CN103917766B - 推力反向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮喷气发动机机舱的推力反向装置(10)，所述装置包括安装成能够沿基本平行于所述机舱的纵向轴线的方向平移的至少一个罩(20)，该可活动罩与至少一个挡板(30)相关联，所述挡板安装成使其能通过一端在所述活动罩上枢转，所述挡板装备有至少一个驱动机构，所述驱动机构包括至少一个形成杠杆(50)的组件，所述杠杆(50)安装成能够在所述罩(20)上枢转，并在其每一端处，通过驱动连杆(51、52)，分别铰接在所述挡板和所述装置的固定结构上，其特征在于，所述形成杠杆的组件和相关联的连杆铰接在基本上垂直于所述挡板并基本上径向于所述推力反向装置的平面中。

Description

推力反向装置

技术领域

本发明涉及一种用于喷气发动机的称为叶栅式推力反向装置的推力反向装置。

背景技术

飞机由几个涡轮喷气发动机驱动，每个发动机容纳在机舱中，所述机舱还容纳了一组辅助致动装置，所述辅助致动装置与其操作相关，并且在涡轮喷气发动机运转或停止时执行各种功能。这些辅助驱动装置具体包括机械式的推力反向系统。

机舱通常具有管状结构，包括：涡轮喷气发动机的上游进气口，用于包围所述涡轮喷气发动机风扇的中游段，用于容纳推力反向装置并包围涡轮喷气发动机的燃烧室的下游段，并且，所述下游段通常以喷嘴为末端，其出口位于涡轮喷气发动机的下游。

现代发动机舱用于容纳涡轮喷气发动机，该涡轮喷气发动机能够经由旋转风扇的叶片产生热气流(也称作主流)和冷气流(也称作二次流)，其中，所述热气流来自涡轮喷气发动机的燃烧室，所述冷气流穿过环形流道(也称作流路)在喷气发动机外部流通，形成于涡轮喷气发动机的罩与发动机舱的内壁之间。这两股气流通过发动机舱的后部从涡轮喷气发动机排出。

推力反向装置的作用在于，在飞机着陆时，通过向机舱前面重定向由涡轮喷气发动机产生的至少部分的推力，以提高其制动能力。在这个阶段中，推力反向装置阻挡所述冷气流的流路并将其引导到机舱的前面，由此产生反向推力，所述反向推力被添加到飞机轮子的制动中。

根据推力反向装置的类型的不同，实现这种冷气流重定向的实施方式也所有不同。然而，在所有情况下，推力反向器的结构包括罩，所述罩可以在展开位置和缩回位置之间移动，一方面，在所述展开位置，它在所述机舱内打开用于气流转向的通道，并且在另一方面，在所述缩回位置，它关闭这条通道。这些罩能实现转向或单纯驱动其他转向装置的功能。

在叶栅式推力反向装置的情况下，气流重定向是由转向叶栅来完成的，罩仅具有单纯的滑动功能以暴露或覆盖这些叶栅。互补的阻挡门，也称为挡板，由罩驱动，通常能关闭叶栅下游的流路，从而将冷气流向转向叶栅重定向。

这些挡板枢转地安装在罩上，该罩在缩回的位置和展开位置之间滑动；在所述缩回位置，这些挡板连同所述罩确保发动机舱内壁的气动连续性，并且，在所述展开位置，在推力反向情况下，通过罩的滑动，这些挡板至少部分关闭环形流道，从而使气流转向到由罩滑动暴露的转向叶栅。

挡板的枢转由杆引导，一方面，所述杆附接到挡板，另一方面，所述杆附接到限定环形通道的内部结构的固定点。

在现有技术中的这种配置存在几个问题，即，具体地，飞机引擎罩的平移运动与挡板的枢转之间的开启运动不同的问题，驱动杆通过气流通道期间产生的气动干扰的问题，由于固定的铰接点的安装，减少了能用于声学处理的内部结构表面所产生的声学性能问题，以及由于推力反向装置和其内部结构之间通过杆进行的机械连接所产生的力学问题。

