CN101501319B - 带有导向喷嘴的引擎尾气系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于飞行器的尾气系统，包括：主尾气导管，用于从引擎尾气出口接收尾气并配置成与引擎一起移动。辅助尾气导管与主尾气导管流体连通，并适配成可动地安装到机架。所述辅助尾气导管具有可以有选择地相对于所述辅助尾气导管剩余部分旋转的部分，用来引导尾气向量。所述系统具有在所述主尾气导管和辅助尾气导管之间保持相对对准情况基本上一致的装置。

Description

带有导向喷嘴的引擎尾气系统
技术领域
本发明涉及飞行器的引擎尾气系统。
背景技术
在传统飞行器尾气系统中，尾气喷射器具有连接到引擎法兰的主尾气导管，用于从引擎接收尾气并将尾气送过主尾气导管。传统尾气喷射器还具有连接到机架的辅助引擎尾气导管，其初始与主尾气导管同心。但是，偏移、振动或者引擎相对于机架的其他相对运动经常使得主尾气导管不与辅助尾气到管同心。
例如，图1示出的现有技术引擎尾气系统包括主尾气导管13、辅助尾气导管15。主尾气导管13直接连接到引擎17并与引擎17一起移动，而辅助尾气导管15连接到机架19并相对于机架19保持在基本上固定的位置。当引擎17相对于机架19移动时，主尾气导管13和辅助导管15可能变得不同轴且不同心。图1示出了主导管13的轴线31不与辅助导管15的轴线23同轴。
当主导管13不与辅助导管15同心时，辅助导管15中的尾气流可能导向偏移，导致喷射器性能变差。失准可能导致多种不良效果，包括辅助导管15中尾气流形成湍流和/或热尾气25的部分流体直接撞击辅助导管15内表面27。这些情况可能导致辅助导管15的部分过热。此外，尾气喷射优化不良可能包括引擎舱温度较高、尾气温度较高，而且这些情形可能负面影响飞行器的其他部件。
附图说明
图1是现有技术引擎尾气系统的截面侧视图；
图2是本发明引擎尾气系统优选实施方式的局部截面侧视图；
图3是图2所示引擎尾气系统(沿着图2中的切割面A-A切开的)截面图；
图4是图2所示引擎尾气系统可旋转喷嘴处于第一位置以及如虚线所示第二位置的示意性端视图；
图5是图2所示引擎尾气系统接头的示意性详图；
图6是图2所示引擎尾气系统促动器组件的简化端视图；
图7是图2所示引擎尾气系统限位开关系统的简化示意图。
具体实施方式
为了解决飞行器尾气导管因飞行器引擎和机架之间的相对运动而不希望地变得不同心，且解决热的飞行器尾气流不适当地冲击飞行器部件，一种尾气系统提供(1)将两个导管联系在一起的装置，以便即使引擎相对于机架发生移动，这两个导管也保持同心；和(2)旋转尾气导管/喷嘴的装置，从而将尾气流导向优化方向。因此，如果引擎因任何原因而发生移动，安装在机架上的辅助导管也能被推拉地与主导管一致对准，用来维持喷射器的最大性能，同时还有选择地控制尾气流向量。当飞行器停留在地面上的时候，在近乎空转条件的过程中，旋转尾气流向量，允许将热尾气从对复合部件(诸如转子翼片)或其他热敏感部件存在碰撞的情形重新导向。此外，在飞行器位于地面或者飞行过程中，可以将尾气向量重新导向，以改变飞行器的红外线(热)特征，以避开热追踪设备，诸如导弹。
现在参照图2和3，示出了引擎尾气系统101的实施方式。尾气系统101包括管状主尾气导管103、管状辅助尾气导管105、允许导管103、105之间相对运动的滑动接头107。主尾气导管103和辅助尾气导管105还借助拉杆109保持对准。辅助尾气导管105连接到机架111，并由垂直支杆113和横向支杆支撑，这些支杆优选在各端部与单球体连接件连接。垂直支杆113承受垂直载荷，而横向支杆115承受侧向载荷。优选支杆连接部位于重心或接近重心，以避免不希望的力矩。
