CN103925114A - 一种变循环发动机可调机构中的滚轮滑块平动式前涵道引射器 - Google Patents

Abstract

一种变循环发动机可调机构中的滚轮滑块平动式前涵道引射器，包括外机匣、内机匣、作动筒、连臂、转轴、套筒、轴承、轴承座、弹性挡圈、阀体、弧形滑块、支点滑块、关节轴承；本发明通过作动机构驱动，可使发动机内、外涵道之间的引射流道出口面积连续可调，机构简单，零件数量少，重量轻，相比于现有变循环发动机前涵道引射器设计方案具有更高的稳定性和可靠性。

Description

一种变循环发动机可调机构中的滚轮滑块平动式前涵道引射器

技术领域

本发明涉及一种变循环发动机可调机构中的平动式前涵道引射器，用于改变发动机工作状态以适应不同的飞行条件，属于航空航天技术中的高性能燃气涡轮发动机技术领域。

背景技术

国外变循环发动机设计起步于20世纪70年代，而国内变循环发动机设计于本世纪才开始进行。变循环发动机的可调机构主要包括三部分：模式转换阀、前涵道引射器、后涵道引射器，其中前涵道引射器位于中间加力风扇之后、内外涵道之间，与模式转换阀、后涵道引射器配合调节，实现发动机在涡扇和涡喷两种循环模式之间的转换，使发动机在更宽广的工作范围内具有最优性能，是可调机构中必不可少的一部分。

美国专利US Patent4010608于1977年提出一种张开式前涵道引射器，将作动筒与阀门片直接相连，通过杠杆结构实现阀门片的开关，虽然结构简单，但其缺点是将作动筒置于发动机内部的腔体，安装、拆卸、维修不便；每个阀门片需提供单独的作动筒进行驱动，驱动系统中量较大。

美国专利US Patent4175384于1979年提出一种平动式前涵道引射器，将作动筒与阀体直接相连，通过作动筒杆的推拉实现阀体的开关，虽然其结构简单，但缺点是将作动筒置于发动机内部的腔体，安装、拆卸、维修不便。

美国专利US Patent4409788于1983年提出一种平动式前涵道引射器，将作动筒外置与机匣，便于安装、拆卸、维修，且不阻碍涵道内的气流流动。但其缺点是对于阀体与内机匣的支撑方式未做详细设计，阀体与内机匣之间存在较大的摩擦面积，移动阻力较大。

美国专利US Patent5680754于1997年提出一种平动式前涵道引射器，将作动筒与阀体直接相连，通过作动筒杆的推拉实现阀体的开关，结构简单；将阀体通过较小的摩擦面支撑于内机匣，降低了阀体运动时的摩擦力。但其缺点是将作动筒置于发动机内部的腔体，安装、拆卸、维修不便。

中国专利200910242865.8于2009年提出了一种平动式前涵道引射器，将作动筒与阀体直接相连，通过作动筒杆的推拉实现阀体的开关，结构简单；将阀体通过石墨块支撑于内机匣，降低了阀体运动时的摩擦力。但其缺点是将作动筒置于外涵流道内，阻碍气流流动，且安装、拆卸、维修不便；石墨块较小的接触面积并不能提供稳定支撑。

综上，上述现有技术普遍存在的不足和缺点包括：作动机构位于发动机内部腔体而安装、拆卸、维修不便，或位于流道内部而阻碍气流流动；阀体支撑于内机匣，采用面接触、线接触摩擦阻力较大，或采用石墨块支撑，但减磨效果、支撑效果有限。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为克服现有技术在作动机构位置、阀体运动形式和支撑形式方面的不足，提供一种变循环发动机可调机构中的滚轮滑块平动式前涵道引射器，通过作动机构驱动，可使发动机内、外涵道之间的引射涵道出口面积连续可调，机构简单，零件数量少，重量轻，具有更高的稳定性和可靠性。

