CN110023190A - 飞行器涡轮喷气发动机的短舱、以及包括这种短舱的推进单元和飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行器涡轮喷气发动机的短舱，该短舱(1)包括不具有下分叉的后部区段(4)，该后部区段包括推力反向器系统，该推力反向器系统包括可移动罩(20)，其特征在于，所述短舱包括引导系统，该引导系统包括可移动部分(30)和固定部分(32)，该可移动部分(30)平移地固定到可移动罩(20)以及与固定部分(32)配合，该固定部分(32)相对于短舱(1)固定，该引导系统设置在被称为"6点钟"位置的位置附近，该引导系统的固定部分(32)的长度大于或等于可移动部分(30)的长度的50％。

Description

飞行器涡轮喷气发动机的短舱、以及包括这种短舱的推进单 元和飞行器

技术领域

本发明涉及一种涡轮喷气发动机的短舱、装备有这种短舱的推进单元以及设置有这种推进单元的飞行器。

背景技术

飞行器通常由均容纳在短舱中的若干涡轮喷气发动机推进，每个短舱还容纳与其操作相关的一组辅助致动装置，以及确保当涡轮喷气发动机处于操作或停止时的各种功能。

民航飞机的短舱通常用于容纳双流式涡轮喷气发动机，该双流式涡轮喷气发动机适于通过旋转风扇的叶片产生热气流(也称为主气流)和冷气流(也称为副气流)，该冷气流通过形成在短舱的两个同心壁之间的环形通道(也称为流动路径)在涡轮喷气发动机外部循环。主气流和次气流在短舱的后部从涡轮喷气发动机中喷出。

-进气口，位于涡轮喷气发动机的上游；

-中间区段，用于围绕涡轮喷气发动机的风扇壳体；

-后部区段，包括内部结构和外部结构，所述内部结构用于围绕气体发生器，也就是说涡轮喷气发动机的燃烧室、高压压缩机和涡轮级(低压和高压)，所述外部结构与内部结构一起限定用于输送冷气流的次级流动路径，即可以使推力反向元件嵌入的后部区段；

-喷射喷嘴，其出口位于涡轮喷气发动机的下游。

推力反向元件允许在飞行器着陆期间通过将由涡轮喷气发动机产生的推力的主要部分向前重定向来提高其制动能力。在这个阶段，推力反向器通常阻挡冷流路径并将所述冷流朝向短舱的前部引导，从而产生加到飞行器的轮子的制动上的反推力。实施为实现这种冷流的重定向的装置根据推力反向器的类型而变化。一种常见的构造是被称为"叶栅推力反向器"的推力反向器的构造。在这种推力反向器类型中，后部的外罩是滑动型的。该滑动罩的向后平移允许露出将冷流路径与短舱的外部连通的推力反向器叶栅。滑动罩的平移还允许在风扇下游的冷流路径中布置阻挡襟翼。因此，通过阻挡襟翼和推力反向器叶栅的组合作用，将冷流朝向短舱的前部重定向。

如上所述，推力反向元件容纳在短舱的后部中。三种结构构造的类型主要是因后部区段而闻名的，即"C管道"、"D管道"和"O管道"结构。

在具有D形结构的短舱中，短舱的后部的内部结构和外部结构通过两个直径上相对的连接岛而彼此连接，该连接岛通常被称为分叉。因此，分叉形成分别在称为"十二点钟"位置(上分叉)和"六点钟"位置(下分叉)的位置的高度处穿过整个次级流动路径的结构。可以想到的是，"十二点钟"和"六点钟"位置通常由与表盘的类比来限定，其中短舱处于操作位置，也就是说位于机翼下方。因此，"十二点钟"位置位于短舱的钩接支柱的高度处，而"六点钟"位置对应于在直径上相对的位置。

在具有O形或C形结构的短舱中，后部区段构造成使得不需要下分叉(或下连接岛)。因此，外部固定结构可以通过单个分叉连接到内部固定结构，该单个分叉即为位于"十二点钟"位置的高度处的上分叉。这种构造在推进单元的效率方面体现出很大的增益，因为冷流路径在其下部不再如D形结构的情况中那样被阻挡。此外，O形或C形结构还允许质量方面的显著增加。

