CN110230552B - 阻流支板式反推装置及包括其的发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阻流支板式反推装置及包括其的发动机，阻流支板式反推装置包括若干外涵道支板，两两相邻的外涵道支板之间形成供外涵空气流过的通道，外涵道支板包括支板前半部分、支板后半部分、齿条、齿轮轴以及连杆；支板后半部分的一端通过一轴与支板前半部分的一端转动连接，齿条的一端穿过轴与齿轮轴啮合，另一端与连杆的一自由端连接，连杆的另两个自由端分别与支板后半部的两侧内壁面连接；通过齿条相对齿轮轴左右移动，由连杆推动支板后半部分打开或闭合，从而相应地闭合或打开通道。本发明通过阻流板和外涵道支板的一体化设计，避免了反推装置开启时阻流板和其它零件的结构干涉，避免了反推装置关闭时作动机构导致的气流能量损失。
Description
技术领域
本发明涉及涡扇发动机叶轮机械领域，特别涉及一种阻流支板式反推装置及包括其的发动机。
背景技术
双涵道涡扇发动机是飞机发动机的一种重要形式，由涡喷发动机发展而来，与涡喷发动机相比，主要的特点是首级压缩机的面积大很多，同时被用作空气螺旋桨(风扇叶片)。其核心部分空气经过的部分成为内涵道，仅有风扇空气经过的核心机外侧部分成为外涵道。其中，经由外涵道喷出的气流产生飞机飞行的主要推力。
当飞机正常飞行时，发动机外涵道向后喷出气流、形成向前的推力。当飞机着陆需要减速时，发动机外涵道部分气流向飞机滑行相反的方向喷出，形成加入到车轮制动的空气制动推力，从而增加飞机的制动能力、缩短着陆滑行的距离。
这一通过发动机辅助实现飞机制动的过程称为反推，这一实现反推的机构称为反推装置，反推装置一般由阻流板和气流转弯格栅组成。专利US20130025259A1是目前飞机常用的反推装置的结构形式，通过位于发动机外涵道机匣的阻流板和气流转弯格栅的开启来实现空气阻流、推力反向和飞机制动的功能。
在飞机着陆需要减速时，发动机的反推装置(阻流板和气流转弯格栅)开启，为飞机提供了和滑行反向的推力。阻流板在设计过程中需要考虑和外涵道其它零件的结构干涉，增加了反推装置的设计难度。
另外，在飞机正常飞行的大部分时间里，发动机反推装置处于关闭状态，带动阻流板开启/关闭的连杆等作动机构暴露在外涵道流路中；空气流经这些连杆等作动机构产生能量损失，导致了发动机推力的降低和耗油率的升高。
图1为现有技术中反推设计中阻流板的结构示意图。图2为现有技术中反推设计中外涵道支板的结构示意图。图3为现有技术中反推关闭中外涵道支板、阻流板和拉杆的位置示意图。图4为现有技术中反推开启中外涵道支板、阻流板和拉杆的位置示意图。
如图1至图4所示，外涵道支板100和阻流板110未采用一体化设计。当处于图3所示反推“关闭”的状态时，带动阻流板110关闭的拉杆120将暴露在流道中，导致空气流动损失问题。当处于图4所示反推“开启”的状态时，设计时应考虑避免阻流板110“开启”过程中和流道内其它装置干涉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中发动机的反推装置设计难度大，且推力降低、耗油率升高等缺陷，提供一种阻流支板式反推装置及包括其的发动机。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种阻流支板式反推装置，其特点在于，所述阻流支板式反推装置包括若干外涵道支板，两两相邻的所述外涵道支板之间形成供外涵空气流过的通道，所述外涵道支板包括支板前半部分、支板后半部分、齿条、齿轮轴以及连杆；
