ES2258063T3 - Inversor de empuje con rejillas alabeadas de desviacion con estructura posterior fija. - Google Patents

Inversor de empuje con rejillas alabeadas de desviacion con estructura posterior fija.

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ES2258063T3 ES01400196T ES01400196T ES2258063T3 ES 2258063 T3 ES2258063 T3 ES 2258063T3 ES 01400196 T ES01400196 T ES 01400196T ES 01400196 T ES01400196 T ES 01400196T ES 2258063 T3 ES2258063 T3 ES 2258063T3
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Michel Christian Marie Jean
Pascal Lardy
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Safran Nacelles SAS
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Abstract

Inversor de empuje de turborreactor de doble flujo que comprende un conjunto móvil que forma una parte de la pared externa de barquilla, completado por un conjunto anular de aletas (37) que forman una parte de la pared externa del canal anular (32) de la vena fría en posición de empuje directo y, siendo, en posición de inversión de empuje, dicho conjunto desplazado hacia la parte posterior descubriendo unas rejillas alabeadas (38) de desviación de flujo y pivotando las aletas para obstruir dicho canal 32, y estando constituido por una cubierta móvil (33) equipada con herrajes (40) que soportan las aletas (37), caracterizado porque comprende una estructura posterior fija (30) que soporta unos rodillos (47) que ruedan sobre las aletas (37) o una rampa de las aletas, de manera que desplacen las aletas (37) a fin de evitar cualquier interferencia entre la estructura posterior fija y las aletas durante una primera fase de apertura.

Description

Inversor de empuje con rejillas alabeadas de desviación con estructura posterior fija.
La presente invención se refiere a un dispositivo de inversión de empuje de turborreactor de doble flujo. El turborreactor está equipado con un conducto detrás del soplante cuyo objetivo es canalizar el flujo secundario llamado frío, este conducto está constituido por una pared interna que rodea la estructura del motor propiamente dicha por la parte posterior del soplante, y de una pared externa cuya parte corriente arriba queda en continuidad del cárter motor que rodea el soplante. Esta pared externa puede canalizar a la vez el flujo secundario y el flujo primario en su parte corriente abajo, y esto en la parte posterior de la expulsión del flujo primario, llamado caliente, en el caso de barquilla con flujos mezclados o con flujos confluentes por ejemplo, pero en otros casos, la pared externa sólo canaliza el flujo secundario en el caso de barquillas llamadas de flujos separados.
Una pared puede también carenar el exterior del motor, es decir el exterior del cárter que rodea el soplante y el exterior de la parte exterior del conducto descrito anteriormente, esto con el fin de minimizar el rastro del conjunto propulsor. Este es en particular el caso para unos conjuntos propulsores aplicados en el exterior de la aeronave, particularmente cuando estos conjuntos propulsores están fijados sobre las alas o en la parte posterior del fuselaje.
Las figuras 1 a 10 de los planos adjuntos muestran un ejemplo conocido de realización de un inversor de empuje de este tipo, aplicado a un turborreactor de doble flujo.
En este ejemplo de aplicación, un dispositivo de inversión llamado de rejillas en el cual un conjunto móvil 1, que forma, cuando tiene lugar el funcionamiento del turborreactor en empuje directo, la totalidad o una parte del extremo corriente abajo de la parte externa del canal anular 2 de circulación de la vena de flujo secundario, es susceptible de ser desplazado axialmente en dirección corriente abajo, por medio de un sistema de mando que comprende por ejemplo unos gatos 3 fijados sobre la parte corriente arriba 4 del inversor y un desplazamiento del conjunto móvil 1 hacia corriente abajo provoca el pivotamiento de una pluralidad de aletas 5 que pasan a obturar el canal y desviar el flujo para formar un flujo invertido cuyo guiado es obtenido por medio de un dispositivo de rejillas 23 dispuestas sobre la periferia externa de dicho canal y que son descubiertas después de desplazamiento hacia corriente abajo de dicho conjunto móvil 1, como muestran las figuras 2 y 4.