挡板相对于罩的滑动打开程度的运动问题，以及由此，气流总横截面积的管理问题，是尤其重要的问题。

事实上，在推力反向装置的打开和关闭之间的过渡阶段中，在所述罩开启的开始阶段，挡板的开启比罩的向后移动快。

常常有一种运动敏感点，在该点所述挡板位于环形流道的部分阻挡位置，但所阻挡的截面没有被由所述罩的后向运动所暴露的所述上游截面完全补偿。

通过推力反向装置叶栅的通道的上游截面小于被挡板所阻碍的流道的截面，这导致了涡轮喷气发动机内部压力的增加，使得在这个过渡阶段对涡轮喷气发动机状态的管理很敏感。

为解决这些问题中的一个或多个，已经实现了几种解决方案。

因此，不再包括通过环形通道的杆的推力反向装置结构是公知的。

例如，这个目标可以通过将驱动杆铰接在移动挡板上并且连接到转向叶栅的后框架的附近而获得。这种解决方案在例如文件US5228641或文件US2007/0234707中都有所描述。

然而，这样的结构并不适合高涵道比的涡轮喷气发动机。

事实上，这种类型的涡轮喷气发动机，由于其叶栅的长度，以及由此，为暴露该叶栅，机舱下游的罩的运动必须很大。

然而，由于机舱内缺乏可用空间，杆的长度不足以完成与所述挡板和罩相适应的开启运动。

因此，在罩向后的行程开始时，挡板在环形通道中迅速展开，从而引起环形通道内部压力显著增加。

因此，恰当管理机舱内空气流的总横截面积的问题并没有解决。

另外，这样的系统引起了流路密封的问题，因为密封隔板必须放置在导流叶栅的上面。这意味着，具体地，在两个叶栅之间通过配件的滑动来传递施加在挡板上的力，这给结构施加了额外的负担，使得其更难以执行。

能适于所述挡板相对于所述罩的向后移动的开启运动的其它设备也是公知的，具体是通过在挡板打开中设置一些延迟，从而防止流路中压力的增加。

然而，与之相反的弊端出现了，通过推力反向叶栅的气流通道的上游截面，在直喷模式下加到所述两个气流中，使其与所述机舱的进气口截面相比太大。这样的情况并不利于涡轮喷气发动机。

进而，对于其他的，在流路中没有杆件的结构的装置来说，其设置了沿着合适的轨道通过滚轴滑动的挡板，当其移动到机舱下游时沿所述罩滑动。

然而，这些装置在机械可靠性方面存在缺陷，因为他们需要承受可移动部件的磨损，例如滚轴，力被逐点施加在很小的接触面上。

因此，有必要改进在所述环形通道中没有杆件的推力反向装置，以克服前面提到的局限。这种解决方案具体为，允许挡板均衡驱动，也就是说，推力反向器的罩的位置与挡板的位置对应，并且在机械构件之间使用常规的连接，该连接不需要任何点接触或线接触(例如滚轴或滚珠)以限制可移动部件之间的磨损。

第一个解决方案已经被研发出来并在以本申请人的名义描述在申请文件FR 2952 128中。

申请文件FR 2 952 128中描述了一种推力反向设备，该设备装备有至少一个挡板和相应的驱动系统，所述挡板在一端处枢转地安装在所述罩上，所述驱动系统包括形成杠杆的至少一个组件，所述杠杆枢转地安装在所述罩上，并且在其每一端通过驱动杆分别铰接在所述挡板上或所述设备的固定结构上。

这样的装置能够消除布置在所述流路中的挡板驱动杆，并且，所述挡板和所述罩的开启运动是受控的，以保证所述机舱中的排气口截面几乎不变，尤其是当所述推力反向装置被配置为在平移开始时，其中通过所述罩的平移运动所述转向装置的开启较小。

