CN102812273A - 推力反向设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种推力反向设备，具有包括前框架（30）和罩（40）的固定上游结构。所述罩（40）延伸有具有可变横截面的喷嘴（41），并可在展开位置和收回位置之间平移，在所述展开位置，能引起所述喷嘴（41）的横截面变化，在所述收回位置，喷嘴（41）处于确保所述罩（40）的空气动力学连续性的位置。所述设备的特征在于，在所述罩（40）向引起所述喷嘴横截面变化的位置移动期间，所述前框架（30）的至少一部分可随所述罩（40）平移。

Description

推力反向设备

本发明涉及一种用于飞行器机舱的推力反向设备。本发明还涉及一种包括该设备的机舱和该设备的实施方法。

飞机通过容纳在机舱中的多个涡轮喷气发动机驱动，机舱还容纳一系列与其操作相关的致动设备，并且在涡轮喷气发动机运转或停止时执行各种功能。

这些相关的致动设备特别包含机械推力反向系统。

更具体地说，发动机舱通常具有管状结构，该管状结构包括位于涡轮喷气发动机上游的进气口、设计成围绕涡轮喷气发动机风扇的中间段、容纳推力反向设备并设计成围绕涡轮发动机的燃烧室的下游段，该管状结构通常止于位于涡轮喷气发动机下游的喷嘴。

该机舱被设计来容纳双流涡轮喷气发动机，该双流涡轮喷气发动机能够通过风扇的旋转叶片产生热气流和冷气流，所述热气流来自于涡轮喷气发动机的燃烧室，而所述冷气流通过称为流路的环形通道在涡轮喷气发动机外侧流通。

推力反向设备被设计用于在飞行器着陆过程中通过将涡轮喷气发动机产生的至少一部分推力向前重定向来改善其制动能力。

在此阶段，推力反向设备阻塞冷气流的流路并且将冷气流朝发动机舱的前部定向，因此产生了增加飞行器轮子的制动的反向推力，根据反向器的类型，实施以执行这种冷气流的重定向的装置会不同。

然而，在所有情况下，反向器的结构包含活动罩，所述活动罩可以在展开位置和收回位置之间移动，一方面，在展开位置，所述活动罩在发动机舱中打开了用于偏转气流的通道，另一方面，在收回位置，所述活动罩关闭所述通道。

该罩可以执行叶栅功能或简化致动其他叶栅装置的功能。

在叶栅叶片反向器的情况下，所述气流通过与反向襟翼相关联的叶栅叶片重定向，所述罩仅仅执行简单的滑动功能以暴露或覆盖所述叶栅叶片。

反向襟翼形成能够通过由滑动罩致动的阻挡门，引起位于叶片下游的流路的关闭，从而优化冷气流的重定向。

按已知的方式，叶栅叶片通过前框架附接到涡轮喷气发动机的壳体和机舱的中间部分。

此外，除了推力反向功能之外，滑动罩属于后部并且具有形成喷嘴（旨在引导气流排出）的下游侧。

排出喷嘴的最佳截面可以根据不同的飞行阶段，即飞机的起飞、上升、巡航、下降和着陆阶段来调整。

根据飞机操作的飞行阶段，相关的致动系统能够改变和优化排出喷嘴的截面。

该截面的改变，诸如冷气流流路的截面改变，通过活动罩的部分平移来实现。

然而，在活动罩和包括前框架的固定结构之间的接界面处，已经观察到空气动力学的损失和罩上受到的压力（尤其在罩朝推力反向设备的固定结构向上游运动以返回到其收回位置期间）。

这些空气动力学损失是由于活动罩和前框架之间的接界面的上游和下游表面之间的不匹配引起的。

当所述固定结构被罩覆盖并且罩与前框架之间的相对变形使得罩与前框架之间的接界面难以控制时，需采用严格的机械加工余量以减小这些损失从而确保固定结构与罩之间的空气动力学的连续性。

