CN101614164A - 推力反向器叶栅组件和具有气流导向器部分的后叶栅环 - Google Patents

Abstract

一种飞机发动机推力反向器叶栅组件，包括多个沿圆周间隔开的叶栅段，每个叶栅段包括多个间隔开的叶片和一后端，该多个叶片包括一最后部叶片。叶栅组件还包括可拆卸地连接到叶栅段的后端的后叶栅环。后叶栅环包括导向器部分，该导向器部分至少部分地从叶栅段的后端向前延伸。导向器部分被配置成，当一体积空气向外穿过最后部叶片和叶栅段的后端之间时，至少部分地改变该一体积空气的至少一部分的方向。

Description

推力反向器叶栅组件和具有气流导向器部分的后叶栅环

技术领域

本发明通常涉及用于涡轮风扇式飞机发动机的推力反向器，并且尤其涉及后叶栅环，该后叶栅环连接多个推力反向器叶栅段的后端，并且包括当展开相关推力反向器时改变至少一些涡轮风扇式发动机的环形扇流的方向的整体式气流导向器。

背景技术

现代的涡轮风扇式飞机发动机包括使得在降落之后使飞机减速时使用的发动机的环形扇流的方向选择性地发生逆转的推力反向器。用于涡轮风扇式发动机的一种类型的推力反向器包括安装在发动机的风扇空气管的可选择性地闭合的排出开口内的叶栅阵列。叶栅阵列包括多个间隔开的叶栅叶片，当展开推力反向器时，叶栅叶片使发动机的环形风扇管里的扇流从向后的方向改为向外且向前的方向。例如，在美国专利号US5,309711、US6,170,254和US6,546,715中描述和示出了各种叶栅式推力反向器的例子，所有这些美国专利都转让给了Rohr，Inc.。

在图1A-1E中示出了典型的用于涡轮风扇式飞机发动机5的叶栅式推力反向器10的一些部分。如图1A中所示，涡轮风扇式发动机5可包括叶栅式推力反向器10。推力反向器10包括平移套筒16，平移套筒16围绕发动机的环形风扇管13形成机舱的后部。平移套筒16被可移动地连接到机舱的固定部12的后端。为了让穿过发动机的风扇管13的扇流正常地向后，平移套筒16被直接安置在机舱的固定部12的后面(在附图中未示出)，并且将扇流限定在风扇管13内。如图1A-1C中所示，当展开推力反向器10时，向后移动平移套筒16并且使其远离机舱的固定部12的后端，这样在固定部12和平移套筒16的前端之间提供排出开口15。排出开口15典型地在支撑发动机挂架7的任一侧上延伸，并且典型地围绕发动机5的圆周的大部分延伸。例如，在图1A和1B所示的例子中，开口15围绕发动机5的左舷和右舷两侧的大部分延伸。为了提供使降落的飞机减速的反向推力，排出开口15允许扇流从发动机的环形风扇管13排出。如图1C中所示，展开平移套筒16的前端附近的多个阻滞门18，以阻滞在环形风扇管13内的扇流的向后流动，并且促使扇流通过排出开口15流出发动机。

如图1A和1B中所示，叶栅组件20被布置在排出开口15内。叶栅组件20典型地包括多个圆周排列的叶栅段28。相邻段28的前端通过本领域中已知类型的可拆卸的机械紧固件23被可拆卸地连接到机舱的固定部12的后端。如图1C中所示，叶栅段28包括多个间隔开的叶片25，为了提供反向推力，叶片25被构造成将流出的扇流的方向改变为至少部分地向前的方向。叶片25典型地被支撑在多个纵向支撑构件26之间。各叶栅段28的后端之间通过后叶栅环30互相连接。后叶栅环30将叶栅段28联结在一起，并且加强叶栅组件20以防止向外偏斜。如图1D中所示，每个叶栅段的后端可包括端面凸缘29，并可通过本领域中已知类型的可拆卸的多个紧固件21被连接到后叶栅环30上。

