CN101213361A - 飞行器发动机舱以及带有至少一个该发动机舱的飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的发动机舱(1)，该发动机舱包括外壳(5)、位于外壳内部空间中的发动机(6)、设在发动机与外壳之间的次级推进气流的环形流动通道(9)和至少一个推力反转装置(2)，推力反转装置(2)用于从环形通道中流动的次级推进气流形成反向气流。推力反转装置(2)包括多个设在外壳后部(7)的活门(10)，以形成所述外壳的后缘，推力反转装置可以包括活门动作装置，使得至少一个动作装置驱动两个相邻的活门，并且至少一个活门被两个动作装置驱动。

Description

飞行器发动机舱以及带有至少一个该发动机舱的飞行器

本发明涉及航空领域。本发明的目的是一种飞行器发动机舱。更确切地说，本发明的目的是一种推力反转装置，用于从发动机舱中的次级推进气流形成反向气流。本发明还涉及带有至少一个该发动机舱的飞行器。

发动机舱一般包括外罩，发动机位于其中。空气在位于飞行器前侧的所述发动机舱的前端处被吸入到发动机舱中。发动机舱把吸入的空气以很高的速度向飞行器后方喷射。为了可以使飞行器前进，需要使穿过发动机舱的空气质量的出口速度大于入口速度。空气质量的出口速度以已知的方式在发动机舱内增加。

穿过发动机舱的空气由两个不同的气流组成。第一个气流叫做主气流，通过发动机传递。主气流直接从发动机后部喷射到发动机舱外。第二个气流叫做次级气流，由一个空气通道传递，然后喷射到发动机舱外。空气通道设在发动机舱外壳的内壁与发动机外壁之间，并沿所述发动机延伸。

飞行器降落时，机械制动器可以使所述飞行器机械制动。但是，飞行器一旦着陆，除了机械制动外，还知道使用推力反转装置。推力反转装置特别有利于缩短飞行器降落的距离。飞行器降落的距离是指飞行器起落架接触降落跑道的时刻与飞行器完全停止在跑道上的时刻之间飞行器经过的距离。推力反转装置使全部或部分在发动机舱后部喷出的气流转向，以便把它们向飞行器前部喷射。因此推力反转装置产生一个空气动力阻力，并因此产生一个叫做“反推力”的制动力，该力有助于飞行器的减速。

作为推力反转装置，人们知道带有转动门的推力反转装置。带有该系统的发动机舱包括一些设在所述发动机舱中心区中，在发动机舱外壳厚度中的活门。这些活门分布在发动机舱的圆周上。已经知道带有两个活门的这种推力反转装置，每个活门沿着外壳的半个圆周，和有四个活门的推力反转装置，则每个活门沿着外壳的四分之一个圆周。这些活门在不使用位置是关闭的，即它们延伸在外壳的延伸面中。活门在使用位置是打开的。活门的转动轴远离所述活门的端部。活门的旋转使活门的前部在与所述发动机舱的纵轴线基本垂直的方向向发动机舱外延伸，活门的后部位于发动机舱中，以至少部分阻挡空气通道。这样，空气流的流动受阻，并且空气流通过活门打开而释放的孔眼排到发动机舱外。延伸到发动机舱外的活门前部可以把气流引向发动机舱的前方。这样的推力反转装置只能使次级气流产生的推力反向，因为开口设在主气流的上游。

该推力反转装置的缺点在于在反转装置活门处很难在外壳的内表面和外表面上保持气动力外形。实际上，外壳的内表面包括推力反转装置活门的开放和关闭部件，并且还可包括锁定部件。另外，沿活门设有密封垫，以便在活门关闭时禁止任何空气泄漏到发动机舱外壳以外。所有这些装置都容易干扰外壳处空气流动。

人们还知道一种可以同时使主气流和次级气流转向的推力反转装置。该推力反转装置的活门设在发动机后端的发动机喷管上。当活门关闭时，它们在发动机的延伸面中延伸，因此既不干扰主气流，也不干扰次级气流。当活门开放时，它们不仅阻挡次级气流的空气通道，也阻挡发动机处的主气流出口。还存在一种推力反转装置，它的活门设在发动机喷管上，以便只使两个气流中的其中一个转向。

推力反转装置的转动活门，特别是设在喷管处的活门可能由于它们承受的巨大扭曲而变形。实际上，空气流在压力下在发动机舱中通过。另外，外壳或喷管的壁在设有推力反转装置活门的区域被弱化。另外，推力反转装置的活门具有很大的变形面积，因为每个反转装置活门具有外壳或喷管圆周的一半或四分之一。