En las realizaciones conocidas de dicho inversor de empuje de turborreactor, el inversor de empuje está constituido en dos partes, comprendiendo cada parte una parte semicilíndrica de dicho conjunto móvil 1 cuyos medios de desplazamiento comprenden, por ejemplo, tres gatos 3 y el pivotamiento de dichas aletas 5 está guiado por ejemplo por unas bielas 6 de unión con un punto fijo de articulación 7 de biela situado sobre la pared interna 8 de dicho canal secundario.
Unos ejemplos de realización de dichos inversores de empuje se dan en el documento EP-A-0 109 219 y en el documento US-A-3 500 645. Las disposiciones conocidas y aplicadas en la realización de dichos inversores de empujen provocan sin embargo algunos problemas insuficientemente resueltos.
En efecto, los objetivos de reducción de masa hacen difícil la obtención de una estructura del conjunto móvil 1 suficientemente rígida, lo que provoca, desde un punto de vista aerodinámico, una sección de expulsión insuficientemente estable.
Los desplazamientos del conjunto móvil 1 necesitan la colocación de raíles primarios 9, representados en las figuras 6 a 10, que debido a su longitud salen de las líneas de barquilla en las zonas externas 11 e internas 12 indicadas en la figura10, imponiendo carenarlos por unos capotajes externos tales como 13 ó internos tales como 14. Además, el guiado y el reforzado estructural del panel externo 15 del conjunto móvil 1 imponen la colocación de raíles secundarios 16. Sobre el conjunto móvil 1, están dispuestas unas tapas 17 que permiten el acceso a los gatos 3. El punto de aplicación de los gatos 3 está situado sobre unos herrajes 19 colocados en la parte posterior del conjunto móvil 1.
Como se ha representado en las figuras 6 a 8, las aletas 5 están articuladas sobre unos herrajes 19 soportados por el panel interno 20 del conjunto móvil 1. Las aletas 5 presentan un contorno según unas desviaciones 21 representadas en la figura 7 que les evitan interferir en posición de chorro invertido pero unas cuñas 22 de aleta son necesarias para llenar las aberturas creadas en chorro directo.
El documento US nº 3.779.010 describe un inversor de empuje de turborreactor de doble flujo que comprende un conjunto móvil que forma una parte de la parte externa de barquilla, completado por un conjunto anular de aletas que forman una parte de la pared externa del canal anular de la vena fría en posición de empuje directo y, en posición de inversión de empuje, siendo dicho conjunto móvil desplazado hacia la parte posterior descubriendo unas rejillas alabeadas de derivación de flujo y pivotando las aletas para obstruir dicho canal, estando constituido por una cubierta móvil equipada con herrajes que soportan las aletas.
Los objetivos de la invención son suprimir los inconvenientes de las soluciones conocidas anteriores de los inversores de empuje con rejillas clásicos recordados anteriormente asegurando al mismo tiempo una construcción simplificada, reduciendo la masa y mejorando las características aerodinámicas obtenidas.
Estos objetivos son alcanzados, de acuerdo con la invención, por un inversor de empuje del tipo citado caracterizado porque comprende una estructura posterior fija que soporta unos rodillos que rodean sobre las aletas o una rampa de las aletas, de manera que desplacen las aletas a fin de evitar cualquier interferencia entre estructura posterior fija y aletas durante una primera fase de apertura.
Algunas disposiciones ventajosas complementarias se refieren al modo de accionamiento de las aletas.