在图1C和1D所示的实施方式中，后叶栅环30包括成直角地连接到本体部分32的两个相对端的外部部分36和内部部分34。尽管该后叶栅环的所有部分32、34和36都是比较薄的，但该后叶栅环30的大体上Z形状的横截面为该环提供了大体上能抵抗弯曲和扭弯的刚度。还是如图1C和1D中所示，当被改变方向的扇流流出排出开口15时，每个叶栅段28的后叶片27限定了排气羽流的最后边界11。如图1D中所示，后叶片27被安置在后叶栅环30的前面，并且后叶栅环30被安置在排气羽流的最后边界11的后面且与该最后边界11之间的距离为“a”。因此，当流体穿过排出开口15时，后叶栅环30对于改变流出的扇流的方向没有大的或直接的影响。

在图1E中示出了已知的后叶栅环60的另一种构造。在这种排列中，每个叶栅段58包括向后延伸的凸缘52，凸缘52用于通过多个可拆卸的紧固件21连接到后叶栅环60的向前延伸的凸缘63上。后叶栅环60包括本体部分69和相对的内部和外部部分67、65。此外，尽管环60的单个部分63、65、67和69是比较薄的，但环60的横截面形状提供了足够的刚度。如图1E中所示，最后部的叶片57被安置在环60的前面，并且环60被安置在排气羽流的最后边界11的后面且距离最后边界11的大致距离为“b”。因此，类似于上面描述的后叶栅环30，当流体穿过排出开口15时，环60对于改变流出的扇流的方向没有大的或直接的影响。

尽管上面所描述的后叶栅环30、60能够被用来牢固地并且刚性地连接推力反向器叶栅段的后端，但是它们有一些缺点。首先，如同上面所讨论的那样，后叶栅环30、60对于改变流出的扇流的方向没有大的或直接的影响，因此对它们的叶栅组件20、50的主要功能起辅助性作用。其次，因为后叶栅环30、60被安置在最后叶栅叶片27、57的后面并且增加了叶栅组件20、50的总长度，后叶栅环30、60增加了叶栅20、50的额外重量并且对它们的改变空气方向功能没有直接贡献。因此，至少由于这些原因，存在着对于对叶栅组件的改变空气方向功能有直接贡献、并且有效地减少所述叶栅组件的总长度和重量的、带有改进的后叶栅环的改进的推力反向器叶栅组件的需求。

发明内容

在一个实施方式中，一种飞机发动机推力反向器叶栅组件包括多个沿圆周间隔开的叶栅段，每个叶栅段包括多个间隔开的叶片和一后端，多个间隔开的叶片包括一最后部叶片。叶栅组件可进一步包括可拆卸地连接到叶栅段的后端的后叶栅环，叶栅组件还包括导向器部分，该导向器部分至少部分地从叶栅段的后端向前延伸。导向器部分可被构造成，当一体积空气向外地穿过最后部叶片和叶栅段的后端之间时，至少部分地改变该一体积空气的至少一部分的方向。

在另一个实施方式中，一种用于具有多个叶栅段的飞机发动机推力反向器叶栅组件的后叶栅环可包括本体部分，本体部分具有外边缘和内边缘。本体部分可被构造成可拆卸地连接到叶栅段的后端。后叶栅环也可包括连接到外边缘并且从本体部分向前延伸的导向器部分。导向器部分可被构造成将至少一些穿过叶栅段的反向推力排出空气的方向改为从叶栅段的后端向前。导向器部分可以不正交于本体部分。