此外，也已经观察到：当活动罩被平移到其收回位置时，布置于活动罩和前框架之间的受压的用来密封冷气流流路的密封件会存在频繁损坏的风险，这会降低流路的密封质量。

本发明的一个目的在于解决这些缺陷。

为此，本发明提出一种具有上游结构的推力反向设备，所述上游结构包括前框架和罩，所述罩延伸有具有可变横截面的喷嘴而且可在至少一个展开位置和收回位置之间平移，在展开位置，喷嘴的横截面发生变化，在收回位置，喷嘴位于确保罩的空气动力学的连续性的位置，所述设备的特征在于：在所述罩移动到使所述喷嘴横截面变化的位置期间，前框架的至少部分可随所述罩平移。

在本发明中，由于罩在喷嘴变化模式操作期间不再相对于前框架移动，这两个部件之间的功能游隙能够被选择为较小的值，因此在所述罩移动以改变喷嘴的横截面期间，活动罩和包括前框架的固定结构之间的几何学容差和相对变形具有较小的影响。

根据本发明的具体实施例，根据本发明的设备可以包括一个或多个以下的特征，这些特征可以单独或作为任何技术上的可能的组合来考虑：

-当所述罩朝引起所述喷嘴横截面变化的位置移动时，整个框架可随所述罩平移；

-所述前框架包括与风扇壳体关联（avec）的覆盖板和叶栅边缘，当所述罩朝向引起所述喷嘴横截面变化的位置移动时，所述板和所述叶栅边缘的至少一部分可与所述罩一起平移；

-所述前框架安装在位于所述覆盖板的平面中的至少一个轨道上；

-当所述罩移动至确保所述设备的推力反向的位置时，所述前框架能够离开所述罩。

本发明还涉及一种包括如前所述的推力反向设备和风扇壳体的机舱，其特征在于，所述风扇壳体包括位于所述前框架上游的延伸结构，所述延伸结构适于至少部分地容纳覆盖板并且确保所述覆盖板在所述延伸结构内运动。

根据本发明的具体实施例，根据本发明的机舱可包括一个或多个以下的特征，这些特征可以单独或作为所有技术上可能的组合来考虑：

-所述延伸结构具有的尺寸适于允许所述内部覆盖板相对于前框架的对应于所述罩的收回位置的位置向上游和下游作纵向运动；

-在所述覆盖板和所述延伸结构之间的接界面包括滑动密封装置；

-所述机舱还包括适于限制所述覆盖板向下游移动的可拆除的轴向止挡件；

-所述机舱还包括用于锁定所述罩和所述前框架的可拆卸的装置。

本发明还涉及一种实施前述的推力反向设备的方法，其中，当所述罩移动至引起所述喷嘴横截面变化的位置时，所述前框架的至少一部分可被移动。

根据提供作为非限制性示例的实施例和参照所附的图，在阅读下面的详细说明后，本发明的其它特征、目的和优点将变得明显，其中：

-图1示出了根据本发明的飞行器的机舱的局部剖视图；

-图2为根据本发明的推力反向设备的第一实施例的剖视图；

-图3和图4分别为根据本发明的推力反向设备的第二和第三实施例的剖视图；

-图5,5b,5c和6为根据图2的推力反向设备的剖视图，其中，喷嘴分别具有缩减的、正常的、增大的和反向喷射的横截面；

-图7-9示出了根据本发明的用于推力反向设备的维护方法的连续步骤的剖视图；

-图10a和10b为图7-9的替代实施例。

参照图1，机舱1形成用于双流涡轮喷气发动机的管状罩壳，并且用来引导由风扇2的叶片产生的气流，也就是通过燃烧室的热气流和在涡轮喷气发动机外侧流通的冷气流。

机舱1通常具有这样一种结构，该结构包括形成进气口的上游段3、环绕涡轮喷气发动机的风扇的中间段4、以及环绕涡轮喷气发动机的下游段5。

该下游段5包括外部结构11和内部发动机整流结构10，该外部结构11包括推力反向设备20，内部发动机整流结构10与外部结构11一起限定了流路13，在此处示出的双流涡轮喷气发动机的情况下，该流路13用于冷气流的流通。

