CN102933828A - 具有可变截面喷嘴的用于飞行器发动机的机舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞行器发动机的机舱，包括推力反向器罩（11）、具有可变的截面的出口喷射管喷嘴（13）、以及用于分别致动所述罩（11）和所述喷嘴（13）的致动装置，所述推力反向器罩（11）可滑动地安装在直接喷射位置和反向喷射位置之间，所述出口喷射管喷嘴（13）位于该反向器罩（11）的下游延伸处。所述喷射喷嘴（13）可滑动地安装在所述推力反向器罩（11）上，并且所述推力反向装置包括:至少一个用于致动所述推力反向器罩（11）的致动器（45）；至少一个驱动齿轮（37），所述齿轮（37）可转动地安装在所述机舱的固定结构上；以及至少一个固定至所述喷嘴（13）、用于致动所述喷射喷嘴（13）的齿条（35），当所述推力反向器罩（11）位于直接喷射位置时，所述齿条（35）与所述驱动齿轮（37）啮合，当所述反向器罩（13）位于反向喷射位置时，所述齿条（35）从所述齿轮脱离。

Description

具有可变截面喷嘴的用于飞行器发动机的机舱

本发明涉及一种具有可变截面喷嘴的用于飞行器发动机的机舱。

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保证气流能够以高速率喷射出，从而提供所需的推力。

在双流涡轮发动机中，由风扇吹出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从而在其中经受多次压缩和一次膨胀，该次流在大体上环形的流路里流通，所述流路一方面由发动机的整流罩（固定的内部结构，也称为“IFS”）限定，另一方面由机舱的厚度来限定。

从机舱的下游流出并通过由机舱的下游边缘限定的出口喷射管喷嘴的冷气流提供了主要部分的推力。

为了优化气动，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流的出口的横截面：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：这通常称作可调节的喷嘴，或者进一步地指“VFN”（可变的风扇喷嘴）。

此外，如本身已知的，机舱常常结合有推力反向装置，该推力反向装置使得在着陆期间一部分次气流能够直接指向所述机舱的上游侧，这积极地有利于飞行器的制动。

这种推力反向装置通常为偏转格栅类型的，即它们包括在冷气流流路的附近、位于风扇壳体的下游的一系列格栅，通过可滑动地安装在机舱的结构上的推力反向器罩，这些格栅可被指挥露出。

次气流的出口喷射管喷嘴位于所述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两个部分：本发明特别是能够在不致动推力反向装置的同时增大喷嘴的截面，尤其是在起飞期间。

现有技术中存在多种解决方案用于彼此独立地致动这些构件。

已知的方案包括为这些构件均提供独立的缸致动器。

另一已知的方法包括使用双杆缸，一个杆用于致动推力反向器罩，另一杆用于致动出口喷射管喷嘴。

还有一已知方法包括使用仅致动出口喷射管喷嘴的致动器以及提供用于将所述反向器罩锁定至喷嘴的控制装置，当所述喷嘴位于下游行程末端时，所述控制装置是关闭的从而能够驱动推力反向器罩；当所述推力反向器罩又重新位于其直接喷射位置时，所述控制装置是打开的，从而能够将所述出口喷射管喷嘴带回至其上游位置。

由于需要特定的致动器和/或锁定装置用于允许反向器的反向器罩和喷射喷嘴的独立的致动，所有这些现有方法均具有重量大的缺点。

本发明的目的特别地在于抑制这种缺点。

本发明的目的通过一种用于飞行器发动机的机舱来实现，该机舱包括推力反向器罩、具有可变的截面的出口喷射管喷嘴、以及用于分别致动所述罩和所述喷嘴的致动装置，所述推力反向器罩可滑动地安装在直接喷射位置和反向喷射位置之间，所述出口喷射管喷嘴位于该反向器罩的下游延伸部处，其特征在于，所述喷射喷嘴可滑动地安装在所述推力反向器罩上，并且所述推力反向装置包括:

-至少一个用于致动所述推力反向器罩的致动器，

-至少一个驱动齿轮，所述齿轮可转动地安装在所述机舱的固定结构上，以及

-至少一个固定至所述喷嘴的用于致动所述喷射喷嘴的齿条，当所述推力反向器罩位于直接喷射位置时，所述齿条与所述驱动齿轮啮合，当所述反向器罩位于反向喷射位置时，所述齿条从所述齿轮脱离。