所述支板后半部分的一端通过一轴与所述支板前半部分的一端转动连接，所述齿条的一端穿过所述轴与所述齿轮轴啮合，所述齿条的另一端与所述连杆的一自由端连接，所述连杆的另两个自由端分别与所述支板后半部的两侧内壁面连接；
通过所述齿条相对所述齿轮轴左右移动，由所述连杆推动所述支板后半部分打开或闭合，从而相应地闭合或打开所述通道。
根据本发明的一个实施例，所述外涵道支板包括两根连杆，两根所述连杆的一端与所述齿条的另一端转动连接，两根所述连杆的另一端分别连接至所述支板后半部分的两侧内壁面。
根据本发明的一个实施例，所述支板后半部分包括两个叶片型面，两个所述叶片型面的一端与所述轴转动连接，通过所述叶片型面的一端绕所述轴转动，使得两个所述叶片型面的另一端打开或闭合。
根据本发明的一个实施例，所述支板后半部分的所述叶片型面的另一端贴合在一起，与所述支板前半部分形成完整的支板叶型，使得外涵空气由每两个相邻的所述外涵道支板之间的通道流过。
根据本发明的一个实施例，所述轴上开设有导轨槽，所述齿轮轴设置在所述支板前半部分内，所述齿条穿设在所述导轨槽内，并通过所述齿轮轴转动带动所述齿条在所述导轨槽内左右移动。
根据本发明的一个实施例，所述叶片型面的外表面呈弧面。
根据本发明的一个实施例，所述叶片型面的一端设置有连接部，所述连接部固定在所述轴上形成转动连接。
根据本发明的一个实施例，所述连接部为圆筒状套件。
根据本发明的一个实施例，其中一所述叶片型面的圆筒状套件设置在上下两端部，另一所述叶片型面的圆筒状套件设置在中间部位。
本发明还提供了一种发动机，其特点在于，所述发动机包括如上所述的阻流支板式反推装置。
本发明的积极进步效果在于：
本发明阻流支板式反推装置及包括其的发动机采用一种可开闭叶片型面的阻流支板，通过阻流板和外涵道支板的一体化设计，避免了反推装置开启时阻流板和其它零件的结构干涉。阻流板开启/关闭的作动机构位于支板内部，避免了反推装置关闭时作动机构导致的气流能量损失。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1为现有技术中反推设计中阻流板的结构示意图。
图2为现有技术中反推设计中外涵道支板的结构示意图。
图3为现有技术中反推关闭中外涵道支板、阻流板和拉杆的位置示意图。
图4为现有技术中反推开启中外涵道支板、阻流板和拉杆的位置示意图。
图5为本发明阻流支板式反推装置中外涵道支板的分解示意图。
图6为本发明发动机在反推“关闭”状态下的工作示意图。
图7为本发明阻流支板式反推装置中外涵道支板处于“关闭”状态时的立体图。
图8为本发明阻流支板式反推装置中外涵道支板处于“关闭”状态时的主视图。
图9为本发明阻流支板式反推装置中两个相邻的外涵道支板处于“关闭”状态时，沿中部剖开的剖视图。
图10为本发明发动机在反推“开启”状态下的工作示意图。
图11为本发明阻流支板式反推装置中外涵道支板处于“开启”状态时的立体图。
图12为本发明阻流支板式反推装置中两个相邻的外涵道支板处于“开启”状态时，沿中部剖开的剖视图。
图13为本发明阻流支板式反推装置中两个相邻的外涵道支板处于“开启”状态时，支板打开角度的示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
图5为本发明阻流支板式反推装置中外涵道支板的分解示意图。图6为本发明发动机在反推“关闭”状态下的工作示意图。图7为本发明阻流支板式反推装置中外涵道支板处于“关闭”状态时的立体图。图8为本发明阻流支板式反推装置中外涵道支板处于“关闭”状态时的主视图。图9为本发明阻流支板式反推装置中两个相邻的外涵道支板处于“关闭”状态时，沿中部剖开的剖视图。