在O形或C形结构中，滑动罩或可移动罩通常安装在导轨上，该导轨设置在推进单元的悬挂支架(或支柱)的任一侧上。这些导轨可以直接设置在支架上，或者设置在当安装推进单元时固定到支架的中间元件上。可移动罩通常仅在这些导轨的高度处被引导和支撑，因此仅在接近"十二点钟"位置处被引导和支撑。此外，在O形结构中，滑动罩形成整体的单件结构。

为了解决各种限制(例如避免发动机重新吸入空气，避免将一部分推力朝向飞行器机身引导等)，确保冷流的重定向的叶栅的轮廓通常沿叶栅组的圆周是不均匀的。由此可见，叶栅所承受的与推力反向有关的横向作用力不是均匀分布的。这些横向作用力的总和是非零的，这产生了施加在叶栅组上并因此施加在推进单元上的横向力。该横向力产生推进单元的摇摆运动。这种不均匀的分布还产生推力反向器的不均匀变形，其在推力反向阶段期间是椭圆形的。在O或C形结构的情况下，这些不期望的变形和移动尤其构成了主要缺点。

从申请WO2016/116709中已知这些缺点的一种解决方案。这种解决方案在于在被称为"六点钟"位置的位置中提供互补的引导系统，这允许确保吸收短舱的下部中的横向力。在上述申请中描述的引导系统是"短"型的，也就是说，与由导轨确保的引导长度相比，被引导的元件的极限支撑点之间的间隙保持为相对较小。这种构造的目的在于在确保充分地吸收横向力的同时限制在可移动罩的引导中静态不确定性的风险。

然而，在所述申请中描述的装置不能正确地吸收一些作用力，尤其包括围绕短舱的竖直轴线和横向轴线的力矩，也就是说围绕垂直于短舱的纵向轴线的两个轴线的力矩。然而，这些作用力可能特别重要，特别是在某些推力反向器系统的操作降级的情况下，以及例如在可移动罩的致动器之一失效的情况下或在"三级锁(tertiary lock)保持"型事故的情况下。在第一种情况下，致动器的失效可能导致可移动罩在展开和缩回运动期间承受非常强的不对称作用力。在这种情况下，推力反向器系统所承受的围绕短舱的竖直轴线的力矩将特别大。在第二种情况下，位于"12点钟"位置的三级锁(通常称为TLS，代表"三级锁系统")不释放可移动罩。因此，可移动罩仅在短舱的上部中被保持在缩回位置中，并因此相对于其所承受的空气动力悬出。在该第二种情况下，推力反向器系统所承受的围绕短舱的横向轴线的力矩将特别大。

发明内容

本发明提出通过能够适当地吸收滑动罩和短舱的下部中的推力反向器叶栅受到的所有力来解决现有技术的缺点。

为此，本发明涉及一种飞行器涡轮喷气发动机的短舱，该短舱包括不具有下分叉的后部区段，该后部区段包括推力反向器系统，该推力反向器系统包括可移动罩，该短舱的特征在于，其包括引导系统，该引导系统包括可移动部分和固定部分，该可移动部分平移地固定到可移动罩并与固定部分配合，该固定部分相对于短舱固定，该引导系统设置在被称为"6点钟"位置的位置附近，该引导系统的固定部分的长度大于或等于可移动部分的长度的50％。

因此，通过提供如上文所限定的引导系统，执行了"长"型的六点钟引导，这允许确保吸收短舱的下部中的所有横向力，包括围绕短舱的横向轴线和竖直轴线(在图中分别为y轴线和z轴线)的力矩。由于这种构造，当推力反向器系统处于展开位置时，在"O管道"或"C管道"型的短舱中产生的寄生变形和运动被显著地限制，甚至被抑制。此外，当推力反向器系统将遇到诸如致动器故障或"三级锁保持"型事故的事故时，围绕与短舱的纵向轴线x正交的轴线y、z的力矩将被正确地吸收，这与申请WO2016/116709的短舱的情况不同。此外，根据本发明的引导系统简单地集成在短舱中，因为引导系统的可移动部分有利地插入以代替实心叶栅，例如通常定位在六点钟位置处的实心叶栅(通常称为"锁闭")。

