CN110271681B - 涡轮风扇发动机和飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有风扇壳体和短舱的涡轮风扇发动机和飞行器，短舱包括：固定结构体；具有可移动整流罩和滑动件的可移动组件，滑动件在前进位置与退回位置之间可进行平移移动，在退回位置，可移动整流罩移动远离风扇壳体以便限定在管道与短舱的外侧之间开放的窗口；多个叶片，每个叶片可旋转地安装在滑动件上，其中每个叶片可在缩回位置与展开位置之间移动，在缩回位置所述叶片在管道的外侧，在展开位置叶片横过管道；用于使滑动件移动的一组致动器；以及旨在使每个叶片从缩回位置移动到展开位置、并且反之亦然的操作系统。相对于使用现有技术的反向器门，使用滑动件上的可旋转的叶片允许减轻组件。

Description

涡轮风扇发动机和飞行器
技术领域
本发明涉及一种涡轮风扇发动机，该涡轮风扇发动机包括一系列可旋转地安装成用于封闭旁通流管道的叶片，并且涉及一种包括至少一个这种涡轮风扇发动机的飞行器。
背景技术
飞行器包括机身，机身每一侧紧固有机翼。在每个机翼下方，悬置有至少一个涡轮风扇发动机。每个涡轮风扇发动机借助于吊挂架紧固在机翼下方，所述吊挂架紧固在机翼的结构体与涡轮风扇发动机的结构体之间。
涡轮风扇发动机包括发动机以及围绕所述发动机紧固的短舱。在短舱与发动机之间涡轮风扇发动机具有旁通流在其中循环的旁通管道。
短舱包括多个反向器门，这些反向器门各自在短舱的结构体上在缩回位置与展开位置之间可旋转，在缩回位置，其在次级管道之外，在展开位置，其被定位成横过次级管道以便使旁通流朝向窗口转向，该窗口在短舱的壁中并且该窗口在旁通管道与短舱的外侧之间开放。
因此，旁通流朝向外侧转向并且更确切的说是朝向涡轮风扇发动机的前部转向以便产生相反的-推力。
虽然提供的反向器门完全令人满意，但是希望找到不同机构，具体地是较为不重的机构。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种涡轮风扇发动机，该涡轮风扇发动机包括被安装成可旋转来封闭旁通流管道的一系列叶片。
相应地，提出了一种涡轮风扇发动机，所述涡轮风扇发动机具有纵向轴线并且包括发动机和包围所述发动机的短舱，所述涡轮风扇发动机包括风扇壳体，其中，旁通流的管道被界定在所述短舱与所述发动机之间并且空气流在所述管道中沿流动方向循环，所述短舱包括：
-固定结构体，所述固定结构体紧固至所述风扇壳体，
-可移动组件，所述可移动组件具有可移动整流罩和滑动件，所述可移动整流罩相对于所述流动方向在所述滑动件的下游紧固至所述滑动件，所述滑动件在所述固定结构体上在前进位置与退回位置之间可沿平移方向进行平移移动，在所述前进位置，所述滑动件定位的方式为使得所述可移动整流罩移向所述风扇壳体，在所述退回位置，所述滑动件定位方式为使得所述可移动整流罩移动远离所述风扇壳体，以便在它们之间限定在所述管道与所述短舱的外侧之间开放的窗口，
-多个叶片，所述叶片各自包括绕与所述纵向轴线总体上平行的旋转轴线可旋转地安装在所述滑动件上的第一端部，其中，每个叶片在缩回位置与展开位置之间可移动，在所述缩回位置，所述叶片在所述管道的外侧，在所述展开位置，所述叶片横过所述管道，
-一组致动器，所述一组致动器用于使所述滑动件在所述前进位置与所述退回位置之间移动，并且反之亦然；以及
-操作系统，所述操作系统旨在将每个叶片从所述缩回位置移动到所述展开位置，并且反之亦然。
这种涡轮风扇发动机允许通过以更轻的枢转叶片替代反向器门和它们的驱动机构来减重。
有利地，所述组的叶片包括第一级，相对于所述流动方向所述第一级在下游最远，其中，所述叶片在所述滑动件的周缘上一个接一个地被定位在垂直于所述纵向轴线的一个且同一个平面中，并且，在所述流动方向相对于前一级在上游的下一级，所述叶片被定位在垂直于所述纵向轴线的另一个平面中并且相对于所述前一级的叶片绕所述纵向轴线角偏移，并且以此类推。
