CN103703236A - 具有活动叶栅的反向器以及平移可变喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于涡轮喷气发动机的机舱（1），所述机舱包括固定部分（5）和推力反向装置（15），所述推力反向装置包括：-反向器罩，其下游部分形成排气喷嘴；叶栅；推力反向器襟翼；以及致动装置。所述推力反向装置（15）借助于致动装置，在对应于所述机舱的直喷操作的所述反相器罩的收起位置和对应于所述机舱（1）的反向喷射操作的所述反向器罩的展开位置之间平移。所述机舱（1）的特征在于，所述致动装置的伸长只要在所述伸长小于预定值时，仅导致所述喷嘴截面的变化，并且，在所述预定值被超过后，打开所述叶栅叶片并展开所述襟翼。

Description

具有活动叶栅的反向器以及平移可变喷嘴

技术领域

本发明涉及一种涡轮喷气发动机机舱，所述发动机机舱包括推力反向装置。

背景技术

飞行器由容置在机舱中的多个涡轮喷气发动机驱动。所述机舱通常具有管状结构，所述管状结构包括在涡轮喷气发动机上游的进气口、设计为包围涡轮喷气发动机的风扇的中间段、容置推力反向装置并设计为包围涡轮喷气发动机的燃烧室的下游段，并且，该发动机舱通常以位于涡轮喷气发动机下游的喷嘴结束。

这种发动机舱设计成容置双流涡轮喷气发动机，该发动机能够使用风扇叶片的旋转来产生来自于涡轮喷气发动机的燃烧室的热空气流，以及穿过环形通道（也称为流路）在涡轮喷气发动机外部流通的冷空气流。

在飞行器着陆期间，所述推力反向装置被设计成通过将涡轮喷气发动机产生的推力中的至少部分推力重定向为向前，来改善飞行器的制动能力。

在这个阶段中，所述推力反向装置阻塞冷气流流路，并且将所述冷空气流重新定向为朝向所述机舱的前部，从而产生反向推力，该反向推力被增加到飞行器轮的制动中。实现用来执行所述冷气流重定向的装置依据反向器的类型而不同。

在一般情况下，反向器的结构包括：反向器罩，所述反向器罩可以在展开位置和缩回位置之间运动，一方面，在所述展开位置中，它在机舱中开启用于使气流偏转的通道，另一方面，在所述缩回位置中，它关闭所述通道。

在叶栅反向器的情况下，由叶栅叶片以及相关的反向器襟翼完成空气气流的重定向，所述罩仅用于滑动以暴露或覆盖所述叶栅叶片。所述反向器襟翼形成阻挡门，所述阻挡门可以通过所述罩的滑动被驱动来关闭叶片下游的流路，从而优化冷气流的重定向。在一种周知的方式中，所述叶栅叶片使用前框架被附接到所述涡轮喷气发动机的壳体和所述机舱的中间段。

还知道在推力反向器中，所述叶栅叶片是活动的，并且在推力反向阶段与反向器罩一起平移。

不论何种推力反向器，常见的问题是，所述机舱和相关的罩的尺寸过大。

实际上，用于气流偏转所需的叶片长度由穿过流路的气流确定。

对于具有高稀释率的双流涡轮喷气发动机机舱，这意味着叶片的长度是相当大的。

由于空气动力学的限制，他们也在推力反向器罩内部占据一定体积，这会导致推力反向器罩和发动机舱的显著尺寸。

因此有必要限制所述罩和机舱的尺寸，并因此减小所述机舱的质量和气动阻力。

推力反向器的一个众所周知的优点是其中的叶栅叶片是活动的，以减少所述机舱和相关罩的轴向长度，使其质量和阻力减小。

此外，除了其推力反向功能，所述推力反向器罩属于机舱的后段并具有形成喷气喷嘴的下游部分，所述喷气喷嘴旨在排出气流。

可以根据不同的飞行阶段进行调整以获得喷气喷嘴的最佳截面，所述飞行阶段即飞行器的起飞，上升，巡航，下降和着陆阶段。它与致动系统相关联，所述致动系统能够根据飞行器当时所处的飞行阶段改变和优化喷嘴的截面。所述截面的变化由反向器罩的部分平移完成，表示了冷空气流流路截面的变化。

根据美国专利文件US5655360已知一种装置，它描述了一种带有固定叶栅叶片的推力反向器，所述推力反向器包括活动罩，所述活动罩在其下游段形成喷气喷嘴，所述推力反向器设置有一种装置，该装置能改变所述喷嘴的截面，以基于飞行阶段保持最优配置。

可变截面喷嘴的已知的优点尤其是减少噪声或减少燃料消耗。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种设备，所述设备能够一方面结合带有活动叶栅叶片的推力反向器的涡轮喷气发动机舱相关的优点，另一方面结合具有可变截面喷嘴的机舱相关的优点。

