Системы отражения воздушного потока
Системы реверса
Работа реверсов тяги
Основные принципы
Для обеспечения хорошей эффективности торможения самолета, в том числе, на загрязненных ВПП (с наличием воды или грязи), и для снижения износа тормозов транспортные самолеты оборудуются реверсами тяги. Реверс при выпуске позволяет создавать обратную тягу. Для этого он перенаправляет поток выхлопных газов на угол, приблизительно равный 120 градусам. На рис. 8.1 показано направление воздушного потока время работы реверса. У ТРДД с высокой степенью двухконтурности реверс меняет направление только вторичного потока, т.к. этот поток газа создает наибольшую долю тяги двигателя. Это приводит к созданию достаточно высокой силы обратной тяги, которой достаточно для торможения. Для изменения направления только вторичного потока не требуется установка механических компонентов в горячем газовом потоке. Все это упрощает кинематику реверса и уменьшает его вес.
Рис. 8.1. Направление вторичного воздушного потока для создания обратной силы тяги
Т.к. эффект обратной тяги не зависит от трения, реверс обеспечивает хорошее торможение самолета на загрязненной ВПП с пониженным коэффициентом трения.
При нормальном состоянии ВПП, с использованием реверса требуется меньшая нагрузка на тормоза для того же снижения скорости. Это приводит к уменьшению износа тормозов колес и продлению ресурса тормозных дисков.
Чтобы получить описанные преимущества, придется принять повышение веса мотогондолы. С целью минимизации недостатка неизбежного прироста веса из-за установки реверса, конструкторы используют высокий процент композитных материалов в конструкции реверса и мотогондолы.
Обычно все двигатели самолета оборудованы реверсом тяги. Но это не является обязательным правилом. Исключение составляет А380. Для снижения веса данный самолет имеет только два реверсивных устройства. Они установлены на двух внутренних двигателях.
Работа реверса
Система реверса тяги разработана для использования только на земле. Система оборудована предохраняющими устройствами для предотвращения выпуска реверса в полете. Во время посадки пилот выполняет краткосрочную активацию реверса после касания. Наилучший тормозной эффект достигается на повышенных скоростях посадочного пробега, т.к. тяговый КПД реверса имеет более высокие значения при высоких скоростях прямого перемещения. При понижении скорости самолета эффективность реверса также снижается.
Во время типичной летной эксплуатации реверс выпускается после снижения скорости до 80 узлов. Пилот выбирает такую тягу, которая необходима. Данная процедура обеспечивает работу с наивысшим тяговым КПД и предотвращает засасывание грязи на низких скоростях руления. Это самый эффективный способ использования реверса в контексте расхода топлива и износа тормозов.
Типы реверсов
Реверсивные устройства могут отличаться по типам подсистем. Существуют следующие подсистемы:
- Система отражения воздушного потока;
- Система привода;
- Система управления.
Система отражения воздушного потока включает конструктивные элементы, необходимые для отражения потока во время работы двигателя в режиме реверса. Для изменения режима между прямой и обратной тягой компоненты отражения потока подвижны. Чтобы создать такое перемещение, устанавливается система привода. Она разработана для перемещения компонентов реверса в одно из двух положений: прямая тяга (убранное положение) или обратная тяга (выпущенное положение).
Системы отражения воздушного потока
Для систем отражения потока применяются различные варианты конструкции. У ТРДД больших размеров используются два основных типа механизмов:
- Решетчатый;
- Створчатый.
Рис. 8.2 Реверс решетчатого типа V2500-A5 на А320 в положении обратной тяги. Переносные рукава перемещены назад, и блокирующие створки выдвинуты во вторичный газовый поток
Реверс решетчатого типа имеет подвижные передаточные рукава, которые перемещаются назад, чтобы обнажить решетки, установленные на неподвижной конструкции вокруг канала вторичного потока. На рис. 8.2 показан данный принцип отражения. На передаточных рукавах установлены блокировочные створки. Они разворачиваются в поток, в то время как рукава перемещаются назад. В таком положении блокировочные створки перекрывают проходной канал перемещения вторичного потока по тракту. Т.о. вторичный газовый поток двигателя выходит через решетки реверсивного устройства, которые отражают и ускоряют поток в финальном направлении. Реверс такого типа создает низкие нагрузки на привод и позволяет осуществлять очень точное управление потоком во время работы на обратной тяге.
Реверс створчатого типа имеет четыре поворотные створки, установленные в отверстиях неподвижной конструкции. на рис. 8.3 представлен реверс такого типа самолета Airbus А320. В открытом положении задние части поворотных створок блокируют канал воздушного потока по тракту. Вся створка в целом работает как дефлектор для потока. Реверс створчатого типа имеет меньше подвижных элементов и упрощенную кинематику по сравнению с решетчатым реверсом. Необходимые дополнительные усиливающие профили могут быть изготовлены с более низким весом. В открытом положении реверс создает высокое сопротивление, и нагрузка на привод выше, по сравнению с решетчатым реверсом такого же размера.
Реверсы створчатого типа были впервые использованы на самолете Airbus А320. Они также применяются на А340-200/-300 с двигателем CFM56-5Cи на А330 с двигателями Trent 700. Решетчатые реверсы используются на большинстве вариантов конструкции самолетов, и поэтому представляю собой самый распространенный тип.
Рис. 8.3. Реверс CFM56-5F/5B на самолете Airbus A320 с четырьмя поворотными створками в положении обратной тяги
Системы привода
Для привода реверса больших ТРДД широко применяется два типа систем:
- Гидравлическая;
- Пневматическая.
Гидравлическая система состоит из нескольких приводов, модуля распределительного клапана и блокирующих устройств. Приводы перемещают переносные рукава или поворотные створки и устанавливаются в конструкции реверса. Гидравлическими клапанами распределительного модуля управляет система управления реверса.
На рис. 8.4 показаны компоненты системы привода реверса V2500. Модуль распределительного клапана данной системы установлен на внутренней стороне пилона двигателя перед конструкцией реверса. Распределительными клапанами управляет компьютер системы FADEC.
В убранном положении во время работы на прямой тяге давление в систему привода реверса не подается. Подвижные части зафиксированы в данном положении при помощи механических замков. Замки также являются компонентами системы привода. Они могут представлять собой либо отдельно устанавливаемые компоненты, либо встроенные в приводы, либо оба варианта конструкции, используемые совместно в одной системе.
Рис. 8.4. Система гидравлического привода реверса V2500-A5
Рис. 8.5. Компоненты реверса с пневматическим приводом CF6-80C2, используемого на А300-600
Пневматическая система привода состоит из одного или двух пневмодвигателей, которые через гибкие валы приводят шарико-винтовые активаторы. Воздух в пневмодвигатели подается из КВД двигателя. Шарико-винтовые активаторы перемещают переносные рукава. Система привода такого типа используется только в решетчатых реверсах. Для данной системы привода используется система, которая управляет воздушными клапанами для подачи воздуха и управления потоками.
Функцию блокировки в убранном положении выполняет тормоз, установленный на пневмодвигателе. В большинстве вариантов конструкции пневмодвигатель встроен в единый корпус с зубчатым колесом, тормозом и клапаном управления потоками. Эти три компонента формируют пневматический привод системы реверса. На рис. 8.5 представлена подобная система, используемая на А300-600.