CN101646857B - 一种内置有推力转向装置的飞行器发动机机舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置有动力装置的飞行器发动机机舱，它限定了一条管道(16)，使可参与推力的气流在其中流动，所述发动机机舱有一个能降低推力、消除推力或者使推力转向的装置，该装置至少有一个节流门(34)，该节流门占用至少一个被称作工作位置的位置和另一个被称作静止位置的位置，在工作位置节流门能至少部分地把参与推力的气流转换流向至一个径向开口(32)的方向，在静止位置上，所述节流门不干预可参与推力的气流；待转向的气流在发动机机舱管壁所限定的管道中流动，管壁至少有一个可以占用两个位置的活动部分，活动部分在第一个位置时处于待转向的气流和节流门(34)之间；活动部分在另一位置时松开节流门(34)，使节流门改变位置，从静止位置过渡到工作位置；其特征在于：每个节流门都有带第一旋转轴(42)和第二旋转轴(44)的铰接件(40)，该第一旋转轴处于发动机机舱的上部，并在被称作节流门(34)的上端部的第一端部上；第二旋转轴(44)处于发动机机舱的下部，并在被称作节流门(34)的下端部的第二端部上，并且所述旋转轴(42、44)基本平行于发动机机舱的中央竖直轴线(26)。

Description

一种内置有推力转向装置的飞行器发动机机舱

技术领域

本发明涉及一种飞行器发动机机舱，尤其涉及一种在飞行器发动机机舱上预置的装置，用以降低、消除或转换推进系统所生成的推力及方向。

背景技术

飞行器推进系统有一台发动机，该发动机一方面有一套带桨叶的转子和带叶片的定子的进气装置；另一方面还有一个第一管道，其中有根据空气流动方向装配的多级压气机、一个燃烧室和多级涡轮机。发动机装配在发动机机舱内，该机舱在进气装置的上游有一条进气道，在进气装置的定子的下游有一个第二管道。

一般来说，发动机机舱由两个装配在第二管道中的导流板组成，它们相互之间的角度位置分别大于12h和小于6h。这两个导流板形成了结构部件和推进系统各部件的空气动力整流罩，并把第一管道和发动机机舱的其它部分连接起来。当动力装置被安放在机翼下时，将推进系统固定在机翼上的支柱会被部分地安装在上导流板上，用以连接第一管道与推进系统的其他部分。

为了减少噪音污染，在第二管道表面的某些部位上做了表面隔音层处理。

推进系统一般有一部推力转向装置，可以至少部分地改变气流流动方向，以通过一个或数个活动物理障碍来降低推力、消除推力或者改变上述推进系统生成的推力的方向。

根据一种实施方式，尤其是EP-1515035文件阐明的方式，发动机机舱至少有一个能向发动机机舱后部平移的活动部分，使固定部分和上述的至少一个活动部分之间得到至少一个径向开口，并且使在第二管道中流动的气流至少部分地改变流向至径向开口方向。根据这个实施方式，第二管道要有相适应的外形，尤其要外形弯曲，使该活动部分向后平移时，它能接触到第二管道的内管壁并将上述管道堵住。尽管这种解决方案简化了推力转向装置的设计，它给第二管道增加了附带的困难，尤其要求一种特殊的外形有可能降低推进系统的性能。

根据另一种被称作旋转门式的变例，发动机机舱有一个被称作门的活动部分，它能够沿着一个轴心旋转，旋转后形成一个径向开口，上述门在第二管道内有一个能突起形成一个障碍的部分，该障碍能至少部分地改变第二管道中气流流动方向至径向开口的方向。

根据另一种被称作叶栅式的变例，发动机机舱至少有一个能向发动机机舱后部平移的活动部分，使得在第二管道中的固定部分和上述的至少一个活动部分之间得到至少一个径向开口，以及一些铰接在活动部分上的节流门，这些节流门能占用第一开启位置和第二对叠位置，在第一位置它们至少能部分地堵住第二管道，使气流改变流向至径向开口方向；第二位置平贴在发动机机舱的表面上。节流门一般由预置的连杆来操纵，连杆的一端连接在节流门上，另一端连接在动力装置上。

旋转门式或叶栅式推力转向器都不令人满意，理由如下：

这些配置限制了发动机机舱能够做噪音处理层的内表面面积。事实上，活动部分与固定部分之间的连接区域，预备要铰接旋转件(门或者节流门)的区域不能做噪音处理层。对于叶栅式转向器来说，不进行处理的面积约占发动机机舱内表面的20％。

