CN109080836B

CN109080836B - 推力反向器系统和涡轮发动机及飞行器

Info

Publication number: CN109080836B
Application number: CN201810580361.6A
Authority: CN
Inventors: 奥利维尔·波蒂斯
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2038-06-07
Also published as: EP3415749B1; US20190003420A1; FR3067406B1; US10731602B2; CN109080836A; EP3415749A1; FR3067406A1

Abstract

为了减少飞行器涡轮发动机二次流管道中的空气动力学扰动，本发明提供了一种推力反向器系统，所述推力反向器系统包括推力反向叶栅和反向器门，所述推力反向叶栅和反向器门被容置在位于二次流管道外部的容纳部中，该系统还包括连接部分，所述连接部分的存在与所述致动器的动作相组合同时引起：‑所述叶栅朝短舱开口向后移位，所述短舱开口由与所述叶栅一起向后带动的短舱整流罩让出；以及‑所述反向器门相对于所述叶栅的组合移动，导致所述门的前端沿着所述叶栅向后移位，并且导致该门枢转，以便引起所述门的后端插入到所述二次流管道中。本发明还包括一种包括上述推力反向器系统的涡轮发动机及包括该涡轮发动机的飞行器。

Description

推力反向器系统和涡轮发动机及飞行器

技术领域

本发明涉及用于飞行器涡轮发动机的推力反向器系统的领域。

本发明更具体地涉及包括装备双转子压气机式涡轮发动机的推力反向叶栅的系统。

本发明还涉及包括装备有这种类型的推力反向器系统的涡轮发动机的飞行器。本发明优选地适用于商用飞行器。

现有技术

例如从文件FR 2 935 444和FR 2 935 354中已知推力反向器系统。在飞行器涡轮发动机中实施的不同推力反向器原理之中，反向叶栅系统已知提供有定向成向前引导从二次流管道获得的空气以产生反推力的通道。通过反向器门迫使空气从该二次流管道中抽出，这些反向器门在该系统的启用构型中至少部分地关闭该流管道。

在另一方面，在停用构型中，每个反向器门处于缩回位置，在该位置它参与形成二次流管道的外壁，也称为OFS(外部固定结构)。更具体地，在反向器系统的这种停用构型中，每个门在包含反向叶栅的短舱外部活动整流罩内构成二次流管道的此外壁的一部分。在从停用构型到启用构型的转变期间，致动器使外部活动整流罩向后移位，以便让开叶栅，并且通过适当的机械运动使得反向器门进入其关闭二次流管道的位置。

虽然这个原理被广泛应用，但是在该系统的停用构型中仍然存在对穿过二次流管道的空气流的空气动力学扰动问题。实际上，在这种配置中，二次流管道内的空气流在其经过外部活动整流罩的本体与添加到该本体上的反向器门之间的接合区域时受到扰动。这种扰动源于阻力以及二次流管道内的压力损失，这导致涡轮发动机的整体性能下降。

因此，需要对这些推力反向器系统的设计进行优化，以在推力反向器系统的停用构型中减少二次流管道中的空气流的扰动。

发明内容

为了至少部分地满足此要求，本发明的主题是一种用于双转子压气机式飞行器的涡轮发动机的推力反向器系统，所述反向器系统包括至少一个推力反向叶栅，所述涡轮发动机的二次流管道的空气被设计成在所述反向器系统的启用构型中通过所述推力反向叶栅进行循环，所述反向器系统还包括至少一个反向器门，所述反向器门被配置成当所述系统处于所述启用构型时至少部分地关闭所述二次流管道，所述系统还包括至少一个致动用致动器。

根据本发明，在所述反向器系统的停用构型中，所述门被容置在位于所述二次流管道外部的容纳部中，并且在所述容纳部中还定位了由所述致动器带动的所述叶栅，并且所述叶栅的后端与短舱外部活动整流罩成一体，所述系统还包括：

-第一连接部分，所述第一连接部分的第一端通过第一铰接式连接件连接在所述短舱外部活动整流罩内部，并且所述第一连接部分的第二端通过第二铰接式连接件连接到所述反向器门；

