CN101438048A - 用于具有高旁通比的旁通式发动机的吊舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有高旁通比的旁通式发动机的吊舱，所述吊舱包括内部流道，所述内部流道用于由所述旁通式发动机产生的次气流并且所述内部流道具有设置了反向推力设备的外部结构，所述反向推力设备能够交替地从闭合位置切换至打开位置，在所述闭合位置中，所述反向推力设备使得直接喷射式次气流能够在所述内部流道中循环，在所述打开位置中，所述反向推力设备在所述外部结构中露出开口以便于使得所述次气流能够通过反向推力装置的致动而改向成斜向喷射流；在所述打开位置中，所述反向推力设备部分地阻挡住所述内部流道以在其中形成使得受控的泄漏气流能够循环的泄漏截面，所述吊舱的特征在于，当处于所述打开位置时，所述反向推力设备具有斜喷式反向截面以及通过所述内部流道的泄漏截面，所述截面之和基本上等于当所述反向推力设备处于闭合位置时的直接喷射式次气流排放截面。

Description

用于具有高旁通比的旁通式发动机的吊舱

技术领域

本发明涉及一种用于具有高旁通比的旁通式涡轮发动机的吊舱，其包括由涡轮发动机产生的次气流所流过的内部流道，且所述内部流道具有配备了推力反向器设备的外部结构。

背景技术

飞机由许多容纳在吊舱中的涡轮发动机推动，所述吊舱还包括多个与其操作相关联并在所述涡轮发动机运转或者不运转时执行各种功能的辅助致动装置。具体地说，这些辅助致动装置包括用于致动推力反向器的机械系统。

吊舱通常具有管状结构，其包括：涡轮发动机上游的空气入口；旨在围绕涡轮发动机风扇的中间部分；容纳推力反向器装置并旨在围绕涡轮发动机的燃烧室的下游部分，并且通常在末端设置有喷射管，其出口位于涡轮发动机的下游。

现代吊舱被设计成容纳旁通式涡轮发动机，所述涡轮发动机能够利用旋转风扇的叶片产生来自涡轮发动机燃烧室的热气流(也称为主气流)以及通过形成在涡轮发动机的护罩和吊舱的内壁之间的环形通道——也称为流道—围绕涡轮发动机外侧流动的冷气流(次气流或者旁通气流)。所述两种气流经吊舱的后端从涡轮发动机中喷射出。

推力反向器的目的在于，当飞机准备着陆时，通过将涡轮发动机产生的至少部分推力改向为向前来提高所述飞机的制动能力。该此阶段期间，所述反向器闭合所述冷气流流道并将所述冷气流改向为向着所述吊舱的前方，从而产生与飞机轮的制动相结合的反向推力。

用于实现所述冷气流的所述重新定向所采用的装置根据反向器的类型变化。然而，在所有情况下反向器的结构都包括能够在张开位置和缩回位置之间移动的移动整流罩；一方面，在所述张开位置中，所述移动整流罩在所述吊舱内张开旨在用于使转向气流的通道，另一方面，在所述缩回位置中，所述移动整流罩闭合所述通道。这些整流罩可以执行转向功能或者可以简单地致动其它转向装置。

在具有叶栅的叶栅式推力反向器的情况下，通过叶栅的转向叶片重新定向所述空气流，所述整流罩具有简单的滑动功能以露出或者重新遮起这些叶栅。另外，由整流罩的滑动致动的阻流门通常能够闭合所述叶栅下游的流道，以优化所述冷气流的重新定向。

通过将所述流道的形状适配成S形可以避免装配阻流门，也就是说，使得发动机整流罩具有与在该处由整流罩形成的吊舱内壁相配的凸部。所述凸部的高度计算为使得所述反向器整流罩在滑入反向器打开位置时自行闭合所述流道。在这种情况下，叶栅反向器被称为自然阻流叶栅反向器，所述滑动整流罩依靠其形状以及所述流道的形状自然地阻挡住所述冷气流流道。

例如，文献FR 2 132 380和US 4 232 516中说明了这种反向器。

现代动力装置正趋向于使用具有高旁通比的旁通式涡轮发动机，亦即产生的冷空气流的流量远大于热空气流的流量的涡轮发动机。通常，所述冷空气流的流量可以多达所述热空气流的十倍。因此，与诸如这种涡轮发动机关联的吊舱具有与这种流量相称的大尺寸的风扇流道和冷气流流道。从而，由此导致的直接结果就是所述吊舱的尺寸和动力装置的质量增大。

