CN110116814A - 短舱和双流式涡轮喷气发动机及飞行器 - Google Patents

短舱和双流式涡轮喷气发动机及飞行器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种短舱和双流式涡轮喷气发动机及飞行器，短舱包括：结构体；固定整流罩；整流罩，其在所述结构体上可平移移动；窗口，其在辅助喷管与短舱的外部之间开放、并且由固定整流罩和活动整流罩界定；可旋转移动的外部推力反向门；以及驱动机构。其包括：单个动力缸，其被安排在中间平面的水平高度处、并且具有安装成铰接在结构体上的第一末端；轴件，动力缸的第二末端安装成铰接在轴件上；第一轭式联结器，其紧固至所述外部推力反向门、并且在轴件上自由旋转；以及第二轭式联结器，其紧固至活动整流罩，第二轭式联结器的两个侧面中的每一个侧面都具有凹槽，轴件被安装成在凹槽中的每个凹槽中与中间平面平行地滑动。

Description

短舱和双流式涡轮喷气发动机及飞行器
技术领域
本发明涉及一种双流式涡轮喷气发动机的包括至少一个外部推力反向门的短舱、一种包括这种短舱和发动机的双流式涡轮喷气发动机、以及一种包括至少一个这种双流式涡轮喷气发动机的飞行器。
背景技术
飞行器包括机身，机身每一侧固定有机翼。在每个机翼下方，悬置有至少一个双流式涡轮喷气发动机。每个双流式涡轮喷气发动机经由吊挂架固定在机翼下方，该吊挂架固定在机翼的结构体与双流式涡轮喷气发动机的结构体之间。
双流式涡轮喷气发动机包括发动机和围绕发动机固定的短舱。
短舱包括至少一个推力反向门，该至少一个推力反向门位于该短舱的结构体上、在关闭位置与打开位置之间可旋转移动，在该关闭位置，该至少一个推力反向门与短舱的外表面续接，在该打开位置，该至少一个推力反向门打开该短舱的壁中的窗口以将二次流的空气向外排出。
因此，在打开位置，推力反向门使二次流的一部分向外转向穿过窗口。
尽管这样的推力反向门的机构完全满足需求，但仍期望找到不同的机构。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种包括具有不同的打开机构的至少一个外部推力反向门的短舱。
为此目的，提出了一种用于双流式涡轮喷气发动机的短舱，所述短舱包括：
-结构体，
-固定整流罩，所述固定整流罩固定地安装在所述结构体上，
-活动整流罩，所述活动整流罩被安装成在所述结构体上沿平移方向在合拢位置与开放位置之间可平移移动，在所述合拢位置，所述活动整流罩靠近所述固定整流罩，在所述开放位置，所述活动整流罩向后远离所述固定整流罩，
-窗口，所述窗口在上游由所述固定整流罩界定并且在下游由所述活动整流罩界定，所述窗口在二次流的喷管与所述短舱的外部之间开放，
-外部推力反向门，所述外部推力门具有中间平面、并且被安装成在所述结构体上在关闭位置与打开位置之间可绕第一旋转轴线旋转移动，在所述关闭位置，所述外部推力门阻挡所述窗口，在所述打开位置，所述外部推力门不阻挡所述窗口，以及
-驱动机构，所述驱动机构被提供成使所述外部推力反向门从所述关闭位置到所述打开位置的转变与所述活动整流罩从所述合拢位置到所述开放位置的转变相协同，并且反之亦然，所述驱动机构包括：
-单个动力缸，所述单个动力缸被安排在所述中间平面的水平高度处、具有安装成铰接在所述结构体上的第一末端，
-轴件，所述轴件所具有的、称为第三旋转轴线的轴线与所述第一旋转轴线平行、并且与其相距一定距离，并且其中，所述动力缸的第二末端安装成铰接在所述轴件上，
-第一轭式联结器，所述第一轭式联结器紧固至所述外部推力反向门、并且安装成在所述轴件上绕所述第三旋转轴线自由旋转，以及
-第二轭式联结器，所述第二轭式联结器紧固至所述活动整流罩，并且其中，所述第二轭式联结器的两个侧面中的每一个侧面都具有凹槽，所述轴件被安装成在所述凹槽中的每个凹槽中与所述中间平面平行地滑动。