由于固定部分和活动部分之间有太多的连接点，并且在空气流动中有太多的障碍，诸如叶栅式转向器的节流门连杆，因此这类配置在第二管道的气流流动中同样会造成空气动力损耗，

这类配置还会在固定部分和活动部分之间产生校准困难，尤其是校准那些用来至少部分地改变气流方向的活动部分，因为上述活动部分的形态是根据它们位置的变化而变化。

最后，应用大量的旋转件，尤其是在叶栅式转向器中，会增加发动机机舱的质量，因为诸多的铰接系统、伺服系统及发动机机舱结构的加固系统被用以负责聚集分散在上述发动机机舱整个表面上的作用力，尤其是发动机机舱活动部分(后框架，力传动机构等)上的力。

WO 2007/003749专利申请提出了在发动机机舱后部预置一些门的解决方法。这种解决方法可以对内表面做较好的消音处理，但是导致增加了发动机机舱后部的厚度。

发明内容

这样，本发明旨在消除已有技术的缺陷，提出一种内置有推力转向装置的飞行器发动机机舱，它设计简单，能够优化噪音处理，不破坏空气动力性能并限制了机载质量的增加。

为此，本发明涉及一种内置有动力装置的飞行器发动机机舱，它限定了一条管道，使可能参与推力的气流在其中流动。上述发动机机舱有一个能够降低推力、消除推力或者使推力转换流动方向的装置，该装置至少有一个节流门，该节流门能占用至少一个被称作工作位置的位置和另一个被称作静止位置的位置，在工作位置节流门至少能部分地把参与推力的气流转换流向至一个径向开口的方向。在静止位置上，上述节流门不干预可能参与推力的气流。待转向的气流在发动机机舱的管壁所限定的管道中流动，管壁至少有一个可以占用两个位置的活动部分，在第一个位置时活动部分处于待转向的气流和节流门之间；在另一位置时活动部分松开节流门，使节流门改变位置，从静止位置过渡到工作位置。其特征为每个节流门都有带第一旋转轴和第二旋转轴的铰接件，该第一旋转轴处于发动机机舱的上部，并在被称作节流门的上端部的第一端部上；第二旋转轴处于发动机机舱的下部，并在被称作节流门的下端部的第二端部上，并且上述两旋转轴基本平行于发动机机舱的中央竖直轴线。

附图说明

下面将结合附图仅通过例证的方式对本发明的其他特性和优点进行描述，其中，

-图1A至图1C是按照本发明推力转向装置的一种变例的侧视图，简明示意该装置分别处于静止状态、开启过程和工作状态的情况；

-图2是简明示意按照本发明的发动机机舱的横向剖面图；

-图3A和4A是按照图2中AA线的剖面图，分别示出推力转向装置处于静止状态和工作状态的情况；

-图3B和4B是按照图2中BB线的剖面图，分别示出推力转向装置处于静止状态和工作状态的情况；

-图5至图7是发动机机舱的横向剖面图，示出推力转向装置的各种不同的变例；

-图8A至8D是简明示意按照本发明另一个推力转向装置变例的侧视图，示出该装置处在其开启的各个不同阶段；以及

-图9A至图9C是简明示意按照本发明另一个推力转向装置变例的侧视图，示出该装置处在其开启的各个不同阶段。

具体实施方式

在各个图示中，10表示能够内置动力装置的飞行器发动机机舱，动力装置用12简明表示。

发动机机舱10的前部有进气道，进气道分为穿过动力装置的第一管道和第二管道16，第一管道经过第一出口14通向发动机机舱的后部；第二管道16预置在进气装置的后部，经过第二出口18通向发动机机舱后部。这样，由发动机机舱和动力装置组成的推进系统的推力主要由第一出口14和第二出口18喷射出来的流动气流所形成。

发动机机舱有第一管壁和第二管壁，第一管壁的外表面20与发动机机舱之外流动的气体接触，第二管壁的内表面22确定了第二管道16。

一般情况下，两个导流板24都装置在第二管道16内，并在第二管道16内形成了竖直平面的隔板，其角度位置分别为上部12h和下部6h。这样发动机机舱在以轴线26界定的中央竖直平面区域内有了一个加强结构，这个加强结构同样被用作连接发动机机舱与飞行器的支柱的锚固点，尤其是用于发动机机舱与飞行器机翼的锚固。

所有这些部件不再详述，因为业内人士均了如指掌，并且根据不同的配置，它们可以采用各种不同的形状。

发动机机舱至少有一部装置，用以降低推力、消除推力或者转换推进系统产生的推力的方向。为此目的，发动机机舱10至少有一个固定部分28和至少有一个能占用第一位置和第二位置的活动部分30，在第一位置上固定部分28和活动部分30是对接的，如图1A所示，在第二位置时固定部分28和活动部分30之间有一个径向开口32，如图1B和1C所示。

