CN109312690B - 可变截面喷嘴中的襟翼之间连接的加强 - Google Patents

可变截面喷嘴中的襟翼之间连接的加强 Download PDF

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Abstract

一种可变截面喷嘴(100)，其包括喷射壳体(101)和在喷射壳体下游成环设置的多个内襟翼(110)。每个内襟翼均通过可移动杆(210，220)连接到喷射壳体，所述可移动杆以可枢转的方式安装到喷射壳体(101)的下游端(101a)。每个杆均可在第一位置与第二位置之间移动，在该第一位置，内襟翼(110)处于高位置，在该第二位置，内襟翼处于翻转位置。该喷嘴还包括多个用于传递移动的刚性部件(230)，所述刚性部件围绕喷射壳体(101)沿着周向分布。每个用于传递移动的刚性部件(230)均通过连杆(240，241)连接到两个相邻的杆(210，220)上。每个用于传递移动的刚性部件还连接到一控制气缸(250)。每个用于传递移动的刚性部件(230)均能够在其所连接的所述控制气缸(250)的作用下沿着与喷嘴(100)的轴向方向(XX')对应的方向(D230)移动，以在第一位置与第二位置之间移动相邻的杆。

Description

可变截面喷嘴中的襟翼之间连接的加强
技术领域
本发明涉及安装有可变截面喷嘴的航空发动机，更具体地涉及能够将致动运动传递到每个襟翼的连接。
背景技术
文献US 7 533 533描述了一种可变截面喷嘴，所述可变截面喷嘴具有多个内襟翼或“热襟翼”，所述内襟翼或“热襟翼”引导发动机的主要空气流或主空气流。内襟翼由控制杆致动，以根据喷嘴仅仅是会聚喷嘴还是会聚喷嘴和发散喷嘴来改变来自涡轮发动机(即喷射部分)的主要流的轮廓。
在文献US 7 533 533中，仅每隔一个内襟翼由一连接到襟翼的控制杆的致动器直接控制。与安装有致动器的襟翼相邻的襟翼由连接U形夹驱动地连接，该连接U形夹将致动器产生的一小部分力传递到连接的襟翼。
尽管该解决方案通过最小化喷嘴中的致动器的数量使得可变截面喷嘴的重量更轻，但是这导致喷嘴的机械负载不对称。机械力的水平和紧固在喷嘴的喷射壳体上的襟翼控制杆部分上的那些力的方向根据杆是否安装有致动器而不同。没有致动器的杆以比具有致动器的杆的控制更不刚性的方式被控制，这导致连接的襟翼的角位置的偏移。为此目的，必须在连接的襟翼上执行预加载，以补偿该偏移。
这种机械不平衡导致喷嘴中的高水平的静态不确定性，导致切向加载的连接，以及导致杆控制装置的运动部件的高水平磨损。
因此，需要使机械力能够以平衡且同步的方式传递到喷嘴的每个襟翼，而不会显著增加喷嘴的总重量。
发明内容
为此，本发明提供了一种可变截面喷嘴，所述可变截面喷嘴包括喷射壳体和在一在喷射壳体下游成设置成一圈的多个内襟翼，每个内襟翼通过可枢转地安装到喷射壳体的下游端的可移动杆连接到喷射壳体，每个杆可在第一位置与第二位置之间移动，在该第一位置，襟翼处于高位置，在该第二位置，襟翼处于向下折叠位置，该喷嘴还包括多个刚性运动传递部件，所述刚性运动传递部件围绕喷射壳体沿着周向分布，每个刚性运动传递部件均通过第一连杆和第二连杆分别连接到相邻杆，每个刚性运动传递部件还连接到控制致动器，每个刚性运动传递部件适合于在该刚性运动传递部件以这种方式连接到其的控制致动器的作用下沿一对应于喷嘴的轴向方向移动，以使相邻的杆在第一位置与第二位置之间移动；其特征在于，每个刚性运动传递部件连接到导向滑架，所述导向滑架可滑动地安装在相应滑道中，每个滑道沿着一与喷嘴的轴向方向相对应的方向紧固在杆的上游处的喷射壳体上，每个滑道均与控制致动器轴向对齐，或者，其特征在于，每个刚性运动传递部件连接到两个导向滑架，每个导向滑架均可滑动地安装在相应的滑道中，每个滑道均沿着一与喷嘴的轴向方向对应的方向紧固在每个杆的上游的喷射壳体，滑道相对于每个控制致动器沿着圆周方向偏移。