有利地，对于每个凹槽，所述轴件支承在所述凹槽中滚动的轮。
有利地，所述外部推力反向门在其中间平面的水平高度处具有空隙，在所述外部推力反向门处于关闭位置时所述动力缸容置在所述空隙中。
有利地，所述短舱包括阻挡装置，所述阻挡装置被安排成防止所述外部推力反向门超出最大开放位置。
有利地，所述短舱包括内部推力反向门，所述内部推力反向门相对于所述外部推力反向门被安排在所述短舱内、并且被安装成在所述结构体上在缩回位置与启用位置之间可绕第二旋转轴线旋转移动，在所述缩回位置，所述内部推力反向门被定位成围绕所述喷管，在所述启用位置，所述内部推力反向门被定位成横过所述喷管，所述驱动机构包括两个导轨，所述两个导轨紧固至所述内部推力反向门，并且当所述内部推力反向门处于缩回位置时所述两个导轨与所述活动整流罩的平移方向平行地延伸，每个导轨具有朝向所述短舱的前部定向的远端和朝向所述短舱的后部定向的近端，并且对于每个导轨，所述驱动机构包括导滑件，所述导滑件紧固至所述活动整流罩、并且被提供成能够在所述导轨中在所述远端与所述近端之间移位。
有利地，所述内部推力反向门具有在其中间平面的水平高度处的凹口，所述凹口允许所述动力缸通过。
本发明还提出了一种双流式涡轮喷气发动机，所述双流式涡轮喷气发动机包括发动机和根据前述变体之一所述的围绕所述发动机的短舱，并且其中，在所述短舱与所述发动机之间界定了二次流的喷管。
本发明还提出了一种飞行器，所述飞行器包括至少一个根据前一项变体所述的双流式涡轮喷气发动机。
附图说明
通过阅读关于附图所给出的对示例性实施例的以下描述，本发明的上述特征以及其他特征将变得更加明显，在附图中：
图1是包括根据本发明的短舱的飞行器的侧视图，
图2是根据本发明的处于打开位置的短舱的透视图，
图3是穿过根据本发明的短舱的处于关闭位置的外部推力反向门的径向平面的截面，
图4是类似于图3的、在外部推力反向门处于打开位置时的视图，
图5示出了沿图3的线V-V的截面，
图6是根据本发明的短舱的处于打开位置和关闭位置的内部推力反向门的侧视图，并且
图7是内部推力反向门的一部分的透视图。
具体实施方式
在以下描述中，位置相关的术语是以如图1中所表示的处于前进位置的飞行器为参考的。
图1示出了飞行器10，该飞行器包括机身12，该机身的每一侧固定有机翼14，该机翼承载至少一个根据本发明的双流式涡轮喷气发动机100。双流式涡轮喷气发动机100在机翼14下方的固定经由吊挂架16进行。
图2示出了根据本发明的短舱102。
双流式涡轮喷气发动机100包括短舱102和容纳在短舱102内的发动机20。
如图2中示出的，双流式涡轮喷气发动机100具有在短舱102与发动机20之间的喷管202，二次流208在该喷管中循环。
在下文的描述中，并且按照惯例，x表示短舱102的纵向轴线，该纵向轴线与飞行器10的以飞行器10的前进方向为正向定向的纵向轴线X或横滚轴线平行，Y表示当飞行器处于地面上时飞行器的水平的横向轴线或俯仰轴线，并且Z表示当飞行器处于地面上时的竖直轴线或竖直高度或偏航轴线，这三个方向X、Y和Z相互正交并且形成原点在飞行器的重心处的正交坐标系。
短舱102包括至少一个外部推力反向门104。特别地，可以存在面向彼此安排的两个外部推力反向门104、或有规律地分布在短舱102的周缘上的四个外部推力反向门104。
在以下描述中，针对一个外部推力反向门104更具体地描述了本发明，但当存在若干外部推力反向门时本发明以同样的方式应用于每个外部推力反向门104。
对于每个外部推力反向门104，短舱102包括内部推力反向门106，该内部推力反向门相对于外部推力反向门104安排在短舱102内。如下文所解释的，内部推力反向门106和外部推力反向门104使得可以使二次流208朝向飞行器10的前部偏转，以用于减速。
对于由外部推力反向门104和内部推力反向门106构成的每一对而言，短舱102具有在喷管202与短舱102外部之间的开放窗口210。