本发明的另一个目的是提出一种简单的解决方案，用于改变与具有短长度的叶栅反向器关联的喷气喷嘴的截面。

为此，本发明提出了一种涡轮喷气发动机机舱，所述机舱一方面包括固定部分，另一部分包括推力反向装置，所述固定部分包括风扇罩和前框架，所述前框架适用于固定到所述涡轮喷气发动机的风扇壳体的下游，所述推力反向装置包括：

-推力反向罩，其下游段形成喷嘴;

-叶栅叶片，该叶栅叶片固定在所述推力反向罩的上游;

-推力反向器襟翼;

-致动装置;

在所述致动装置的作用下，所述推力反向装置能够平移，使得所述推力反向罩在至少一个缩回位置和展开位置之间运动，所述缩回位置对应于所述推力反向器襟翼的折叠位置，用于操作所述机舱处于直接喷射模式；所述展开位置对应于所述推力反向器襟翼的展开位置，用于操作所述机舱在处于反向喷射模式，所述机舱的显著特征在于，所述致动装置伸展的结果就是：

只要伸展量低于预定值，会导致所述喷嘴截面的变化，并且，

在为了执行反向喷射功能而超出所述预定值时，露出叶栅叶片并展开所述推力反向器襟翼。

根据本发明，单组致动器一来能够让推力反向器构件处于缩回位置以改变所述喷嘴截面，二来使得推力反向器反向。

使用这种装置，用于改变喷嘴截面的功能和推力反向的功能通过单组致动器执行，由于该组件能够顺便移动所述推力反向装置，这种运动导致其首先执行所述喷气喷嘴变化功能，然后执行所述推力反向功能。

有利地，在所述致动装置处于低于所述预定值的任何伸展量时，所述风扇罩被构造成部分地覆盖所述反向器罩的上游边缘。

这使得能够确保所述机舱的固定部分和活动部分之间的空气动力学的连续性。

此外并有利的是，当所述机舱处于直接喷射操作时，所述推力反向器襟翼能够从风扇壳体的下游边缘向上游延伸。

在所述机舱的直接喷射操作期间，所述反相器襟翼的位置允许获得显著的空间，从而降低所述机舱的总长度以及重量，随之减少所述机舱的制造成本。

为此，当所述机舱处于直接喷射操作时，所述推力反向器襟翼覆盖了涡轮喷气发动机的风扇壳体的一部分。

根据本发明，对于所述致动装置在所述预定值以下的任何运动，所述风扇壳体和风扇罩形成包含所述叶栅叶片的空腔。

根据本发明的另一个特征，所述推力反向器襟翼，在其凸面侧，接收至少一个横向压力密封件和至少一个纵向压力密封件，所述压力密封件确保在直接喷射位置时，所述推力反向器和襟翼之间的密封。

根据本发明的又一个特征，所述风扇罩的下游安装有至少一个压力密封件，在所述机舱的直接喷射或反向喷射操作中为冷空气流路和中间段之间提供密封。

根据本发明的这些有利的布置，压力密封件使得能够在机舱的直接喷射期间对于下游段7的所有位置都确保冷空气流路的密封。

附图说明

在阅读下面的详细描述后，根据提供的仅作为非限制性示例的实施例，并参照附图，本发明的其它特征，目的和优点将会体现出来，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，其中，所述飞行器处于直接喷射操作中;

-图2是图1的详细视图，关注于根据本发明的机舱的中间段和下游段;

-图3a和3b分别示出了当所述推力反向罩处于缩回位置和下游位置时，所述风扇罩与推力反向器罩搭接部分的局部剖视图;

-图4a示出了根据发明的机舱在增加所述喷嘴截面的阶段的局部剖视图;

-图4b示出了处于反向喷射操作中的根据本发明的机舱的局部剖视图;

-图5至图8示出了根据本发明的机舱所装备的密封装置的透视图。

在所有的附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的构件或构件组。

具体实施方式

参考图1，机舱1被设计为构成用于双流涡轮喷气发动机的管状罩壳，并用于引导由风扇的叶片（未示出）产生的空气流，即，通过燃烧室的热气流和在涡轮喷气发动机外流通的冷气流。

机舱1通常具有的结构包括形成进气口的上游段3，固定的中间段5，和围绕喷气发动机的下游段7。

所述中间段5是机舱1的固定部分，由风扇罩9和前框架（未示出）形成，所述前框架包括固定的偏转边缘11，所述偏转边缘11为包围所述涡轮喷气发动机（未示出）的风扇外壳13提供了空气动力轮廓线。

下游段7包括推力反向装置15和发动机的内部整流结构16，所述内部整流结构16与推力反向装置15一起限定了流路17，所述流路17设计成用于来自于涡轮喷气发动机的冷空气流F的流通。