Otras características y ventajas de la invención se comprenderán mejor con la lectura de la descripción que sigue de los modos de realización de la invención, con referencia a los planos anexos, en los cuales:
- las figuras 1 a 10 que han constituido anteriormente el objeto de una descripción muestra un inversor de empuje de rejillas de un tipo conocido de la técnica anterior, según las vistas siguientes, respectivamente:
- la figura 1, una vista exterior de la barquilla equipada con dicho inversor, en posición de chorro directo,
- la figura 2, una vista análoga del inversor de la figura 1, en posición de chorro invertido;
- la figura 3, una semivista esquemática, en sección longitudinal por un plano que pasa por el eje de rotación de un turborreactor asociado, del inversor de la figura1, en posición de chorro directo;
- la figura 4, es una vista análoga del inversor de la figura 3, en posición de chorro invertido;
- la figura 5 es una vista análoga a la de la figura 3, que muestra la instalación de un gato de mando de los desplazamientos;
- la figura 6 es una vista en perspectiva del conjunto móvil del inversor representado en las figuras 1 a 5;
- la figura 7 muestra un detalle del inversor anterior, en posición de chorro invertido, en la zona llamada a 12 horas;
- la figura 8 muestra un detalle del inversor anterior, en posición de chorro directo, en la zona llamada a 12 horas;
- la figura 9 muestra en perspectiva un detalle del conjunto móvil representado en la figura 6, y en la zona de llamada a 12 horas;
- la figura 10 muestra un detalle esquemático de la figura 3 que representa la posición de un raíl primario del inversor;
- la figura 11 representa en una vista análoga a la figura 3 un inversor de empuje de rejillas, en posición de chorro directo, según un modo de realización de la invención;
- la figura 12 representa el inversor de la figura 11, al inicio de la apertura;
- la figura 13 representa el inversor de la figura 11, en posición de chorro invertido;
- la figura 14 representa, según una vista parcial en perspectiva, el inversor de la figura 11, que muestra las aletas cuando el conjunto móvil está retirado;
- la figura 15 representa el inversor de la figura 11, que muestra un sistema de accionamiento de las aletas;
- la figura 16 representa, en una vista análoga a la figura 11, una variante de realización del inversor de acuerdo con la invención;
- la figura 17 representa, en una vista análoga a la figura 11, el inversor de acuerdo con la invención que comprende una variante de realización del sistema de accionamiento de las aletas;
- la figura 18 representa el inversor de la figura 17 al inicio de la apertura;
- la figura 19 representa el inversor de la figura 17, en curso de apertura;
- la figura 20 representa el inversor de la figura 17, en posición de chorro invertido;
- la figura 21 representa el inversor de la figura 17, según una vista análoga a la de la figura 14;
- la figura 22 representa en una vista análoga a las figuras 11 ó 17 el inversor de acuerdo con la invención que comprende una variante de realización de las aletas en dos partes;
- la figura 23 representa el inversor de la figura 22, al inicio de la apertura;
- la figura 24 representa el inversor de la figura 22, en curso de apertura;
- la figura 25 representa el inversor de la figura 22, en posición de chorro invertido;
- la figura 26 representa según una vista parcial en perspectiva el inversor de la figura 22;
- la figura 27 representa, en una vista análoga a las figuras 11, 17 ó 22 el inversor de acuerdo con la invención que comprende otra variante de realización del sistema de accionamiento de las aletas;
- la figura 28 representa el inversor de la figura 27 al inicio de la apertura;
- la figura 29 representa el inversor de la figura 27 en curso de apertura;
- la figura 30 representa el inversor de la figura 27 en posición de chorro invertido;
- la figura 31 representa en una vista análoga a las figuras 11, 17, 22 ó 27 el inversor de acuerdo con la invención que comprende otra variante de realización del sistema de accionamiento de las aletas;
- la figura 32 representa el inversor de la figura 31 en curso de apertura;
- la figura 33 representa el inversor de la figura 31 en posición de chorro invertido;
- la figura 34 representa una vista esquemática en perspectiva del inversor de la figura 31 que muestra la posición de las aletas en chorro invertido.
Según un modo de realización de la invención representado en las figuras 11 a 15, un inversor de empuje de turborreactor funciona según el principio general de un inversor de rejillas alabeadas de desviación de tipo conocido, como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 1 a 10. De manera destacable y de acuerdo con la invención, el presente inversor comprende una estructura posterior fija 30 que forma, cuando tiene lugar el funcionamiento del turborreactor en empuje directo representado en la figura 11, el extremo corriente abajo 31 de la pared externa del canal anular 32 de circulación de la vena de flujo secundario. La estructura móvil externa se reduce así a una simple cubierta móvil 33 que se une en chorro directo, en la parte delantera, a la pared externa 34 de estructura fija del inversor y, en la parte posterior, a la estructura fija posterior 30, con interposición de juntas de estanqueidad, respectivamente delantera 35 y posterior 36.