通过刚性运动传递部件，可以加强两个相邻杆之间的连接，并且以平衡和同步的方式将来自单个致动器的运动力传递到这两个杆。这改善了传递到襟翼的力的平衡，并且还改善了襟翼可能受到的力的吸收，但是没有增加致动器的数量，从而使得可以保持喷嘴的令人满意的总重量。
而且，由于刚性运动传递部件在机械上相互独立，因此襟翼控制装置整体具有良好的柔韧性，这是有利的，特别是在喷嘴中的热膨胀过程中。
根据一特定特征，每个刚性运动传递部件均通过相应的第一铰接连接件和第二铰接连接件连接到第一连杆和第二连杆。
根据另一特定特征，第一铰接连接件包括第一铰链块，所述第一铰链块接纳在刚性运动传递部件的第一端处的一凹槽中，第一U形夹将第一铰链块连接到第一连杆，周向间隙存在于第一铰链块与凹槽的边缘，所述边缘沿着喷嘴的圆周方向位于外侧，第二铰接连接件包括第二铰链块，所述第二铰链块接纳在刚性运动传递部件分的第二端处的凹槽中，第二U形夹将第二铰链块连接到第二连杆，周向间隙存在在第二铰链块与凹槽的边缘之间，所述边缘沿着喷嘴的圆周方向在外侧。
这种用于铰接连接件的结构补偿了喷射壳体的切向膨胀，而不会妨碍由每个致动器传递到襟翼的运动力的传递。这降低了襟翼控制装置的静态不确定性。
本发明还提供一种航空发动机，该航空发动机包括安装有本发明的可变截面喷嘴的后主体。
本发明还提供了一种飞机，所述飞机具有至少一个本发明的发动机。
附图说明
通过阅读由非限制性指示并参考附图给出的以下描述，可以更好地理解本发明，其中：
-图1和2是示出根据本发明实施例的可变截面喷嘴的局部立体图；
-图3是图1和2的可变截面喷嘴的分解立体图；
-图3和4是示出根据本发明另一个实施例的可变截面喷嘴的局部立体图；以及
-图5是图3和4的可变截面喷嘴的分解立体图。
具体实施方式
图1至3示出了本发明的一实施例中的可变截面喷嘴100。喷嘴100包括一连串的可动的内襟翼或“热”襟翼110，和连接到两个相邻内襟翼110的控制装置200，控制装置200紧固在喷嘴100的喷射壳体101上。密封板120紧固在内襟翼之间。由于图1和图2是喷嘴100的局部视图，因此，在这些图中仅示出了两个相邻的内襟翼110和一个控制装置200。当然，喷嘴由一圈带有多个控制装置200的内襟翼110构成，所述控制装置200以环形的方式围绕喷射壳体101的外壁分布。
每个内襟翼110均通过控制装置200的可移动的杆210或220连接到喷射壳体101，每个杆均可枢转地安装到喷射壳体101的下游端101a。每个内襟翼110可在第一位置与第二位置之间移动，在该第一位置，襟翼处于高位(图1)，在该第二位置，襟翼处于向下折叠位置(图2)。更确切地说，每个控制装置200均具有两个可移动的杆210和220，它们的自由端211和221分别紧固到两个相邻的内襟翼110上。杆210可围绕一销212移动，销212经由臂102和103紧固到喷射壳体上。同样，杆220可围绕一销222移动，所述销222经由臂104和105紧固到喷射壳体上。可以设想使杆210和220能够枢转的其他系统。
控制装置200还具有刚性运动传递部件230，该刚性运动传递部件230分别经由第一连杆240和第二连杆241连接到两个相邻的可移动的杆210和220上。刚性运动传递部件230也在其中心部分被连接到控制致动器250的杆251上，所述控制致动器250紧固在杆210和220上游的喷射壳体上。每个刚性运动传递部件230均适于在其所连接的控制致动器250的作用下沿着对应于喷嘴的轴向方向的方向D230双向移动，以将相邻的杆210和220在内襟翼110的第一位置与第二位置之间移动(图1和2)。