发明内容

为此，本发明涉及一种涡轮喷气发动机舱的推力反向装置，所述推力反向装置包括至少一个罩，所述罩被安装成能够在基本平行于所述机舱的纵向轴线的方向上以平移的方式在关闭位置与开启位置之间运动，在所述关闭位置，所述罩确保所述机舱的气动连续性并且遮挡了用于使所述涡轮喷气发动机的气流的至少一部分转向的装置，在所述开启位置，在所述机舱中打开通道并且暴露所述转向装置，所述罩与至少一个挡板相关联，所述挡板在缩回位置和旋开阻挡位置之间，以其一端可枢转地安装在所述罩上，所述缩回位置对应于所述罩的关闭位置，所述旋开阻挡位置对应于所述罩的开启位置，并且在该位置，所述机舱的空气流路的至少一部分被关闭，所述挡板装备有至少一个驱动机构，所述驱动机构包括至少一个形成杠杆的组件，所述杠杆枢转地安装在所述罩上，并在其每一端处，通过驱动连杆分别铰接在所述挡板上和所述推力反向装置的固定结构上，其特征在于，所述形成杠杆的组件，以及相关联的连杆被铰接在基本上垂直于所述挡板并基本上径向(radial)于所述推力反向装置的平面内。

因此，通过将所述驱动构件的铰接和布置设置在基本垂直于所述挡板的平面内，可以在保持上述优点的同时很大程度地减小整个驱动系统的整体尺寸和其复杂性。

优选地，杠杆组件包括第一和第二杠杆臂，每一个杠杆臂通过驱动连杆分别紧固在前框架上和所述挡板上，并且枢转地安装在所述罩上。

优选地，当所述推力反向装置处于开启位置，并且所述挡板处于旋开阻挡位置时，所述杠杆与连接到所述推力反向装置的固定结构的所述驱动连杆形成基本160度的角。

事实上，实践证明这样的几何结构可以获得杠杆的最有效的旋转。这会导致所述挡板旋转的减慢，从而确保直接喷气和反向喷气表面的比例尽可能一致。

这样的几何结构能进一步使得与固定结构连接的第一连杆和杠杆有对齐的裕度。事实上，在这两个构件成完美直线的情况下，该驱动机构会处于一个不稳定的位置，妨碍反向推力阶段结束时挡板的再次闭合。

有利地，通过将所述杠杆的长度设置为基本上等于所述罩在其关闭位置和开启位置之间行程的一半来获得所述角。

优选的，杠杆的长度公差范围在5mm至10mm之间。

有利地，当所述挡板处于缩回位置时，驱动机构的杠杆构件和连杆的至少一部分适于彼此在边缘重叠。这具体可以通过复制一个或多个基本上彼此平行的连杆或具有短连杆的杠杆来完成。因此，在折叠位置，杠杆或其相关联的连杆可以容纳在这样的短连杆之间。

根据第一实施例，驱动机构的铰接平面包括挡板的中心轴线。

有利地，挡板处于缩回位置时，驱动机构是折叠的，并基本上容置在所述挡板的中心轴线处的平面中。如必要的话，可以设置铰接整流罩或活门来覆盖上述容置腔，以在挡板处于缩回位置时确保所述挡板内部表面最优的气动性。

根据第二实施例，驱动机构基本上位于在两个挡板之间。该驱动机构可以驱动两个相邻的挡板，从而减少驱动系统的总数。进而，这样的结构使得不再需要在挡板中间部设置容置腔，并且也保持了挡板结构的整体性。

本发明还涉及一种涡轮喷气发动机的机舱，所述机舱包括根据本发明的推力反向装置。

附图说明

根据下述详细说明并参考附图，将更好地理解本发明，其中：

-图1是根据本发明的第一实施例的推力反向装置的纵向剖视图，并且，挡板在其缩回位置；

-图2是根据图1中的本发明第一实施例的推力反向装置的局部俯视立体图；

-图3是与图2相似的视图，所述挡板在旋开的位置；

-图4-8为示出了所述挡板的不同驱动步骤的示意图；

-图9和10是图2的实施例的局部仰视立体图；

-图11是根据本发明的第二实施例的推力反向装置的局部俯视立体图。

具体实施方式

以其自身已知的方式，一般的附图标记10所指的推力反向装置与涡轮喷气发动机相关联，并且属于外发动机舱(未示出)，该外发动机舱与同轴的内部结构100一起，限定了涡轮喷气发动机的二次流的环形流道或流路V。