推力反向装置15可以沿机舱1的大致纵向方向平移。

参考图2，推力反向装置包括反向器罩19和多个叶栅叶片23，所述反向器罩19的下游部分20形成喷气喷嘴21，上游部分22被固定到后叶片架24，所述多个叶栅叶片23在下游部分借助于后框架24固定到所述反向器罩19的上游部分，并且在其上游部分被固定到活动前框架8。

参考图3，在直喷操作中，即，当机舱1的涡轮喷气发动机的二次空气流F在流路17中自由地流通时，由于风扇罩9的下游部分12与推力反向器19的外板18的上游边缘14搭接，确保了下游段7和中间段5的外轮廓线10的空气动力学的连续性。

在这方面，所述反向器罩的外板18的上游边缘14被构型成更容易包容所述风扇罩9的下游部分12和推力反向器罩19的外板18的上游边缘14之间的不对齐。所述反向器罩19的上游边缘14可以有利地在其上游端部包括辐条26a。

根据一个替代方案，在叶栅叶片23和风扇罩9之间可以设置导轨31，以减少风扇罩9与反向器罩19之间的定位间隙。

而且，反向器罩19的外板18的上游边缘14有利地包括辐条26b，使得可以减小空气动力损失。

有利的是，当反向器罩19处于缩回位置时，对应于该机舱1的直接喷射操作，叶栅叶片23被容置在由风扇壳体13及风扇罩9形成的空腔E中。

当反向器罩19处于这样的缩回位置时，叶栅叶片23处于非活动状态，并且当所述反向器罩19处于对应于机舱的反向喷射操作的展开位置（见下图4b）时，能够将在流路17中流通的冷气流F的至少部分朝向机舱1的上游方向重定向。

在所述推力反向罩处于其展开位置时，为了增加在穿过所述叶片后的二次气流，推力反向装置15还包括多个推力反向器襟翼25，所述襟翼25分布在反向器罩19的内圆周30上。

在机舱的直喷操作中，推力反向器襟翼25处于缩回位置，并确保流路17的内部空气动力的连续性。

每个推力反向器襟翼25安装成围绕固定到罩19的横向铰链销枢转，并且能够从所述缩回位置枢转到展开位置，在所述展开位置，在推力反向状态，其至少部分地关闭流路17，以将二次空气流F'向着叶栅叶片23偏转（见下面的图4b）。

参考图4a，这种安装可传统地使用一组尾端带有弹簧片28的连接杆27来实现。

当所述襟翼处于折叠位置时，对应于所述机舱1的直接喷射操作，反向器襟翼25在风扇壳体13的下游边缘32的上游部分延伸。

根据本发明的这种布置有利地使其能够减小机舱的尺寸。

推力反向装置15还包括一组致动装置（未示出），所述致动装置能够允许反向器罩19平移。这些致动装置是本领域技术人员已知的，在此不会做更多详细说明。本领域技术人员可以通过轨道/滑动件系统或者任何其他合适的致动装置（包括至少一个电动，液压或气动线性致动器）来完成反向罩19的运动。

根据本发明，所述致动装置（未示出）伸展，以使所述反向器罩19从缩回位置向机舱1的下游位置移动。

在这个阶段中，由于弹簧片28，反向器襟翼25被保持在缩回位置，只要所述致动装置的伸展量低于称为预定值的某个值，所述弹簧片28能够防止所述襟翼枢转。

在这样的结构中，即，只要是所述致动装置的伸展量低于所述预定值，所述致动装置的伸展将会导致所述反向罩19移动，顺带还使机舱1下游的叶栅叶片23，后叶片架24和襟翼25移动，而无需展开由于弹簧28而保留在收缩位置的襟翼25。

因此，在该致动装置这样的伸展过程中，即，将致动装置以低于所述预定值的程度伸展，反向器罩19的移动导致喷气喷嘴截面21的增加（由于发动机整流罩16的特定轮廓），同时保持所述机舱1的直接喷射操作。

在参考图3b，在直接喷射操作中，当反向器罩19从缩回位置平移到机舱1的下游位置来增加喷气喷嘴截面21时，由于风扇罩9的下游部分12，确保了下游段7和中间段5的外轮廓线10的气动连续性，所述下游部分12特别地与反向器罩19的外板18的上游边缘14搭接，使得叶栅叶片23仍然由所述风扇罩9的下游部分12覆盖。

参照图4b,伸展致动装置到超过前面提到的预定值，导致所述反向罩19朝向机舱1的下游位置运动，并且，所述反向器罩19被固定到叶栅叶片23和反向器襟翼25，露出叶栅叶片23。