本发明提出一种新的带活门的反转装置，用于使次级气流转向，该推力反转装置可以解决现有技术中实际存在的与发动机舱的气动力外形有关的问题和推力反转装置活门变形的问题。

为此，根据本发明的推力反转装置活门在形成所述外壳后缘的外壳后端形成。后缘一般指气动力剖面的后部。因此减少活门与外壳之间所需的内界面的数量，特别是涉及密封垫，因为只有在活门的前部需要密封垫。活门的前部是指相对推力气流的流动方向位于所述活门转轴上游的活门部分。活门沿两个位于推进气流通过的圆形通道两侧的圆弧设置，以基本沿着通道的外周边。形成外壳后缘的推力反转装置的活门逐渐靠拢，使得在关闭位置，两个并排放置的活门之间不存在任何间隙。并排放置是指两个相邻活门在所述活门的整个长度上互相靠拢。另外，根据本发明的反转装置最好有多个均匀分布在外壳周边的活门，每个活门的表面积很小。因此活门的数量不再是两个或四个，而是六个、八个、十个、十二个，甚至十六或更多个，环形分布在推进气流通道的外周边上。由于减少了每个活门的面积，因此减少了所述活门变形的危险。当活门处于关闭位置时，它们在外壳的延伸面中延伸，形成所述外壳的严格意义上的一部分。当活门在开放位置时，它们摆动到使得所述活门的后部位于次级推进气流的圆形通道中，以阻挡推进气流，并使次级空气流反向流出发动机舱。活门后部是指位于活门转轴下游的部分。在本发明一个优选实施例中，活门通过在外壳延伸面中延伸的固定梁与外壳的固定结构连接。这些梁分布在外壳的整个圆周上。因此，在每对相邻的活门之间有一个固定梁，这两个活门中的每一个与所述梁连在一起。例如这些梁在所述外壳的整个长度(其中包括后缘)上延伸在外壳的内壁与外壁之间。固定梁位于外壳的内壁与外壁之间，并且在所述外壳的延伸面中，它们不妨碍空气的流动。活门转动安装在固定梁上。更确切地说，每个活门转动安装在两个梁上，以便能够围绕过这两个梁的旋转轴线转动。当活门在关闭位置时活门最好覆盖固定梁。

本发明还涉及一种控制系统，用于同步打开和关闭多个活门特别是推力反转装置的活门。该控制系统包括能够固定在纵向延伸在活门延伸面中的固定梁上的动作装置，一个梁位于两个相邻活门之间。因此，每个动作装置可以控制两个转动安装在同一个梁两侧的相邻活门的打开和关闭。被同一个动作装置驱动的两个相邻活门不能互相独立地打开。一个中心活门可以与两个不同活门相邻，其中的每个活门沿着中心活门的一个相对边延伸。因此被两个活门包围的中心活门可以被两个不同的动作装置驱动，每个动作装置驱动两个活门。因此，控制系统逐渐保证全部活门的同步开放和关闭。在推力反转装置的情况下，动作装置安装在固定梁上，它们绝对不妨碍空气在空气通道中的流动。

因此，本发明的目的是一种飞行器发动机舱，该发动机舱包括外壳、位于外壳内部空间中的发动机、设在发动机与外壳之间的次级推进气流的环形流动通道和至少一个推力反转装置，推力反转装置用于从在环形通道中流动的次级推力气流形成反向气流，其特征在于，推力反转装置包括多个设在外壳后部的活门，以形成所述外壳的后缘。