本发明的技术解决方案是：一种变循环发动机可调机构中的滚轮滑块平动式前涵道引射器，其特征在于：外机匣、内机匣、作动筒、连臂、转轴、套筒、轴承、轴承座、弹性挡圈、阀体、弧形滑块、支点滑块、关节轴承；作动筒后方关节轴承固定于外机匣外表面；作动筒杆端关节轴承与连臂连接；连臂与转轴通过面接触配合，并通过螺栓压紧；轴承安装于轴承座内，轴承座下方设计有弹性挡圈用以定位，固定于外机匣上；连臂与轴承之间通过套筒进行定位；转轴分为圆柱结构和梁结构两部分，圆柱结构为空心，梁结构一端安装有关节轴承，关节轴承与阀体上的导槽配合，用以推动阀体；阀体周向分瓣，通过承担主要支撑作用的弧形滑块和辅助支撑作用的支点滑块支撑于内机匣；弧形滑块、支点滑块均安装于内机匣；所述作动筒、连臂、转轴、套筒、轴承、轴承座、弹性挡圈、关节轴承、阀体上的导槽共同构成组件A；组件A周向分布多处，相互之间无连接关系，每个组件A能够单独提供动力；弧形滑块、支点滑块构成组件B，组件B周向分布多处，共同完成阀体支撑。