在当前描述的例子中，每个刚性运动传递部件230均连接到一引导滑架260上，所述引导滑架260可滑动地安装在滑道270中，滑道270沿着对应于喷嘴的轴向方向的方向D230紧固到杆210和220的上游的喷射壳体101上。滑道270与控制致动器250轴向对齐。
如图3中所具体示出的那样，刚性运动传递部件230具有第一端231和第二端232，每个端均包括各自的凹槽2310或2320。第一铰链块280在第一端231处容纳在凹槽2310中，块280连接到第一连接U形夹281。连接U形夹281安装在第一端2810处，以经由销282在块280上枢转，所述销282沿着一相对于喷嘴100的轴线XX'是径向的方向延伸。第一连接U形夹281还在其第二端2811处连接到第一连杆240的第一端2400，以围绕销283枢转，所述销283沿着喷嘴的圆周方向延伸。因此，第一铰链块280和第一连接U形夹281在刚性运动传递部件230的第一端231与第一连杆240之间形成第一铰接连接件。同样，第二铰链块290在第二端232处容纳在凹槽2320中。块290连接到第二连接U形夹291。该连接U形夹291经由销292在第一端2910处可枢转地安装到块290，所述销292沿着相对于喷嘴100的轴线XX’是径向的方向延伸。第二连接U形夹291还通过销293在其第二端2911处可枢转地连接到第二连杆241的第一端2410，所述销293沿着喷嘴的圆周方向延伸。因此，第二铰链块290和第二连接U形夹291在刚性运动传递部件230的第二端232与第二连杆241之间形成第二铰接连接件。
圆周间隙J280(图1)存在于第一铰链块280与凹槽2310的沿着喷嘴100的圆周方向位于外侧的边缘2310a之间，周向间隙J290(图2)存在于第二铰链块290与凹槽2320的沿着喷嘴100的圆周方向位于外侧的边缘2320a之间。
第一连杆240的第二端2401通过销213可枢转地连接到第一可移动杆210，所述销213沿着喷嘴100的圆周方向延伸，而第二连杆241的第二端2411通过销223可枢转地连接到第二可移动杆220，所述销223沿喷嘴100的圆周方向延伸。
这样，控制致动器250的杆251朝向喷射壳体110的端部110a(沿着双向方向D230)的运动使得可移动杆210和220绕它们各自的枢轴销212和222朝向喷射壳体内侧枢转。由于杆210和220的自由端211和221分别紧固到两个相邻的内襟翼110，因此内襟翼110朝向第二位置下降，在该第二位置，襟翼处于向内折叠位置(图2)。
同样，控制致动器250的杆251远离喷射壳体110的端部110a(两个方向D230)的运动使得可移动杆210和220绕它们相应的枢轴销212和222朝向喷射壳体的外侧枢转。由于杆210和220的自由端211和221分别紧固在两个相邻的内襟翼110上，因此内襟翼110然后朝向其中襟翼处于高位置的第一位置升高(图1)。
图4和图6示出了本发明另一实施例中的可变截面喷嘴300，所述喷嘴300与上述喷嘴100的不同之处在于，每个控制装置均具有两个导向滑架，每个导向滑架均可滑动地安装在相应的滑道中。
更确切地说，喷嘴300包括一连串可移动的内襟翼或“热”襟翼310，和连接到两个相邻内襟翼310的控制装置400，控制装置400紧固在喷嘴300的喷射壳体301上。密封板320紧固在内襟翼之间。由于图4和图5是喷嘴300的局部视图，因此在图中仅示出了两个相邻的内襟翼310和一个控制装置400。自然，该喷嘴由一圈内襟翼310构成，多个控制装置400以环形方式分布在喷射壳体301的外壁上。