如图5至图9所示，本发明公开了一种发动机，其包括风扇10、风扇外涵机匣20、风扇和增压级轮毂30、外涵道导流叶片40、外涵道导流叶片和支板之间的机匣50，以及内涵道增压级叶片60。
所述发动机还包括阻流支板式反推装置，所述阻流支板式反推装置包括若干外涵道支板70，两两相邻的外涵道支板70之间形成供外涵空气流过的通道71。其中，外涵道支板70包括支板前半部分72、支板后半部分73、齿条74、齿轮轴75以及连杆76。其中，支板后半部分73的一端通过一轴77与支板前半部分72的一端转动连接，齿条74的一端穿过轴77与齿轮轴75啮合，将齿条74的另一端与连杆76的一自由端连接，连杆76的另两个自由端分别与支板后半部73的两侧内壁面连接。这样，通过齿条74相对齿轮轴75左右移动，由连杆76推动支板后半部分73打开或闭合，从而相应地闭合或打开通道71。
优选地，外涵道支板70包括两根连杆76，两根连杆76的一端与齿条74的另一端转动连接，两根连杆76的另一端分别连接至支板后半部分73的两侧内壁面。
其中，支板后半部分73包括两个叶片型面731，两个叶片型面731的一端与轴77转动连接，通过叶片型面731的一端绕轴77转动，使得两个叶片型面731的另一端打开或闭合。此处轴77主要起到兼具导轨和承力功能。
优选地，支板后半部分73的叶片型面731的另一端贴合在一起，与支板前半部分72形成完整的支板叶型，使得外涵空气由每两个相邻的外涵道支板70之间的通道71流过。
进一步地，轴77上开设有导轨槽771，齿轮轴75设置在支板前半部分72内，齿条74穿设在导轨槽771内，并通过齿轮轴75转动带动齿条74在导轨槽771内左右移动。此处叶片型面731的外表面优选为呈弧面。
更进一步地，叶片型面731的一端设置有连接部732，将连接部732固定在轴77上形成转动连接。其中，此处连接部732可以优选为圆筒状套件。其中一个叶片型面731的圆筒状套件设置在上下两端部，另一个叶片型面731的圆筒状套件设置在中间部位。这样可以实现两个叶片型面731绕轴77转动连接。
根据上述结构描述，在飞机正常飞行的大部分时间里，空气按照图6中箭头所示的方向流经发动机。其中，空气经过风扇10的下部和内涵道增压级叶片60进入内涵道。空气经过风扇10的中上部、导流叶片40和支板70流出外涵道，外涵道空气产生了发动机的大部分推力。
在上述状态下，阻流支板式反推装置处于不工作的“关闭”状态，具有阻流功能的外涵道支板70和位于外涵道导流叶片和支板之间的机匣50上的气流转弯格栅也处于不工作的“关闭”状态。齿条74穿过轴77，左侧和齿轮轴75啮合、右侧和连杆76连接。外涵道支板70的后半部分的两侧叶片型面731最右端贴合在一起，并和外涵道支板70的前半部分形成完整的支板叶型，使得外涵空气从如图9所示的相邻两个外涵道支板70之间形成的通道流过。
图10为本发明发动机在反推“开启”状态下的工作示意图。图11为本发明阻流支板式反推装置中外涵道支板处于“开启”状态时的立体图。图12为本发明阻流支板式反推装置中两个相邻的外涵道支板处于“开启”状态时，沿中部剖开的剖视图。图13为本发明阻流支板式反推装置中两个相邻的外涵道支板处于“开启”状态时，支板打开角度的示意图。
如图10至图13所示，在飞机着陆需要减速时，空气按照图10中箭头所示的方向流经发动机。内涵道空气流动方式和图6一致，外涵道空气经过风扇10的中上部和导流叶片后，向发动机的左上方发生偏折，形成和飞机滑行方向相反的空气制动推力，从而缩短着陆滑行的距离。
在上述状态下，阻流支板式反推装置处于工作的“开启”状态，具有阻流功能的外涵道支板70和位于外涵道导流叶片和支板之间的机匣50上的气流转弯格栅也处于工作的“开启”状态。