具有高旁通比的涡轮发动机与自然阻流式叶栅反向器系统的结合会由于需要在流道内具有更大的凸部而加剧这种现象，从而使吊舱整流罩内的相关凹部增加相应的尺寸量，而吊舱的外壁上具有回缩(repercussions)，所以所述内壁和所述外壁之间必需具有更大的分开程度以便于形成这种较深的凹部。这导致所述吊舱的整体直径更大，由于航行器制造商具有不得不为飞机装配较短的起落装置的趋势，这些飞机机翼下间隙较小，因而这种更大的直径是有问题的。

文献WO 96/19656说明了一种能够减小这类问题中某些问题的吊舱。为此，按照WO 96/19656的吊舱包括一种推力反向器设备，所述推力反向器设备仅部分地阻挡住所述内部流道以在其中留出允许流出受控的泄漏量的泄漏横截面。

然而，仍然需要对这种吊舱的优点进行进一步的改善。

发明内容

为实现这个目标，本发明涉及一种用于具有高旁通比的旁通式涡轮发动机的吊舱，所述吊舱包括内部流道，由涡轮发动机产生的次气流流过所述内部流道并且所述内部流道具有配备了推力反向器设备的外部结构，所述推力反向器设备能够交替地从闭合位置切换至打开位置，在所述闭合位置中，所述推力反向器设备使得所述次气流能够作为直接喷射流流过所述内部流道，在所述打开位置中，所述推力反向器设备在所述外部结构中露出开口以便于使得所述次气流能够通过推力反向器装置的致动而改向成转向喷射流，在所述打开位置中，所述推力反向器设备部分地阻挡住所述内部流道以在其中形成允许受控的泄漏气流的泄漏横截面，所述吊舱的特征在于，当处于所述打开位置时，所述推力反向器具有用于反向成转向喷射流的横截面以及用于通过所述内部流道进行泄漏的泄漏横截面，所述横截面之和基本上等于当所述推力反向器处于闭合位置时用于排放作为直接喷射流的所述次气流的横截面。

因此，通过当所述推力反向器处于打开位置时提供泄漏横截面，仅使一部分所述次气流或者旁通气流反向，从而能够减小所述推力反向器装置的尺寸和质量，更概括地说，能够减小整个所述吊舱的尺寸和质量。

具体地，如前所述，用于具有高旁通比的旁通式涡轮发动机的吊舱的特征之一在于，所述吊舱的尺寸大，从而产生高能级的冲击阻力。该冲击阻力具有制动飞机的自然趋势。虽然存在所述自然制动现象，但还是有必要使用推力反向系统来辅助制动。然而，将相当大的冲击阻力考虑在内，仅仅为了制动飞机，现在所需要的全部工作只是优化推力反向作用。

因此，不再需要使几乎所有次气流都反向，并且泄漏横截面的设置允许部分的次气流继续作为直接喷射流排出，而只使剩余部分反向以产生所需的反向推力。因而，如此安装的泄漏横截面受到控制，也就是说，其确定的横截面被计算成允许部分所述次气流的反向作用大得足以制动所述飞机。

由于要反向的空气量较少，所以能够减小推力反向器装置——诸如在叶栅式推力反向器情况下的转向叶栅——的尺寸。此外，还能够减小当推力反向器处于闭合位置时容纳推力反向器装置所需的空间，从而允许所述吊舱的总体尺寸显著减小。

此外，通过展示，当所述推力反向器处于打开位置时，用于反向成转向喷射流的横截面和用于通过内部流道进行泄漏的横截面之和基本上等于当所述推力反向器处于闭合位置时用于排放作为直接喷射流的所述次气流的横截面，用于所述次气流的通道的所述总横截面在推力反向阶段和直接喷射阶段中基本上保持不变，从而避免了通过所述内部流道的次气流的压力的任何升高和降低。

优选地，所述反向横截面通过移动厚度减小的移动整流罩获得，且所述移动整流罩在所述闭合位置中能够保证所述吊舱外部和内部的空气动力学连续性。

有利地，所述吊舱用于容纳旁通比接近10的涡轮发动机，并且计算所述泄漏横截面使得在所述打开位置中所述推力反向器提供的反向推力基本上等于当所述反向器处于所述闭合位置时所获得的直接喷射推力的20％。