每个内襟翼310均通过控制装置400的可移动杆410或420连接到喷射壳体301，每个杆均可枢转地安装到喷射壳体301的下游端301a。每个内襟翼310可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，襟翼处于高位置(图4)，在所述第二位置，襟翼处于向下折叠位置(图5)。更确切地说，每个控制装置400均具有两个可移动的杆410和420，它们的自由端411和421分别紧固到两个相邻的内襟翼310上。杆410可绕经由臂302和303紧固到喷射壳体上的销412移动。同样，杆420可绕经由臂304和305紧固在喷射壳体上的销422移动。可以设想使杆310和320能够枢转的其他系统。
控制装置400还具有刚性运动传递部件430，所述刚性运动传递部件430分别经由第一连杆440和经由第二连杆441连接到两个相邻的可移动杆410和420上。刚性运动传递部件430也在其中心部分连接到控制致动器450的紧固在杆410和420上游的喷射壳体上的杆451上。每个刚性运动传递部件430均适于在刚性运动传递部件430被连接到其上的控制致动器450的作用下沿着对应于喷嘴轴向的方向D430双向移动，以使相邻的杆410和420在内襟翼310的第一位置与第二位置之间移动(图4和5)。
如图6中所具体示出的那样，刚性运动传递部件430具有第一端431和第二端432，每个端均包括各自的凹槽4310或4320。第一铰链块480在第一端431处容纳在凹槽4310中，块480连接到第一连接U形夹481。该连接U形夹481安装在第一端4810处，以通过沿着相对于喷嘴300的轴线XX'是径向的方向延伸的销482在块480上枢转。第一连接U形夹481也在其第二端4811处连接到第一连杆440的第一端4400，以围绕沿着喷嘴的圆周方向延伸的销483枢转。因此，第一铰链块480和第一连接U形夹481在刚性运动传递部件430的第一端431与第一连杆440之间形成一第一铰接连接件。
在当前描述的例子中，第一连接U形夹481包括引导滑架460，所述引导滑架460可滑动地安装在第一滑道470中，所述第一滑道470沿着对应于喷嘴轴向的方向D430在第一杆410的上游紧固到喷射壳体301上。第一滑道470与第一连杆440轴向对齐。
同样，第二铰链块490在第一端432中容纳在凹槽4320中，块490连接到第二连接U形夹491。在第一端4910处，连接U形夹491经由沿着相对于喷嘴300的轴线XX'的径向方向延伸的销492可枢转地安装到块490上。在其第二端4911处，第二连接U形夹491连接到第二连杆441的第一端4410，以围绕沿喷嘴的圆周方向延伸的销493枢转。因此，第二铰链块490和第二连接U形件491在刚性运动传递部件430的第二端432与第二连杆441之间形成第二铰接连接件。
在当前描述的例子中，第二连接U形夹491包括导向滑架461，该导向滑架461可滑动地安装在第二滑道471中，该第二滑道471沿着对应于喷嘴的轴向的方向D430紧固在第二杆410上游的喷射壳体301上。第二滑道471与第二连杆440轴向对齐。
周向间隙J480存在于第一铰链块480与凹槽4310的沿着喷嘴300的圆周方向位于外侧的边缘4310a之间，周向间隙J490存在于第二铰链块490与凹槽4320的沿着喷嘴300的圆周方向位于外侧的边缘4320a之间。
第一连杆440的第二端4401经由沿着喷嘴300的圆周方向延伸的销413可枢转地连接到第一可移动杆410上，而第二连杆441的第二端4411通过沿着喷嘴300的圆周方向延伸的销423可枢转地连接到第二可移动杆420。
因此，控制致动器450的杆451朝向喷射壳体310的端部310a(沿着双向方向D430)的运动使得可移动杆410和440围绕它们各自的枢轴销412和422朝向喷射壳体310的内侧枢转。由于杆410和420的自由端411和421分别紧固到两个相邻的内襟翼310，因此然后内襟翼310朝向其中襟翼处于向下折叠的位置的第二位置下降(图5)。
