CN102362085A - 安装有至少一个自对准装置的弯曲连接杆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弯曲连接杆(31)，用于将第一组件连接到第二组件，所述第一组件和所述第二组件相对于彼此可移动并且允许流体在它们限定的空间内流动。所述弯曲连接杆具有至少一个第一枢转点(35)和一个第二枢转点(38)，所述第一枢转点和第二枢转点设计成允许所述连接杆(31)分别相对于所述第一组件和所述第二组件枢转，所述弯曲连接杆(31)能够被合适地定位成使得弯曲部(40)相对于所述第二枢转点(38)处于所述流动方向的上游，所述第二枢转点(38)被合适地嵌入到可活动的第二组件中，其特征在于，所述弯曲连接杆(31)包括通过至少一个自对准装置(39a，39b)连接在一起的至少两部分(33、37)。

Description

安装有至少一个自对准装置的弯曲连接杆
本发明涉及一种弯曲连接杆，该弯曲连接杆用于连接可相对于彼此活动的第一组件和第二组件，并装备有至少一个自对准装置。
它们是用于航空领域的特殊组件，并且特别用于航空器发动机机舱的第二喷嘴的下游部分和发动机机舱的固定内部结构。
航空器发动机机舱一般具有管状结构，包括涡轮发动机上游的空气入口、围绕涡轮发动机风扇的中部和具有推力反向装置并且围绕涡轮发动机的燃烧室的下游部，并且通常终止于排放喷嘴，排放喷嘴的出口位于涡轮发动机的下游。
现代发动机机舱用于安放涵道式风扇涡轮发动机，所述涵道式风扇涡轮发动机可以通过旋转风扇的叶片产生来自于涡轮发动机的燃烧室的热气流(也称为第一流体)，以及通过环形通道(也称为脉管)在涡轮发动机外循环的冷气流(第二流体)，所述环形通道形成于涡轮发动机整流罩之间，通常称为发动机机舱的固定内部结构和内壁。两种流体通过发动机机舱的后部喷射出涡轮发动机。
发动机机舱的后部具有排放喷嘴，用于引导气流的排出。所述喷嘴可以作为引导热流体的第一喷嘴的附加，称之为第二喷嘴。
推力反向器的作用是：在飞机降落时，通过将涡轮发动机产生的推力的至少一部分向前引导来改善飞机的制动能力。在此阶段，所述反向器阻塞所述冷流体脉管并向发动机机舱前部引导该冷流体，因此产生相反的推力，该推力会增加飞机轮胎的制动。
用来获得这种冷流体的再定向的装置可根据反向器的类型而改变。然而，在每种情况下，反向器的结构包括可替换的可活动元件，所述元件位于展开位置和收回位置之间，一方面，在展开位置，所述元件在发动机机舱中打开一个用于被偏转的流体的通道，另一方面，在收回位置，所述元件关闭该通道。这些可活动元件可以满足偏转功能或者简单地用于致动其他偏转装置。
此外，为了通过将传递到可活动元件上的力向其他元件传递而将整体上的直线移动基本上变换为旋转运动，目前采用连杆系统。
为了达到此目的，现有技术已经披露了如何使用直线连接杆，所述直线连接杆主要由金属杆构成，所述金属杆通过连接至可活动元件的可活动轴连接两个接头。这种直线连接杆特别用于航空器发动机机舱的装备有推力反向器的下游部分，并且特别是用来导致可活动面板从整流罩的大致直线位移倾斜，而其中该直线连接杆以可转动方式连接在整流罩上。法国申请FR08/04295涉及这样一种具有直线连接杆的装置，其中直线连接杆将牢固连接至第二喷嘴的面板连接至涡轮发动机的固定整流罩部分。
这种直线连接杆系统并不总与装备有推力反向器的这些发动机机舱相适配。这种连接杆在第二流体中的存在显著地干扰空气动力特性并且会降低发动机的性能。并且，为了不干扰空气动力特性，已知如何在固定内部结构的更上游连接所述连接杆。但是，这种直线连接杆的上游位置通常不适合允许充分暴露偏转装置的整流罩的位移，并且这样做确保在飞行结束时可活动面板寻求的基本垂直定位。
一方面为了达到空气动力学特性并因此保证位于更上游的连接杆主体存在，并且为了保持位于更下游的固定内部结构的连接杆的枢转点，可以使用在美国专利US 4,533,098中示出的弯曲连接杆。