短舱102具有固定整流罩206，该固定整流罩相对于纵向轴线x在上游界定窗口210、并且固定地安装在短舱102的结构体上。
短舱102具有活动整流罩207，该活动整流罩相对于纵向轴线x在下游界定窗口210。活动整流罩207被安装成在结构体上沿与短舱102的结构体上的纵向轴线x总体上平行的平移方向可平移移动。通过任何适当的装置、例如短舱102的结构体与活动整流罩207之间的导轨来实现平移。
固定整流罩206和活动整流罩207具有构成短舱102的外护套的外表面。
活动整流罩207在合拢位置与开放位置之间可移动，在该合拢位置，该活动整流罩靠近固定整流罩206，在该开放位置，该活动整流罩向后远离固定整流罩206，以便拓宽窗口210。
外部推力反向门104被安装成在短舱102的结构体上在关闭位置与打开位置之间可绕第一旋转轴线60旋转移动，在该关闭位置，该外部推力反向门阻挡窗口210，在该打开位置，该外部推力反向门不阻挡窗口210。在图2和图3中所呈现的本发明的实施例中，第一旋转轴线60与纵向轴线x成直角、并且位于外部推力反向门104的侧向末端的水平高度处。
类似地，内部推力反向门106在短舱102的结构体上在缩回位置与启用位置之间可绕第二旋转轴线62旋转移动，在该缩回位置，该内部推力反向门被定位成围绕喷管202，在该启用位置，该内部推力反向门被定位成横过喷管202以使二次流208朝向窗口偏转。在启用位置，内部推力反向门106因此使处于打开位置的外部推力反向门104在喷管202中延伸至发动机20，以使二次流208最佳地偏转。在附图中呈现的本发明的实施例中，此处，第二旋转轴线62与纵向轴线x成直角、并且位于内部推力反向门106的侧向末端的水平高度处。
在关闭位置，外部推力反向门104被定位在固定整流罩206与处于合拢位置的活动整流罩207之间，并且外部推力反向门104延伸了活动整流罩207，并且固定整流罩206延伸了外部推力反向门104。在打开位置，活动整流罩207向后移位，以利于操纵外部推力反向门104从关闭位置切换至打开位置。
当外部推力反向门104处于关闭位置时，外部推力反向门104的外表面在固定整流罩206的外表面与活动整流罩207的外表面之间延伸。
当外部推力反向门104处于打开位置时，外部推力反向门104至少部分地横过喷管202、并且使二次流208的至少一部分通过窗口210偏转至外界。
在缩回位置，内部推力反向门106被定位在固定整流罩206与处于合拢位置活动整流罩207之间，并且内部推力反向门106延伸了活动整流罩207，并且固定整流罩206延伸了内部推力反向门106。在启用位置，活动整流罩207向后移位，以利于操纵内部推力反向门106从缩回位置切换至启用位置。
当内部推力反向门106处于缩回位置时，内部推力反向门106的内表面在固定整流罩206的内表面与活动整流罩207的内表面之间延伸以构成喷管202的外壁。
当内部推力反向门106处于启用位置时，内部推力反向门106横过喷管202、并且使二次流208的至少一部分朝向窗口210偏转。
图3和图4示出了外部推力反向门104从关闭位置到打开位置的转变与活动整流罩207从合拢位置到开放位置的转变之间的协同。
这种协同由驱动机构350来确保，并且图5示出了驱动机构350的细节。
驱动机构350产生从关闭位置和合拢位置起的第一组合，该第一组合确保：
-活动整流罩207在与纵向轴线x总体上平行的平移方向上的向后平移(箭头52)，该向后平移确保活动整流罩207从合拢位置到开放位置的移位，以及
-外部推力反向门104绕第一旋转轴线60的旋转(箭头54)，该旋转确保外部推力反向门104从关闭位置到打开位置的移位。
相反地，外部推力反向门104从打开位置到关闭位置的转变由相同的驱动机构350来确保，该驱动机构还被提供成产生第二组合，该第二组合确保从打开位置和开放位置起：