根据本发明的具体实施例，发动机舱可以包括以下附加特征的全部或部分：

—发动机舱包括使活门与外壳连接的静态连接杆，活门转动安装在静态连接杆上；

—至少一个连接杆连接两个相邻活门；

—连接杆被在关闭位置的活门覆盖；

—推力反转装置包括活门的动作装置，至少一个动作装置驱动两个相邻活门，并且至少一个活门被两个动作装置驱动；

—至少一个动作装置安装在连接杆上；

—至少一个动作装置包括带有两个动作杆的作动筒，每个杆的一端连接到一个梁；

—推力反转装置包括能够围绕发动机轴线转动的转动部件，动作装置安装在转动部件上，以在转动部件转动时驱动活门动作；

—活门带有声学覆盖层；

—推力反转装置包括八个活门；

—推力反转装置包括十六个活门；

—活门互相相同并可互换。

本发明还涉及包括至少一个根据本发明的推力反转装置的飞行器。

通过阅读下面的描述并参照附图可以更好地了解本发明。附图作为本发明的非限定性示例给出，只是说明性的。附图如下：

—图1A和1B：带有根据本发明的推力反转装置的发动机舱的示意侧视图，推力反转装置分别处于关闭位置(图1A)和开放位置(图1B)；

—图2A和2B：带有根据本发明的推力反转装置的发动机舱的从正面看得示意图，推力反转装置分别处于关闭位置(图2A)和开放位置(图2B)；

—图3A和3B：带有根据本发明的推力反转装置的发动机舱的示意后视图，推力反转装置分别处于关闭位置(图3A)和开放位置(图3B)；

—图4A、4B、4C、4D：发动机舱的在根据本发明的推力反转装置活门处的放大图，推力反转装置处在所述活门开放的不同阶段；

—图5、6、7、8：根据本发明的推力反转装置的活门开放动作装置例子的示意图。

图1A表示带有根据本发明的推力反转装置2的发动机舱1。

发动机舱1通过固定柱4与飞行器(未出示)的机翼3连接。发动机舱1包括外壳5和位于所述外壳5中的发动机6。一个环形通道设在外壳5与发动机6之间。次级推进气流在所述通道中通过，从外壳的前端8到所述外壳5的后端7，次级推进气流在后端7处喷射到发动机舱外。推力反转装置2设在外壳5的后端7处，因此形成外壳5的后缘。

在关闭位置，如图1A、2A、3A所示，推力反转装置2的活门10在外壳5的延伸面中延伸，形成所述外壳5的后端7。在开放位置，如图1B、2B、3B所示，活门10在外壳5的整个圆周上径向延伸，以阻挡空气通道9。当本发明的推力反转装置2开放时，推进气流在外壳5的后端处受阻，迫使空气流向发动机舱1前方喷出，因此形成能够使带有发动机舱1的飞行器制动的反向气流。

活门10沿两个圆弧设置，每个圆弧沿着外壳5的半个外圆周，形成外壳5的后端或后部7的左侧和右侧。每个活门10与至少一个位于同一个圆弧上的另一个活门10衔接起来，因此在关闭位置，两个相邻活门10之间不存在任何可以使推进气流从发动机舱1排出的通道。活门10通过它们的与所述活门10的转轴垂直的侧边互相衔接。每个活门10的尺寸很小，因为推力反转装置最好包括八个活门，在外壳5的每一侧分别分布四个。

在本发明一个具体实施例中，所有活门10可以相同并可互换，以便于根据本发明的推力反转装置2的制造和安装。实际上，对一个发动机和每个反转装置给定数量的活门，只需形成一个活门10原型。另外，也便于推力反转装置2的安装，因为没有颠倒两个活门的位置的危险。为此，推力反转装置2的活门10的外壁应与发动机的轴线同心。也可设置为只有活门10的内部声学和机械部分是可互换的。则活门10由两个可拆卸的部分构成，分别为内部，即朝向发动机6的部分，和外部，即朝向发动机舱1外的部分。一个活门10的外部可以与另一个活门不同。

正如下面将更详细描述的，根据本发明的推力反转装置2的活门10可以通过所述活门10的动作装置同时开放。因此，尽管根据本发明的推力反转装置的活门数量可以比现有技术的推力反转装置中的活门数量高，推力反转装置2的活门10的同时开放和关闭仍然得到保证。

推力反转装置2在外壳5的后端7处的位置便于形成所述推力反转装置2。实际上，在关闭位置，推力反转装置2的活门10不应使次级推进气流在两个相邻活门之间的纵向连接处从发动机外壳5排出。为此，需要在每对相邻的活门10之间放置密封垫。密封垫在活门10的长度上延伸，以便以密封的方式堵塞所述活门10的相邻纵边之间的间隙。活门的长度或纵边是指活门与发动机轴线平行的维度。由于活门10的运动学特性，特别是由于活门10与发动机舱5之间的转动连接，这些界面的实现可能很困难。通过将活门10设在发动机舱5的后缘7处，不需要在活门10的整个长度上设置密封垫，而是只在所述活门10的前部设置密封垫，活门10开放时，该前部形成位于发动机舱5外的部分。实际上，要在活门开放时被容纳于推进气流流动通道9中的活门10的后部可以不带有密封垫，因为它不管怎样都形成发动机舱5的后缘7，推进气流从这里喷射到发动机舱1外。