如图所示，推力反向装置10包括固定的前框架1，该前框架1延伸出罩20(部分示出)，罩20利用导轨沿着发动机舱的纵向轴线可滑动地安装。

当罩20位于关闭位置时，前框架1支承容纳于罩20的厚度内的多个转向叶栅。

罩20沿发动机舱下游方向的平移在发动机舱中打开了开口，涡轮喷气发动机的二次流通过该开口可以至少部分地逸出，这部分气流通过转向叶栅被重定向为朝向发动机舱的前部，从而产生有助于制动飞行器的反推力。

为了增加通过叶栅的二次流部分，推力反向装置10包括多个阻挡挡板30，该挡板30遍布于罩20的周围，并且每个挡板都通过在其一端绕铰接轴线31枢转地安装在罩20上的缩回位置和展开位置之间；在缩回位置，挡板30关闭开口并且确保流路V的内部气动连续性，在展开位置，在推力反向情况下，挡板30至少部分关闭流路V，从而使气流转向叶栅开口2。

为了减少其缩回位置(远离中心的最大圆周)和旋开位置(靠近中心的最小圆周)之间流路的周长，挡板30基本上呈梯形。在缩回位置，中间挡板31确保其气动连续性。

在涡轮喷气发动机的直接推力工作模式中，罩20形成了发动机舱的全部或部分下游部分，挡板30于是缩回至罩20内，罩20关闭叶栅开口。

为使涡轮喷气发动机的推力反向，罩20移动至下游位置，并且挡板30枢转至其阻挡位置，从而使二次流转向叶栅并且形成由叶栅引导的反向气流。

需要注意的是，图中所示的实施例中，挡板30通过在其上游端的球接头实现了围绕其横向于发动机舱的纵向轴线铰接的铰接轴线的枢转。当然，也可以经由其下游端，通过在流路V内下游的挡板30的铰接来实现。

参照图1至11，推力反向设备10的挡板30配备有驱动系统，该驱动系统允许挡板30相对于罩20根据适当的运动来枢转。

为此，并且根据本发明，挡板30的驱动系统包括至少一个形成杠杆50的组件，该杠杆50的组件通过枢轴150枢转地安装在罩20上，并且分别通过第一驱动连杆51和第二驱动连杆52在其端部分别铰接至装置的固定结构，例如前框架1，和挡板30。

根据本发明，组成杠杆50的组件，以及连杆51，52铰接在基本垂直于所述挡板并且基本上径向于推力反向装置的平面内。

这样的驱动系统40可以将罩20朝向发动机舱的下游方向(并且可逆地，朝向发动机舱的上游方向)的平移运动转换为形成杠杆50的组件的旋转运动，所述转换后的旋转运动于是接着反过来致动驱动杆，从而使挡板30枢转至特定位置，例如其展开位置，其缩回位置，或在上述两个位置之间的任何所谓过渡位置。

更具体地，形成杠杆50的组件包括两个独立的杠杆臂50a和50b，所述杠杆臂50a和50b整体形成V形，V形的尖端利用固定至罩20的铰接装置150，绕枢转轴线枢转地安装，所述枢转轴线垂直于包含挡板30的铰接轴线的平面并且平行于发动机舱的纵向轴线，更具体地，铰接装置150连接至安装于所述罩20的密封隔板。在下面的叙述中，这个平面将被称为平面P。