同样有利地，当所述推力反向器处于打开位置中时，所述泄漏横截面大约为用于直接喷射排放的排放横截面的30％。

优选地，所述推力反向器为叶栅式推力反向器。有利地，所述推力反向器为自然阻流式叶栅反向器。

有利地，通过所述内部流道的横截面在移动所述推力反向器设备配备的移动整流罩时变小来获得所述泄漏横截面。

按照第一替代实施方式，所述内部流道具有在所述打开位置中位于所述移动整流罩下游的凸部。

按照第二替代实施方式，所述内部流道具有在所述打开位置中基本上位于所述移动整流罩的上游边缘区域中的凸部。

附图说明

参照附图，根据以下给出的详细说明将能更好地了解本发明的实现方式，其中：

图1为按照现有技术的具有高旁通比的旁通式涡轮发动机的吊舱的纵剖面的示意图，所述吊舱配备有自然阻流叶栅式推力反向器；

图2为按照本发明第一实施方式的具有高旁通比的旁通式涡轮发动机的纵剖面的示意图；以及

图3为按照本发明第二实施方式的具有高旁通比的旁通式涡轮发动机的纵剖面的示意图。

具体实施方式

在详细说明本发明的实施方式之前，着重强调本发明不局限于任何具体类型的反向器。虽然所述反向器是以具有沿导轨滑动的移动整流罩的叶栅式反向器的形式示出的，但是本发明也能够利用各种不同设计的反向器——特别是蛤壳门式的——非常容易地实现。

图1示出按照现有技术的具有高旁通比的旁通式涡轮发动机的吊舱1。

吊舱1旨在形成用于具有高旁通比的旁通式涡轮发动机(未示出)的管状壳体，并用于导流其通过风扇(未示出)的叶片产生的空气流，主要是流过所述涡轮发动机的燃烧室(未示出)的热空气流和在所述涡轮发动机的外周流动的冷空气流。

吊舱1的结构包括：形成空气入口4的前面部分；围绕涡轮发动机的风扇的中间部分5；以及围绕涡轮发动机并包括推力反向系统的后面部分。

空气入口4具有旨在导流进入空气的内表面4a和外部护罩表面4b。

中间部分5一方面包括围绕所述涡轮发动机的风扇的内机匣5a，另一方面包括遮盖所述机匣并延伸所述空气入口部分4的外表面4b的外部结构。所述机匣5a附接至所述空气入口部分4，并支撑和延伸其内表面4a。

所述后面部分具有包括推力反向系统的外部结构以及与外表面一起限定流道9的内部发动机护罩结构8，在如在此所述用于旁通式涡轮发动机的吊舱1的情况下，冷气流旨在流过所述流道9。

所述推力反向系统包括能够进行平移运动的移动整流罩10，使得所述移动整流罩10能够交替地从关闭位置移动到打开位置；一方面，在所述关闭位置中，移动整流罩10容纳转向叶栅11并提供了中间部分5的结构连续性，从而使得冷气流3可以作为直接喷射流3a通过流道9排出，另一方面，在所述打开位置中，移动整流罩10露出转向叶栅11，从而在吊舱1中打开了一个通道，并且阻挡住转向叶栅11下游的流道9，使得所述冷气流改变方向成为反向喷射流3b。

更具体地，在此示出的所述叶栅式推力反向系统为自然阻流叶栅推力反向系统。这意味着，所述移动整流罩10在打开位置自然地阻挡住流道9而不需要任何另外的阻流门。

为此，所述后面部分的内部结构8在转向叶栅11的下游具有凸部12，所述凸部12大得足以达到吊舱1的机匣5a。因此，吊舱1在中间部分5的机匣5a的出口处的内径DM1基本上等于内部结构8在凸部12区域中的直径DF1。

作为这种设置的补充，一方面，移动整流罩10具有外壁13，所述外壁13能够提供吊舱1与机匣5a护罩的外部结构5b的外部结构连续性；另一方面，移动整流罩具有内壁14，所述内壁14能够提供吊舱1与机匣5a的内部结构连续性，内壁14基本上依循着内部结构8的曲率弯曲，使得流道9维持基本不变的横截面，因而具有对应于凸部12的凹部。此外，内壁14与外壁13在移动整流罩10的下游汇合以形成能够以期望的角度喷射冷气流的喷射管。