通过阅读下面的详细描述并结合附图，将理解本发明的这些和其它方面和特征。

附图说明

图1A是带有展开的叶栅式推力反向器的现有技术的涡轮风扇式飞机发动机的透视图；

图1B是图1A所示的现有技术的叶栅式推力反向器的透视图；

图1C是沿着图1B中的C-C线得到的图1A和1B所示的现有技术的叶栅式推力反向器的局部横截面图；

图1D是图1C所示的现有技术的叶栅式推力反向器的局部横截面图，该图示出了叶栅阵列的后端和现有技术的后叶栅环；

图1E是类似于图1D的局部横截面图，该图示出了叶栅阵列的后端和另一类型的现有技术的后叶栅环；

图2A是处于装入构造的推力反向器的局部横截面图，其包括叶栅组件的一个实施方式和依照本发明的后叶栅环；

图2B是图2A所示的推力反向器的局部横截面图，其中平移套筒处于展开位置；

图3是图2A和2B所示的推力反向器的叶栅组件的后端的局部横截面图；

图4是用于在图2A-3所示的推力反向器和叶栅组件中使用的后叶栅环的一个实施方式的透视图；

图5是沿着4-4线得到的图4所示的后叶栅环的横截面图；以及

图6是依照本发明的后叶栅环的另一实施方式的横截面图。

具体实施方式

图2A和2B中示出了推力反向器200的一个实施方式，该推力反向器200包括叶栅组件100的一个实施方式和依照本发明的一个实施方式的后叶栅环120。如图2A和2B中所示，推力反向器200包括可移动地连接到机舱的固定部分12的后端的平移套筒16。在图2A中，平移套筒16被示为处于缩回或装入位置。还是如图2A中所示，当平移套筒处于装入位置时，(一个或多个)阻滞门18被装入到邻近平移套筒的内表面的位置处。在图2B中，平移套筒16被示为处于展开位置。在展开位置，(一个或多个)阻滞门18被延伸到风扇管13内，以阻滞扇流通过管13。也如图2B中所示，平移套筒16的展开打开了机舱结构的排出开口15，并暴露出布置在排出开口15内的叶栅组件100。叶栅组件100包括多个叶栅段102。每个叶栅段102包括多个间隔开的叶片105，叶片105被构造成将通过排出开口15排出的空气流的方向改变为至少部分地向前的方向，该多个间隔开的叶片105包括后叶片107。每个叶栅段102的前端被可拆卸地连接到机舱结构的固定部12的后端上的一个或多个凸缘14上。每个叶栅段102的前端可通过一个或多个本领域中已知类型的可拆卸的紧固件23被连接到一个或多个凸缘14上。

每个叶栅段102的后端可被可拆卸地连接到后叶栅环120上，诸如，通过一个或多个本领域中已知类型的可拆卸的紧固件101。例如，每个叶栅段102的后端可通过一组或多组螺母和螺栓可拆卸地连接到后叶栅环120上。后叶栅环120将叶栅段102的后端联结在一起，增加叶栅组件100的刚度，并且当叶栅段102被暴露于穿过排出开口15的高速空气流中时，限制叶栅段102向外偏斜。如图2B中的虚线所指示的那样，叶栅组件100使得空气在具有大体上向前的分量的排气羽流中流出开口15。也如图2B中所示，排气羽流具有后边界11，后边界11在平移套筒16的稍前处。

图3示出了上面描述的叶栅组件100的实施方式的后端的一种构造的放大的细节。在这个实施方式中，每个叶栅段102的后端可包括被安置在最后部叶片107后面的后凸缘109。每个叶栅段102的后凸缘109、叶片105和最后部叶片107可由两个或多个间隔开的纵向支撑体106来支撑和定位。通过在最后部叶片107和后凸缘109之间提供足够的间隔，流出的扇流可在最后部叶片107和后凸缘109之间穿过，如图3中的虚线箭头所指示的那样。