第一杠杆臂50a借助于第一连杆51固定到前框架1，所述第一连杆51围绕平行于挡板30的铰接轴线铰接。

第二杠杆臂50b依次通过通过第一球接头固定于与之相连的第二连杆52的一端，在第二连杆52的相对端，第二杠杆臂52通过第二球接头固定于反向器挡板30的下游端。

因此，第一连杆51，杠杆50和第二连杆52属于同一铰接面，其铰接面基本垂直于挡板30的平面。

此外，当杠杆50，第一连杆51和第二连杆52被布置在垂直于挡板的同一平面内，当驱动系统40在挡板30处于折叠位置时，驱动系统40的整体尺寸可以被最小化。具体地，可以将杠杆组件50，第一连杆51和第二连杆52设置为完全地或部分地相互重叠。还可以设置为将驱动系统40容纳在挡板30的厚度内。

图4-8示出了挡板30的各个展开步骤，从其与直接喷射位置(图4)相对应的折叠位置到其与反向推力位置(图8)相对应的旋开位置。

如图8所示的旋开位置所示，有利地，在本专利的范围内，当所述推力反向装置10在其开启位置，而所述挡板30在其旋开位置，杠杆50与连接到所述装置的固定结构1的第一驱动连杆51基本上呈160度角。

这具体通过设置杠杆50来获得，更确切地说是它的第一分支50a，它的长度基本等于罩20在其开启位置和闭合位置之间行程的一半。其容限优选在范围5-10mm之间。

这一技术特征使得杠杆50在挡板30保持缓慢旋转的同时获得最显著的旋转，以确保通过展开的罩20和挡板30的直接气流和反向气流的气流总截面面积恒定。具体的，在直喷模式中所述罩的移动和所述挡板30的枢转期间，总的气流截面面积(直接气流和反向气流)的比例保持接近一致。

然而，这样的结构使得第一连杆51与杠杆50之间的对齐保持一个安全裕度。事实上，如果第一连杆51与杠杆50之间成几乎完美的直线，驱动系统40会随之处于不稳定位置，这将妨碍反向推力过程结束时挡板的再次关闭。

显然地，根据连杆51，52，特别是杠杆50的长度和相关铰接点的位置，可以非常精确地控制挡板的枢转运动。根据相关的推力反向装置和涡轮喷气发动机，因此可以，例如在反向推力过程的开始阶段，反向气流仍相对低时，实现挡板的逐步枢转。这可以将总气流的流速保持在涡轮喷气发动机正常工作模式下(直接喷气)气流流速的0.95-1.25倍之间。

根据第一实施例，更具体的如图9和10所示，驱动系统40基本位于挡板30的中间平面内。

有利地，处于折叠位置的驱动系统会被完全地或部分地容纳在挡板30的厚度内。在这样的结构中，挡板30基本上被分成两个半-挡板来容纳驱动系统。然后，需要给挡板30设置加固结构，具体形式为连接这两个半-挡板的桥接件36。

根据第一可选实施例(图9)，驱动系统会被完整地容纳在挡板30的厚度内，并且，在挡板30中容纳驱动系统的容室装备有铰接活门系统37，当挡板30处于缩回位置，铰接活门系统37确保处于直接喷射模式时所述挡板30的气动表面的整流(carénage)。该活门37可通过弹性系统被自动地保持在关闭位置。在挡板30的枢转过程中，杠杆50直接迫使所述活门打开或借助于机构将其打开。

这个可选实施例允许实现基本上有管型断面的第一连杆51，通过这种连杆51可以在反向推力模式中减小推力反向叶栅表面的阻碍。反向气流更容易在管状连杆周围流动。

这个可选实施例还改善了对挡板中间的台阶和间隙的管理。可优化地用所述活门重建挡板30的气动表面，并且通过将所述活门的位置和折叠的第一连杆51的位置分开来时该重建更精确。