同样，控制致动器450的杆451远离喷射壳体310的端部310a(双向方向D430)的运动使得可移动杆410和420围绕它们各自的枢轴销412和422朝向喷射壳体310的外侧枢转。由于杆410和420的自由端411和421分别紧固到两个相邻的内襟翼310上，因此内襟翼310然后朝向其中襟翼处于高位置的第二位置上升(图4)。

Claims (5)

1.一种可变截面喷嘴(100)，所述可变截面喷嘴(100)包括喷射壳体(101)和在所述喷射壳体下游成环设置的多个内襟翼(110)，每个所述内襟翼均通过一可移动的杆(210；220)连接到所述喷射壳体，所述可移动的杆(210；220)可枢转地安装到所述喷射壳体(101)的下游端(101a)，每个所述杆可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述内襟翼(110)处于高位置，在所述第二位置，所述内襟翼处于向下折叠位置，所述喷嘴还包括多个刚性运动传递部件(230)，所述刚性运动传递部件(230)围绕所述喷射壳体(101)沿着周向分布，每个所述刚性运动传递部件(230)均通过第一连杆和第二连杆(240，241)分别连接到两个相邻的杆(210，220)上，每个所述刚性运动传递部件还连接到一控制致动器(250)上，每个所述刚性运动传递部件(230)均适于在其所连接的所述控制致动器(250)的作用下沿着对应于所述喷嘴(100)的轴向方向(XX')的方向(D230)移动，以在所述第一位置与所述第二位置之间移动相邻的所述杆；其特征在于，每个所述刚性运动传递部件(230)均连接到一导向滑架(260)上，所述导向滑架(260)可滑动地安装在相应的滑道(270)中，每个所述滑道均沿着与所述喷嘴(100)的轴向方向(XX')对应的方向紧固在所述杆(210，220)上游的所述喷射壳体(101)上，每个所述滑道(270)均与一控制致动器(250)轴向对齐，或者，每个所述刚性运动传递部件(430)均连接到两个导向滑架(460，461)上，每个所述导向滑架均可滑动地安装在相应的滑道(470；471)中，每个所述滑道均沿着与所述喷嘴的轴向方向(XX')对应的方向紧固在每个所述杆(410；420)上游的所述喷射壳体(101)上，所述滑道相对于每个所述控制致动器(250)沿着圆周方向偏移。
2.根据权利要求1所述的喷嘴，其中每个所述刚性运动传递部件(230)均通过各自的第一铰接连接件和第二铰接连接件连接到所述第一连杆(240)和所述第二连杆(241)上。
3.根据权利要求2所述的喷嘴，其中所述第一铰接连接件包括第一铰链块(280)，所述第一铰链块(280)容纳在位于所述刚性运动传递部件(230)的第一端(231)处的凹槽(2310)中，一第一U形夹(281)将所述第一铰链块(280)连接到所述第一连杆(240)，周向间隙(J280)存在于所述第一铰链块(280)与所述凹槽(2310)的沿着所述喷嘴(100)的圆周方向位于外侧的边缘(2310a)之间，其中所述第二铰接连接件包括第二铰链块(290)，所述第二铰链块(290)容纳在存在于所述刚性运动传递部件(230)的第二端(232)处的一凹槽(2320)中，一第二U形夹(291)将所述第二铰链块(290)连接到所述第二连杆(241)，周向间隙(J290)存在于所述第二铰链块(290)与所述凹槽(2320)的沿着所述喷嘴的圆周方向位于外侧的边缘(2320a)之间。
4.一种航空发动机，所述航空发动机包括一后主体，所述后主体安装有根据权利要求1至3中任一项所述的可变截面喷嘴(100)。
5.一种飞机，所述飞机包括至少一个根据权利要求4所述的发动机。
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