所述连臂和转轴的梁结构，通过改变两部分的长度之比，即可直接改变作动筒调节行程与阀体移动距离之比。

所述组件A周向均布4处，用以均匀提供阀体驱动力；所述组件B周向均布4处，用以均匀提供阀体支撑。

本发明为一种变循环发动机可调机构中的平动式前涵道引射器，通过作动机构控制，可以使发动机内、外涵道之间的引射涵道出口流道面积在一定范围内连续可调，其优点如下：

（1）将作动筒放置于机匣外部，仅使流道内部存在较少的零部件，从而有效地降低了作动机构对于流道气流的不利影响，安装、拆卸、维修方便；

（2）作动筒周向分布多处，作动过程中同时施加驱动力，如果一处作动筒发生故障而无法正常工作，在其余几处作动筒的驱动下，阀体仍然可以稳定可靠地移动；

（3）阀体通过弧形滑块、支点滑块支撑于内机匣，不仅可以稳定支撑，且运动过程中摩擦阻力较小；

（4）阀体设计为分瓣结构，设计安装边以固定，不仅降低了薄壁圆筒型阀体的加工难度，且有效地增加了阀体的刚性。

附图说明

图1a为本发明主视图；图1b为该主视图轴承处局部放大图，图1c为该主视图阀体处局部放大图；

图2a为本发明转轴所在剖面的右视图，图2b为该右视图结构单元局部放大图，图2c为该右视图轴承处局部放大图，图2d为该右视图阀体处局部放大图；

图3a为本发明的俯视图，图3b为该俯视图局部放大图；

图4a为本发明内机匣、外机匣主视图，图4b为该主视图局部放大图；

图5a本发明作动筒主视图，图5b为本发明作动筒俯视图；

图6a为本发明连臂主视图，图6b为本发明连臂仰视图；

图7a为本发明转轴主视图，图7b为本发明转轴主视图剖视图，图7c为本发明转轴俯视图，图7d为本发明转轴仰视图；

图8a为本发明套筒主视图，图8b为本发明套筒俯视图；

图9a为本发明轴承座主视图，图9b为本发明轴承座俯视图；

图10a为本发明阀体主视图，图10b为本发明阀体右视图，图10c为本发明阀体俯视图；

图11a为本发明弧形滑块主视图，图11b为本发明弧形滑块右视图。

图12a为本发明支点滑块主视图，图12b为本发明支点滑块右视图。

具体实施方式

本发明一种变循环发动机可调机构中的平动式前涵道引射器，其具体实施方式如下：

如图1a-1c、图2a-2d、图3a-3b所示，此种变循环发动机可调机构中的平动式前涵道引射器，位于发动机中间加力风扇之后、内外涵道之间，内外涵道气流的掺混处。本发明前涵道引射器由外机匣1、内机匣2、作动筒3、连臂4、转轴5、套筒6、轴承7、轴承座8、弹性挡圈9、阀体10、弧形滑块11、支点滑块12和关节轴承13组成。作动筒3后方关节轴承3-2通过螺栓连接固定于外机匣1外表面安装台1-3；作动筒3杆端关节轴承3-1与连臂4一端叉形结构的圆形通孔4-1通过螺栓、螺母连接；连臂4另一端六边形通孔4-3与转轴5圆柱体部分上端六棱柱5-3通过面接触配合，并通过螺栓压紧；轴承7安装于轴承座8内，轴承座8下方设计有凹槽8-2,安装弹性挡圈9用以轴承7的定位，并通过4处螺栓、螺母固定于外机匣10上的凸台1-4；连臂4一端凸台4-2与轴承7之间通过套筒进行定位；转轴5分为圆柱结构和梁结构两部分，圆柱结构为空心5-2，梁结构一端5-5通过螺栓连接安装有关节轴承13，关节轴承13与阀体10上的导槽10-1配合，用以推动阀体10；阀体10周向均匀分为4瓣，通过承担主要支撑作用的弧形滑块11和辅助支撑作用的支点滑块12支撑于内机匣2；弧形滑块11上的螺纹孔11-1通过螺钉与内机匣2上的安装槽2-4上的螺纹孔2-5固定连接，通过滑动边11-2与阀体10上的导轨对10-2配合用以导向；支点滑块12镶嵌于内机匣2上的凹槽2-6；所述作动筒3、连臂4、转轴5、套筒6、轴承7、轴承座8、弹性挡圈9、关节轴承13、阀体10上的导槽共同构成组件A；组件A周向均布4处，相互之间无连接关系，每个组件A能够单独提供动力；弧形滑块11、支点滑块12构成组件B，组件B周向均布4处，共同完成阀体支撑。

运动过程中，作动筒3通过杆件伸缩驱动连臂4转动，连臂4带动转轴5转动，转轴5通过关节轴承13驱动阀体10沿导轨14方向即轴向方向移动，由于阀体10位于内、外涵道之间的引射涵道出口前缘，其轴向移动将连续改变引射涵道出口的流道面积，从而达到调节作用。

如图4a-4b所示，外机匣1为薄壁圆筒件，通过安装边1-1、1-2与前后外机匣固定连接；外机匣1上焊有凸台1-3，用以安装作动筒3后方关节轴承3-2；外机匣中段设计有凸台1-4，通过中间通孔1-5安装轴承座8，并通过周围四处均布通孔1-6以螺栓、螺母连接固定。内机匣2为薄壁圆筒件，共分三段，通过安装边2-1、2-2、2-3、2-8、2-9、2-10固定连接；内机匣2中段为引射流道，设计有支板2-7用以机匣传力；内机匣2中段设计有安装槽2-4，安装槽2-4上设计由螺纹孔2-5，螺纹孔2-5通过螺钉与弧形滑块11上的螺纹孔11-1固定连接；内机匣2中段上安装有凹槽2-6，用以镶嵌支点滑块12，周向覆盖角度范围10°，凹槽2-6与组件B对应，周向均布4处，用以辅助支撑阀体10。

如图5a-5b所示，作动筒3为航空标准液压作动筒，根据所需驱动力和调节时间要求进行选择。作动筒3后方设计有关节轴承3-2，安装于外机匣1外表面的凸台1-3；作动筒1杆端设计有关节轴承3-2，与连臂4一端叉形结构的圆形通孔4-1通过螺栓、螺母连接；

如图6a-6b所示，连臂4一端设计为叉形并开有圆形通孔4-1，通过螺栓、螺母与作动筒3杆端关节轴承3-1连接；连臂4另一端设计有凸台4-2和六边形通孔4-3，凸台用于与套筒6定位，六边形通孔通过与转轴5上端六棱柱5-3配合，用于将作动筒3的驱动力转化为施加在转轴5上的扭矩。

如图7a-7d所示，转轴5由圆柱体部分和梁部分共同组成。转轴5圆柱体部分设计为空心5-2，用于减重；转轴5圆柱体部分上端设计有六棱柱5-1，通过与连臂4一端的六边形通孔4-3配合，用于传递扭矩；转轴5圆柱体部分内表面设计有内螺纹5-1，用于螺栓连接；转轴5圆柱体部分中部设计有轴肩5-4，用于轴承7内环的定位。转轴5梁部分端部设计有凸台5-5，并开有内螺纹盲孔5-6，通过螺栓与关节轴承13连接。