在一个实施例中，引导系统的固定部分的长度大于或等于可移动部分的长度的80％。

在一个实施例中，固定部分形成与可移动部分配合的轨道，可移动部分形成导路并包括能够容纳固定部分的腔。

在一个实施例中，固定部分固定到外周框架，该外周框架用于紧固到涡轮喷气发动机的风扇壳体，和/或该固定部分用于直接紧固到风扇壳体。

在一个实施例中，固定部分包括至少两个紧固点。

在一个实施例中，推力反向器系统包括推力反向器叶栅，特别是滑动推力反向器叶栅。

在一个实施例中，推力反向器叶栅是滑动型的，可移动部分的前端固定到前外周框架，前外周框架固定到推力反向器叶栅。

在一个实施例中，可移动部分设置在两个推力反向器叶栅之间。

在一个实施例中，可移动部分设置在通常由被称为实体叶栅的叶栅所占据的位置处。

在一个实施例中，可移动部分固定到前外周框架。

在一个实施例中，可移动部分的后端固定到可移动罩的外周框架。

在一个实施例中，可移动部分通过固定到可移动罩的梁延伸。

本发明还涉及一种包括双流式涡轮喷气发动机的飞行器推进单元，该推进单元包括如上文所限定的短舱。

最后，本发明涉及一种包括至少一个如上文所限定的推进单元的飞行器，该推进单元由支架支撑，该飞行器包括用于引导短舱的可移动罩的轨道，该用于引导的轨道被紧固在支架上，或者被紧固在固定到支架和/或涡轮喷气发动机的结构上。

附图说明

通过参考附图阅读以下详细描述将更好地理解本发明，其中：

图1a和1b示出了根据本发明的短舱，所述短舱分别处于"正向喷射"和"反向喷射"构造；

图2a和2b示出了图1a和1b的短舱的局部视图，示出了后部区段，其中推力反向器系统分别处于缩回位置和展开位置；

图3a和3b分别是图2a和2b的详细视图；

图4a和4b是图1a和1b的短舱的局部视图，推力反向器系统分别处于缩回和展开位置；

图5示出了根据本发明的涡轮喷气发动机的局部视图，示出了引导系统的固定部分的实施例，所述固定部分紧固在涡轮喷气发动机的风扇壳体上。

具体实施方式

图1a和1b示出了根据本发明的短舱1的视图。其通常包括空气入口2、中间区段3以及后部区段4。在图1a中，单独示出了短舱1，而在图1b中，示出了安装在支架5(也称为"反应堆支柱")上的短舱1。此外，图1a示出了处于"正向喷射"构造的短舱，也就是说，其中推力反向器系统处于缩回位置，而图1b示出了处于"反向喷射"构造的短舱，也就是说，其中推力反向器系统处于展开位置。因此，图1b中示出了后部区段4的可移动罩20处于缩回位置，从而露出了一组推力反向器叶栅22。在该示例中，可移动罩20的运动通过设置在支架5的任一侧上的轨道50支持和引导。

在该示例中，短舱的结构是"O管道"型，因此不包括冷流路径的下部中的分叉(或连接岛)。应当注意，本发明也可应用于具有C形结构的短舱。

图2a和2b示出了图1a和1b的短舱的后部区段的一部分，具体示出了分别处于缩回位置和展开位置的推力反向器系统的部件。

推力反向器系统包括可移动罩20(在该示例中为单件式)，其形成短舱的后部区段的外表面。可移动罩20(在该示例中经由轨道50)可滑动地安装，固定到支撑推进单元(即由涡轮喷气发动机和相关的短舱形成的组件)的支架5。推力反向器系统进一步包括推力反向器叶栅22，在示例中为滑动叶栅，以及可旋转地移动的阻挡襟翼24。推力反向器系统包括致动器25，特别是机电致动器，其允许使得可移动罩在其缩回位置(图2a)和其展开位置(图2b)之间滑动，反之亦然。