-第二连接部分，所述第二连接部分的第一端通过第三铰接式连接件连接到所述反向器门的后端，并且所述第二连接部分的第二端通过第四铰接式连接件连接到所述二次流管道的内壁。

另外，所述反向器门在其前端处通过允许此前端沿着所述叶栅滑动并相对于所述叶栅枢转的第五连接件装配在所述叶栅上，所述第二铰接式连接件被安排在所述第三铰接式连接件与所述第五连接件之间，使得在从所述停用构型转变到所启用构型期间，所述致动器的动作同时引起：

-所述叶栅朝短舱开口移位，所述短舱开口由与所述叶栅一起向后带动的所述短舱外部活动整流罩让开；以及

-所述反向器门相对于所述叶栅组合移动，首先导致所述门的前端沿着所述叶栅向后移位，并且其次根据所述第五连接件导致该门枢转，以便引起所述门的后端插入到所述二次流管道中。

因此，本发明与叶栅反向系统的传统实施例相比，在于提供了反向器门，该反向器门在该系统的停用构型中被安排在二次流管道的外部、并且在转变到启用构型期间插入到二次流管道中的同时相对于叶栅移位。由于本发明的这种设计，当该系统处于停用构型时，反向器门不再扰动行进穿过涡轮发动机的二次流管道的空气流。有利地，这使得可以改善涡轮发动机的整体性能。

优选地，本发明提供以下单独地或组合地采用的可选特征中的至少一个特征。

在所述停用构型中，所述第一连接部分被容置在位于所述二次流管道外部的容纳部中、同时保持在短舱的固定外整流罩内，并且第二连接部分被部分地容置在该容纳部中。

在所述停用构型中，所述第二连接部分的一部分被大致径向地安排在所述二次流管道中、并且优选地被设计成通过所述涡轮发动机的中间壳体的也被称为OGV(OutletGuide Vane，出口导向叶片)的臂与二次空气流遮蔽开，并且在所述启用构型中，所述第二连接部分被局部地安排成基本上平行于所述二次流管道的内壁。

所述第一连接部分优选地采用整体为“L”的形式。

所述致动器包括铰接在所述叶栅的前端上的致动器杆。

所述第五连接件包括至少一个门导轨和滚子，所述门导轨与所述叶栅成一体并且沿着所述叶栅延伸，所述滚子与此轨合作并且被装配在所述反向器门的前端上。

所述容纳部是短舱的内部空间。

在所述停用构型中，所述叶栅和所述反向器门基本上平行、并且各自至少部分地处于与所述涡轮发动机的风扇壳体径向相对。

所述系统包括在所述涡轮发动机的切向方向上相邻的多个叶栅，优选地以便形成围绕所述涡轮发动机的纵向轴线在300°至360°的角扇区上延伸的叶栅组件，并且每个叶栅与反向器门相关联。

所述叶栅机械地彼此连接，使得致动器的数量优选小于叶栅的数量。然而，这两个数量可以是相同的，而不脱离本发明的上下文。

本发明还涉及一种包括如上所述的推力反向器系统的双转子压气机式飞行器涡轮发动机、以及一种包括至少一个这种涡轮发动机的飞行器。

本发明的其他优点和特征将从以下非限制性的详细说明变得明显。

附图说明

将参考附图提供本说明，在附图中：

-图1表示飞行器的平面侧视图，该飞行器包括装备有根据本发明的推力反向器系统的涡轮发动机；

-图2表示前一图中所示的涡轮发动机的纵向截面的局部视图，其中其推力反向器系统处于停用构型；

-图3表示前一图中所示的涡轮发动机的局部透视图；

-图4表示图2和图3中所示的涡轮发动机的横向截面的视图(没有OGV)；

-图5表示在从推力反向器系统的停用构型转变到启用构型期间与图2相似的视图；并且

-图6至图8表示类似于图2至图4的视图，其中推力反向器系统处于启用构型。

具体实施方式

图1表示商用飞行器类型的飞行器100，该飞行器包括紧固在机身3上的两个机翼2(图1中仅示出其中的一个)，并且每个机翼支撑双转子压气机式涡轮发动机1，如涡轮喷气发动机。