如图8a-8b所示，套筒6的内径与轴承7内环内径相等，外径取为轴承7内环外径和外环内径的平均值，以满足定位要求。

轴承7为标准件双列深沟球轴承，4001X2WB-2RS/YA2型，内径与相应轴段外径相等。

如图9a-9b所示，轴承座8为圆柱筒形结构。轴承座8上端内壁设计有凸台8-1，用于轴承7定位；轴承座8下端内壁设计有凹槽8-2，用于安装弹性挡圈9；轴承座8外壁设计有法兰安装边8-3并开有4处圆柱形通孔8-4，通过螺栓、螺母固定于外机匣1的凸台1-4。

弹性挡9圈为标准件，GB/T893.1-1986孔用弹性挡圈A型，尺寸根据轴承7外环外径进行选取。

如图10a-10c所示，阀体10为薄壁圆筒件，位于发动机内、外涵道之间的引射涵道出口；阀体10上焊有4处周向均布的导槽10-1，与转轴5上安装的关节轴承13配合，用以驱动阀体10；阀体10上设计有4对周向均布的导轨对10-2，导轨对10-2与弧形滑块11上的滑动边11-2配合用以导向；为减轻重量，在满足有效遮挡引射涵道出口面积的前提下，阀体10仅在导槽10-1和导轨对10-2处留有预料，其余部分去除；阀体10采用周向均布分瓣设计，共分4瓣，分瓣处设计有安装边10-3并开通孔10-4，通过铆接固定，不仅有利于加工，而且可以增加阀体10的刚性。

如图11a-11b所示，弧形滑块11为耐磨材料，螺纹孔11-1通过螺钉与内机匣2中段的安装槽2-4上的螺纹孔2-5固定连接；滑动边11-2与阀体上的导轨对10-2配合用以导向；上表面11-3设计为弧形，通过线接触与阀体10上的导轨对10-2配合用以导向。

如图12a-12b所示，支点滑块12为耐磨材料，镶嵌与内机匣2上的凹槽2-6，周向覆盖角度范围10°；支点滑块12与组件B对应，周向均布4处，用以辅助支撑阀体10。

如图2d所示，关节轴承13为自润滑关节轴承，标准件，型号GE-C。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种变循环发动机可调机构中的滚轮滑块平动式前涵道引射器，其特征在于：外机匣、内机匣、作动筒、连臂、转轴、套筒、轴承、轴承座、弹性挡圈、阀体、弧形滑块、支点滑块、关节轴承；作动筒后方关节轴承固定于外机匣外表面；作动筒杆端关节轴承与连臂连接；连臂与转轴通过面接触配合，并通过螺栓压紧；轴承安装于轴承座内，轴承座下方设计有弹性挡圈用以定位，固定于外机匣上；连臂与轴承之间通过套筒进行定位；转轴分为圆柱结构和梁结构两部分，圆柱结构为空心，梁结构一端安装有关节轴承，关节轴承与阀体上的导槽配合，用以推动阀体；阀体周向分瓣，通过承担主要支撑作用的弧形滑块和辅助支撑作用的支点滑块支撑于内机匣；弧形滑块、支点滑块均安装于内机匣；所述作动筒、连臂、转轴、套筒、轴承、轴承座、弹性挡圈、关节轴承、阀体上的导槽共同构成组件A；组件A周向分布多处，相互之间无连接关系，每个组件A能够单独提供动力；弧形滑块、支点滑块构成组件B，组件B周向分布多处，共同完成阀体支撑。

2.根据权利要求1所述的变循环发动机可调机构中的滚轮滑块平动式前涵道引射器，其特征在于：所述连臂和转轴的梁结构，通过改变两部分的长度之比，即可直接改变作动筒调节行程与阀体移动距离之比。

3.根据权利要求1所述的变循环发动机可调机构中的滚轮滑块平动式前涵道引射器，其特征在于：所述组件A周向均布4处，用以均匀提供阀体驱动力；所述组件B周向均布4处，用以均匀提供阀体支撑。