根据一种实施方式，活动部分30处在发动机机舱的后部，并能沿着发动机机舱的纵向平行移动，在其平移后会看到一个径向开口32。一些预置的连接件和操作机构用来一方面确保固定部分和活动部分的连接，另一方面用来确保活动部分相对于固定部分的平移运动。把这些连接件和操作机构都安装在约12h和6h的位置上是有益处的。当操作机构和连接件预置在对应于发动机机舱结构的加强区域的导流板24处时，这种配置可以方便力的聚集，避免在这些区域之外再加固发动机机舱，并且不再增加机载的质量。

这些连接件和操作机构不再详述，因为业内人士均知晓。

各图中仅表示出半个发动机机舱，因为按照带轴线26的中央竖直平面来看，发动机机舱的另一半明显是对称的。

根据一些变例，发动机机舱在其前部可以只有一个固定部分和在其后部只有一个活动部分，开口设计在发动机机舱的整个表面上。根据另一个变例，发动机机舱只有一个固定部分和按照中央竖直平面来看明显是对称的两个活动部分，从动力学上它们可以是联接的或者是相互独立的，一个活动部分的平移独立于另一个活动部分。

根据其他的一些变例，可以考虑多于两个以上的活动部分。然而，这样的变例会导致发动机机舱的复杂化和质量的加重，具有两个活动部分的变例是一种好的方案。

为了便于说明，参照具有一个活动部分的半个发动机机舱来进行描述。

可以考虑多种形状来限定固定部分和活动部分。这样上述的固定部分和上述的活动部分的形状是互相补充的，以确保发动机机舱内表面22和外表面20的连贯性。

本发明不仅仅局限于各个图示的动态说明，即用一次平移来获得一个径向开口32，使得第二管道与发动机机舱的外部进行了流通。还可以从其他的运动学角度来考虑。

用于降低推力、消除推力和使推力转向的装置至少有一个节流门34，它有至少一个被称作工作位置的位置，在此位置它至少能部分地把参与推力的气流改变流向至径向开口32的方向，而在另一个被称作静止位置的位置上它不干预可能参与推力的气流。另外，一些用来改变气流方向的方向件是事先预置的，使气流方向几乎径向地改变至发动机机舱前部，或者是朝向发动机机舱的后部。方向的确定取决于节流门34的位置或者一些附加的因素，诸如，一股气流喷射在发动机机舱外表面20上径向开口32的前端或后端，以便引导该气流分别朝发动机机舱前部或后部方向运动，或者按照现有技术来结合使用叶栅。这些方向件不用详述，因为在各种变例中，它们会有各种不同的配置情况。

转向气流的方向和转向气流的大小决定了降低推力、消除推力或者转换推力的方向的程度，推力之和与按照发动机机舱纵轴的转向气流之比分别决定了推力的方向，或朝后，或为零，或朝前。

因此，此处所指的推力转换方向，就是指或降低推力、或消除推力、或转换推力的方向。

为了简化说明，本发明是参照限定了备有一个节流门的一个径向开口的活动部分进行阐述的。当然发动机机舱可以对应每个径向开口有多个节流门。

根据一些变例，如图5、图6、图7所示，节流门34可以有各种形状，并与其中流动有待转向气流的管道几乎是互为补充的，尤其要考虑人们试图要转换气流方向的那个部分。如图6所示，节流门可以突出在发动机机舱的外部，以增强它的导向能力。

根据本发明，管壁确定了待转向的气流流经的管道，该管壁至少有一个可以占用两个位置的活动部分，在第一个位置时活动部分置身在待转向气流和节流门34之间，在另一个位置时活动部分松开节流门使其能变换位置，从静止位置过渡到工作位置。

这种配置可以分散功能，即节流门负责至少部分地转换气流流动方向的功能，以及当推力转向装置没有被启动时，活动部分负责覆盖住节流门，把气流集中在管道里的功能。

活动部分最好能松开或覆盖发动机机舱上那个对应于活动部分30的节流门，因而，一个凹槽36被预设在活动部分上，上述凹槽36在外表面20对应的管壁和内表面22对应的管壁之间，并在能接触到固定部分的活动部分30的区域内开口，且其尺寸与形状以适合放置节流门34为准。这样当节流门34处于静止位置时，如图2，3A和3B所示，节流门置于凹槽36内，并被对应于内表面22的管壁遮盖，使其与待转换方向的气流隔离。节流门处于工作位置时，经过向后平移的活动部分30此时松开了节流门，该门就此转动，如图1C所示，从而能至少部分地把参与推力的气流转换流动方向。