主尾气导管103直接连接到引擎117，允许来自引擎117的尾气流通过主尾气导管103并进入辅助尾气导管105。辅助尾气导管105的前端滑入引擎法兰119，并利用滑动接头17内的O型环密封件121密封接合到引擎法兰119，使用O型环密封件121允许导管103、105发生热膨胀。O型环密封件107优选为高温O型环密封件。滑动接头107还在垂直和水平方向支撑导管105，但是并不在轴向进行支撑。导管105的轴向控制由拉杆109来实现，拉杆109将法兰119连接到辅助导管105。拉杆109的底座优选为单球体连接件，且这种配置允许引擎117和辅助导管105之间发生轴向相对运动，但是不允许垂直或横向运动。与栏杆109相关的单一自由度允许引擎运动与主导管103一致地推拉辅助尾气导管105，并保持系统处于希望的对准状态。
辅助尾气导管105具有拐弯部分123，将尾气流的方向从其沿着导管105固定部分125中轴线124的原始流动路径改变为离开固定部分125中轴线的方向。在标称取向上，拐弯部分相对于固定部分125向着如图所示的方向引导气流。但是，拐弯部分123基本上能围绕轴线124向任一侧旋转大约90度的运动范围(或者在特定应用场合中，旋转可用的运动范围)。图4示出了处于标称位置(实线)和旋转到一侧(虚线)的带有弯曲部分123的辅助导管105的端视图。为了让保持导管103和105同心的装置在发挥功能的同时还可以旋转，承载带127设置在弯曲部分123和支杆113、115之间。
图5所示的接头129将弯曲部分123和固定部分125接合在一起。接头129配置成通过保持件131轴向保持弯曲部分123，同时允许弯曲部分123相对于固定部分125沿着中轴线124旋转。而且，自润滑轴承涂层133，优选为Rexlon，设置在弯曲部分123和固定部分125的结合部。
图6是促动器系统135的端视图，包括利用线缆138和链条141连接到弯曲部分123的电动马达型促动器137。有选择地控制促动器137，将弯曲部分123旋转到获得优化尾气流方向的位置，从而控制或消除飞行器过热或者改变飞行器的IR特征。促动器137可以手动控制，但是优选利用基于微处理器的飞行控制计算机进行控制。
图7示出了可调节的止挡件143，其可操作地关联到线缆/缆绳139和/或链条141，用来与限位开关系统145相互租用。当然，任何其他用来限制、控制或导致弯曲部分旋转的装置都可以用在本发明的替代实施方式中。
尾气系统提供多种优势，包括：(1)保持主辅尾气导管处于希望取向的能力；(2)有选择地控制尾气向量；(3)重量轻；(4)可靠性和耐用性强；和(5)容易安装。
本发明包括对示例实施方式的引述，但是并不用作限制的意思。参照本说明书，本领域技术人员可以明白示例实施方式的各种改型以及组合。

Claims (22)

1.一种用于飞行器的尾气系统，该飞行器具有机架和带有尾气出口的引擎，所述尾气系统包括：
主尾气导管，适配成从引擎尾气出口连通尾气并配置成与引擎一起移动；
辅助尾气导管，与主尾气导管流体连通，并适配成可动地安装到机架，所述辅助尾气导管具有可以有选择地相对于所述辅助尾气导管剩余部分旋转的部分；
滑动接头，允许在主尾气导管与辅助尾气导管之间进行相对轴向运动；和拉杆，连接到辅助尾气导管的端部并且连接到尾气出口，
从而在所述主尾气导管和辅助尾气导管之间保持基本上一致的相对对准。
2.如权利要求1所述的尾气系统，其特征在于，所述相对对准情况是基本上同轴。
3.如权利要求1所述的尾气系统，还包括：
至少一个支杆，其适配成将所述辅助尾气导管连接到所述机架。
4.如权利要求1所述的尾气系统，其特征在于，所述辅助尾气导管的所述可旋转部分被弯曲。
5.如权利要求1所述的尾气系统，进一步包括：
促动器，其可以有选择地操作，用来旋转所述辅助尾气导管的所述可旋转部分。
6.如权利要求1所述的尾气系统，进一步包括：
促动器，其可以有选择地操作，用来旋转所述辅助尾气导管的所述可旋转部分，