在图4和5中示出了用于与类似于上面描述的叶栅组件100一起使用的后叶栅环120的一个实施方式。如图4中所示，尽管后叶栅环120在这里被称作“环”，但后叶栅环120可被构造成两个或多个弓形零件，该两个或多个弓形零件可以组合形成完整的360度环结构，也可以不组合成完整的360度环结构。例如，如图4中所示，后叶栅环120可包括两个互为镜像的弓形零件120a、120b。如图4和5中所示，叶栅环100的一个实施方式可包括本体部分122，外部或“导向器”部分126，和内部部分124。在图3-5所示的实施方式中，本体部分22大体上是平的，并且位于大体上横切相关联的飞机发动机的纵轴的平面内。如图4中所示，本体部分22可包括用于可拆卸地将环120紧固到叶栅段102的多个孔或开口123。在图3-5所示的实施方式中，环120的内部部分124可以是大体上圆柱形的形状，并且可从本体部分122的内边缘向后延伸。如图5中所示，内部部分124可以大体上垂直于本体部分122。

如图3-5中所示，后叶栅环120的一个实施方式的导向器部分126可从本体部分122的外边缘主要向前延伸。如图3和5中所示，导向器部分126可相对于本体部分122成“θ”角方向延伸。在所示的实施方式中，导向器部分126和本体部分122之间的角度“θ”小于90度。在一个实施方式中，角度“θ”在大约60度和大约90度之间，但也可以使用小于60度的角度。因此，在后叶栅环120的一个实施方式中，导向器部分126可具有大体上截头圆锥体的形状，其前部边缘具有最大的直径。可替代地，导向器部分126也可具有其它形状。例如，如图6中所示，导向器部分132可具有大体上弓形的形状。也如图6中所示，例如为了给环130提供额外的强度或者刚度，依照本发明的后叶栅环130可包括额外的部分，诸如，额外的后部部分134。

为了使后叶栅环120、130的重量最小，可以使本体部分122、内部部分124、外部部分126和任何其它部分134的厚度最小化。此外，环120、130的横截面形状可被构造成提供充分的抵抗弯曲和扭弯的刚度，同时也使得重量最小化。后叶栅环120、130可由单个件构成，或者可通过将多个件或多个部分连接在一起来制造。例如，后叶栅环120、130可由使用已知的复合制造方法的单个件的复合材料构造成。可替代地，后叶栅环120可由其它的强硬并且重量轻的材料或组合材料(诸如铝、钛或类似材料)构成。

在图3所示的实施方式中，后叶栅环120的本体部分122可通过一组或多组机械紧固件而被连接到叶栅段102的后凸缘109上。当如此连接时，后叶栅环120的导向器部分126被安置在后凸缘109和叶片105、107的舷外，并从后凸缘109向前延伸。因此，导向器部分126至少部分地延伸穿过后凸缘109和最后部叶片107之间的空气流路径。如图3中的虚线箭头所指示的那样，当流出的扇流穿过最后部叶片107和后凸缘109之间时，导向器部分126至少部分地将该扇流朝着至少部分向前的方向导引。因此，与上面描述的已知的叶栅环30、60不同，后叶栅环120对通过排出开口15流出风扇管的至少一些空气流的方向的改变产生影响。

此外，与具有如上面所描述的叶栅环30、60的已知的叶栅组件20、50不同，后叶栅环120大体上不增加叶栅组件100的长度。因此，通过结合后叶栅环120，如上面描述的那样，与已知的叶栅组件相比，能大体上减少叶栅组件100的总重量。

上面描述的本发明的实施方式用于示出本发明的各特征和方面。本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的情况下能对所描述的实施方式进行各种改变和改进。例如，尽管后叶栅环的各个实施方式已经被描述为具有特定横截面形状和特定部分，但是依照本发明的后叶栅环可包括不同于具体描述的实施方式的各种横截面形状和/或部分。所有这种改变和改进都在所附的权利要求的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种飞机发动机推力反向器叶栅组件，包括：