-外部推力反向门104绕第一旋转轴线60沿相反方向的旋转(箭头58)，该旋转确保外部推力反向门104从打开位置返回到关闭位置，以及
-活动整流罩207在平移方向上的向前平移(箭头56)，该向前平移确保活动整流罩207从开放位置到合拢位置的移位。
驱动机构350包括安排在活动整流罩207的中间平面xZ的水平高度处的单个动力缸352，该动力缸与平面xZ总体上平行，以便确保活动整流罩207的平衡的移位。活动整流罩207的中间平面还与外部推力反向门104的中间平面以及内部推力反向门106的中间平面相对应。动力缸352可以是电动动力缸、液压动力缸、气动动力缸等。驱动机构350包括处理器类型的控制单元，该控制单元根据飞行器10的需要来控制动力缸352的伸长和缩短。
动力缸352具有第一末端(此处为动力缸352的缸体)，该第一末端被安装成铰接在短舱102的结构体上、具体地是与前部框架252铰接。
动力缸352的第二末端(此处为动力缸352的杆件)被安装成绕与第一旋转轴线60平行并与其相距一定距离的第三旋转轴线356铰接在外部推力反向门104上，如图3中所示出的。
为此目的，驱动机构350包括与第三旋转轴线356同轴的轴件502，动力缸352的第二末端安装成铰接在该轴件上、此处为经由球形联结器504铰接。
驱动机构350还包括第一轭式联结器506，该第一轭式联结器紧固至外部推力反向门104、并且被安装成在轴件502上自由旋转，以便产生外部推力反向门104绕第三旋转轴线356的自由旋转。轴件502因此装配到第一轭式联结器506的两个孔中。
活动整流罩207具有两个凹槽354，轴件502安装在这两个凹槽中以与中间平面xZ平行地滑动。为此目的，驱动机构350具有第二轭式联结器508，该第二轭式联结器紧固至活动整流罩207、并且位于第一轭式联结器506外侧，该第二轭式联结器的两个侧面中的每一个侧面具有凹槽354。每个凹槽354处于与中间平面xZ平行的平面中。
动力缸352的居中定位和这两个轭式联结器506和508的存在使得可以使运转中的力平衡和最小化。
为了确保轴件502在凹槽354中更好的滑动，对于每个凹槽354，轴件502支承在所述凹槽354中滚动的轮510。
为了确保不同的元件在轴件502上更好的旋转，可以围绕轴件502提供支承衬套，并且可以在不同元件之间提供垫圈。
操作则包括：从关闭位置和合拢位置起，致动动力缸352以使其伸长，这通过动力缸352在第一轭式联结器506上的动作来驱动外部推力反向门104移位、并且通过轴件502(此处为随着动力缸352移位的轮510)在凹槽354上的动作来驱动活动整流罩207移位。
活动整流罩207因此从合拢位置移位到开放位置，并且同时，凭借第三旋转轴线356相对于第一旋转轴线60的移位，外部推力反向门104绕第一旋转轴线60从关闭位置枢转到打开位置。
每个凹槽354的形式适合于依随轴件502在动力缸352伸长期间的移位。此处，每个凹槽354是弯曲的、并且在从短舱102的后部向前部行进时从短舱102的外部向内部行进。显然，取决于不同元件的几何形状，每个凹槽350的形式可以是不同的。
为了允许外部推力反向门104良好的定位、并且避免与动力缸352相互作用，外部推力反向门104在其中间平面的水平高度处具有空隙358，在外部推力反向门104处于关闭位置时，动力缸352容置在该空隙中。
为了避免处于打开位置的外部推力反向门104由于风阻力而引起的过度移位，安排了阻挡装置250以防止外部推力反向门104超出最大开放位置。阻挡装置250可以是顶靠件，在最大开放位置，外部推力反向门104支承抵靠这些顶靠件，但在图2中所呈现的本发明的实施例中，阻挡装置250采取两个伸缩杆的形式，当外部推力反向门104处于最大开放位置时，这两个伸缩杆具有最大伸长量。
图6示出了内部推力反向门106从缩回位置(虚线)到启用位置(实线)的移位，该移位由驱动机构350产生。
