CN102844238A - 具有格栅式推力反向器和可变几何喷嘴的用于飞行器发动机的机舱 - Google Patents

Abstract

一种用于飞行器发动机的机舱，包括：固定前框架（19）；推力反向器罩（11），所述推力反向器整流罩（11）安装成相对于所述前框架（19）在直接喷射位置和反向喷射位置之间滑动；可变几何喷嘴（13a，13b），所述可变几何喷嘴位于所述反向器罩（11）的下游连续部；推力反向千斤顶，所述推力反向千斤顶插在所述前框架（19）和所述推力反向器罩（11）之间；自适应喷嘴千斤顶（23a,23b），所述自适应喷嘴千斤顶（23a,23b）插在所述推力反向器罩和所述可变几何喷嘴(13a,13b)之间；驱动轴（35a，35b），所述驱动轴（35a，35b）安装在所述前框架（19）上；以及传动轴(27a,27b)，所述传动轴(27a,27b)沿着所述推力反向器罩（11）延伸至所述可变几何喷嘴千斤顶，当整流罩（11）滑动至其下游的推力反向位置，这些传动轴与驱动轴解除联接。

Description

具有格栅式推力反向器和可变几何喷嘴的用于飞行器发动机的机舱

技术领域

本发明涉及一种具有可变几何喷嘴的用于飞行器发动机的机舱。

背景技术

如本身已知的，飞行器发动机的机舱能够将外部空气朝该发动机引导并且确保气体能够以高速排出，从而提供所需的推力。

在双流涡轮发动机中，由风扇混合的气流在风扇的下游被分为主流（也称为“热”流）和次流（也称为“冷”流），该主流进入涡轮发动机的核心部分在其中经受多次压缩和一次膨胀，该次流在基本为环形的流路内流通，所述流路一方面由发动机的整流罩（内部固定结构，也称为“IFS”）限定，另一方面由机舱的厚度来限定。

从机舱的下游出来并流经机舱的下游边缘限定的排气喷嘴的冷气流，提供了主要的推力。

为了优化空气动力，进而优化燃料消耗，非常有利的是能够调节机舱下游的冷气体的出口的截面：事实上，在起飞和着陆阶段能够增大截面以及在巡航阶段能够减小截面是有用的：这通常称作术语“可变风扇喷嘴”（VFN）。

需要注意的是，该可变几何喷嘴可以是一个单件，或者可以由两半组成，或者可以由并排设置的偏转襟翼形成：在本文的背景下，术语“可变几何喷嘴”将覆盖所有可能的情形。

进一步，如本身已知的，机舱常常结合有推力反向装置，该推力反向装置可以在巡航位置（也称作“直接喷射”位置）和推力反向位置（也称作“反向喷射”位置）之间运动，从而能够在着陆期间将部分次流导向所述机舱的上游方向，这积极地有利于飞行器的制动。

这些推力反向装置通常为叶栅类型，即，它们包括在风扇壳体的下游在冷流流路外围上布置的一系列叶片，通过可滑动地安装在机舱的结构上的推力反向器罩，可指挥使这些叶片露出。

可变几何喷嘴位于推力反向器罩的下游延伸部，并且重要的是能够独立地致动机舱的推力反向器罩和可变几何喷嘴这两部分：尤其希望能够在没有致动推力反向装置的情况下来增大可变几何喷嘴的横截面，尤其在起飞期间。

为了执行独立致动，现有技术教导的方案包括使用双杆式（也称作“可伸缩式”）千斤顶，其中一支杆致动推力反向器罩，并且另一支杆致动可变几何喷嘴。

这种千斤顶很重，并且也不适于由枢转偏转襟翼构成的可变几何喷嘴的特殊情况：这些襟翼的枢转实际上趋于引起千斤顶的杆的错位。

发明内容

因而本发明的目的尤其在于提供一种带有格栅式反向器和可变几何喷嘴的机舱，该机舱包括用于这些构件的独立致动装置，其中所述致动装置比现有技术的致动装置更轻，并且尤其适用于由旋转的偏转襟翼制成的可变几何喷嘴。