该下游段5还包括前框架30、活动罩40以及喷嘴部分41。

如图1中所示，前框架30延伸有沿机舱的纵向轴线滑动安装的罩40。

当活动罩40处于关闭位置时，前框架30支承容纳在活动罩40的厚度中的多个叶栅叶片（未示出）。

前框架30包括前板（未示出），所述前板被设计来将机舱的中间段紧固到结构元件（未示出），所述结构元件被称为圆锥壳，属于前框架30。所述结构元件能够耐火。

前框架30还包括确保空气动力学轮廓线的叶栅边缘元件31。

该元件31在两端延伸有覆盖板32,33，覆盖板32在前框架30和风扇壳体6之间提供覆盖，覆盖板33在前框架30和机舱的中间段4之间提供覆盖。将参照图2来详细描述这些板。

前框架30和活动罩40之间的接界面是传统的而且是本领域技术人员已知的。

特别地，密封装置15被置于前框架30和罩40的上游部分之间的接界面处（见图2）。

活动罩40设计成在关闭位置与打开位置之间沿机舱1的基本上纵向的方向被致动，在关闭位置，该活动罩部分地覆盖前框架30并且确保下游段5的外部轮廓线的空气动力学连续性；而在打开位置，该活动罩与前框架30分隔开，从而通过暴露气流叶栅叶片而在机舱内打开一条通道。

根据机舱1的设置，活动罩40通常沿梁（未示出）或支承涡轮喷气发动机的引擎桅杆（图中未示出）滑动。

所述通道允许涡轮喷气发动机的次流至少部分地被排出，所述叶栅叶片将所述气流部分朝机舱1的前部重定向，从而产生有助于飞机制动的反向推力。

为了增加通过叶片的次流部分，推力反向设备20包括分布在反向器20的内罩40的周边上的多个反向襟翼21，并且每个反向襟翼21在一端围绕铰链销可枢转地安装在罩40上，罩40在收回位置和展开位置之间滑动，其中在收回位置，襟翼21关闭开口从而确保流路13的内部空气动力学连续性，而在展开位置，在推力反向情况下，其至少部分地覆盖流路13，以将气流朝向叶片偏转。

这种安装通常可以采用一组末端带有弹簧片23的连接杆22来完成。

在涡轮喷气发动机的直接推力操作期间，滑动罩40形成机舱1的全部或部分的下游部分，襟翼21于是被收回到滑动罩40内，该滑动罩40覆盖叶片通道。

在改变所述喷嘴横截面的阶段，当所述活动罩40已经移动改变喷嘴41横截面所需要的行程时，反向襟翼21能够保持在收回位置，并且仅当弹簧23被完全压缩时，反向襟翼21开始其枢转到收回位置之外。