现在参照图2至图4描述涡轮发电机1的优选实施例。贯穿以下描述，按照惯例，方向X对应于涡轮发动机的纵向方向，该方向平行于该涡轮发动机的纵向轴线6。而且，方向Y对应于相对于涡轮发动机横向定向的方向，并且方向Z对应于竖直方向或高度，这三个方向X、Y、Z彼此正交。

以传统方式，涡轮发动机1包括风扇壳体8，该风扇壳体以轴线6为中心并且通过中间壳体10延伸，该中间壳体由毂部12和外套圈14形成，该外套圈通过图4中示意性表示的臂16连接到该毂部。臂16基本上径向延伸，并且它们中的至少一些构成也被称为OGV的出口导向叶片。优选地，这些臂16中的至少一些臂是结构性的，并且是按空气动力学成型的。毂部12由也被称为核心壳体的中央壳体向后延伸，该中央壳体在图4中具有附图标记18、并且包含涡轮发动机的心脏。围绕中央壳体提供了管道间隔室(compartiment inter-veine)20，该隔室由也被称为IFS的固定内整流罩22界定。更具体地，这是界定涡轮发动机的环形二次流管道24的内壁22。该流管道24在前部由风扇壳体8和中间壳体界定，并且然后向后延伸，因此在内部由整流罩22界定、并且在外部由二次流管道26的也被称为OFS的外壁界定。该外壁被整合在短舱外部活动整流罩28中。实际上，涡轮发动机1还包括短舱30，该短舱的前部由围绕风扇壳体8和中间壳体的外套圈14的中空整流罩32形成。这些整流罩32通常被称为风扇整流罩。这些整流罩以铰接方式装配，以允许操作者触及而进行维护操作。整流罩32由前述外部活动整流罩28向后延伸，该外部活动整流罩实际上能够根据纵向轴线6相对于短舱整流罩32向后平移。在这方面，应指出的是，贯穿整个说明书，术语“前”和“后”是与飞行器在其涡轮发动机推动之后的前进方向相关地来考虑的，该前进方向用图2中的箭头34表示。

在这种环境中，整合了本发明特有的推力反向器系统40，现在将描述处于其停用构型的推力反向器系统的实施例，如图2至图4所表示出的。

首先，应指出的是，反向器系统40由多个模块形成，这些模块全部围绕轴线6重复并且被安排成在涡轮发动机的切向方向上彼此相邻。如将在下文中描述的，每个模块包括推力反向叶栅46和反向器门50。这些模块中的至少一些模块各自在前部包括致动器42，该致动器的本体例如以固定方式装配在风扇壳体8上。致动器42包括致动器杆43，该致动器杆以铰接方式装配在推力反向叶栅46的前端。

在停用构型中，叶栅46被定位成径向朝向外部、与风扇壳体8和中间壳体的外套圈14相对。叶栅46在前部处于与外部活动整流罩28相对，并且该叶栅46的后端与整流罩28的前端成一体。因此，在推力反向器系统40的致动过程中观察到的移动期间，叶栅46和整流罩28形成单一的一体组件，该组件经受相同的轴向移位。

在停用构型中，叶栅46和致动器杆43因此被定位在短舱的前推位置中、在风扇整流罩处，这些风扇整流罩习惯上具有的直径比短舱的锥形后部的直径更大，从而使得可以从更多空间中获益以用于它们的整合。这有利地产生了外直径减小的短舱30。在这方面，应指出的是，只有致动器42可以使模块的所有部分运动，从而在整流罩28中没有提供额外的致动器。因此该整流罩可以具有减小的尺寸，从而对短舱其余部分的尺寸具有正面影响。