当推力反向器系统缩回时(图2a)：

-可移动罩20处于缩回位置，其对应于向前位置，在该向前位置中可移动罩20确保与短舱的中间区段的空气动力学连续性；

-阻挡襟翼24处于缩回位置，在该位置它们不阻挡冷流路径；

-推力反向器叶栅22处于缩回(或向前)位置，在该位置，它们围绕涡轮喷气发动机的风扇壳体布置。

当推力反向器系统展开时(图2b)：

-可移动罩处于展开位置，其对应于向后位置，在该位置中可移动罩露出处于它们的向后位置的推力反向器叶栅22；

-阻挡襟翼24处于展开位置，在该位置中它们至少部分地阻挡冷流路径；

-推力反向器叶栅22处于展开(或向后)位置，在该位置，它们被布置在涡轮喷气发动机的风扇壳体的后部，以及在该位置，它们将冷流朝向短舱的外部和前方重定向。

应当注意，在该示例中，推力反向器叶栅22由滑动叶栅组成，这些滑动叶栅平移地连接到可移动罩20，以及推力反向器叶栅22相对于可移动罩20的相对位置在推力反向器系统的展开或缩回期间不改变。

推力反向器叶栅22固定到前外周框架26。设置了几个壳体28以用于推力反向器系统的致动器。这些壳体28(在图中的示例中为四个)设置在一些推力反向器叶栅22之间。

在"六点钟"位置(或接近该位置)中，设置了引导系统，其包括平移地固定到可移动罩20的可移动部分30，以及固定部分32，其固定到短舱的固定部分和/或固定到与短舱相关联的涡轮喷气发动机。

有利地，可移动部分30设置在通常由被称为实心叶栅(通常称为"锁闭")的叶栅所占据的位置处，这种实心叶栅设置成防止使冷流向下重定向。因此，引导系统的可移动部分30有利地在叶栅22的前外周框架26的后部处设置在两个推力反向器叶栅22之间。

根据本发明，引导系统的可移动部分30相对于可移动罩20(因此，在该示例中，以及相对于推力反向器叶栅22)固定，在该示例中其紧固到前外周框架26。可移动部分30形成与形成导轨的固定部分32配合的导路。引导系统的固定部分32相对于短舱和推进单元的不可移动元件固定。在该示例中，固定部分32用于紧固到与短舱相关联的涡轮喷气发动机的风扇壳体。如图2a和2b所示，引导系统的固定部分32和可移动部分30的相对位置与可移动罩20的位置有关，因此与推力反向器叶栅22的位置有关。该相对位置具有两个极限，其对应于推力反向器系统的缩回和展开位置。这两个极限位置在图3a、4a(推力反向器缩回)和图3b、4b(推力反向器展开)中更好地示出。这些图显示了根据本发明，(在可移动罩20的向前位置中)接合在可移动部分中的固定部分32(或轨道)的长度大于或等于可移动部分30(或导路)的长度的50％(以及优选地大于或等于60％，以及甚至更优选地大于或等于80％)，从而允许确保长类型的引导。在该示例中，固定部分32的长度等于(或接近)可移动部分30的长度。有利地，可移动部分30的长度大于可移动罩的行程。因此，当可移动罩处于向后位置时，固定部分的一部分保持接合在可移动部分中。在这种情况下，有利的是，可以限制在可移动罩的向后位置中保持接合的部分的长度，例如，所述长度小于或等于可移动部分的长度的20％。因此，当可移动罩处于向后位置(反向喷射位置)中时"短"引导的优点将与当可移动罩处于向前位置(正向喷射位置)中时"长"引导的优点相结合。

如具体在图3a、3b和4a、4b中所示的，引导系统的可移动部分30包括主体300，该主体300具有前部302和后部304，前部302设置成例如通过拼接紧固到前外周框架26，后部304设置成例如通过铆接和/或拼接紧固到可移动罩20。在该示例中，可移动部分30固定到可移动罩20的外周框架202。引导系统30包括纵向空腔，其成形为容纳固定部分32。