为了将涡轮喷气发动机的推力反向，滑动罩40移动到下游位置并且襟翼21枢转到覆盖位置，以使次流朝向叶片偏转从而形成由叶片引导的反向气流。

此外，如前面所提到的，滑动罩40具有形成喷嘴41的下游侧，旨在引导气流排出。

可以根据不同的飞行阶段，即飞机的起飞、上升、巡航、下降和着陆阶段，来调整排放喷嘴41的最佳截面。

该横截面是可变的，通过活动罩40的部分平移示出了冷气流流路的横截面的变化。

因此，活动罩40能够被移动到改变喷嘴横截面的位置，即至少一个减小喷嘴横截面的位置和增加喷嘴横截面的位置。

在本发明的一个替代实施例中，喷嘴41可以包括一系列的活动板，所述活动板可旋转地安装在活动罩40的下游端且分布在喷嘴41横截面的外围上。

每个板一方面适于朝引起喷嘴41的横截面变化的位置枢转，而另一方面适于朝确保罩的空气动力学连续性的位置枢转。

通过沿垂直于具有活动罩40的内部部分和所述活动板的机舱的纵向轴线的轴线的枢轴点，每个板均由活动罩40支承。

通过驱动系统60（例如由驱动杆构成），活动板从一个位置到另一位置的通路受连接到所述板的致动装置控制。

致动装置50能够使活动罩40移动，以及能够使所述板朝向引起喷嘴41横截面变化的位置枢转。

这些致动装置50和驱动系统是本领域技术人员已知的，因此下文将不再做更详细的描述。

因此，可以使用本技术领域技术人员已知的的轨道/滑动件系统或任何其他适合的致动装置50（包括至少一个电动的、液压的或气动的线性致动器）来驱动所述活动罩40。

根据本发明，当罩40朝引起喷嘴41的横截面变化的位置移动时，前框架30的至少部分与罩40一起平移。

更具体地，前框架30适于与活动罩40一致地在极端位置之间滑动，用于改变横截面，且当罩40朝推力反向位置移动时离开罩40。

可以考虑两个独立的致动系统，或能够独立地驱动前框架30或活动罩40的单个系统，例如可伸缩式千斤顶（telescoping jack）。

如本发明的第一实施例的图2中所示的，包括与风扇壳体6以及叶栅叶片在一起的覆盖板32，33的整个前框架30是可平移的。

有利地，这种滑动前框架30不会改变其与活动罩40的接界面，特别为了控制密封和定位余量。

前框架30和风扇壳体6之间的接界面如下。

如图2中所示，风扇壳体6和活动前框架30之间的接界面在带有由上述覆盖板32，33确保的覆盖的情况下滑动。

更具体地，风扇壳体6在其内部沿下游方向延伸有延伸系统60，以确保和活动前框架30以及特别的前框架30的内部覆盖框架32一起覆盖。

该延伸结构60具有大致矩形的横截面和适于前框架30的内部覆盖板32通过的下游开口。

延伸结构60的尺寸适于允许内部覆盖板32相对于前框架30的位置（对应于罩40的与标准横截面相关联的位置）向上游和下游作纵向运动。

滑动密封件62确保风扇壳体6的延伸结构60和活动的前框架30之间的密封。该密封件62延伸到位于活动罩40和前框架30之间的密封件，并沿发动机桅杆（未示出）滑动。

在一个替代实施例中，延伸结构60还包括轴向止挡件63，以防止前框架30移动超出与罩40分配给喷嘴41的横截面的最大增加量的的位置相对应的位置，并用于对来自反向喷射叶片产生的轴向力作出反应。

止挡件63，通常具有I形的横截面，被置于对于前框架30的内部覆盖板32的通路所需的开口处。

它用来与固定到L形滑动密封装置62的型材64相配合，L形滑动密封装置62的一个分支抵靠在延伸结构60的下游部分上的轴向止挡件63的相应部分，使得前框架30不可能做任何额外的运动。

有利地，这种止挡件63在推力反向阶段期间允许前框架30保持与风扇壳体6的延伸结构60相接触，罩40进一步向下游平移，以允许反向襟翼21枢转到覆盖冷气流流路13的位置且完全打开朝向叶栅叶片的通路。

由于本发明提供了一种在改变喷嘴4的横截面期间可平移的前框架30，在改变喷嘴的横截面期间前框架30部分地随罩40一起移动，因此现有技术中活动罩40和固定前部结构之间的几何学容差和相对变形不再干扰罩40在前框架30上的关闭。

此外，相对于现有技术，改变喷嘴的横截面所需要的滑动部分被简化了；因为活动前框架30和风扇壳体6的延伸部60之间的接界面仍接合，确保密封的密封件62因此仍被压缩，包括在反向喷射操作状态下。