反向叶栅46可以具有传统的平坦形式，或者可以在周向方向上略微圆化。以常规方式，反向叶栅包括孔口，当反向器系统40处于启用构型时，二次流管道24的空气被设计成通过这些孔口进行循环。归功于这些孔口之间提供的鳍片或类似元件，反向叶栅可以将穿过其的空气流向前重新定向。

在叶栅46下方，反向器系统40包括反向器门50，该反向器门优选地是基本上平坦的、并且是单件式制成的。在停用构型中，门50基本上平行于叶栅46，并且该门还至少部分地处于与风扇壳体8径向相对。

门50具有常规设计，其在启用构型中可以至少部分地关闭二次流管道24，如下文中将描述的那样。

除了叶栅46和门50之外，反向器系统40还包括两个连接部分，这些连接部分使得可以获得门和叶栅所需的运动学和同步。

首先，存在“L”形整体形式的第一连接部分52a，该第一连接部分的第一端通过第一铰接式连接件L1而连接到整流罩28的内部。实际上，整流罩28具有在前部开口的中空本体，并且部分地由二次流管道24的内壁26限定。第一连接部分52a的第一端以铰接方式装配在该壁26上、在其所限定的中空部内。第一连接部分的与第一端相反的第二端通过第二铰接式连接件L2连接到反向器门50的中央部。与下文将要描述的所有其他连接件的情况一样，这两个连接件L1和L2限定了在单一反向器模块内所有彼此基本上相互平行的枢转轴线。优选地，这些枢转轴线与纵向轴线6正交、并且是切向地定向的。

然后存在第二连接部分52b，该第二连接部分的第一端通过第三铰接式连接件L3而连接到反向器门50的后端。该第二连接部分的与第一端相反的第二端通过靠近中间壳体的外套圈14的第四铰接式连接件L4而连接到二次流管道24的内壁22。第二连接部分52b具有总体笔直的形式，如连接杆，该连接杆的第一端可以任选地相对于连接杆的其余部分略微倾斜。在停用构型中，这使得可以促使该连接杆朝向门50的后端，该连接杆被铰接在该后端上。

在反向器系统40的停用构型中，在短舱的厚度方向上，第一连接部分52a、叶栅46以及门50因此被整个安排在由二次流管道24外部的短舱限定的容纳部60中。二次流管道24因此不因这些元件的存在而受扰动，并且界定二次流管道24的外壁26因此可以是连续的，例如是单件式形成的。这使得可以大幅改善涡轮发动机的整体空气动力学性能。

容纳部60部分地由风扇整流罩32的中空部以及位于风扇整流罩32的中空部的后部轴向连续部中的外部活动整流罩28的中空部限定。在停用构型中，该空间60还容置致动器42、以及第二连接部分52b的第一端。第二连接部分52b的其他部分进而被基本径向地安排在二次流管道24中，并且基本上靠近中间壳体10的后平面。每个连接部分52b由在径向上被包含在同一平面上的该壳体10的结构性空气动力学臂16与穿过流管道24的二次空气流遮蔽开，如图4所示。因此，第二连接部分52b由于其在这些臂16之一的连续部中的特定位置，仅产生对二次空气流的非常小的扰动。

另外，反向器门50在其前端处通过第五连接件L5而装配在叶栅46上，第二连接件L2因此被安排在第三连接件L3与该第五连接件L5之间。该第五连接件包括一个或多个导轨62，这些导轨与叶栅一体地形成、优选采用长形槽的形式，这些长形槽沿着这个同一叶栅、在其厚度方向上并且在其两侧直接提供在叶栅中。每个轨62轴向平行于叶栅46延伸，并且与装配在反向器门50的前端上的滚子64配合。

由于该第五连接件L5，门50的前端可以同时沿着叶栅46滑动并且相对于它枢转。

在这方面规定，反向器系统的模块可以通过滚子64在叶栅处彼此连接。实际上，这些滚子中的每一个滚子都可以形成在切向方向上直接相继的叶栅46之间提供的机械连接装置的一部分。还提供了足够数量的此类叶栅，以使它们形成围绕涡轮发动机的纵向轴线6在300°至360°角扇区上延伸的组件。通过指示性实例，可以存在例如4到12个之间数量的叶栅。这同样适用于反向器门，这些反向器门被设计成在反向器系统的启用构型中阻挡二次流管道24的同一角扇区。