在图4A、4B、4C、4D中可以看到，每个活门10一方面与相邻活门10连接，另一方面通过静态连接杆11与发动机舱5连接。静态连接杆11在外壳5的延伸面中延伸，与发动机轴线平行。两个相邻活门10通过轴销12与连接杆11的后端连接。连接杆11固定安装在外壳5上。在本发明的优选实施例中，连接杆11在外壳5的整个长度(包括后端7)上延伸在外壳5的内壁与外壁之间。因此杆11不干扰空气在空气流动通道中的流动，也不干扰在发动机舱1外的流动。另外，由于连接杆的长度大，还保证了连接杆11的一定的刚性。当然，可以把连接杆11附加在外壳5上，例如在后端7与所述外壳5的中心部分之间的界面处将杆11的前端焊接在外壳5的壁上。

每个活门10能够围绕连接杆11的轴销12翻转。活门10的翻转使其有至少一个稳定的关闭位置(图4A)和至少一个稳定的开放位置(图4D)。每个活门10转动安装在两个静态连接杆11上。同样，一个静态连接杆11可以与两个相邻活门10连接。位于形成外壳5的后缘7侧部的两个圆弧端部的连接杆11只与一个位于其中一个所述圆弧端部的活门10连接。在关闭位置，活门10的外壁16覆盖连接杆11(图4A)。

活门10的前部13的宽度大于所述活门10的后部14的宽度，以便使活门10的后部14可以向外壳5内翻转。前、后是指相对于推进气流在环形通道内的流动方向而言。活门10的宽度是指所述活门10沿外壳5的与发动机轴线垂直的圆周的尺寸。由于推进气流应沿推进气流的流动通道9流动，因此当推力反转装置2在关闭位置时，应觉察不到活门10的该宽度差。因此可以在活门10的后部14之间设置蝶形物15，蝶形物15的形状与所述后部14在活门10之间结合处的轮廓相吻合。因此当活门10在关闭位置时，蝶形物15关闭外壳15。蝶形物15与连接杆11的后端连在一起。蝶形物15最好是连接杆11的组成部分，但它们也可以是附加的，例如通过焊接。在开放或部分开放位置，如图4B、4C、4D所示，蝶形物15保持在它们固定在上面的连接杆的延长线中。

在图4D中，活门10完全开放。所述活门10的后部14位于外壳5内，并阻挡推进气流的流动通道9。那么，空气流被活门10的内壁17引向外壳5外，向所述外壳5前方，因此形成反向气流。

可以通过位于活门10处的根据本发明的动作装置实现活门10的开放和关闭。例如控制系统可以从飞行器的驾驶舱启动动作装置。活门的动作装置最好位于连接杆11处，使同一个动作装置可以同时驱动两个相邻活门10。另外，当推力反转装置2处于关闭位置时，位于连接杆11上的动作装置不干扰推进气流的流动。由于活门10通过两个连接杆11与外壳5连接，因此被两个不同的动作装置驱动。因此推力反转装置2的中心活门10被两个不同动作装置驱动，这些动作装置的每一个另外驱动两个与该中心活门10相邻的活门10中的其中一个活门。中心活门是指被外壳的同一边或同一侧的其它两个活门包围的活门。

在图4A-4D所示的例子中，动作装置是作动筒18，如气动或液压作动筒。作动筒18延伸在连接杆11的长度中。在关闭位置(图4A)，连接杆11，因此还有动作装置18、19、20，完全被活门10覆盖。作动筒19的活塞与伸缩架即两个动作杆19和20连在一起，每个动作杆19、20另外与一个活门10连在一起。因此动作杆19、20与两个不同的相邻活门10连在一起。因此同一个作动筒18可以通过伸缩装置18、19推动或拉动两个相邻活门，禁止两个相邻活门任何不同的开放和关闭。作动筒18的供应管的走向、长度、直径和位置的设计使每个作动筒18的吸入和排出的压头损失平衡。

在根据本发明的控制系统的另一个实施例中，如图5、6所示，可以只使用一个作动筒21。例如单一作动筒21位于外壳5的内壁与外壁之间。作动筒21可以驱动两个半环形22、23，它们中的每一个沿着发动机舱5的半个圆周，使半环形22、23的轴线与发动机轴线重合。例如半环形22、23在外壳5的内壁与外壁之间贴靠在连接杆11上。环形22、23通过圆周轨道转动安装在发动机轴线周围。作动筒21驱动两个连杆27和28，每个连杆27和28与半环形22、23的一端25、26连接。作动筒21的连杆27、28与半环形22和23之间的连接点可以位于反向装置外壳的打开铰链的轴线上，这样在所述外壳打开时，不会使所述连杆27和28脱离。与连接杆11连在一起的引导滚轮24把连杆27、28的平移运动转换成半环形22、23的旋转运动。活门10通过连杆铰链连接在半环形22、23上。连杆把半环形22、23的运动传递给活门10。