图5示出了将固定部分32紧固在涡轮喷气发动机的风扇壳体320上的示例，其中该组件是从侧面观察的。在该示例中，固定部分32包括两个边远的紧固部分。第一紧固部分或前紧固部分322允许将固定部分32直接紧固到风扇壳体320，更具体地紧固到风扇壳体的紧固凸缘。第二紧固部分或后紧固部分324允许将固定部分32紧固到中间壳体外壳34，中间壳体外壳34本身紧固到风扇壳体320。有利地，后紧固部分324将与固定部分32一体地以单件制成，而前紧固部分322将被附接。

在未示出的变型中，引导系统的可移动部分可以在其后部的高度处具有以固定到可移动罩20的梁的形式延伸的延伸部。因此，通过该延伸部，引导系统的可移动部分将被牢固地紧固到可移动罩20，以及将参与其刚性。

在未示出的变型中，可以设置成，引导系统的可移动部分形成导轨，而固定部分32形成与导轨配合的导路。

尽管已经参考特定实施例描述了本发明，但是显然本发明不限于此，以及本发明包括所述装置的所有技术等同物及其组合。

Claims (15)

1.一种飞行器涡轮喷气发动机的短舱，所述短舱(1)包括不具有下分叉的后部区段(4)，所述后部区段包括推力反向器系统，所述推力反向器系统包括可移动罩(20)，其特征在于，所述短舱包括引导系统，所述引导系统包括可移动部分(30)和固定部分(32)，所述可移动部分(30)平移地固定至所述可移动罩(20)并与所述固定部分(32)配合，所述固定部分(32)相对于所述短舱(1)固定，所述引导系统设置在被称为"6点钟"位置的位置附近，所述引导系统的固定部分(32)的长度大于或等于所述可移动部分(30)的长度的50％。

2.根据权利要求1所述的短舱，其中所述引导系统的固定部分(32)的长度大于或等于所述可移动部分(30)的长度的80％。

3.根据权利要求1或2所述的短舱，其中所述固定部分(32)形成与所述可移动部分(30)配合的轨道，所述可移动部分(30)形成导路并包括适于容纳所述固定部分(32)的腔。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的短舱，其中所述固定部分(32)固定到外周框架(34)，所述外周框架(34)用于被紧固到涡轮喷气发动机的风扇壳体，和/或所述固定部分(32)用于被直接紧固到风扇壳体。

5.根据上一权利要求所述的短舱，其中所述固定部分(32)包括至少两个紧固点。

6.根据前述权利要求中任一项所述的短舱，其中所述推力反向器系统包括推力反向器叶栅，特别是滑动推力反向器叶栅(22)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的短舱，其中所述推力反向器叶栅(22)是滑动型的，所述可移动部分(30)的前端(302)固定到前外周框架(26)，所述前外周框架(26)固定到所述推力反向器叶栅(22)。

8.根据权利要求6或7所述的短舱，其中所述可移动部分(30)设置在两个推力反向器叶栅(22)之间。

9.根据上一权利要求所述的短舱，其中所述可移动部分(30)设置在通常由被称为实心叶栅的叶栅所占据的位置处。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的短舱，其中所述可移动部分(30)固定到所述前外周框架(26)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的短舱，其中所述可移动部分(30)的后端(304)固定到所述可移动罩(20)的外周框架(202)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的短舱，其中所述可移动部分(30)通过固定到所述可移动罩(20)的梁延伸。

13.一种飞行器推进单元，包括双流式涡轮喷气发动机，所述推进单元包括根据前述权利要求中任一项所述的短舱(1)。

14.根据上一权利要求所述的推进单元，其中所述固定部分(32)被紧固到风扇壳体。

15.一种飞行器，包括至少一个根据权利要求13或14所述的推进单元，所述推进单元由支架(5)支撑，所述飞行器包括用于引导所述短舱的可移动罩的轨道，所述用于引导的轨道被紧固在所述支架(5)上，或紧固在固定到所述支架和/或所述涡轮喷气发动机的结构上。