内部推力反向门106的移位包括绕第二旋转轴线62的旋转。
驱动机构350被提供成用于在活动整流罩207的平移移位开始后一定时间开始旋转内部推力反向门106。因此，从合拢位置和缩回位置起，驱动机构350首先产生如上文所解释的活动整流罩207的向后平移(箭头52)，然后在一定时间之后产生内部推力反向门106绕第二旋转轴线62的旋转(箭头64)，这确保了内部推力反向门106从缩回位置到启用位置的移位，而活动整流罩207继续向后移动到开放位置。因此，从开放位置和启用位置起，驱动机构350产生如上文所解释的活动整流罩207的向前平移(箭头56)以及内部推力反向门106从启用位置到缩回位置绕第二旋转轴线62的旋转(箭头68)，并且，当内部推力反向门106处于缩回位置时，该内部推力反向门停止，并且活动整流罩207继续向前移动到合拢位置。
同样地，内部推力反向门106从缩回位置到启用位置的移位相对于外部推力反向门104从关闭位置到打开位置的移位是偏移的。
如图7还示出的，驱动机构350包括两个导轨602，这两个导轨紧固至内部推力反向门106，并且当内部推力反向门106处于缩回位置时这两个导轨与活动整流罩207的平移方向平行地延伸。每个导轨602具有朝向短舱102的前部定向的远端608和朝向短舱102的后部定向的近端610。
此处，导轨602被安排在内部推力反向门106的侧向末端的水平高度处。
对于每个导轨602，驱动机构350还包括紧固至活动整流罩207的导滑件604，此处为经由臂606(其仅在活动整流罩207处于开放位置时表示出)来紧固。
导滑件604(此处该导滑件采取块的形式)被提供为能够在导轨602中在远端608与近端610之间移位。
如图6中可见的，当内部推力反向门106处于缩回位置、并且活动整流罩207处于合拢位置时，导滑件604抵靠远端。
除了对外部推力反向门104所描述的操作之外，操作因此还包括：从关闭/合拢/缩回位置起，致动动力缸352以使其伸长，这驱动外部推力反向门104的移位和活动整流罩207的移位、以及导滑件604的移位，该导滑件在平移方向上从远端608移位到近端610。在这个移位的整个过程中，内部推力反向门106保持不动。当导滑件604到达近端610时，动力缸352的继续伸长凭借被导轨602捕获的导滑件604而驱动内部推力反向门106的切换。只要动力缸352伸长并且活动整流罩207到达开放位置，内部推力反向门106就继续切换到启用位置。
相反地，从打开/开放/启用位置起，动力缸352缩短，这驱动外部推力反向门104的移位和活动整流罩207的移位、以及被导轨602捕获的导滑件604的移位，这驱动内部推力反向门106切换到其缩回位置。当到达缩回位置时，导滑件604在平移方向上从近端610移位到远端608。在这个移位的整个过程中，内部推力反向门106保持不动，而动力缸352继续缩短，从而将外部推力反向门104驱动到其关闭位置、并且将活动整流罩207驱动到其合拢位置。
为了在内部推力反向门106的切换中避免内部推力反向门106与动力缸352之间的相互作用，该内部推力反向门具有在其中间平面的水平高度处的凹口702，该凹口允许所述动力缸352通过。

Claims (8)

1.一种用于双流式涡轮喷气发动机(100)的短舱(102)，所述短舱(102)包括：
-结构体，
-固定整流罩(206)，所述固定整流罩固定地安装在所述结构体上，
-活动整流罩(207)，所述活动整流罩被安装成在所述结构体上沿平移方向在合拢位置与开放位置之间可平移移动，在所述合拢位置，所述活动整流罩靠近所述固定整流罩(206)，在所述开放位置，所述活动整流罩向后远离所述固定整流罩(206)，
-窗口(210)，所述窗口在上游由所述固定整流罩(206)界定并且在下游由所述活动整流罩(207)界定，所述窗口(210)在二次流(208)的喷管(202)与所述短舱(102)的外部之间开放，