然而，对于这种弯曲连接杆，在具有面板的整流罩的位移过程中，所述连接杆处于不稳定并且不可控的构造，这样可能导致破坏或削弱周围结构。这种现象被脉管中的第二气流放大，这导致连接杆在枢转点上有强烈振动。
为了稳定所述连接杆，其中一个可能是嵌入连接杆的其中一个枢转点。为了达到此目的，由法国申请FR 08/06929已知，具有连接杆杆座的枢转点的连接杆嵌入在涡轮发动机的固定整流结构(或固定内部结构)上。然而，这种设置对于部件对准的改变的容许度不大，尤其是在处理具有连接点的枢转点的对准时更是如此，其中枢转点要嵌入这些连接点。
为了克服上述缺陷，本发明的第一方面涉及一种弯曲连接杆，用于将第一组件连接到第二组件，所述第一组件和第二组件相对于彼此可移动并且允许流体在其限定的空间内流动，所述弯曲连接杆设置有至少一个第一枢转点和一个第二枢转点，所述第一和第二枢转点设计成允许所述连接杆分别相对于所述第一组件和所述第二组件枢转，所述弯曲连接杆适于被定位成使得弯曲部相对于所述第二枢转点处于所述流动方向上的上游，所述第二枢转点适于嵌入到可活动的第二组件中，其特征在于，所述弯曲连接杆包括通过至少一个自对准装置连接在一起的至少两部分。
利用这种具有几部分的连接杆的设置，可减少路径上、特别是位于固定内结构和第二喷嘴上的枢转点的应力，考虑到冲击和振动通过由自对准装置制成的至少一个连接点吸收。
在本发明中，术语“自对准装置”定义了一种连接点，该连接点包括一个元件，该元件在其装配的部件中具有一定的移动自由度，例如包括至少一个球窝接头(称为“球窝接合元件”)或“PaulstraTM”环类型的弹性组件的元件。因此，通过这些点连接的部件相对于彼此可移动。所述自对准装置可以例如具有基本球形的结构，但是也可以具有大体细长的构造，这样可以在所述连接杆的部件之间保持一定的固定角度，例如保持连接杆的弯曲部的角度恒定或者阻止构件的不同部分之间的对准。
根据本发明的连接设备的其他可选特征：
-所述弯曲连接杆包括通过至少一个自对准装置连接在一起的第一部分和第二部分，所述第一部分适于通过第一枢转点连接至第一组件，所述第二部分适于通过第二枢转点连接至第二组件：这种例如通过球窝接头直接插入所述部分的组件很有可能对应力敏感，因为它们通过枢转点连接至固定内部结构和第二喷嘴，通过自对准装置吸收应力来保证弯曲连接杆的灵活性；
-优选地，所述第二部分嵌入所述第一部分中，并且通过两个自对准装置保持牢固地连接至所述第一部分：这种设置容易实现并且安全，能够采用球形的球窝接合元件，例如航空领域当前使用的球窝结合元件；
-其中一个所述部分是弯曲的；
-优选地，用于通过第一枢转点连接至第一组件的适配部分是弯曲的；
-所述自对准装置位于第二枢转点和连接杆的弯曲部之间；
-所述部分的两两设置是通过至少两个相互尽可能远的自对准装置实现的：这种设置能够获得最大力臂以减小支撑自对准装置的构件的结构中的扭转力；
-所述第一枢转点基本上在连接杆主体的轮廓的宽度的中间穿过该轮廓：所述连接杆的主体结构的一部分因此位于具有较低速度的第二流体的区域，因此对所述连接杆的空气动力性能的影响减少；
-所述连接杆包括一个防护罩，该防护罩利用挡板从连接杆主体向上游延伸：因此获得所述连接杆的气动平滑，特别是在移动可活动整流罩的最初阶段；
-所述第二枢转点包括一个轮毂：所述轮毂在连接至所述固定内部结构的连接杆杆座的枢转点上替代了当前所用的球窝接头，所述轮毂允许在所有操作阶段改进连接杆稳定性，本领域技术人员能够选择轮毂的宽度来适应组件的形状；
-至少一个所述自对准装置由选自球窝接合元件和例如PaulstraTM型环的弹性组件中的任何一个元件构成；
根据第二方面，本发明涉及一种涵道式风扇涡轮发动机机舱，该发动机机舱包括一个下游部分，该下游部分装备有推力反向设备，所述推力反向设备包括能够沿基本上平行于发动机机舱的纵向轴线的方向以可移动方式安装的可活动整流罩，所述可活动整流罩能够交替地从一个关闭位置移动到一个打开位置，其中在关闭位置，所述可活动整流罩保证发动机机舱的气动连续性并且覆盖偏转装置，在打开位置，所述可活动整流罩在发动机机舱内打开一个通道并且暴露出偏转装置，所述可活动整流罩还延伸有至少一个安装在所述可活动整流罩下游端部的喷嘴部分，并包括至少一个面板，所述面板以绕着沿基本垂直于发动机机舱纵向轴线的轴线的至少一个枢轴可旋转的方式安装，其特征在于，所述面板通过至少一个上述弯曲连接杆连接至所述涡轮发动机的固定整流结构，所述弯曲连接杆以绕着第一枢转点和第二枢转点可旋转的方式分别安装在所述喷嘴部分面板上和所述固定结构上。