Como es conocido, cuando tiene lugar la inversión de empuje, como se ha representado en la figura 13, unas aletas 37 que constituyen un conjunto anular forman un obstáculo al flujo en el canal anular 32 y unas rejillas 38 alabeadas desvían el flujo hacia adelante a través de cavidades de inversión 39 descubiertas después de la traslación hacia la parte posterior de la cubierta móvil 33.
De forma destacable y de acuerdo con la invención, con respecto a las soluciones conocidas anteriores, tales como las ilustradas por ejemplo representadas en las figuras 1 a 10, los raíles secundarios 16 están suprimidos y para el desplazamiento de la cubierta móvil 33, se utilizan unos raíles cortos fijados sobre unas vigas de la estructura fija en las zonas llamadas a 12 horas y a 6 horas. Resulta de ello que los capotajes internos están también suprimidas y los capotajes externos están reducidos. Además, las cuñas de aleta 22 están suprimidos y en el ejemplo de realización representado en la figura 14 una aleta 37 cada dos presenta un rebaje 64, de manera que evite las interferencias en chorro invertido. Las aletas 37 están articuladas sobre unos herrajes 40 ligados a la cubierta móvil 33 y cada aleta 37 pivota alrededor de un eje de rotación 41 soportado por cada herraje 40.
Como se ha representado en las figuras 14 y 15, el desplazamiento de la cubierta móvil 33 es mandado por un gato, constituido en el ejemplo de realización representado, por un accionador 42 que arrastra un tornillo sin fin 43 soportado por un cojinete posterior 44 soportado por un marco posterior 45 de rejillas. El tornillo 43 arrastra una tuerca 46 ligada al herraje 40 de soporte de las aletas 37. El herraje 40 se desplaza entre dos rejillas 38 durante la apertura y, al final de la carrera, en una ranura del marco posterior 45 de rejillas. La estructura posterior fija del inversor soporta unos rodillos 47 apoyados sobre las aletas 37 cuando tiene lugar su desplazamiento que es guiado por unas bielas 48 articuladas por un extremo sobre unas bridas 49 soportadas por las aletas 37 y por el otro extremo sobre unos herrajes fijos 50 soportados por la pared interna 51 del canal secundario 32. Un resorte 52 apoyado sobre el eje 53 del pie de la biela 48 ejerce un esfuerzo que tiende a aplicar la aleta 37 contra la estructura fija del inversor, en la posición cerrada de chorro directo tal como se ha representado en la figura 11. Como muestra la figura 14, los herrajes 50 de pie y las bridas 49 de cabeza de biela no están ya situadas en la vena, reduciendo así las pérdidas
aerodinámicas.
La transición entre el funcionamiento en empuje directo o posición cerrada del inversor representada en la figura 11 y el funcionamiento en inversión de empuje o posición abierta del inversor representada en la figura 13 se efectúa en dos fases. Durante la primera fase de apertura, representada en la figura12, la cubierta móvil 33 y las aletas 37 son arrastradas hacia atrás por los accionadores 42. La interferencia entre las aletas 37 y el panel interno 54 de la estructura posterior fija 30 es evitada por la acción de los rodillos 47 sobre las aletas 37. Cada aleta 37 es aplicada sobre los rodillos 47 por la acción de los resortes 52 por medio de las bielas 48. El eje 53 de pie de biela se desplaza en el orificio oblongo 55 del herraje fijo 50.
De esta manera, la obstrucción de la vena de circulación del flujo es retardada hasta obtener una apertura suficiente de la cavidad de inversión.
Cuando tiene lugar la segunda fase, cuando el eje 53 de pie de biela queda a tope en el orificio oblongo 55 del herraje fijo 50, la aleta 37 es arrastrada en rotación hasta la obstrucción de la vena.
En posición de inversión de empuje representada en la figura 13, las rejillas 38 de desviación de flujo están completamente descubiertas y las aletas 37 constituyen en un obstáculo al flujo en el canal. Los esfuerzos que resultan de la presión del flujo que se ejercen sobre las aletas 37 son absorbidos por las bielas 48.