本发明的目的通过一种飞行器发动机机舱来实现的，其包括：

-固定前框架，

-推力反向器罩，所述推力反向器罩安装成相对于所述前框架在直接喷射位置和反向喷射位置之间滑动，

-可变几何喷嘴，所述可变几何喷嘴位于所述反向器罩的下游连续部，

-推力反向千斤顶，所述推力反向千斤顶插在所述前框架和所述推力反向器罩之间，

-自适应喷嘴千斤顶，所述自适应喷嘴千斤顶插在所述推力反向器罩和所述可变几何喷嘴之间，

-驱动轴，所述驱动轴安装在所述前框架上，

-传动轴，所述传动轴沿着所述推力反向器罩延伸至所述可变几何喷嘴千斤顶，以及

-机械装置，当所述罩位于直接喷射位置时，所述机械装置用于将所述传动轴联接至所述驱动轴，能够确保将扭矩从所述驱动轴传动至所述传动轴，并且当所述罩朝其反向喷射位置滑动时，将传动轴与驱动轴解除联接，以及

-锁定装置，在这些传动轴从各自的驱动轴完成解除联接之前，以及当这种解除联接完成时，所述锁定装置用于锁定所述传动轴的转动。

由于这些特征，当推力反向器在直接喷射位置时，能够独立地致动所述推力反向器的可变几何喷嘴。

在推力反向阶段，通过接受可变几何喷嘴千斤顶的传动轴从驱动轴的分离，能够去除过长的传动装置，从而与具有可伸缩杆的千斤顶方案相比能够节省重量。

进一步地，通过使用延及推力反向器罩的长度的传动轴而可变几何喷嘴千斤顶可被致动，能够将这些千斤顶设置在所述罩的下游，因而使得更靠近可变几何喷嘴，这就能够使用较小的千斤顶。

因为在位于推力反向器罩的下游区域，这些千斤顶的角度偏差是可能的，这也允许使用具有枢转偏转襟翼的可变几何喷嘴。

最后，一旦解除联接完成，锁定传动轴的转动的装置能够防止可变几何喷嘴以不受控制的方式运动。

根据本发明的该机舱的其他可选特征：

-当所述罩朝其反向喷射位置滑动时，在所述推力反向器罩从所述前框架分离的作用下，所述锁定装置被致动：因为这种锁定装置，不需要特定的电动的锁定装置，这在维护方面尤其有利。

-对于每个传动轴，所述锁定装置包括：

-爪锁定装置，所述爪锁定装置固定安装在所述推力反向器罩（11）上，

-以滑动方式安装的爪屉，所述爪屉被阻止相对于所述传动轴转动，所述屉一方面包括能够与所述锁定装置配合的锁定爪，另一方面包括驱动爪，所述驱动爪能够与被每个驱动轴分别驱动的齿轮配合，以及

-弹性回复装置，所述弹性回复装置用于朝所述齿轮返回所述爪屉，

这些构件的尺寸分别设置成：

-当所述反向器罩在直接喷射位置时，所述驱动爪与其关联的齿轮配合，以及

-当所述反向器罩移动远离所述前框架的下游时，在弹性装置的作用下，在所述驱动爪脱离其关联的齿轮之前，所述锁定爪与所述锁定装置接合。

这些锁定装置具有非常简单的设计，具有最小的体积和重量，并且尤其易于维护。

仍然根据另一个可选的特征，所述机舱的可变几何喷嘴具有枢转襟翼的形式。

附图说明

根据以下描述，以及对附图的审视，将能够明白本发明的其他特征和优点，其中：

-图1示出了根据本发明的机舱后部在巡航设置时的轴向剖视图，

-图2为沿方向Y（此方向的定义见下述）的径向视图，其示意性地示出了用于致动推力反向器罩和可变几何喷嘴的装置，以及

-图3、4和5示意性地详细地示出了分别在直接喷射、中间、以及反向喷射位置的图2中的联接装置。

在所有的图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的构件或构件组。

参考系XYZ位于所有附图中，这三个轴各自分别代表机舱的纵向、横向和竖向。

具体实施方式

应当注意到，X轴的箭头指向机舱的上游方向，该术语应当与在操作期间用于穿过机舱的气流联系起来理解。

还应当注意的是，以下说明尤其地专注在机舱后部，即，位于风扇壳体下游的机舱部分，因为发明点位于该位置。

现在参考图1，其示出了在巡航状态下的根据本发明的机舱后部。

如图1所示，该机舱后部包括内部固定结构1和活动的外部结构3，该内部固定结构1设计成对围绕轴线A对中的涡轮喷气发动机（未示出）整流，该活动外部结构3限定了次气流流路5，由风扇（未示出）产生的次气流7在该流路5中流通，并且通过出口截面9排出，从而为飞行器提供推力。