根据下面的描述并参考附图将更清楚本发明的其他特征和优点。图1至图3b涉及现有技术的连接杆，图4至图10示出了根据本发明的连接杆的实施方式：
-图1示出了具有推力反向器的航空器发动机机舱的上游部分的纵向剖面细节图，所述推力反向器具有来自于现有技术、将第二喷嘴的可活动面板连接至固定结构的直线连接杆；
-图2示出了具有推力反向器的航空器发动机机舱的下游部分的纵向剖面细节图，所述推力反向器具有来自于现有技术的相同的直线连接杆，但是连接杆座的枢转点更远地移向上游；
-图3a示出了具有推力反向器的航空器发动机机舱的下游部分的纵向剖面细节图，所述推力反向器处于打开位置，在一部分设置有一个弯曲连接杆；
-图3b示出了具有推力反向器的航空器发动机机舱的下游部分的横截面示意图，所述推力反向器设置有弯曲连接杆，处于图3a示出打开位置，其中着重示出了第二喷嘴的可活动面板的枢转点；
-图4示出了根据本发明呈现两部分且装备有球形连接元件的弯曲连接杆的轮廓图；
-图5示出了图4的弯曲连接杆杆座的仰视图；
-图6a示出了根据本发明的连接杆的杆座在一个其上支撑了球窝接合元件的截面上的横截面视图；
-图6b示出了根据本发明的连接杆的杆座在一个其上支撑了PaulstraTM型弹性环的截面上的横截面视图；
-图7a示出了具有推力反向器的航空器发动机机舱下游部分的纵向剖面细节图，所述推力反向器处于打开位置，装备有根据本发明的呈两部分的弯曲连接杆；
-图7b示出了具有推力反向器的航空器发动机机舱下游部分的横截面示意图，所述推力反向器位于处于打开位置，装备有图7a示出的弯曲连接杆，具有在所述喷嘴的可活动面板的枢转点上用箭头示意的允许的角度偏差；
-图8示出了具有推力反向器的航空器发动机机舱下游部分的纵向剖面细节图，所述推力反向器处于关闭位置，装备有嵌入在固定结构内的弯曲连接杆，并支撑具有延伸的挡板的涡轮发动机的整流罩的一部分；
-图9示出了与图8相同的视图，但是推力反向器略微打开，且所述连接杆杆座的挡板位于第二气流中；
-图10示出了具有根据本发明呈两部分的弯曲连接杆的航空器发动机机舱下游部分的纵向剖面视图，弯曲连接杆的上部设计为通过枢转点与可活动面板相连；其中根据第一选项，该枢转点的轴线位于连接杆(呈实线的连接杆主体)的轮廓的宽度的三分之二处，或者，根据另一选项，轴线位于连接杆(呈虚线的连接杆主体)的轮廓的宽度的中间。
本文术语“上游”和“下游”定义为相对于环形通道中冷气流的流通方向。所述涡轮发动机的空气入口位于环形通道中流通的冷气流的最上游位置，而空气出口位于环形通道中流通的冷气流的最下游位置。在示出了发动机机舱截面的附图中，冷气流从左向右流通，因此图中空气入口位于左侧，空气出口位于右侧。
图1示出的具有推力反向器的第二喷嘴1具有可活动整流罩2，所述整流罩2在其下游部分延伸有可活动面板3，所述可活动面板3绕着一个基本垂直于发动机机舱的纵向轴线的轴线枢转，而发动机机舱的纵向轴线基本上位于图1平面内。一个直线连接杆7一方面通过第一枢转点5安装在可活动面板3上，另一方面通过第二枢转点11安装在内部固定结构9上。连接杆杆座7的枢转点11应当位于非常下游的位置，优选位于一个凸起整流部分13的下游。为了使得可活动整流罩2充分向前，通过使得可活动面板3倾斜而暴露偏移装置15(网格)，从而在飞行结束时可以得到如图1右侧虚线所示的状态。
为了不影响发动机的性能——尤其是通过扰动环形通道17的空气动力学性能，所述连接杆杆座7的枢转点11需要尽可能地向上游移动，理想状态下，位于凸起整流部分13的上游(见图2)。但是这种构造不允许可活动整流罩2充分暴露偏移装置15，并且面板3不遵循所寻求的路径。