在这种情况下，由于叶栅46彼此紧固，所以无需为每个模块都提供致动器42，从而这些致动器42的数量可以小于叶栅的数量。例如，切向方向上每两个叶栅46提供一个致动器42。在图4所表示的模式中，提供了九个叶栅46，并且仅提供三个致动器42。

本发明的具体特征之一在于，致动器42的致动引起推力反向器系统的所有部分运动，而无需提供额外的致动装置。这种特定的所谓“串联”安排使得可以受益于设计的简单性，这还限制了推力反向器系统的整体质量，并且因此提高了涡轮发动机的整体性能。

在操作中，当每个致动器42被致动成从停用构型变为启用构型时，致动器杆43向后抽出，如图5所表示的那样，该图示出了停用构型与启用构型之间的中间构型。

致动器杆43的抽出与由连接部分52a、52b引起的倾斜和带动的动作引起不同的移动相组合产生了现在将参照示出中间构型的图5和示出启用构型的图6至图8来描述的这些移动。

实际上，直接由于致动器杆43的动作，观察到叶栅46的向后移位。此移位是方向X上的平移，其使得叶栅46穿入短舱开口70，该短舱开口是由外部活动整流罩28逐渐让出的。外部活动整流罩经受与叶栅46相同的移动。

同时，反向器门50相对于仍在运动的叶栅46经受组合移动。这种具体由连接部分52a、52b指定的组合移动导致门50的前端沿着叶栅46向后移位。根据第五连接件L5，这还导致该门50围绕滚子64的轴线枢转。此枢转引起门50的后端插入到二次流管道24中。

系统40的易辨别地定位的元件因此允许这些移动的完美同步，使得门50可以从其轴向安排在其中的空间60中退出，同时朝向二次流管道24的内部逐渐插入，直到该门到达如图6至图8所示的大致径向的位置。在这些图中所表示的启用构型中，叶栅46和门50被安排成基本上相对于彼此正交。另外，门50的前端(对应于其在启用构型中的径向外端)始终通过第五连接件L5在该叶栅后端处连接到叶栅46，直到该连接件L5已经移位。门50因此整个保持在叶栅46的下方，该叶栅填充开口70而不会插入到流动管道24中。这有利地涉及阻止流管道24中的空气流，并且迫使其经叶栅46而过。

在这些移位过程中，这两个连接部分52a、52b履行了它们倾斜和带动门50的功能。因此，第二连接部分52b根据第四铰接式连接件L4而枢转，直到该第二连接部分到达使其局部地基本上平行于二次流管道的内壁22并抵靠该内壁放置的位置。由这些连接部分52b引起的二次流的扰动很小。而且，第一连接部分52a的“L”的基部在整流罩28内抵靠活动外壁26放置，而“L”的分支从空间60抽出、并且略微凸伸到第二次流管道24中并到达至少部分地关闭空气动力学管道24的门50的后部。

应理解的是，本领域技术人员可以对前面纯粹以非限制性举例的方式描述的本发明进行各种修改。

Claims

1.一种用于双转子压气机式飞行器的涡轮发动机(1)的推力反向器系统(40)，所述反向器系统包括至少一个推力反向叶栅(46)，所述涡轮发动机的二次流管道(24)的空气被设计成在所述反向器系统的启用构型中通过所述推力反向叶栅进行循环，所述反向器系统还包括至少一个反向器门(50)，所述反向器门被配置成当所述系统处于所述启用构型时至少部分地关闭所述二次流管道(24)，所述系统还包括至少一个致动用致动器(42)，

其特征在于，在所述反向器系统的停用构型中，所述门(50)被容置在位于所述二次流管道(24)外部的容纳部(60)中，并且在所述容纳部中还定位了由所述致动器(42)带动的所述叶栅(46)，并且所述叶栅的后端与短舱外部活动整流罩(28)成一体，所述系统还包括：