根据一个特定实施例，所述短舱包括笼架，所述笼架具有与所述纵向轴线同心并且构成定向朝向所述短舱的外侧的壁的外壁，针对每一级的叶片，所述笼架具有安排在上游壁与下游壁之间的槽缝，当所述叶片处于所述缩回位置时，一个且同一个级的所述叶片被容纳在与所述级相关联的槽缝中，并且，针对每个叶片，紧固至所述叶片的轴在所述第一端部处是在与所述叶片相对应的级的所述上游壁与所述下游壁之间可旋转地安装的、并且形成所述叶片的旋转轴线。
根据一个特定实施例，所述短舱包括笼架，所述笼架具有与所述纵向轴线同心并且构成定向朝向所述短舱的外侧的壁的外壁，针对每一级的叶片，所述笼架具有安排在上游壁与下游壁之间的槽缝，当所述叶片处于所述缩回位置时，一个且同一个级的所述叶片被容纳在与所述级相关联的槽缝中，针对每个叶片，轴在与所述叶片相对应的级的所述上游壁与所述下游壁之间是固定地安装的，并且其特征在于，所述叶片在所述第一端部处是通过紧密配合绕所述轴可旋转地安装的。
有利地，针对每个叶片，所述外壁具有窗口，所述操作系统针对每个叶片包括小齿轮，所述小齿轮紧固至所述叶片并且与所述叶片的旋转轴线同心，并且所述小齿轮的齿从所述外壁穿过所述窗口突出；所述操作系统包括齿条，所述齿条可移动地安装成抵靠所述外壁并且使得其齿朝向所述外壁，以便与所述小齿轮的齿接合；并且所述操作系统包括马达，所述马达旨在使得所述齿条沿所述外壁移动。
本发明还提出了一种飞行器，所述飞行器包括根据前述变体之一所述的至少一个涡轮风扇发动机。
附图说明
在阅读以下对示例性实施例的描述之后，本发明的上述特征以及其他特征将更加清楚，所述描述参照附图给出，其中：
图1是包括根据本发明的涡轮风扇发动机的飞行器的侧视图，
图2是根据本发明的处于前进且缩回的位置的涡轮风扇发动机的透视图，
图3是根据本发明的处于退回且缩回的位置的涡轮风扇发动机的透视图，
图4是沿图3的平面IV截取的根据本发明的涡轮风扇发动机的前截面视图，在右侧处于退回且展开的位置并且在左侧处于缩回位置，
图5是在通过竖直平面的截面中看到的根据本发明的涡轮风扇发动机的示意性表示，
图6是用于枢转叶片的系统的实施例的细节的透视图，并且
图7和图8示出了用于根据本发明的一个特定实施例的操作叶片的系统的透视图。
具体实施方式
在以下描述中，参考涡轮风扇发动机中因而从飞行器的前部朝向后部流动的空气的流动方向给出涉及位置的术语。
图1示出了飞行器10，该飞行器包括机身12，该机身的每一侧紧固有机翼14，该机翼承载至少一个根据本发明的涡轮风扇发动机100。借助于吊挂架16实现了将涡轮风扇发动机100紧固在机翼14下方。
图2示出了具有短舱102和容纳在短舱102的内部的发动机20的涡轮风扇发动机100，并且该涡轮风扇发动机包括风扇壳体202。图2通过其后部喷射部分描绘了发动机20。
在以下描述中，并且按照惯例，X表示涡轮风扇发动机100的纵向轴线，该纵向轴线与飞行器10的朝向飞行器10的前部正定定向的纵向轴线平行，Y表示当飞行器在地面上时水平的横向轴线，并且Z表示竖直轴线，这三个方向X、Y和Z彼此正交。
图3和图4示出了处于多个不同的使用位置的涡轮风扇发动机100，并且图5以涡轮风扇发动机100的截面示出了示意性表示。
在短舱102与发动机20之间涡轮风扇发动机100具有旁通流208在其中循环的管道204，该旁通流源自进气口穿过风扇300并且该旁通流因此沿从前部朝向后部延伸的流动方向流动。
短舱102具有固定结构体206，该固定结构体固定地安装在风扇壳体202上。固定结构体206尤其由围绕风扇壳体202安装的前框架210以及图2和图3中一部分被切开的外面板212构成。