(a)多个沿圆周间隔开的叶栅段，每个叶栅段包括多个间隔开的叶片，并且每个叶栅段包括后端，所述多个间隔开的叶片包括最后部叶片；和

(b)可拆卸地连接到所述叶栅段的所述后端的后叶栅环，所述后叶栅环包括导向器部分，所述导向器部分至少部分地从所述叶栅段的所述后端向前延伸；

(c)其中，所述导向器部分被配置成，当一体积空气向外穿过所述叶栅段的所述最后部叶片和所述后端之间时，至少部分地改变该一体积空气的至少一部分的方向。

2.如权利要求1所述的飞机发动机推力反向器叶栅组件，其中所述导向器部分具有大体上截头圆锥体的形状。

3.如权利要求1所述的飞机发动机推力反向器叶栅组件，其中所述导向器部分具有大体上弓形的横截面形状。

4.如权利要求1所述的飞机发动机推力反向器叶栅组件，其中所述后叶栅环进一步包括本体部分和内部部分，所述本体部分具有外边缘和内边缘，并且所述内部部分连接到所述内边缘，其中所述导向器部分被连接到所述外边缘。

5.如权利要求4所述的飞机发动机推力反向器叶栅组件，其中所述导向器部分与所述本体部分是非正交的。

6.如权利要求1所述的飞机发动机推力反向器叶栅组件，其中所述后叶栅环通过多个可拆卸的紧固件被可拆卸地连接到所述叶栅段的所述后端上。

7.一种用于具有多个叶栅段的飞机发动机推力反向器叶栅组件的后叶栅环，所述后叶栅环包括：

(a)具有长轴、外边缘和内边缘的本体部分，所述本体部分被配置成可拆卸地连接到所述叶栅段的后端；和

(b)连接到所述外边缘并且从所述本体部分向前延伸的导向器部分，所述导向器部分被配置成将至少一些穿过所述叶栅段的反向推力排出空气的方向改为从所述叶栅段的所述后端向前；

(c)其中所述导向器部分与所述本体部分的所述长轴是非正交的。

8.如权利要求7所述的后叶栅环，其中所述导向器部分具有大体上截头圆锥体的形状。

9.如权利要求7所述的后叶栅环，其中所述导向器部分具有大体上弓形的横截面形状。

10.如权利要求7所述的后叶栅环，进一步包括至少一个向后延伸的部分。

11.如权利要求10所述的后叶栅环，其中所述向后延伸的部分被连接到所述本体部分的所述内边缘上。

12.如权利要求10所述的后叶栅环，其中所述向后延伸的部分具有大体上圆柱形的形状。

13.一种具有推力反向器叶栅组件的飞机发动机机舱，包括：

(a)多个沿圆周间隔开的叶栅段，每个叶栅段包括最后部叶片和后端；和

(b)可拆卸地连接到所述叶栅段的所述后端的后叶栅环；

(c)其中，所述后叶栅环包括用于改变向外穿过所述叶栅段的一体积空气的至少一部分的方向的导向装置。

14.如权利要求13所述的飞机发动机机舱，其中所述导向装置包括安置在所述最后部叶片的后面并且在所述叶栅段的所述后端的前面的导向器部分。

15.如权利要求14所述的飞机发动机机舱，其中所述后叶栅环的所述导向器部分具有大体上截头圆锥体的形状。

16.如权利要求14所述的飞机发动机机舱，其中所述后叶栅环的所述导向器部分具有大体上弓形的横截面形状。

17.如权利要求13所述的飞机发动机机舱，其中所述后叶栅环包括具有外边缘和内边缘的本体段以及连接到所述内边缘的内段，其中所述导向装置是连接到所述本体段的所述外边缘的导向器部分，并且其中所述导向器部分从所述外边缘向外向前延伸。

18.如权利要求17所述的飞机发动机机舱，其中所述后叶栅环的所述导向器部分与所述本体段是非正交的。

19.如权利要求13所述的飞机发动机机舱，其中所述后叶栅环通过多个可拆卸的紧固件被可拆卸地连接到所述叶栅段的所述后端上。

20.如权利要求13所述的飞机发动机机舱，其中所述后叶栅环包括两个或弓形的环段。

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