密封装置损坏的风险因此被降低。

为了实现平移运动，前框架30可安装在位于叶片的平面中的至少一个轨道上，优选地，前框架30可安装在两条轨道上，其中之一位于内部覆盖板32的平面中。

在反向结构由单个部件制成且必须被平移以提供进入到发动机设备的入口的情况下，每个轨道能够直接在发动机上桅杆滑动以允许收回叶片。

在一个替代实施例中，两个轨道放置在上梁和下梁中。

前框架30包括致动装置，所述致动装置适于相对于风扇壳体6或固定到其上的部件致动前框架30。

这些致动装置是本领域的技术人员已知的，因此将不对其进行详细说明。非限制性示例包括液压的、气动的或电动的致动器、或驱动螺杆。

如前所述，活动罩40可被相对于风扇壳体或优选相对于前框架30被致动。

在后面的设置中，活动罩40的致动器在改变可变喷嘴阶段期间保持不动，由于致动前框架30的装置，罩40和前框架30一致地移动。

在一个替代实施例中，活动罩40在直接喷射操作中对于所有的喷嘴位置相对于前框架30被锁定，从而在飞行期间当面对意外触发推力反向时保持两道防线。

因此，活动前框架30和活动罩40可通过常规的锁定装置70连接，这种类型的锁定装置锁定连接这两个结构的致动器或钩。

这种锁定装置70适于在直接喷射操作改变喷嘴41的横截面期间锁定活动罩40与前框架30，而在反向喷射操作推力反向期间释放活动罩40。

在图3中示出的替代实施例中，推力反向设备20是由两个半反向器构成，风扇壳体6的延伸结构60固定到所述反向器的梁。

所述延伸结构60的上游部分包括叶片65，所述叶片65具有一个倒置的U形横截面以允许它容纳在风扇壳体6所形成的的槽中。

确保风扇壳体6的延伸部和活动前框架30之间密封的滑动密封件62沿上部和/或下部的分支滑动。

参照图4，第二实施例提出：仅仅部分的前框架30与活动罩40一起平移，即内部覆盖板32和叶栅边缘31部分被限定为前框架30和罩40之间的密封连接件15。

因此，活动的前框架30的大小和相关联的力受到限制，以在活动罩40的致动器不连接到其上的情况下允许减小前框架30的质量和采用较小的致动器。

参照图5a，5b，5c和6，根据本发明的的推力反向设备20的工作原理如下。

在直接喷射操作和喷嘴41处于正常的横截面的位置（即确保活动罩40的空气动力学连续性）时，活动罩40处于确保与前框架30之间的空气动力学连续性的关闭位置。它与前框架30利用上述锁定装置70锁定（图5b）。

在图5a示出的喷嘴41横截面减小阶段期间，活动罩40朝机舱的上游移动，导致喷嘴41的横截面减小。同时，与活动罩40锁定在一起的前框架30也朝机舱的上游移动，内部覆盖板32沿风扇壳体6的延伸结构60移动。

襟翼21保持自己的确保内罩40的空气动力学连续性的位置。

在图5c示出的喷嘴41的横截面增加阶段期间，除了活动罩40和前框架30朝向机舱的下游方向移动以外，其原理类似于图5a。

襟翼21的驱动杆22的弹簧23的压缩变化使得能够通过阻止其打开来适应后者的平移。

如图6中所示，在反向喷射操作，前框架30处于抵靠风扇壳体6的延伸结构60的位置。

活动罩40通过解除锁定装置70从前框架30释放，从而允许其朝机舱的下游额外运动到一个位置，在该位置它暴露叶栅叶片并驱动流路中的推力反向襟翼21枢转以将空气从流路朝叶片重定向。

在图7至图9中，示出了根据本发明的推力反向设备20的维护方法的第一实施例，通过平移所有活动部件可允许进入到容纳在机舱1内的设备以用于维护。

首先，前框架30和活动罩40以及叶栅叶片的组件朝向机舱1的下游方向平移。

如图7中所示，在用于改变喷嘴的横截面的罩40和前框架30的行程结束时，必须切断与轴向止挡件63的连接以及罩40的致动器的任何电源，从而释放前框架30，此后它将与罩40一起移动（图8）。