为了控制整流罩2和面板3的位移，同时使得连接杆相对于第二流体具有最优位置，应用了弯曲连接杆19，当所述可活动面板3位于水平位置时，弯曲连接杆19的位于固定结构9的枢转点21位于连接杆的主体23的下游。为了稳定连接杆，特别在推进反向阶段，此时可活动面板3相对于图3a示出的流体倾斜而处于基本上横切的位置，使用了一个配合在固定结构9内的足够宽的轮毂25，用于在所有的操作阶段稳定连接杆19。当弯曲连接杆19为图3a示出的部分的情况下，因为制造和定位公差方面所施加的约束，所述连接杆的主体23的枢转点29很难与设置在面板3上的连接点对准。
本发明提供了一种呈两部分的连接杆，所述两部分通过适当选择的连接装置连接在一起，从而为组件提供了一定的灵活性，由此能够有利于连接杆的不同枢转点的对准，特别是在移动可活动部件的各个阶段。这种连接杆在图4-7b示出。
呈两部分的弯曲连接杆31可以理想地包括一个第一连接杆构件或主体33，用于通过连接杆主体的枢转点或第一枢转点35安装在第二喷嘴的可活动面板3上，所述弯曲连接杆中还嵌入了一个第二连接杆构件或杆座37，用于通过连接杆杆座枢转点38或第二枢转点安装在固定结构9(见图4)上。两个构件33、37通过自对准装置39a和39b连接在一起，从而所述杆座37和所述主体33彼此相互连接，同时保持了相对于彼此移动的一定自由度。所述自对准装置39a和39b位于连接杆杆座枢转点38和弯曲部40之间。自对准装置39a和39b之间的距离选择为尽可能大以提供最大的力臂并减少呈两部分的连接杆31中的扭转力。
根据一个特定实施方式，所述自对准装置39a和39b是球窝接合元件41a和41b，如下图5中弯曲连接杆31的杆座所示。
图6a中示出的实施方式的球窝接合元件41a和41b可以在一些情况下有利地由例如PaulstraTM型环43a和43b的弹性组件替代，如图6b所示。这种环43a和43b不需要任何特殊的维护。实际上，考虑到它们基本上由不同橡胶层和金属元件的套圈构成，不需要对它们进行润滑。
图7b示出了利用这种类型的呈两部分的弯曲连接杆31的连接杆主体枢转点35上的容许的角度偏差，特别是当可活动面板3完全如图7a所示倾斜时的容许的角度偏差，其中在此弯曲连接杆上装备有自对准装置39a和39b。轴线A1和A2分别对应于边缘34的端部位置，这些端部位置在图7b中连接杆主体33的右侧示出，自对准装置39a和39b所施加的位移容许这种端部位置。
可以获得气动平滑，从而改进呈两部分的连接杆31的嵌入部分在固定结构9中的配合，例如可在连接杆主体33的一个部分45上获得气动平滑，其中在该部分45中嵌入了连接杆杆座37(见图8)。可以接续固定结构9的整流罩设置防护罩47，并且在第二流体的最上游部分设置挡板48。这种挡板48为流体提供了斜面，使得连接杆31向后方摆动时的气动扰动最小化，如图9所示。
为了进一步改进结合在环形通道17中的呈两部分的连接杆31的气动性能，连接杆主体33具有翼型构造，从而连接杆主体枢转点35的轴线从中间穿过所述连接杆的主体的轮廓。图10以实线示出了一个传统的设置，其中轴线在轮廓的宽度上游的三分之一处穿过，这在直线连接杆情况下是合适的，其目的是为了避免连接杆的主体与枢转点35和38的中心距离对准。同样在图10中，根据本发明的连接杆31的轮廓用虚线表示，其中轴线在轮廓的中央。利用这种设置，可以在不改变运动学特性的情况下将所述连接杆主体33的结构的一部分带回到第二流体的低速区域，从而减少对气动性能的影响。
当然，本发明决不限于所描述和示出的仅作为简单示例提供的实施方式；特别是关于弯曲连接杆31的两部分的实施方式的形状，通过在连接杆杆座37上设置轭架并且将自对准装置转移到连接杆主体33上，当然能变换具有两个构件33和37的自对准特性的接口的结构。

Claims (12)