图7表示外壳5和空气流动通道9在根据本发明的推力反转装置2的活门10处的局部纵剖面。复连杆(bielle multiple)29沿连接杆11在外壳5的长度上延伸，并固定在连接杆11上。关闭的活门10完全掩盖复连杆29。

图8中可以看到开放位置的活门10，使所述活门10的后部阻挡空气流动通道9。复连杆29铰链连接在半环形22以及连接杆11和活门10上。活门10被复连杆29的一个分支推动，使其在轴销12处转动，使前部13从外壳5伸出，并且活门10的后部14深入到空气流动通道9内。

当活门10应关闭时，作动筒21把半环形22、23带回到休止位置，则半环形22、23把复连杆29带回到休止位置，复连杆29本身又把与其连接的活门10带回到关闭位置。

复连杆29固定在半环形22、23上，它们同时被驱动，因此保证所有活门10同时动作。复连杆29可以通过两个不同分支与两个相邻活门10连接。因此，复连杆29形成的同一个动作装置可以驱动两个相邻活门10同时开放和关闭。当然，一个复连杆29可以只驱动一个活门10。在这种情况下，每个连接杆11可以带有两个并排延伸的复连杆29，两个复连杆29互相平行，并且每个驱动一个活门10。

根据本发明的动作装置可以使两个相邻活门10同步动作。另外，当活门10在关闭位置时，根据本发明的动作装置不妨碍推进气流在通道9中的流动，因为它们没有位于所述通道9中。

可以很容易地对根据本发明的推力反转装置2的活门10进行声学处理，以预防共振环境。例如，活门10覆盖一个种蜂巢型材料，这种材料可以将声波圈闭在蜂巢腔中，以便使声波可以消耗在空腔内。

飞行器可以带有一个或几个根据本发明的发动机舱。

Claims (14)

1.用于飞行器的发动机舱(1)，该发动机舱包括外壳(5)、位于外壳内部空间中的发动机(6)、设在发动机与外壳之间的次级推进气流的环形流动通道(9)和至少一个推力反转装置(2)，推力反转装置(2)用于从环形通道中流动的次级推进气流形成反向气流，推力反转装置(2)包括多个设在外壳后部(7)的活门(10)，以形成所述外壳的后缘，其特征在于，在关闭位置，活门相互衔接。

2.如权利要求1所述的发动机舱，其特征在于，活门旋转安装在连接在外壳上的静态连接杆上，所述静态连接杆被关闭位置的活门覆盖。

3.如权利要求2所述的发动机舱，其特征在于，至少一个静态连接杆连接二个相邻活门。

4.如权利要求2、3之一所述的发动机舱，其特征在于，至少一个静态连接杆在外壳的内壁与外壁之间延伸。

5.如权利要求1-4之一所述的发动机舱，其特征在于，至少一个活门包括前部(13)和后部(14)，所述前部和后部被设置为：所述前部沿外壳的圆周延伸并与发动机轴线垂直的尺寸严格大于所述后部的相应尺寸。

6.如权利要求1-5之一所述的发动机舱，其特征在于，推力反转装置包括活门的动作装置(18、19、20、29)，至少一个动作装置驱动两个相邻活门，并且至少一个活门被两个动作装置驱动。

7.如权利要求2和6所述的发动机舱，其特征在于，至少一个动作装置安装在静态连接杆上。

8.如权利要求6-7之一所述的发动机舱，其特征在于，至少一个动作装置具有带有两个动作杆(19、20)的作动筒(18)，每个动作杆的端部连接到一个活门。

9.如权利要求1-8之一所述的发动机舱，其特征在于，推力反转装置包括能够围绕发动机轴线转动的转动部件(22、23)，动作装置(29)安装在转动部件上，以便在转动部件转动时驱动活门动作。

10.如权利要求1-9之一所述的发动机舱，其特征在于，活门带有声学覆盖层。

11.如权利要求1-10之一所述的发动机舱，其特征在于，推力反转装置包括八个活门。

12.如权利要求1-10之一所述的发动机舱，其特征在于，推力反转装置包括十六个活门。

13.如权利要求1-12之一所述的发动机舱，其特征在于，活门互相相同，并可互换。

14.一种飞行器，包括至少一个如权利要求1-13之一所述发动机舱(1)。

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