通过前框架30的致动器的行进确保所述运动。

因此，一种适合的空间E可用于进入机舱的设备以进行维护，如图9中所示。

此方法提供如下的优点：利用已经放置在该设备的致动器并且保持前框架30的结构连续性。

图10a和10b示出了根据本发明的推力反向设备的维护方法的第二实施例。

在该方法中，内部覆盖板32从前框架30的其余部分分离以进入机舱的设备。

为此，在包括倒置的U形结构81的组件类型的可移动的轴向接界面80处完成分离，倒置的U形结构81通过啮合与多个槽82，83配合，槽82，83分别由内部覆盖板32和前框架30形成，如图10a中所示。

于是，必须断开罩40的致动器的任何电源。

如图10b中所示，不含内部覆盖板32的前框架30、活动罩40和叶栅叶片的组件使用致动系统朝向机舱1的下游方向平移，所述致动系统专用于维护且为本领域技术人员已知的致动器90。

优选地，该维护致动器90被放置在U形结构80的铰链销附近或甚至放置在其中，以在打开或关闭罩40期间不干扰该结构80的运动轨迹。

本实施例提供了优点：将可变喷嘴功能与维护功能分开，并保持滑动密封装置的支承（即使在维护操作期间），以限制损坏的风险。

Claims (11)

1.一种推力反向设备（20），具有包括前框架（30）和罩（40）的上游结构，所述罩（40）延伸有具有可变横截面的喷嘴（41），所述罩（40）能够在至少一个展开位置和收回位置之间平移，在所述展开位置，所述罩引起所述喷嘴（41）的横截面变化，在所述收回位置，所述喷嘴（41）处在确保所述罩（40）的空气动力学连续性的位置，所述设备的特征在于，在所述罩（40）向引起所述喷嘴横截面变化的位置移动期间，所述前框架（30）的至少一部分能够随所述罩（40）平移。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当所述罩（40）朝引起所述喷嘴横截面变化的位置移动时，整个框架（30）能够随所述罩（40）平移。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述前框架（30）包括与风扇壳体（6）关联的覆盖板（32）和叶栅边缘（31），当所述罩（40）朝引起所述喷嘴横截面变化的位置移动时，所述板（32）和所述叶栅边缘（31）的至少一部分能够随所述罩（40）平移。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述前框架（30）安装在位于所述覆盖板（32）的平面中的至少一个轨道上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，当所述罩（40）移动到确保所述设备的推力反向的位置时，所述前框架（30）能够移动离开所述罩（40）。

6.一种机舱，包括风扇壳体（6）和如权利要求3所述的推力反向设备，其特征在于，所述风扇壳体（6）包括位于所述前框架（30）上游的延伸结构（60），所述延伸结构（60）适于至少部分地容纳覆盖板（32）并且确保所述覆盖板（32）在所述延伸结构（60）内运动。

7.根据权利要求6所述的机舱，其特征在于，所述延伸结构（60）具有的尺寸适于允许所述内部覆盖板（32）相对于前框架（30）的对应于所述罩（40）的收回位置的位置向上游和下游作纵向运动。

8.根据权利要求6所述的机舱，其特征在于，在所述覆盖板（32）和所述延伸结构（60）之间的接界面包括滑动密封装置。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的机舱，其特征在于，所述机舱还包括适于限制所述覆盖板（32）向下游移动的可拆卸的轴向止挡件。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的机舱，其特征在于，所述机舱还包括用于锁定所述罩（40）和所述前框架（30）的可拆卸的装置（70）。

11.一种实施如权利要求1至5中任一项所述的推力反向设备的方法，其中，当所述罩（40）向引起所述喷嘴横截面变化的位置移动时，所述前框架（30）的至少一部分产生了移动。

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