1.一种弯曲连接杆(31)，用于将第一组件连接到第二组件，所述第一组件和所述第二组件相对于彼此可移动并且允许流体在它们限定的空间内流动，所述弯曲连接杆设置有至少一个第一枢转点(35)和一个第二枢转点(38)，所述第一枢转点和第二枢转点设计成允许所述连接杆(31)分别相对于所述第一组件和所述第二组件枢转，所述弯曲连接杆(31)适于被定位成使得弯曲部(40)相对于所述第二枢转点(38)处于所述流动方向上的上游，所述第二枢转点(38)适于配合到可活动的第二组件中，其特征在于，所述弯曲连接杆(31)包括通过至少一个自对准装置(39a，39b)连接在一起的至少两部分(33，37)。
2.根据权利要求1所述的弯曲连接杆(31)，其特征在于，所述弯曲连接杆包括通过至少一个自对准装置(39a，39b)连接在一起的第一部分(33)和第二部分(37)，所述第一部分(33)适于通过所述第一枢转点(35)连接至第一组件，所述第二部分(37)适于通过所述第二枢转点(38)连接至第二组件。
3.根据权利要求2所述弯曲连接杆(31)，其特征在于，所述第二部分(37)嵌入到所述第一部分中，并且通过两个自对准装置(39a，39b)与所述第一部分(33)保持牢固连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的弯曲连接杆(31)，其特征在于，一个所述部分(33，37)是弯曲的。
5.根据引用权利要求2或3的权利要求4所述的弯曲连接杆(31)，其特征在于，适于通过所述第一枢转点(35)连接至所述第一组件的所述部分(33)是弯曲的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的弯曲连接杆(31)，其特征在于，所述自对准装置(39a，39b)位于所述第二枢转点(38)和连接杆的弯曲部(40)之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的弯曲连接杆(31)，其特征在于，所述部分(33，37)的两两设置通过彼此相距尽可能远的至少两个自对准装置(39a，39b)实现。
8.根据前述权利要求中任一项所述的弯曲连接杆(31)，其特征在于，所述第一枢转点(35)基本上在所述连接杆的主体(33)的轮廓的中间位置穿过所述轮廓。
9.根据前述权利要求中任一项所述的弯曲连接杆(31)，其特征在于，所述弯曲连接杆包括一个防护罩(47)，所述防护罩通过一个挡板(48)从所述连接杆主体(33)向上游延伸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的弯曲连接杆(31)，其特征在于，所述第二枢转点(38)包括一个轮毂(25)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的弯曲连接杆(31)，其特征在于至少一个所述自对准装置(39a，39b)由选自球窝接合元件(41a，41b)和例如PaulstraTM型环的弹性组件(43a，43b)中的任一元件构成。
12.一种涵道式风扇涡轮发动机机舱，包括一个下游部分，该下游部分装备有推力反向设备，所述推力反向设备包括一个沿基本上平行于发动机机舱的纵向轴线的方向以可移动方式安装的可活动整流罩(2)，所述可活动整流罩能够交替地从一个关闭位置移动到一个打开位置，其中，在关闭位置，所述可活动整流罩保证发动机机舱的气动连续性并且覆盖偏转装置(15)，在打开位置，所述可活动整流罩在发动机机舱内打开一个通道并且暴露出所述偏转装置(15)，所述可活动整流罩(2)还延伸有至少一个安装在所述可活动整流罩(2)下游端部的喷嘴部分，并包括至少一个面板(3)，所述面板以绕着沿基本垂直于发动机机舱纵向轴线的轴线的至少一个枢轴可旋转的方式安装，其特征在于，所述面板(3)通过至少一个如权利要求1-11中任一项所述的弯曲连接杆(31)连接至所述涡轮发动机的整流装置的固定结构(9)，所述弯曲连接杆以绕着所述第一枢转点(35)和所述第二枢转点(38)可旋转的方式分别安装在所述喷嘴部分的面板(3)上和所述固定结构(9)上。
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