短舱102具有可移动组件214和滑动件218，该可移动组件具有形成喷口的壁的可移动整流罩216(图2中表示了该可移动整流罩的切开的部分)。滑动件218在此采取具有穿孔壁的圆柱体的形式。可移动整流罩216相对于涡轮风扇发动机100中的空气流的流动方向在滑动件的下游紧固至滑动件218。
滑动件218被安装成在短舱102的固定结构体206上沿与纵向轴线X总体上平行的平移的方向可平移移动。
滑动件218可在前进位置(图2)与退回位置(图3和图4)之间移动，并且反之亦然。在前进位置中，滑动件218相对于流动方向尽可能向前定位，其方式为使得可移动整流罩216移向外面板212和风扇壳体202。在退回位置中，滑动件218相对于流动方向尽可能向后定位，其方式为使得可移动整流罩216移动远离外面板212和风扇壳体202，以便在它们之间限定窗口220。
在前进位置，可移动整流罩216和外面板212彼此延长从而限定短舱102的外表面，并且可移动整流罩216和风扇壳体202彼此延长从而限定管道204的外表面。
在退回位置中，可移动整流罩216与风扇壳体202连同外面板212相距一定距离并且在它们之间限定在管道204与短舱102的外侧之间开放的窗口220。也就是说，源自旁通流208的空气穿过窗口220以便到达涡轮风扇发动机100之外。
滑动件218的平移是通过任何合适的手段(例如前框架210与滑动件218之间的滑道系统)来实现的。
短舱102还包括一组致动器222，这些致动器用于使滑动件218在前进位置与退回位置之间平移移动，并且反之亦然。每个致动器222由控制单元控制(例如处理器类型)，该控制单元根据飞行器10的需求控制沿一个方向或另一方向的移动。
每个致动器222可以例如采取双作用式千斤顶(两个工作方向)的形式，其中，圆柱体紧固至前框架210并且更一般地紧固至短舱102的固定结构体206，并且杆部紧固至滑动件218。
为了对离开窗口220的空气流加以定向，可以将叶栅面向窗口220紧固至滑动件218。
风扇壳体202和外面板212相对于流动方向在上游界定窗口220，并且可移动整流罩216相对于流动方向在下游界定窗口220。
短舱102包括多个叶片250，每个叶片围绕总体上与纵向轴线X平行的旋转轴线可旋转地安装在滑动件218上。每个叶片250因此可在缩回位置(图2和3以及图4的左侧)与展开位置(图4的右侧)之间移动，在缩回位置中，叶片250在管道204的外侧，在展开位置中，叶片250横过管道204以便使旁通流208朝向窗口220转向。
每个叶片250沿垂直于纵向轴线X的平面延伸。
每个叶片250安装在滑动件218的周缘上。当叶片250处于缩回位置时，这些叶片沿纵向轴线X彼此重叠成组、一个在另一个上方，以便按照如图4的左侧表示的圆形形状对齐，该图仅表示了一些叶片250。
在本发明的实施例中，每个叶片250除了采取豆子的形式，但可以设想不同形状。
叶片250的数量和这些叶片中的每一个叶片的形状取决于涡轮风扇发动机100的尺寸和每个叶片250的宽度，以便在展开位置中，叶片250封闭大部分的管道204。
每个叶片250可移动地安装在第一端部处，而当叶片250展开时第二端部移向发动机20，以便最佳地封闭管道204。
通过使得叶片250朝向涡轮风扇发动机100的内侧旋转实现了从缩回位置切换到展开位置。
当滑动件218处于前进位置或处于退回位置时可以采用缩回位置。只有当滑动件218处于退回位置时才可以采用展开位置。
滑动件218还支承操作系统，该操作系统旨在将每个叶片250从缩回位置移动至展开位置，并且反之亦然。操作系统由控制单元控制。操作系统可以是例如如下所述的机动化的齿条与小齿轮系统，或其他任何合适的机械系统。
操作因此从前进/缩回的位置开始包括激活致动器222从而使滑动件218从前进位置移动至退回位置，然后控制操作系统以便使叶片250从缩回位置移动至展开位置。