然而，本发明不仅限于这种实施方式。一个活动部分可被设计为负责生成一个径向开口，而另一个活动部分则把节流门遮盖至静止位置上。但是这种解决方案会导致发动机机舱的复杂化和增加机载质量。

根据本发明，内表面22，尤其是遮盖节流门的那个部分可以有消音防护层38，这样，与现有技术处理的发动机机舱相比，被处理表面的面积增加了，有益于减少飞行器发出的噪音干扰。另外，根据本发明，通过采用对接或其他的方式，可以获得连续的、不间断的消音防护层，这样能显著地增强上述防护层的有效性。

由于发动机机舱的活动部分30与节流门不受相同应力的约束，而是与固定部分28受到几乎相同的应力约束，这样在固定部分和活动部分之间做校准会获得令人满意的结果。

此外，推力转向装置处于静止位置时，装置的任何部件不干预可能参与推力的气流。根据本发明，可以在限定第二管道的表面上，尤其是在固定部分和活动部分之间的表面上获得令人满意的连贯性，并且限制了固定部分和活动部分之间的对接点。这些特征优化了发动机机舱的空气动力性能。

最后，根据另一个优点，管道的形状和尺寸的特点仅需考虑所期望的空气动力特性来确定，并不考虑推力转向的功能，这样可以简化发动机机舱的设计，在空气动力特性和推力转向功能之间没有必要采用折中。

节流门34有铰接件40，该铰接件负责上述节流门与发动机机舱之间的连接，尤其是与固定部分28的连接。

根据本发明的一个特性，安装这些铰接件40用以连接在发动机机舱结构加强区域所对应的导流板24附近的节流门34，这样可以避免在这些区域之外再加固发动机机舱，且不增加机载的质量。

根据一种实施方式，铰接件40有第一旋转轴42和第二旋转轴44，第一旋转轴42安置在节流门34的被称作上端部的第一端点上，并处在发动机机舱的上部；第二旋转轴44安置在节流门34被称作下端部的第二端点上，并处在发动机机舱的下部。在这种情况下，节流门34是弯曲的，如图1C、2、8D和9C所示，以便能进入活动部分30上设置的凹槽36内。

最好旋转轴42和44基本平行于中央竖直轴线26，并且两旋转轴在一条直线上形成一个旋转轴是有益处的。

旋转轴42及44最好位于最紧邻节流门的空气动力推力中心的位置上，用以限制在整个结构系统中的扭力。

根据一种实施方式，固定部分28在上部有一个向后的延伸部46，在下部有一个向后的延伸部48，这两个延伸部46和48相对中央竖直轴线26几乎是对称的，并承载着旋转轴42和44。另外活动部分在上部和下部都有凹口，凹口形状与固定部分延伸部的形状匹配。

根据一些情况，负责节流门34旋转运动的伺服系统可以独立于负责移动活动部分30的伺服系统。

根据另一种实施方式，节流门34的旋转及活动部分的移动可以仅由一个伺服系统来负责。因此，作为例证，一套液压助力器或螺旋撑杆系统可以一体安装在发动机机舱内部，或者安装在发动机机舱上下部的导流板24的附近，并且通过力传动杆控制活动部分30以及节流门34的位置。这种解决方案能限制机载质量。

根据另一种变例，预置的第一伺服系统用以控制一个活动部分的平移以及相对应的节流门的旋转，该节流门安装在发动机机舱的第一侧面上。第二伺服系统用来控制一个活动部分的平移以及相对应的节流门的旋转，该节流门安装在发动机机舱的第二侧面上。这样，两组活动部分的伺服是分离的，减少了在飞行中出现意外开启的风险。

从空气动力学方面来看，节流门的尺寸以及固定部分从活动部分分开时分离处的形状是确定的，使第二气流(在第二管道中流动的气流)的输出截面基本是不变的，其变化不超出一定阈值的约+/-20％，从而在进气装置处不会产生泵吸现象。