所述促动器适配成被操作以阻止所述辅助尾气导管附近的部件出现过热。
7.如权利要求1所述的尾气系统，进一步包括：
促动器，其可以有选择地操作，用来旋转所述辅助尾气导管的所述可旋转部分，
所述促动器适配成被操作以减小所述辅助尾气导管的红外线特征。
8.一种飞行器引擎系统，包括：
具有尾气出口的引擎；
主尾气导管，与所述尾气出口流体连通并配置成与引擎一起移动；
辅助尾气导管，与主尾气导管流体连通，并适配成可动地安装到机架，所述辅助尾气导管具有可以有选择地相对于所述辅助尾气导管剩余部分旋转的部分；
滑动接头，允许在主尾气导管与辅助尾气导管之间进行相对轴向运动；和拉杆，连接到辅助尾气导管的端部并且连接到尾气出口，
从而在所述主尾气导管和辅助尾气导管之间保持基本上一致的相对对准。
9.如权利要求8所述的引擎系统，其特征在于，所述相对对准情况是基本上同轴。
10.如权利要求8所述的引擎系统，还包括：
至少一个支杆，其适配成将所述辅助尾气导管连接到所述机架。
11.如权利要求8所述的引擎系统，其特征在于，所述辅助尾气导管的所述可旋转部分被弯曲。
12.如权利要求8所述的引擎系统，进一步包括：
促动器，其可以有选择地操作，用来旋转所述辅助尾气导管的所述可旋转部分。
13.如权利要求8所述的引擎系统，进一步包括：
促动器，其可以有选择地操作，用来旋转所述辅助尾气导管的所述可旋转部分，
所述促动器适配成被操作以阻止所述辅助尾气导管附近的部件出现过热。
14.如权利要求8所述的尾气系统，进一步包括：
促动器，其可以有选择地操作，用来旋转所述辅助尾气导管的所述可旋转部分，
所述促动器适配成被操作以减小所述辅助尾气导管的红外线特征。
15.一种飞行器，包括：
机架；
具有尾气出口的引擎；
主尾气导管，与所述尾气出口流体连通并配置成与引擎一起移动；
辅助尾气导管，与主尾气导管流体连通，并适配成可动地安装到机架，所述辅助尾气导管具有可以有选择地相对于所述辅助尾气导管剩余部分旋转的部分；
滑动接头，允许在主尾气导管与辅助尾气导管之间进行相对轴向运动；和拉杆，连接到辅助尾气导管的端部并且连接到尾气出口，
从而在所述主尾气导管和辅助尾气导管之间保持基本上一致的相对对准。
16.如权利要求15所述的飞行器，其特征在于，所述相对对准情况是基本上同轴。
17.如权利要求15所述的飞行器，还包括：
至少一个支杆，其将所述辅助尾气导管连接到所述机架。
18.如权利要求15所述的飞行器，其特征在于，所述辅助尾气导管的所述可旋转部分被弯曲。
19.如权利要求15所述的飞行器，进一步包括：
促动器，其可以有选择地操作，用来旋转所述辅助尾气导管的所述可旋转部分。
20.如权利要求15所述的飞行器，进一步包括：
促动器，其可以有选择地操作，用来旋转所述辅助尾气导管的所述可旋转部分，
所述促动器适配成被操作以阻止所述辅助尾气导管附近的部件出现过热。
21.如权利要求15所述的飞行器，进一步包括：
促动器，其可以有选择地操作，用来旋转所述辅助尾气导管的所述可旋转部分，
所述促动器适配成被操作以减小所述辅助尾气导管的红外线特征。
22.一种飞行器，包括：
机架；
具有尾气出口的引擎；
主尾气导管，与所述尾气出口流体连通并配置成与引擎一起移动；
辅助尾气导管，与主尾气导管流体连通，并适配成可动地安装到机架，所述辅助尾气导管具有可以有选择地相对于所述辅助尾气导管剩余部分旋转的部分；
滑动接头，允许在主尾气导管与辅助尾气导管之间进行相对轴向运动；
联杆，将所述辅助尾气导管连接到所述尾气出口；和
至少一个支杆，将所述辅助尾气导管连接到所述机架，其中所述联杆和所述至少一个支杆协作，在所述主尾气导管和辅助尾气导管之间保持基本上一致的相对对准情况。
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