通过这些特征，所述喷射喷嘴相对于所述推力反向器罩的独立致动通过齿条和齿轮类型的系统来实现，其比现有技术中的各种系统更为简单、体积小、重量轻。

根据本发明的机舱的其他可选特征为：

-所述机舱包括多个用于致动所述推力反向器罩的致动器和多个用于致动所述喷射喷嘴的齿条和齿轮装置；

-所述齿条和齿轮装置位于所述机舱的固定结构的12点和6点处的梁的附近：这些梁分别位于所述机舱的上部和与其正好相对的下部，通常允许所述机舱的活动元件的安装和移位；

-所述机舱包括锁定装置，当所述喷嘴位于其最下游位置且所述推力反向器罩位于直接喷射位置时，所述锁定装置用于将所述喷嘴锁定至所述推力反向器罩：这些锁定装置允许在所述致动器的作用下，所述喷射喷嘴与所述推力反向器罩同时移位；

-所述机舱包括补偿装置，用于补偿每一齿轮与其相关联的齿条之间的间隙：当所述齿条在所述推力反向器罩的上游移位的作用下返回至上游位置时，所述用于补偿间隙的装置允许所述齿轮与所述齿条的齿容易地再次啮合；

-所述用于补偿间隙的装置包括用于将所述齿轮弹性地悬挂在所述机舱的固定结构上的装置。

-所述用于补偿间隙的装置包括至少一个辊，所述辊的轴线平行于所述齿轮的轴线，且能够将所述齿条返回至与所述齿轮相接触。

根据以下描述，并且基于对附于此的附图的审视，将了解其他特征。

图1为在巡航状态下的根据本发明的机舱的后部的轴向剖视图；

图2为该后部的立体图。

图3为所述机舱的后部沿图1和图2中的横向平面P的局部剖视图；

图4为该机舱后部的滑动机构的视图；

图5为在巡航状态下的该机舱后部的示意图；

图6、7、8分别类似于图2、4、5，其中，该机舱后部的出口喷射管喷嘴位于起飞或者着陆状态；

图9、10、11分别类似于图1、2、4，其中，该机舱后部位于推力反向状态；

图12、13、14类似于图5，概略地示出了将机舱后部移至其推力反向位置的不同步骤；

图15，类似于图4，概略性地示出了机舱后部朝图6-8中的位置的返回；

图16，类似于图4，概略地示出了出口喷射管喷嘴返回至其巡航位置；以及

图17和18类似于图3，示出了用于补偿驱动齿轮和齿条之间的间隙的两种选择，所述齿条被固定至根据本发明的机舱后部的出口喷射管喷嘴。

在全部附图中，相同或相似的附图标记指代相同或类似的构件或者构件的组件。

参考系XYZ位于全部附图中，其三个轴线分别代表机舱的各自的纵向、横向和竖向。

应当注意到，X轴线的箭头指向机舱的上游部分，该术语应当相对于在操作期间穿过机舱的气流而被理解。

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

进一步将注意到，仅需要注意实际描述的半个机舱，并且应当知道，另一半机舱，也即位于悬挂梁的另一侧的机舱，可以通过相对于平行于XZ平面的竖向平面的简单对称从以下描述的一半机舱推断出。

现在参考图1，其中可以看到在巡航状态中的根据本发明的机舱后部。

如在图1中可见的，该机舱后部包括固定的内部结构1和活动的外部结构3，该固定的内部结构1用于形成围绕轴线A定心的涡轮发动机（未示出）的整流罩，该活动的外部结构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，并且通过出口横截面9流出，从而确保飞行器的推力。

更明确地，该活动的外部结构3包括形成推力反向器罩的径向的内部活动部分11和形成可变截面喷嘴的径向的外部部分13。

在该推力反向器罩11上，铰接地（articulés）安装有推力反向翼板（volet）15，每一推力反向翼板15通过连杆17连接至固定的内部结构1。

推力反向格栅19固定地安装在具有大体上环形形状的前框架21上，前框架21本身附接至风扇壳体（未示出）的下游。

在图1中示出的巡航状态，该推力反向器罩11和出口喷嘴13的上游部分23覆盖所述推力反向格栅19。该推力反向翼板15定位在所述推力反向器罩11的延伸部处，从而允许冷气流7自由地在流路5中流通。