Según una variante de realización representada en la figura16, en posición de chorro directo, la cubierta móvil 33 está modificada en la parte delantera y en la parte posterior de manera que coopere con un apoyo delantero 56 y un apoyo posterior 57 que son solidarios de la estructura fija del inversor. Estos apoyos 56 y 57 permiten absorber los esfuerzos de presión que se ejercen sobre la cubierta móvil 33. El emplazamiento de las juntas de estanqueidad delantera 135 y posterior 136 está también modificada en este caso. En el ejemplo representado, la estanqueidad de las juntas 135 en la parte delantera es aplicada sobre un radio menor que el de la estanqueidad por la junta 136 en la parte posterior, lo que hace la cubierta móvil 33 autocerrante bajo el efecto de los esfuerzos de
presión.
Según una variante de realización del inversor de empuje con rejillas de desviación de acuerdo con la invención, representado en las figuras 17 a 21, las aletas 137 están modificadas para darles un espesor constante. Esta realización permite aumentar la rigidez y mejorar el comportamiento estructural de las aletas 137. La superficie acústica de las aletas 137 está además aumentada, lo que mejora las prestaciones en atenuación acústica. En este caso, a fin de evitar cualquier interferencia entre las aletas 137 y el panel interno 54 de la estructura posterior fija 30 cuando tiene lugar la apertura, una rampa 58 está dispuesta sobre cada aleta 137 y el rodillo 47 rueda sobre la rampa 58 de manera que desplace la aleta 137.
Las realizaciones anteriores que han sido descritas con referencia a las figuras 11 a 21 presentan un inconveniente cuando tiene lugar el funcionamiento en inversión de empuje. En efecto, una posición inclinada en la vena de las aletas 37 provoca una recirculación del flujo en la cavidad formada. Para mejorar la fluidez del flujo en chorro invertido, la aleta debe tomar una posición más vertical, en un plano sensiblemente perpendicular a la dirección general del flujo que circula por el canal. A este fin, la aleta 137 está realizada en dos partes 237A y 237B. En chorro directo, como se ha representado en la figura 22, la pared externa del canal de circulación del flujo está reconstituida por las aletas delanteras que forman las primeras partes 237A y por las aletas posteriores yuxtapuestas que forman las segundas partes 237B. La cubierta móvil 33 soporta las aletas delanteras 237A por medio de herrajes 240 y las aletas posteriores 237B están unidas, cada una, a una aleta delantera 237A por una biela 59 y al herraje 240 de soporte por un brazo 60. Cuando tiene lugar el funcionamiento en inversión de empuje, en posición abierta, la aleta posterior 237B pasa a colocarse fuera del flujo, detrás de la aleta delantera 237A que toma así una posición menos inclinada en el canal.
Según otra variante de realización, el sistema de accionamiento de las aletas del inversor, como se ha representado en las figuras 27 a 30, está modificado para permitir la supresión de las bielas 48 de guiado de las aletas en la vena fluida, reduciendo así las pérdidas aerodinámicas. A este fin, las bielas 348 están situadas en el interior de la estructura fija posterior 30 del inversor. Cada biela 348 está articulada por un extremo sobre una aleta 337 con interposición de un resorte de torsión 61. El otro extremo de la biela 348 soporta un rodillo 62 que rueda en una ranura 63 practicada en la estructura fija posterior 30. El resorte 61 aplica cada biela 348 sobre su aleta 337 hasta el contacto con un tope solidario de la aleta. El perfil de las ranuras 63 está determinado de manera que imponga a la aleta 337 la cinemática buscada, en particular desplazando la aleta 337 al inicio de la apertura, como se ha representado en la figura 28. Otra ventaja obtenida en esta realización se refiere a la simplificación de construcción de la pared interna del canal por la supresión de los pies de biela.