因此，各襟翼25处于展开位置，并有助于将二次空气流F的一部分F'朝叶栅叶片23重定向，所述叶栅叶片23将空气流F'朝机舱1的上游位置定向。

有利地，所述活动前框架8和偏转边缘11对齐，从而允许将二次空气流F朝叶栅叶片23最佳引导。

所述机舱于是处于反向喷气配置，并且所述偏转装置23接着将所述空气流F'朝机舱1的上游方向定向。

参照图5至图8，根据本发明的一个优选实施例，所述推力反向器襟翼25在其凸面侧接收至少一个横向压力密封件34和至少一个纵向压力密封件36。

“横向”指的是基本上垂直于在流路17中流通的二次气流F的方向。

“纵向”指的是基本上平行于在流路17中流通的二次空气流F的方向。

这些压力密封件34和36设计成当襟翼处于折叠位置时被压缩，分别紧靠一组密封轴承35和互联襟翼37，所述密封轴承和互联襟翼都被固定到反向器罩19。

这些压力密封件能够在使用所述机舱1直接喷射期间，在推力反向器襟翼25和反向器罩19之间提供密封。

有利地，根据本发明的装置还包括固定在所述风扇壳体13下游的压力密封件38。

在直接喷射位置时，反向器襟翼25从所述风扇壳体13的下游边缘32部分地向上游延伸;在所述位置中，所述襟翼25的凹侧支撑在所述压力密封件38上，从而保证流路17和中段5之间的密封。

在反向喷射位置时，可移动的前框架8和偏转边缘11对齐以将二次空气流F最佳地导向叶栅叶片23;所述压力密封件38保证流路17和中间部分5之间的密封，以使所述二次气流F'最大。

根据本发明，所具有的机舱一方面结合了活动叶栅推力反向器的固有优点，而在另一方面，结合了可变喷嘴推力反向器的优点。

由于活动叶片，根据本发明的机舱从而提供了减少所述机舱的空气动力轮廓线的长度和厚度的优点。

根据本发明的机舱还解决了其制造复杂性相关的问题，因为单一平移自由度能够同时执行喷气喷嘴的变化功能和推力反向功能。

本发明当然不仅限于上述用作示例的机舱的实施例，而是相反地涵盖所有替代方案。

Claims (6)

1.一种涡轮喷气发动机机舱（1），一方面包括固定部分（5），另一方面包括推力反向装置（15），所述固定部分（5）包括风扇罩（9）和前框架，所述前框架适于固定到所述涡轮喷气发动机的风扇壳体（13）的下游，所述推力反向装置（15）包括：

-反向器罩（19），所述反向器罩（19）的下游部分（20）形成了喷射喷嘴（21）;

-叶栅叶片（23），该叶栅叶片被固定在反向器罩（19）的上游;

-推力反向器襟翼（25）;

-致动装置;

在所述致动装置的作用下，所述推力反向装置（15）在所述反向器罩（19）的至少一个缩回位置和所述反向器罩（19）的展开位置之间平移，所述缩回位置对应于所述推力反向器襟翼（25）的折叠位置，用于操作所述机舱（1）处于直接喷射模式；所述展开位置对应于所述的推力反向器襟翼（25）的展开位置，用于操作所述机舱（1）处于反向喷射模式，所述机舱的特征在于，所述致动装置伸展的结果就是：

只要伸展量低于预定值，会导致所述喷嘴截面的变化，并且，

为了执行反向喷射功能而超过所述预定值时，露出叶栅叶片（23）并展开推力反向器襟翼（25）。

2.根据权利要求1所述的涡轮喷气发动机机舱（1），其特征在于，所述风扇罩（9）被配置为：在致动装置处于低于所述预定值的任何伸展量时，所述风扇罩（9）都部分覆盖所述反向器罩（19）的上游边缘（14）。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮喷气发动机机舱（1），其特征在于，在所述机舱（1）处于直接喷射操作时，所述反向器襟翼（25）能够从所述风扇壳体（13）的下游边缘向上游延伸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮喷气发动机机舱（1），其特征在于，对于所述致动装置在所述预定值以下的任何运动，所述风扇壳体（13）和所述风扇罩（9）都形成包含所述叶栅叶片（23）的空腔。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮喷气发动机机舱（1），其特征在于，所述推力反向器襟翼（25）在其凸面侧上接收至少一个横向压力密封件（34）和至少一个纵向压力密封件（36），所述横向和纵向压力密封件确保在直接喷射状态下所述推力反向器襟翼（25）和所述反向器罩（19）之间的密封。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮喷气发动机机舱（1），其特征在于，在所述风扇壳体（13）的下游安装有至少一个压力密封件（38），在所述机舱（1）处于直接喷射或反向喷射操作期间，为冷空气流路（17）和所述固定部分（5）之间提供密封。

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