在图9示出的推力反向状态中，该推力反向器罩11和出口喷射管喷嘴13各自在所述偏转格栅19下游滑动，使得所述推力反向翼板15枢转横穿所述次流流路5，使得所述次气流7通过所述格栅19朝外或者朝向所述机舱的上游部分偏转。

以下，我们将努力详细地描述根据本发明的机构，该机构能够从图1中的位置运动至图9中的位置。

如图3中可见的，所述内推力反向器罩11通过纵向梁25连接至固定的内部结构1，该纵向梁25限定了第一滑道27，第一纵向滑块29可在该第一滑道27内滑动。

所述出口喷嘴13固定至第二纵向滑道31，第二纵向滑块33可以在该第二纵向滑道31内滑动，该第二纵向滑块33牢固地附接至所述第一纵向滑块29。

如图3和图4中明显地可见的，齿条35沿第二滑道31延伸，该齿条35能够与安装在发动机41的轴杆39上的齿轮37相协作，该发动机41本身附接至所述梁25的延伸部43上。

应当注意到，所述用于引导VFN的组件可以是转换的，即所述滑道可以结合至所述第一纵向滑块29而非所述纵向滑块33。在这种设置中，由齿轮37的驱动可以在所述滑道的轴线的上部平面中完成。

还有，所述齿条和齿轮组件可以设置与滑道-滑块系统不同的类似于出口喷射管喷嘴13的侧结构的位置中。

因此，现阶段可以理解，所述电动机41能够使所述第二滑道31相对于所述第二滑块33滑动，即所述出口喷射管喷嘴13相对于内部罩11滑动。

就该该内部罩11的致动而言，其可以由多个缸来执行，其中一个缸45在图2中是可见的。该缸的一端被附接至所述前框架21，另一端被附接至所述内部罩11。

已描述过的主要构件在图5中概略的示出，对应于直接喷射和巡航状态。

在该种设置中，所述推力反向内部罩11位于其上游位置，并被第一锁46锁定至前框架21。

所述缸致动器45位于收回位置。

所述喷射喷嘴13相对于所述内部罩11位于上游位置，即，每一所述驱动齿轮37（事实上存在两个半-机舱，一个驱动齿轮37位于上部的半-机舱，另一驱动齿轮37位于下部的半-机舱）位于相关联的齿条35的下游。

能够将喷射喷嘴13与所述内部罩11固定的第二锁47位于打开位置。

该设置对应于巡航飞行，在巡航飞行期间，所述推力反向装置当然必须为不活动的，并且所述喷嘴13的出口截面9应当是最小的。

图6至图8中的标记对应于起飞或者着陆情形。

在该情形中，非常主要的是能够增大所述出口喷射管喷嘴13的截面9，并且由于此，该出口喷射管喷嘴必须从图1至图5中示出的位置向下游移位。

如图7中的箭头F所示，这可以通过借助其各自的电机41转动所述齿轮37来实现，这具有将每一齿条35向下游移位的效果。

通过这样做，所述出口喷射管喷嘴13返回至图6和图8中可见的下游位置，所述推力反向器罩11未被移动。

现在，当需要实现推力反向（参见图9）用于着陆时，所述第一锁46被释放并且所述致动器45被致动，从而使由所述内部罩11和出口喷射管喷嘴13形成的组件沿所述第一滑道27滑动，如图10所示。

更明确地，如图11中可见的，这两个构件的同时滑动由箭头F示出，每一齿条35从其各自的驱动齿轮37脱离。

更明确地，参照图12至图14，其中可以看到在进入所述推力反向位置期间，不同构件参与的次序。

如图12中可见的，所述出口喷射管喷嘴13位于下游位置，该锁46被释放。

接下来，如图13中可见的，所述第二锁47是关闭的，从而将所述出口喷射管喷嘴13与所述内部推力反向器罩11固定。

致动器45接着被致动，使得所述罩和喷嘴同时移至其下游位置，使得每一齿轮37从其各自的齿条35释放（参见图14）。

在该推力反向位置，在所述连杆17的作用下，所述推力反向翼板15阻碍所述次流流路5，并且使次气流朝向外部或者机舱的前部返回，如图9中的箭头7所示出的。

根据本发明的机舱返回至其起初位置通过两个步骤来实现：如图15中可见的，首先一开始收回所述致动器45，从而将由内部推力反向器罩11和出口喷射管喷嘴13形成的组件带回至直接喷射位置，整个动作由图15的箭头F示出。