Los rebajes 64 practicados en las aletas 37 para evitar las interferencias entre las aletas en curso de desplazamiento presentan el inconveniente de generar unas pérdidas aerodinámicas en chorro directo. Para evitarlo, otra variante de realización, representado en las figuras 31 a 34 prevé la instalación de cinemáticas diferentes para una aleta cada dos. Los elementos del sistema de accionamiento de una aleta cada dos están en este caso desplazados uno con respecto al otro: las bielas 448A y 448B, las ranuras 163A y 163B, las articulaciones sobre los herrajes de soporte, de manera que las dos aletas 437A y 437B tengan unas posiciones desplazadas entre sí durante toda la apertura.

Claims (9)

1. Inversor de empuje de turborreactor de doble flujo que comprende un conjunto móvil que forma una parte de la pared externa de barquilla, completado por un conjunto anular de aletas (37) que forman una parte de la pared externa del canal anular (32) de la vena fría en posición de empuje directo y, siendo, en posición de inversión de empuje, dicho conjunto desplazado hacia la parte posterior descubriendo unas rejillas alabeadas (38) de desviación de flujo y pivotando las aletas para obstruir dicho canal 32, y estando constituido por una cubierta móvil (33) equipada con herrajes (40) que soportan las aletas (37), caracterizado porque comprende una estructura posterior fija (30) que soporta unos rodillos (47) que ruedan sobre las aletas (37) o una rampa de las aletas, de manera que desplacen las aletas (37) a fin de evitar cualquier interferencia entre la estructura posterior fija y las aletas durante una primera fase de apertura.
2. Inversor de empuje de turborreactor según la reivindicación 1, caracterizado porque una aleta (37) cada dos presenta un rebaje (64) de manera que evite cualquier interferencia en chorro invertido.
3. Inversor de potencia de turborreactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque comprende unas bielas (48) articuladas sobre unas bridas (49) soportadas por las aletas (37) y unos herrajes de pie (50) soportados por la pared interna (51) del canal secundario (32), estando dichas bridas y dichos herrajes de pie dispuestos fuera de la vena fría.
4. Inversor de empuje de turborreactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cubierta móvil (33), en posición cerrada, es mantenida en la parte delantera y en la parte posterior sobre unos apoyos (56, 57) que absorben los esfuerzos de presión.
5. Inversor de empuje de turborreactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la cubierta móvil (33) posee una junta delantera (135) situada sobre un radio menor que una junta posterior (136) de manera que la resultante de los esfuerzos de presión tiende a mantener la cubierta móvil (33) en posición cerrada en chorro directo.
6. Inversor de empuje de turborreactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las aletas (137) tienen un espesor constante y presentan unas rampas (58) sobre la cual rueda el rodillo (47) de apoyo de manera que desplacen la aleta (137) al inicio de la apertura evitando la interferencia con el panel interno (54) de la estructura posterior fija (30).
7. Inversor de empuje de turborreactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque cada aleta (237) comprende una primera parte que forma la aleta delantera (237A) y una segunda parte yuxtapuesta en chorro directo que forma la aleta posterior (237B), estando la aleta posterior (237B) unida al herraje (240) de soporte de la cubierta móvil (33) por un brazo (60) y a la aleta delantera (237A) por una biela (59) de manera que escamotee la aleta posterior (237B) en la parte posterior de la aleta delantera (237A) en el canal y para dar a la aleta delantera (237A) una posición más vertical, cuando tiene lugar el funcionamiento en inversión de empuje.
8. Inversor de empuje de turborreactor según la reivindicación 1, caracterizado porque las aletas (337) están guiadas por unas bielas (348), cada una (348) articulada por un extremo sobre una aleta (337) con interposición de un resorte de torsión (61) que aplica la biela (348) sobre la aleta (337) y por el otro extremo por medio de un rodillo (62) que rueda en una ranura (63) practicada en la estructura fija posterior (30) y que tiene un perfil determinado que permite un desplazamiento de la aleta (337) al inicio de la apertura, estando las bielas (348) situadas en el interior de la estructura fija posterior (30) en chorro directo.
9. Inversor de empuje de turborreactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3 a 8, caracterizado porque los elementos del sistema de accionamiento de una aleta (437A, 437B) cada dos están desplazados uno con respecto al otro de manera que dos aletas adyacentes (437A, 437B) tienen unas posiciones desplazadas entre sí durante toda la apertura evitando las interferencias.
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