
pluralidad de gatos de mando 11 anclados aguas arriba sobre la
envuelta 2, y cuyos vástagos 12 se desplazan al unísono con el fin
de regular la sección A8 en función de las fases de vuelo del avión
que equipa la tobera. El gato 11 está unido a la envuelta 2 mediante
bielas 13 y 14 que permiten la recuperación de los esfuerzos de
empuje. Los vástagos 12 de los gatos 11 están unidos al anillo de
mando 10 mediante uniones rotativas 15.
Las aletas divergentes 7 comprenden igualmente
una pluralidad de aletas divergentes accionadas y una pluralidad de
aletas divergentes seguidoras intercaladas entre las aletas
divergentes accionadas. Las aletas divergentes accionadas están
articuladas respectivamente sobre las aletas convergentes accionadas
por medio de juntas universales 6 que permiten una articulación
radial y tangencial.
Las aletas divergentes 7 están unidas a un anillo
de vectorización 20 por medio de bielas 21 articuladas en su
extremidad de aguas arriba sobre el anillo de vectorización 20 en el
punto 22 y articuladas en su extremidad de aguas abajo sobre la
extremidad de aguas abajo 23 de las aletas divergentes 20 por medio
de una unión 24. Las bielas 21 pueden estar integradas en aletas
exteriores frías 25 situadas en la prolongación del carenado del
turbo-reactor.
El anillo de vectorización 20 es gobernado por al
menos tres gatos de mando 30 regularmente repartidos alrededor del
eje X y unidos en su extremidad aguas arriba a la envuelta 2 por
medio de bielas 31 y 32 que retoman los esfuerzos de empuje de los
gatos 30. Los vástagos 33 de los gatos 30 están unidos al anillo de
vectorización 20 mediante una unión rotativa 34. Preferentemente, la
unión 35 entre los gatos 30 y las bielas 31 y 32 es igualmente
rotativa.
El anillo de vectorización 20 presenta en su cara
interna tres husillos radiales 40 espaciados entre sí un ángulo de
120º. Cada husillo 40 está equipado con un rodillo 41 de pared
externa esférica.
Cada rodillo 41 está destinado a cooperar con
medios de guía 42 solidarios de la envuelta 2, tal como se muestra
en las figuras 3 y 4.
Los medios de guía 42 comprenden, para cada
rodillo 41, una patilla 43 solidaria de una brida anular 44a
dispuesta en la extremidad de aguas abajo de la envuelta 2. La
patilla 43 se extiende hacia abajo, paralelamente al eje X en el
espacio dispuesto entre el anillo de mando 10 y el anillo de
vectorización 20. La patilla 43 presenta una luz axial 44 delimitada
por dos paredes paralelas 45 dispuestas una de cada lado de un plano
medio que contiene al eje X del turbo-reactor.
Según un primer modo de realización de la
invención, mostrado en la figura 3, la distancia que separa las dos
paredes paralelas 45 es sensiblemente igual al diámetro del rodillo
41, y el rodillo 41 está dispuesto en la luz 44. La parte esférica
del rodillo 41 permite cualquier movimiento de traslación del centro
del rodillo 41 en el plano medio de la luz 44 y garantiza igualmente
las rotaciones del anillo de vectorización 20 necesarias en su
cinemática alrededor del centro del rodillo 41.
Según un segundo modo de realización de la
invención, mostrado en la figura 4, la distancia que separa las dos
paredes paralelas 45 que delimitan la luz 43 es superior al diámetro
del rodillo esférico 41. Una primera corredera 46 está montada sobre
la patilla de manera que desliza libremente a lo largo de las
paredes 45 de la luz 43.
Esta primera corredera 46 comprende un orificio
47 de sección no circular y de eje geométrico perpendicular al eje X
en el cual está montada deslizante radialmente una segunda corredera
48. El rodillo esférico 41 está en unión esférica con la segunda
corredera 48. El desplazamiento radial del rodillo esférico 41
produce el desplazamiento radial de la segunda corredera 48 con
relación a la primera corredera 46. Un desplazamiento axial del
rodillo esférico 41 produce un desplazamiento axial de la primera
corredera 46 en la luz 44.
Un desplazamiento idéntico de los vástagos 33 de
tres gatos de mando 30 produce una traslación del anillo de
vectorización 20 paralelamente al eje X, manteniéndose los tres
rodillos 41 en las luces 44 de las patillas 43, estando sus centros
A, B y C en planos secantes a lo largo del eje X y formando ángulos
de 120º entre sí. Las distancias entre los centros A, B y C de los
rodillos 41 son siempre constantes.
Un desplazamiento diferencial de los vástagos 33
de los tres gatos de mando 30 produce una basculación del anillo de
vectorización 20 con relación al eje X. Pero dado que los rodillos
41 se mantienen en las luces 44, existe una posición única para el
anillo de vectorización 20 con relación a la envuelta 2. La
basculación del anillo de vectorización 20 produce un desplazamiento
de las aletas divergentes 7 y una modificación de la sección A9 de
salida de la parte divergente de la tobera 1, lo que produce una
desviación del chorro de los gases de eyección, y presiones
diferenciales en las caras internas de las aletas divergentes 7. La
componente de estas fuerzas de presión es recuperada tangencialmente
por las paredes 45 que delimitan las luces 44.
Claims (3)
1. Tobera de eyección para
turbo-reactor, de tipo simétrico con respecto al
eje, convergente divergente, y cuya parte divergente situada aguas
abajo de la parte convergente es orientable con relación al eje X
del turbo-reactor, comprendiendo la citada parte
divergente una pluralidad de aletas divergentes (7) articuladas
aguas arriba sobre las extremidades de aguas abajo de las aletas
convergentes (3) y articuladas aguas abajo sobre bielas (21) unidas
a un anillo de vectorización (20) cuyo desplazamiento axial y
basculación están accionados por una pluralidad de gatos (30)
anclados sobre una estructura fija (2), y estando previstos medios
de guía (42) para guiar al anillo de vectorización (20) con relación
a la estructura fija (2) en el curso de su movimiento, comprendiendo
los medios de guía (42) del anillo de vectorización (20) tres luces
(44) axiales que están dispuestas respectivamente en patillas (43)
solidarias de la estructura fija (2) y cuyos planos medios se cortan
a lo largo del eje X del turbo-reactor, sirviendo
las paredes laterales (45) de las citadas luces para el guiado de
tres rodillos esféricos (41) acoplados sobre husillos radiales (40)
solidarios del anillo de vectorización (20) y regularmente
espaciados uno del otro, caracterizada por el hecho de que
cada rodillo esférico (41) está montado en la luz (44)
correspondiente con interposición de una primera corredera (46)
susceptible de deslizar axialmente a lo largo de las paredes
laterales (45) de la citada luz (44), y una segunda corredera (48)
susceptible de deslizar radialmente sobre la primera corredera (46),
estando el citado rodillo (41) en unión esférica con la citada
corredera (48).
2. Tobera de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que los husillos (40) radiales
se extienden en el interior del anillo de vectorización (20).
3. Tobera de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que la primera corredera (46)
comprende un orificio radial (47) en el cual desliza la segunda
corredera (48).
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