在上述状态下，齿轮轴75转动带动齿条74在轴77的导轨槽里向右移动，同时，齿条74带动连杆76把外涵道支板70的后半部分的两侧叶片型面731打开，相邻两个外涵道支板70之间的通道被打开的两侧叶片型面731封闭，外涵空气不能从每两个支板之间形成的通道流过。
此外，齿条74与两侧叶片型面731分别形成一个夹角α(如图13所示中的α所示)。为了使得两侧叶片型面731形成良好的封闭效果，α首选的取值范围为15-45°，更优选的α值为30°。从飞机飞行方向看，在上述飞机着陆减速过程中，外涵道支板70后半部的两侧叶片型面731为朝着“左右”方向打开的方式。
在阻流支板式反推装置处于“关闭”和“开启”状态下，轴77兼具齿条导轨和外涵道承力的作用。
在飞机正常飞行以及需要反推制动的循环工作中，重复上述工作流程。
本发明阻流支板式反推装置及包括其的发动机通过外涵支板阻流达到反推作用，实现了阻流板和支板一体化设计，作动机构位于支板内部。
综上所述，本发明阻流支板式反推装置及包括其的发动机采用一种可开闭叶片型面的阻流支板，通过阻流板和外涵道支板的一体化设计，避免了反推装置开启时阻流板和其它零件的结构干涉。阻流板开启/关闭的作动机构位于支板内部，避免了反推装置关闭时作动机构导致的气流能量损失。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种阻流支板式反推装置，其特征在于，所述阻流支板式反推装置包括若干外涵道支板，两两相邻的所述外涵道支板之间形成供外涵空气流过的通道，所述外涵道支板包括支板前半部分、支板后半部分、齿条、齿轮轴以及两根连杆；
所述支板后半部分的一端通过一轴与所述支板前半部分的一端转动连接，所述齿条的一端穿过所述轴与所述齿轮轴啮合，两根所述连杆的一端与所述齿条的另一端转动连接，两根所述连杆的另一端分别连接至所述支板后半部分的两侧内壁面；
通过所述齿条相对所述齿轮轴左右移动，由所述连杆推动所述支板后半部分打开或闭合，从而相应地闭合或打开所述通道。
2.如权利要求1所述的阻流支板式反推装置，其特征在于，所述支板后半部分包括两个叶片型面，两个所述叶片型面的一端与所述轴转动连接，通过所述叶片型面的一端绕所述轴转动，使得两个所述叶片型面的另一端打开或闭合。
3.如权利要求2所述的阻流支板式反推装置，其特征在于，所述支板后半部分的所述叶片型面的另一端贴合在一起，与所述支板前半部分形成完整的支板叶型，使得外涵空气由每两个相邻的所述外涵道支板之间的通道流过。
4.如权利要求1所述的阻流支板式反推装置，其特征在于，所述轴上开设有导轨槽，所述齿轮轴设置在所述支板前半部分内，所述齿条穿设在所述导轨槽内，并通过所述齿轮轴转动带动所述齿条在所述导轨槽内左右移动。
5.如权利要求2所述的阻流支板式反推装置，其特征在于，所述叶片型面的外表面呈弧面。
6.如权利要求2所述的阻流支板式反推装置，其特征在于，所述叶片型面的一端设置有连接部，所述连接部固定在所述轴上形成转动连接。
7.如权利要求6所述的阻流支板式反推装置，其特征在于，所述连接部为圆筒状套件。
8.如权利要求7所述的阻流支板式反推装置，其特征在于，其中一所述叶片型面的圆筒状套件设置在上下两端部，另一所述叶片型面的圆筒状套件设置在中间部位。
9.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括如权利要求1-8任意一项所述的阻流支板式反推装置。
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