相反地，在旋开位置，活门37会被暴露到反向气流中，因而需要设置合适的加固结构。

根据第二可选实施例(图10)，可以仅使第一连杆51沿着所述挡板30折叠进流路中。

在这样的结构中，在直接喷射模式的折叠位置，第一连杆51沿着挡板30进入到气流中。然后为了减少相关的气动损失其将形成有利的轮廓。

这个可选实施例保持了挡板的结构整体性，挡板中间的槽仅仅是为给杠杆提供通道。因此这个槽很短，并且不是沿挡板的整个长度，并且不需要提供加固的桥接件。其结果是明显减小了挡板30的重量，并且也通过消除在半-挡板上的用于固定桥接件的区域，获得了声学表面。

根据第二实施例，如图11所示，驱动机构基本上位于两个挡板30之间。

因此，单个驱动机构可以驱动两个挡板。为此，具体地，可以设置有由两个短连杆52a和52b组成的第二连杆52，其中两个短连杆中的每一个与挡板30相连接。

其结果是明显地减小了重量，因为驱动机构的数量减少了一半。

此外，挡板30的结构不会受到影响，并且不必加固他们。因为挡板没有被分成两半，其声学表面也是最优的。

尽管已通过一个特定的实施例描述了本发明，但是显然其并不限于该特定实施例，而是在不脱离本发明的保护范围内涵盖了所描述的方式的所有技术等同物及其组合。

Claims (9)

1.一种涡轮喷气发动机机舱的推力反向装置(10)，所述推力反向装置包括至少一个罩(20)，所述罩安装成能够在平行于所述机舱的纵向轴线的方向上以平移的方式在关闭位置与开启位置之间运动，在所述关闭位置，所述罩确保所述机舱的气动连续性并且遮挡了用于使所述涡轮喷气发动机的气流的至少一部分转向的装置，在所述开启位置，所述罩打开所述机舱中的通道并且暴露所述转向装置，所述罩与至少一个挡板(30)相关联，所述挡板在缩回位置和旋开阻挡位置之间以其一端可枢转地安装在所述罩上，所述缩回位置对应于所述罩的关闭位置，所述旋开阻挡位置对应于所述罩的开启位置，并且在该位置，所述机舱的空气流路的至少一部分被关闭，所述挡板装备有至少一个驱动机构，所述驱动机构包括至少一个形成杠杆(50)的组件，所述杠杆枢转地安装在所述罩(20)上，并在其每一端处，通过驱动连杆分别铰接在所述挡板(30)上和所述推力反向装置的前框架(1)上，其特征在于，所述形成杠杆的组件以及相关联的驱动连杆铰接在垂直于所述挡板并径向于所述推力反向装置的平面内，当所述挡板(30)处于缩回位置时，驱动机构的所述形成杠杆的组件和驱动连杆的至少一部分适于彼此在边缘重叠。

2.根据权利要求1所述的推力反向装置(10)，其特征在于，所述形成杠杆(50)的组件包括第一和第二杠杆臂，每一个杠杆臂分别通过驱动连杆固定在前框架(1)上和所述挡板(30)上，并且枢转地安装在所述罩(20)上。

3.根据权利要求1或2所述的推力反向装置(10)，其特征在于，当所述推力反向装置(10)处于开启位置，并且所述挡板(30)处于旋开阻挡位置时，所述杠杆(50)与连接到所述推力反向装置的固定结构的所述驱动连杆(51)形成160度的角。

4.根据权利要求3所述的推力反向装置(10)，其特征在于，通过将所述杠杆(50)的长度设置为等于所述罩(20)在其关闭位置和开启位置之间行程的一半来获得所述角。

5.根据权利要求4所述的推力反向装置(10)，其特征在于，所述杠杆(50)的长度公差范围在5mm至10mm之间。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的推力反向装置(10)，其特征在于，所述驱动机构的铰接平面包括所述挡板(30)的中心轴线。

7.根据权利要求6所述的推力反向装置(10)，其特征在于，当所述挡板(30)在缩回位置时，所述驱动机构被折叠并容纳在所述挡板在其中心轴线处的平面内。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的推力反向装置(10)，其特征在于，所述驱动机构位于两个挡板(30)之间。

9.一种涡轮喷气发动机的机舱，所述机舱包括根据权利要求1至8中任一项所述的推力反向装置(10)。