这样，如图8A至8D所示，可与固定部分接触的活动部分30的边沿可为凹形，这种凹形在节流门34处于工作位置时与节流门的外形相适配。

根据这种配置，节流门在活动部分30未抵达行程末端之前就可以开始旋转，在节流门开启期间，第二气流的输出截面在一定的阈值范围内变化，不得超过约为+/-20％。

根据另一种变例，如图9A至9C所示，可与固定部分接触的活动部分30的边沿可为凸形。

根据另一个特性，本发明的推力转向装置可以和另一个推力装置组合在一起，比如，一个安置在发动机机舱径向开口前部的空气动力指示器。

根据本发明的另一个特性，可以增加一些挡板50，以确保在发动机机舱各个不同部位上有一定的空气动力连贯性，尤其要确保在活动部分向后平移时固定部分和活动部分之间的空气动力连贯性。

根据本发明的另一个特性，由于发动机机舱内部和外部圆锥度的不同，通过将预置的活动部分30向发动机机舱后部平移，人们可以获知第二气流输出截面的变化。

这样，活动部分30可以负责多项功能，即创建一个径向开口；安置推力转向节流门；和改变第二气流输出的截面。由于不需要为每个功能配备一个专用装置，这就为降低机载质量创造了条件。

现在参照各个图示说明推力转向装置的工作情况。

当推力转向装置处于静止位置时，固定部分28和活动部分30是对接的，如图1A、3A、3B、8A和9B所示。这样，发动机机舱的内外空气动力线是连续不间断的，有利于获取最佳的空气动力特性。此外，与现有技术相反，在第二管道中无任何可突起的部件。

在推力转向装置的启动过程中，活动部分30向后部平移，以便得到一个径向开口32，每个活动部分对应一个径向开口，如图1B、8B和9B所示。

根据一些变例，节流门34在对应的活动部分未到达行程末端之前就可以开始旋转，如图8C所示。

在节流门34开启后，这些节流门处在第二管道中，并能突起从而至少部分地改变了第二气流的方向，如图1C、4A、4B、8D、9C所示。

要回到静止位置，按照反顺序重复前面所述的步骤即可。

Claims (5)

1.一种内置有动力装置的飞行器发动机机舱，它限定了一条管道(16)，使可参与推力的气流在其中流动，所述发动机机舱有一个能降低推力、消除推力或者使推力转向的装置，该装置至少有一个节流门(34)，该节流门可占用至少一个被称作工作位置的位置和另一个被称作静止位置的位置，在工作位置节流门至少能部分地把参与推力的气流转换流向至一个径向开口(32)的方向，在静止位置上，所述节流门不干预可参与推力的气流；所述发动机机舱至少有一个固定部分(28)和至少有一个能占用第一位置和第二位置的活动部分(30)，在第一位置上，固定部分(28)及活动部分(30)是对接的，在第二位置时，在固定部分(28)和活动部分(30)之间得到一个径向开口(32)，所述的至少一个活动部分(30)有一个凹槽(36)，该凹槽位于发动机机舱的外表面(20)对应的管壁和发动机机舱的内表面(22)对应的管壁之间，所述凹槽(36)在可接触到固定部分的活动部分(30)的区域内开口，且尺寸与形状以适合置放节流门(34)为准，从而所述活动部分在第一位置时处于待转向的气流和节流门(34)之间；所述活动部分在第二位置时松开节流门(34)，使节流门改变位置，从静止位置过渡到工作位置；其特征在于：每个节流门(34)都有带第一旋转轴(42)和第二旋转轴(44)的铰接件(40)，该第一旋转轴处于发动机机舱的上部，并在被称作节流门(34)的上端部的第一端部上；所述第二旋转轴(44)处于发动机机舱的下部，并在被称作节流门(34)的下端部的第二端部上，所述旋转轴(42、44)基本平行于发动机机舱的中央竖直轴线(26)，所述固定部分(28)在上部有一个向后的延伸部(46)，在下部有一个向后的延伸部(48)，这两个延伸部(46、48)相对所述中央竖直轴线(26)基本垂直并承载着所述旋转轴(42、44)。

2.根据权利要求1所述的飞行器发动机机舱，其特征在于：可与所述的至少一个固定部分(28)接触的所述至少一个活动部分(30)的边沿为凹形，该形状与节流门(34)的形状相匹配。

3.根据权利要求1或2所述的飞行器发动机机舱，其特征在于：可与所述的至少一个固定部分(28)接触的所述至少一个活动部分(30)的边沿为凸形。

4.根据权利要求3所述的飞行器发动机机舱，其特征在于：所述铰接件(40)上至少有一个所述旋转轴(42，44)，该旋转轴位于最紧邻所述节流门的空气动力推力中心的位置上。

5.根据权利要求4所述的飞行器发动机机舱，其特征在于：所述节流门(34)有各种形状，并与其中流动有待转换流向的气流的管道是互补的，按照人们希望转向的那部分气流的情况。

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