更具体地，活动外部结构3包括上游活动部分11和下游活动部分13，其中上游活动部分11形成推力反向器罩，下游活动部分13形成可变几何喷嘴。

在推力反向器罩11上，推力反向器襟翼15被铰接安装，每个襟翼15都通过连接杆17连接至内部固定结构1。

推力反向器叶片18固定安装在基本为环形的前框架19上，并且在风扇壳体（未示出）的下游依次固定。

推力反向千斤顶21被插入在机舱的（固定）前框架19和推力反向器罩11之间，从而能够相对于前框架在直接喷射位置（如图1所示）和推力反向位置（也称作反向喷射位置，未示出）之间来滑动所述罩。

如图1所示，在巡航状态下，推力反向器罩11覆盖推力反向器叶片18，推力反向器襟翼15设置在推力反向器整流罩11的延伸部，从而允许冷气流7在流路5中自由流通。

为了实现推力反向用于着陆，推力反向器罩11在叶栅18的下游滑动，使得推力反向器襟翼15枢转穿过次流流路5，使得次气流7向叶片18，朝向机舱外侧和上游方向偏转。

进一步地，用于致动可变几何喷嘴13的千斤顶23，插在推力反向器罩11和所述喷嘴之间，使所述喷嘴能够在上游位置和下游位置之间滑动，在上游位置，次气流7的排气截面9是最小的（如图1所示的巡航状态），在下游位置，所述截面是最大的（用于起飞和着陆）。

更特别地，如图2所示，在这种情况下的可变几何喷嘴13由多个偏转襟翼13a，13b构成，每个偏转襟翼绕各自的轴线25a，25b可转动地安装，轴线25a，25b垂直于机舱的主要轴线A。

这些偏转襟翼13a，13b分别通过可变几何喷嘴千斤顶23a，23b来致动。

千斤顶可以是已知的“滚珠螺杆”类型，并且分别通过传动轴27a，27b来致动。

如本身已知地，这些传动轴可以是“软轴”（flexshaft）类型的挠性轴。

也可以在两个千斤顶23a,23b之间设置互连轴28。

千斤顶23a，23b位于推力反向器罩11的下游边缘29的附近，并且传动轴27a，27b延伸直至所述罩的上游边缘31的位置。

联接装置33a，33b能够分别将传动轴27a，27b联接至各自的驱动轴35a,35b，驱动轴35a，35b通过固定在前框架19上的各自的电机37a，37b来驱动。

更特别地，正如后面将要阐述的，根据推力反向器罩11的位置，联接装置33a，33b允许传动轴27a，27b与驱动轴35a，35b之间的联接与断开。

现在参考图3，4和5，其示意性地示出了联接设备33a，33b之一可以实现的各种不同的设置。

如图3所述，该联接设备包括齿轮和驱动爪41，一方面该齿轮以旋转的方式固定至与驱动轴35，另一方面该驱动爪41固定至爪屉（tiroir）43，该爪屉43接着滑动地安装在传动轴27上，并且被阻止相对于传动轴27转动。

当推力反向器罩11位于其上游位置，与固定前框架19边对边设置（直接喷射位置）时，包括一个或更多弹簧45的弹性装置推动驱动爪41至与齿轮39发生接触，从而确保在驱动轴35和传动轴27之间的扭矩传递。

还设置有锁定装置：这些装置一方面包括安装在爪屉43上的锁定爪47，另一方面包括用于阻止锁定爪47转动的装置49，所述装置49能够包括齿51，齿51在接下来阐述的情况下能够与锁定爪47配合。

当推力反向器千斤顶21从图3中的巡航（直接喷射）位置被致动（见图1）以将推力反向器罩11滑动到固定前框架19下游时，纵向间隙J（例如沿X方向）在齿轮39和驱动爪41之间逐渐出现：通过将爪屉43推向齿轮39弹性装置45趋于填充此间隙，并且驱动锁定爪47和爪阻挡装置49的齿51接合，如图4所示。