相反地，操作因此从退回位置/展开位置开始包括控制操作系统以便使叶片250从展开位置移动至缩回位置，然后激活致动器222以便使滑动件218从缩回位置移动至前进位置。
相对于使用现有技术的反向器门，使用可旋转地安装在滑动件218上的叶片250允许减轻组件。
图6示出了在叶片250与滑动件218之间的枢转连接件的一个特定实施例。
如图2所示，这组叶片250包括第一级，相对于流动方向该第一级在下游最远，其中，叶片250在滑动件218的周缘上一个接一个地被定位在同一径向平面XZ中(也就是说垂直于纵向轴线X)。在流动方向上相对于前一级在上游的下一级，叶片250被定位在另一个垂直于纵向轴线X的平面中，并且相对于前一级的叶片250绕纵向轴线X角偏移，并且以此类推直到覆盖了整个管道204。
当然，在滑动件218的周缘上，级的数量可以从一个位置到另一位置不同，并且每级的叶片250的数量也可以从一个级到另一个级改变。
角偏移使得可以使这些叶片250的旋转轴线沿滑动件218的周缘相对于彼此偏移。
滑动件218包括笼架602，图6仅表示了该笼架的扇形区。
笼架602具有外壁606，该外壁采取圆柱体或根据有待覆盖的角范围的部分圆柱体的形式，并且该外壁构成朝向短舱102的外侧定向的壁。外壁606与纵向轴线X同心。
针对每个级的叶片250，笼架602具有安排在上游壁606b与下游壁606a之间的并且朝向短舱102的内侧开放的槽缝604。
每个上游壁606b和每个下游壁606a处在垂直于纵向轴线X的平面中并且形成与纵向轴线X同心的环或环部分。
当它们处于缩回位置时，一级且同一级的叶片250容纳在与该级相关联的槽缝604中。
各叶片250绕其可枢转地安装的枢转连接件可以采取多种不同形式。
根据一个特定实施例，针对每个叶片250，紧固至叶片250的轴608在第一端部处是在与叶片250相对应的级的上游壁606b与下游壁606a之间可旋转地安装的，并且形成叶片250的旋转轴线。
根据另一个实施例，针对每个叶片250，轴608在与所述叶片250相对应的级的上游壁606b与下游壁606a之间是固定地安装的，并且所述叶片250在所述第一端部处是通过紧密配绕所述轴608可旋转地安装的。轴608形成叶片250的旋转轴线。
图7和图8示出了与笼架602一起实施的操作系统700的一个特定实施例。
每个叶片250在其第一端部处包括紧固至叶片250的小齿轮702，该小齿轮与叶片250的旋转轴线同心，并且该小齿轮的齿穿过外壁606为此目的而具有的窗口704突出超出外壁606。
齿条706是抵靠外壁606可移动地安装的并且使得其齿朝向外壁606以便与小齿轮702的齿接合。
为了保持齿条706，抵靠外壁606安装了罩盖708以便将齿条706夹在外壁606与罩盖708之间。
齿条706的移动总体上是绕纵向轴线X的旋转并且齿条706总体上采取与纵向轴线X同心的圆柱体的形式。
操作系统700因此针对每个叶片250包括小齿轮702和齿条706。
为了沿外壁606移动齿条706，操作系统700还包括由控制单元控制的马达。马达可以经由紧固至其马达轴的小齿轮直接与齿条706的齿接合，或其马达轴可以构成这些叶片250中的一个叶片的轴608。
因此，根据情况，马达的旋转会直接地或经由轴608地驱动齿条706，由此随后沿一个方向或沿另一方向驱动小齿轮702旋转并且因此驱动叶片250旋转。
虽然已经就短舱位于机翼下方的情况较具体地描述了本发明，但是本发明可以应用于位于机身后部的短舱。

Claims (5)

1.一种涡轮风扇发动机(100)，所述涡轮风扇发动机具有纵向轴线(X)并且包括发动机(20)和包围所述发动机(20)的短舱(102)，所述涡轮风扇发动机包括风扇壳体(202)，其中，旁通流(208)的管道(204)被界定在所述短舱(102)与所述发动机(20)之间并且空气流在所述管道中沿流动方向循环，所述短舱(102)包括：