因此，在打开位置，移动整流罩10完全阻挡住所述流道9，凸部12使内部结构8紧紧与所述移动整流罩10的上游部分接触，从而提供或形成了功能性操作间隙。

需要容纳所述移动整流罩的内壁14的凹部同时需要保证所述吊舱的空气动力学特性，这就要求在所述外部结构和内部结构之间具有更大的厚度。此外，由于当移动整流罩10处于打开位置时阻挡住了所有的冷气流，所以所述吊舱的冷气流转向部分大得足以使所述冷气流的大部分发生转向。这就要求设置有更大的转向叶栅11，使得移动整流罩10的打开长度更长并且具有相应的厚度和内部容积，当移动整流罩10处于闭合位置时，所述内部容积用于容纳所述转向叶栅11。

所述更大的容积也导致更大的质量，并导致难以在飞机机翼下安装这种用于具有高旁通比的涡轮发动机的吊舱。

本申请的发明目的在于提供一种所述容积太大及质量增加的问题的解决方法。

本发明原理的依据在于，由于用于具有高旁通比的涡轮发动机的吊舱的尺寸原因，所述吊舱的趋向于制动飞机的自然阻力更大。所述阻力被称为冲压阻力。因此，不再需要通过使最大量的冷气流转向吊舱前方来优化所述推力反向作用。

本发明提供的所述解决方法是，在推力反向阶段期间，一些冷气流仍继续作为排出的直接喷射流，从而能够减小反向装置的尺寸，此次气流泄漏横截面受到控制并被确定以确保恰好足够的反向作用。

图2和3示出本发明的两个实施方式。

图2示出了第一解决方案，其在于保留了按照现有技术的吊舱1的凸部12，但是转向叶栅的长度更短且移动整流罩10的打开长度也相应减小。

因此，吊舱100与吊舱1仅有的差别在于，吊舱100具有长度比吊舱1的转向叶栅11短的转向叶栅111。内部结构8在凸部12处的直径DF1仍然基本上等于机匣5a在中间部分5的出口处的内径DM1。

转向叶栅111的长度减小使得当所述推力反向系统打开时允许移动整流罩10的移动量更小。因此，移动整流罩10的上游部分不再紧紧地与凸部12接触，而是在所述凸部12的上游停止，从而在移动整流罩10和内部结构8之间的流道9中产生泄漏横截面S2。另外，由于在闭合位置中转向叶栅111不难被容纳于移动整流罩10内，因此与现有技术相比能够减小移动整流罩10的上游总厚度。因而，这能够减小所述吊舱的总厚度E’，亦即中间部分5的机匣5a与外部结构5b之间的距离，厚度E’的所述减小自然使得在空气入口部分4上形成回缩，且导致吊舱111的总直径DN2与具有厚度E的吊舱1的直径DN1相比总体减小。

此外，移动整流罩10的打开长度较短允许引导所述移动整流罩10的导轨(图中不可见)的长度减小，所述导轨安装于所述推力反向器结构顶部和底部处。这导致所述导轨的流线型护罩减小并使得可以减小移动整流罩10的总体尺寸，因此，可以最小化空气动力学外型上的不连续性，从而提高了效率。由于所述导轨比按照现有技术的推力反向系统中的短，所以所述导轨能够尽可能地返回向移动整流罩10的外拱侧，从而消除或者减小了在移动整流罩10的内壁14上通常与所述导轨经过处相应的区域中位于流道9内的平板部分。

为了比较的目的，在图2中以虚线示出吊舱1的外廓。

图3示出第二解决方案，其在于减小了按照现有技术的吊舱1的凸部12的高度并将其布置于更上游的位置处。

因此，吊舱200与吊舱1的不同之处在于，其包括的内部结构208具有的凸部212与吊舱1的凸部12相比更小并且布置在更上游的位置处。

因此，内部结构208在凸部212区域中的直径DF2小于机匣5a的内径DM1。这自然使得在打开位置中在凸部212和移动整流罩10之间可以产生间距，该间距构成了用于冷空气流的泄漏横截面S3。与吊舱1相似，移动整流罩10移动直到凸部212。由于该凸部与现有技术的凸部12相比位于更上游的位置处，因而移动整流罩10的行进长度更短，并且容纳的转向叶栅211也更短，这是因为要转向的冷空气流3b更少。所述吊舱的总体尺寸的结果与关于吊舱100说明的结果相同。

然而，由于凸部212不太大，所以由移动整流罩10的内壁14形成的凹部也不太大。从而，内壁14具有较小的曲率，使得能够进一步减小该凸部上游处移动整流罩的内壁14和外壁13之间的分开程度，从而与吊舱1相比吊舱200的总体尺寸减小。