-第一连接部分(52a)，所述第一连接部分的第一端通过第一铰接式连接件(L1)连接在所述短舱外部活动整流罩(28)内部，并且所述第一连接部分的第二端通过第二铰接式连接件(L2)连接到所述反向器门(50)；

-第二连接部分(52b)，所述第二连接部分的第一端通过第三铰接式连接件(L3)连接到所述反向器门(50)的后端，并且所述第二连接部分的第二端通过第四铰接式连接件(L4)连接到所述二次流管道(24)的内壁(22)；

并且在于，所述反向器门(50)在其前端处通过允许此前端沿着所述叶栅(46)滑动并相对于所述叶栅枢转的第五连接件(L5)装配在所述叶栅上，所述第二铰接式连接件(L2)被安排在所述第三铰接式连接件(L3)与所述第五连接件(L5)之间，使得在从所述停用构型转变到所启用构型期间，所述第一和第二连接部分(52a，52b)的存在与所述致动器(42)的动作相组合同时引起：

-所述叶栅(46)朝短舱开口(70)移位，所述短舱开口由与所述叶栅(46)一起向后带动的所述短舱外部活动整流罩(28)让开；以及

-所述反向器门(50)相对于所述叶栅(46)组合移动，首先导致所述门(50)的前端沿着所述叶栅(46)向后移位，并且其次根据所述第五连接件(L5)导致该门枢转，以便引起所述门的后端插入到所述二次流管道(24)中。

2.根据权利要求1所述的反向器系统，其特征在于，在所述停用构型中，所述第一连接部分被容置在所述容纳部(60)中，并且在于，所述第二连接部分被部分地容置在此容纳部(60)中。

3.根据权利要求1或2所述的反向器系统，其特征在于，在所述停用构型中，所述第二连接部分(52b)的一部分被大致径向地安排在所述二次流管道(24)中，并且在于，在所述启用构型中，所述第二连接部分(52b)被局部地安排成基本上平行于所述二次流管道的内壁(22)。

4.根据权利要求1或2所述的反向器系统，其特征在于，所述第一连接部分(52a)采用整体为L的形式。

5.根据权利要求1或2所述的反向器系统，其特征在于，所述致动器包括铰接在所述叶栅(46)的前端上的致动器杆(43)。

6.根据权利要求1或2所述的反向器系统，其特征在于，所述第五连接件(L5)包括至少一个门导轨(62)和滚子，所述门导轨与所述叶栅成一体并且沿着所述叶栅延伸，所述滚子与此轨合作并且被装配在所述反向器门(50)的前端上。

7.根据权利要求1或2所述的反向器系统，其特征在于，所述容纳部(60)是短舱(30)的内部空间。

8.根据权利要求1或2所述的反向器系统，其特征在于，在其停用构型中，所述叶栅(46)和所述反向器门(50)基本上平行、并且各自至少部分地定位成与所述涡轮发动机的风扇壳体(8)在径向上相对。

9.根据权利要求1或2所述的反向器系统，其特征在于，所述反向器系统包括在所述涡轮发动机的切向方向上相邻的多个叶栅(46)，并且在于，每个叶栅(46)与反向器门(50)相关联。

10.根据权利要求9所述的反向器系统，其特征在于，所述叶栅(46)机械地彼此连接，使得致动器(42)的数量小于叶栅的数量。

11.根据权利要求3所述的反向器系统，其特征在于，所述第二连接部分(52b)的一部分被设计成通过所述涡轮发动机的中间壳体的臂(16)与二次空气流遮蔽开。

12.根据权利要求9所述的反向器系统，其特征在于，所述多个叶栅(46)形成围绕所述涡轮发动机的纵向轴线(6)在300°至360°的角扇区上延伸的叶栅组件。

13.一种双转子压气机式飞行器的涡轮发动机(1)，包括根据权利要求1-12中任一项所述的推力反向器系统(40)。

14.一种飞行器(100)，包括至少一个根据权利要求13所述的涡轮发动机(1)。