-外部推力反向门(104)，所述外部推力门具有中间平面(xZ)、并且被安装成在所述结构体上在关闭位置与打开位置之间可绕第一旋转轴线(60)旋转移动，在所述关闭位置，所述外部推力门阻挡所述窗口(210)，在所述打开位置，所述外部推力门不阻挡所述窗口(210)，以及
-驱动机构(350)，所述驱动机构被提供成使所述外部推力反向门(104)从所述关闭位置到所述打开位置的转变与所述活动整流罩(207)从所述合拢位置到所述开放位置的转变相协同，并且反之亦然，所述驱动机构(350)包括：
-单个动力缸(352)，所述单个动力缸被安排在所述中间平面(xZ)的水平高度处、具有安装成铰接在所述结构体上的第一末端，
-轴件(502)，所述轴件所具有的、称为第三旋转轴线(356)的轴线与所述第一旋转轴线(60)平行、并且与其相距一定距离，并且其中，所述动力缸(352)的第二末端安装成铰接在所述轴件(502)上，
-第一轭式联结器(506)，所述第一轭式联结器紧固至所述外部推力反向门(104)、并且安装成在所述轴件(502)上绕所述第三旋转轴线(356)自由旋转，以及
-第二轭式联结器(508)，所述第二轭式联结器紧固至所述活动整流罩(207)，并且其中，所述第二轭式联结器(508)的两个侧面中的每一个侧面都具有凹槽(354)，所述轴件(502)被安装成在所述凹槽中的每个凹槽中与所述中间平面平行地滑动。
2.根据权利要求1所述的短舱(102)，其特征在于，对于每个凹槽(354)，所述轴件(502)支承在所述凹槽(354)中滚动的轮(510)。
3.根据前述权利要求之一所述的短舱(102)，其特征在于，所述外部推力反向门(104)在其中间平面的水平高度处具有空隙(358)，在所述外部推力反向门(104)处于关闭位置时所述动力缸(352)容置在所述空隙中。
4.根据前述权利要求之一所述的短舱(102)，其特征在于，所述短舱包括阻挡装置(250)，所述阻挡装置被安排成防止所述外部推力反向门(104)超出最大开放位置。
5.根据前述权利要求之一所述的短舱(102)，其特征在于，所述短舱包括内部推力反向门(106)，所述内部推力反向门相对于所述外部推力反向门(104)被安排在所述短舱(102)内、并且被安装成在所述结构体上在缩回位置与启用位置之间可绕第二旋转轴线(62)旋转移动，在所述缩回位置，所述内部推力反向门被定位成围绕所述喷管(202)，在所述启用位置，所述内部推力反向门被定位成横过所述喷管(202)，其特征在于，所述驱动机构(350)包括两个导轨(602)，所述两个导轨紧固至所述内部推力反向门(106)，并且当所述内部推力反向门(106)处于缩回位置时所述两个导轨与所述活动整流罩(207)的平移方向平行地延伸，其特征在于，每个导轨(602)具有朝向所述短舱(102)的前部定向的远端(608)和朝向所述短舱(102)的后部定向的近端(610)，并且其特征在于，对于每个导轨(602)，所述驱动机构(350)包括导滑件(604)，所述导滑件紧固至所述活动整流罩(207)、并且被提供成能够在所述导轨(602)中在所述远端(608)与所述近端(610)之间移位。
6.根据权利要求5所述的短舱(102)，其特征在于，所述内部推力反向门(106)具有在其中间平面的水平高度处的凹口(702)，所述凹口允许所述动力缸(352)通过。
7.一种双流式涡轮喷气发动机(100)，所述双流式涡轮喷气发动机包括发动机(20)和根据前述权利要求之一所述的围绕所述发动机(20)的短舱(102)，并且其中，在所述短舱(102)与所述发动机(20)之间界定了二次流(208)的喷管(202)。
8.一种飞行器(10)，所述飞行器包括至少一个根据前一项权利要求所述的双流式涡轮喷气发动机(100)。
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