为了比较的目的，在图3中以虚线示出吊舱1的外廓。

正如所述吊舱100，移动整流罩10打开长度较短使得可以减小引导所述移动整流罩10的导轨(图中不可见)的长度。这会使所述导轨的流线型护罩减小并可以使移动整流罩10的总体尺寸减小，最终可以最小化空气动力学外型上的不连续性，从而提高了效率。由于所述导轨比按照现有技术的推力反向系统中的短，所以所述导轨能够尽可能地返回向移动整流罩10的外拱侧，从而消除或者减小了在移动整流罩10的内壁14上通常与所述导轨经过处相应的区域中位于流道9内的平板部分。

通常，泄漏横截面S2、S3随旁通比增大，因此，对于具有较高旁通比的涡轮发动机，所述泄漏横截面S2、S3将增大。

此外，为了避免在流道9中形成任意会导致流道9中的压力升高或者更一般地说会导致流道9中的压力变化的积聚气流，则所计算的泄漏横截面S2、S3和转向横截面使得它们的和基本上等于直接喷射模式中流道9的横截面。

所获得的反向作用的效果取决于泄漏横截面S2、S3与直接喷射模式中排放横截面之比。因此，对于具有旁通比为10的旁通式涡轮发动机，业已算出，产生形成基本上等于在直接喷射模式中由次气流产生的推力的20％的反向推力的反向气流的反向效率就足够了。诸如这样的反向效率对应于近似等于在直接喷射模式中排放横截面的30％的泄漏横截面S2、S3。

虽然利用特定的实施方式对本发明进行了描述，但是很显然本发明无论如何都并非局限于这些特定的实施方式，本发明包含了落入本发明范围内的所述装置的所有技术等同物及其组合。

Claims (9)

1.一种用于具有高旁通比的旁通式涡轮发动机的吊舱(100，200)，所述吊舱包括内部流道(9)，由所述涡轮发动机产生的次气流流过所述内部流道(9)并且所述内部流道(9)具有配备了推力反向器设备的外部结构，所述推力反向器设备能够交替地从闭合位置切换至打开位置，在所述闭合位置中，所述推力反向器设备使得所述次气流能够作为直接喷射流(3a)流过所述内部流道，在所述打开位置中，所述推力反向器设备在所述外部结构中露出开口以便于使得所述次气流能够通过推力反向器装置(111，211)的致动而改向成转向喷射流(3b)，在所述打开位置中，所述推力反向器设备部分地阻挡住所述内部流道以在其中形成允许受控的泄漏气流的泄漏横截面(S2，S3)，所述吊舱的特征在于，当处于所述打开位置时，所述推力反向器具有用于反向成转向喷射流(3b)的横截面以及用于通过所述内部流道(9)进行泄漏的泄漏横截面，所述横截面之和基本上等于当所述推力反向器处于闭合位置时用于排放作为直接喷射流(3a)的所述次气流的横截面。

2.如权利要求1所述的吊舱(100，200)，其特征在于，所述反向横截面通过移动厚度减小的移动整流罩(10)获得，且所述移动整流罩(10)在所述闭合位置中能够保证所述吊舱(100，200)外部和内部的空气动力学连续性。

3.如权利要求1和2中任一项所述的吊舱(100，200)，其特征在于，所述吊舱用于容纳旁通比接近10的涡轮发动机，并且计算所述泄漏横截面(S2，S3)使得在所述打开位置中所述推力反向器提供的反向推力基本上等于当所述反向器处于所述闭合位置时所获得的直接喷射推力的20％。

4.如权利要求1至3中任一项所述的吊舱(100，200)，其特征在于，所述泄漏横截面(S2，S3)大约为用于直接喷射排放的排放横截面的30％。

5.如权利要求1至4中任一项所述的吊舱(100，200)，其特征在于，所述推力反向器为具有叶栅(111，211)的叶栅式推力反向器。

6.如权利要求5所述的吊舱(100，200)，其特征在于，所述推力反向器为自然阻流叶栅反向器。

7.如权利要求6所述的吊舱(100，200)，其特征在于，通过所述内部流道(9)的横截面在移动所述推力反向器设备配备的移动整流罩(10)时变小来获得所述泄漏横截面。

8.如权利要求7所述的吊舱(100)，其特征在于，所述内部流道具有在所述打开位置中位于所述移动整流罩(10)下游的凸部(112)。

9.如权利要求8所述的吊舱(200)，其特征在于，所述内部流道(9)具有在所述打开位置中基本上位于所述移动整流罩(10)的上游边缘区域中的凸部(212)。

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