通过这样做，每一齿条35返回并且与其相关联的驱动齿轮37啮合。

接下来，为了将所述出口喷射管喷嘴13返回至其上游位置（小的截面，对应于巡航状态），所述齿轮37借助其各自的电机41沿与图7中的方向相反的方向转动，直至所述出口喷射管喷嘴13的上游部分23完全地覆盖所述推力反向格栅19。

如根据前述所理解的，所述内部推力反向器罩11和所述出口喷射管喷嘴13的独立致动可用比现有技术中的装置更为轻质的装置来实现，所述齿条和齿轮系统具有的尺寸和重量比现有技术中的具有两个致动器或者双杆致动器的系统明显更小。

本发明的一个特殊的点在于，它必须能够确保每一齿条35确实回至与其相关联的驱动齿轮37相啮合，尽管可能存在间隙或者变形。

为此，应当设有间隙补偿系统，如图17所示出的，该系统例如包括辊51，该辊51安装从而能在在所述梁上空转，其轴53与所述电机41的轴杆39平行，并且，当所述齿条从图11中示出的位置返回至图15中示出的位置时，所述辊51能够将所述齿条35推回至与所述齿轮37的齿相接触。

替代地，如图18所示，可以考虑使所述电机41通过弹性悬挂装置55连接至固定梁25，所述齿轮37绕基本竖向的轴线（即平行于在此所附的绘图区域的长边）枢转。

当然，本发明绝不限于描述或者示出的实施例。

因此，例如可以设想到没有用于将内部反向器罩11与所述出口喷射管喷嘴13连接的第二锁47，可以观察到，所述次气流以及外部空气自然地趋于将所述出口喷射管喷嘴17保持在相对于所述内部罩11尽可能下游的位置。

Claims (7)

1.一种用于飞行器发动机的机舱，包括：推力反向器罩（11）、具有可变的截面的出口喷射管喷嘴（13）、以及用于分别致动所述罩（11）和所述喷嘴（13）的致动装置，其中，所述推力反向器罩（11）可滑动地安装在直接喷射位置和反向喷射位置之间，所述出口喷射管喷嘴（13）位于所述反向器罩（11）的下游延伸处，其特征在于，所述喷射喷嘴（13）可滑动地安装在所述推力反向器罩（11）上，并且所述推力反向装置包括:

-至少一个用于致动所述推力反向器罩（11）的致动器（45），

-至少一个驱动齿轮（37），所述驱动齿轮（37）可转动地安装在所述机舱的固定结构上，以及

-至少一个固定至所述喷嘴（13）的用于致动所述喷射喷嘴（13）的齿条（35），当所述推力反向器罩（11）位于直接喷射位置时，所述齿条（35）与所述驱动齿轮（37）啮合，当所述反向器罩（11）位于反向喷射位置时，所述齿条（35）从所述齿轮脱离。

2.根据权利要求1所述的机舱，其特征在于，所述机舱包括多个用于致动所述推力反向器罩（11）的致动器（45）和多个用于致动所述喷射喷嘴（13）的齿条（35）和齿轮（37）装置。

3.根据权利要求2所述的机舱，其特征在于，所述齿条（35）和齿轮（37）装置位于所述机舱的固定结构的12点和6点处的梁的附近。

4.根据上述任一权利要求所述的机舱，其特征在于，所述机舱包括锁定装置（47），当所述喷嘴（13）位于其最下游位置且所述推力反向器罩（11）位于直接喷射位置时，所述锁定装置（47）用于将所述喷嘴（13）锁定至所述推力反向器罩（11）。

5.根据权利要求2或3所述的机舱，其特征在于，所述机舱包括用于补偿间隙的装置，用于补偿每一齿轮（37）与其相关联的齿条（35）之间的间隙。

6.根据权利要求5所述的机舱，其特征在于，所述用于补偿间隙的装置包括用于将所述齿轮（37）弹性地悬挂在所述机舱的固定结构（25）上的装置（55）。

7.根据权利要求5所述的机舱，其特征在于，所述用于补偿间隙的装置包括至少一个辊（51），所述辊（51）的轴线（53）平行于所述齿轮（37）的轴线（39），且能够将所述齿条（35）返回至与所述齿轮（37）相接触。

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