在这个阶段，驱动轴35不再能够转动传动轴27，其被锁定了。

锁定在持续，而推力反向器罩11继续沿机舱的下游方向运动，在此期间，驱动爪41脱离齿轮39，如图5所示。

可以看到，由于根据本发明的联接和锁定系统，在推力反向器罩11处于直接喷射位置时，能够通过使用可变几何喷嘴千斤顶23a，23b来致动偏转襟翼13a，13b，进而在推力反向器罩11朝其反向喷射位置滑动时，将这些襟翼13a，13b保持在被调整的位置。

在驱动爪41脱离齿轮39之前，在弹性装置45的作用下，锁定爪47与锁定齿51的接合使上述情况变成可能。

根据本发明的设备因此提供用于推力反向器整流罩11和可变几何喷嘴13的独立的致动装置，而不需要提供巨大或者昂贵的可伸缩型千斤顶的机构。

为了便于驱动爪41与齿轮39恢复接合，当然可以将所述爪和所述齿轮39的齿的轮廓设置成具有必要的坡度，从而有助于它们的相互接合。

还需要注意的是，为电机37a，37b分别设置闸53a，53b（见图2），从而当推力反向器罩11处于直接喷射位置并且因此锁定爪47与锁定齿51不接合时，调动可变几何喷嘴13。

当然，本发明绝不限于那些仅作为示例提出的所描述或者示出的实施例。

Claims (4)

1.一种飞行器发动机机舱，包括：

-固定前框架（19），

-推力反向器罩（11），所述推力反向器罩（11）安装成相对于所述前框架（19）在直接喷射位置和反向喷射位置之间滑动，

-可变几何喷嘴（13，13a，13b），所述可变几何喷嘴位于所述反向器罩（11）的下游连续部，

-推力反向千斤顶（21），所述推力反向千斤顶（21）插在所述前框架（19）和所述推力反向器罩（11）之间，

-自适应喷嘴千斤顶（23,23a,23b），所述自适应喷嘴千斤顶（23,23a,23b）插在所述推力反向器罩和所述可变几何喷嘴(13,13a,13b)之间，

-驱动轴（35a，35b），所述驱动轴（35a，35b）安装在所述前框架（19）上，

-传动轴(27a,27b)，所述传动轴(27a,27b)沿着所述推力反向器罩（11）延伸至所述可变几何喷嘴千斤顶(23，23a,23b)，以及

-机械装置（33a，33b），所述机械装置（33a，33b）用于将所述传动轴(27a,27b)联接至所述驱动轴(35a,35b)，当所述罩（11）位于直接喷射位置时，能够确保将扭矩从所述驱动轴(35a,35b)传动至所述传动轴(27a,27b)，并且当所述罩（11）朝其反向喷射位置滑动时，将所述传动轴(27a,27b)与所述驱动轴(35a,35b)解除联接，以及

-锁定装置（47，49），在所述传动轴（27a，27b）从各自的所述驱动轴(35a,35b)完成解除联接之前，并且当解除联接完成时，所述锁定装置（47，49）用于锁定所述传动轴（27a，27b）的转动。

2.根据权利要求1所述的机舱，其特征在于，当所述罩（11）朝其反向喷射位置滑动时，在所述推力反向器罩（11）从所述前框架（19）脱离的作用下，所述锁定装置（47,49）被致动。

3.根据权利要求2所述的机舱，其特征在于，对于每个传动轴(27a,27b)，所述锁定装置包括：

-爪锁定装置（49,51），所述爪锁定装置（49,51）固定安装在所述推力反向器罩（11）上，

-以滑动方式安装的爪屉（43），所述爪屉（43）被阻止相对于所述传动轴(27a,27b)转动，所述爪屉（43）一方面包括能够与所述锁定装置（47）配合的锁定爪(49,51)，另一方面包括驱动爪（41），所述驱动爪（41）能够与由每个驱动轴(35a,35b)分别驱动的齿轮（39）配合，以及

-弹性回复装置（45），所述弹性回复装置（45）用于朝所述齿轮（39）返回所述爪屉（43），

这些构件的尺寸分别设置成：

-当所述反向器罩（11）在直接喷射位置时，所述驱动爪（41）与其关联的齿轮（39）配合，以及

-当所述反向器罩（11）运动远离所述前框架（19）的下游时，在弹性装置（45）的作用下，在所述驱动爪（41）脱离其关联的齿轮（39）之前，所述锁定爪（47）与所述锁定装置（49，51）接合。

4.根据前面任何一项权利要求所述的机舱，其特征在于，所述机舱的可变几何喷嘴（13）具有枢转襟翼(13a,13b)的形式。

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