-固定结构体(206)，所述固定结构体紧固至所述风扇壳体(202)，
-可移动组件(214)，所述可移动组件具有可移动整流罩(216)和滑动件(218)，所述可移动整流罩(216)相对于所述流动方向在所述滑动件的下游紧固至所述滑动件(218)，所述滑动件(218)在所述固定结构体(206)上在前进位置与退回位置之间可沿平移方向进行平移移动，在所述前进位置，所述滑动件(218)被配置为使得所述可移动整流罩(216)移向所述风扇壳体(202)，在所述退回位置，所述滑动件(218)被配置为使得所述可移动整流罩(216)移动远离所述风扇壳体(202)，以便在它们之间限定在所述管道(204)与所述短舱(102)的外侧之间开放的窗口(220)，
-多个叶片(250)，所述叶片各自包括绕与所述纵向轴线(X)总体上平行的旋转轴线可旋转地安装在所述滑动件(218)上的第一端部，其中，每个叶片(250)在缩回位置与展开位置之间可移动，在所述缩回位置，所述叶片(250)在所述管道(204)的外侧，在所述展开位置，所述叶片(250)横过所述管道(204)，
-一组致动器(222)，所述一组致动器用于使所述滑动件(218)在所述前进位置与所述退回位置之间移动，并且反之亦然，以及
-操作系统，所述操作系统旨在将每个叶片(250)从所述缩回位置移动到所述展开位置，并且反之亦然，
其特征在于，
所述多个叶片(250)以多个级的形式设置，其中，第一级在相对于所述流动方向的下游最远处，所述第一级的所述叶片(250)在所述滑动件(218)的周缘上一个接一个地被定位在垂直于所述纵向轴线(X)的一个且同一个平面中，并且其中，下一级在所述流动方向上相对于前一级在上游，所述下一级的所述叶片(250)被定位在垂直于所述纵向轴线(X)的另一个平面中并且相对于所述前一级的所述叶片(250)绕所述纵向轴线(X)角偏移，并且以此类推。
2.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述短舱(102)包括笼架(602)，所述笼架具有外壁(606)，所述外壁(606)与所述纵向轴线(X)同心并且构成朝向所述短舱(102)的外侧定向的壁，其中，针对每一级的叶片(250)，所述笼架(602)具有安排在上游壁(606b)与下游壁(606a)之间的槽缝(604)，其中，当所述叶片处于所述缩回位置时，一个且同一个级的所述叶片(250)被容纳在与所述级相关联的槽缝(604)中，并且其中，针对每个叶片(250)，紧固至所述叶片(250)的轴(608)在所述第一端部处是在与所述叶片(250)相对应的级的所述上游壁(606b)与所述下游壁(606a)之间可旋转地安装的、并且形成所述叶片(250)的旋转轴线。
3.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述短舱(102)包括笼架(602)，所述笼架具有外壁(606)，所述外壁(606)与所述纵向轴线(X)同心并且构成朝向所述短舱(102)的外侧定向的壁，其中，针对每一级的叶片(250)，所述笼架(602)具有安排在上游壁(606b)与下游壁(606a)之间的槽缝(604)，其中，当所述叶片处于所述缩回位置时，一个且同一个级的所述叶片(250)被容纳在与所述级相关联的槽缝(604)中，其中，针对每个叶片(250)，轴(608)在与所述叶片(250)相对应的级的所述上游壁(606b)与所述下游壁(606a)之间是固定地安装的，并且其中，所述叶片(250)在所述第一端部处是通过紧密配合绕所述轴(608)可旋转地安装的。
4.根据权利要求2或3所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，针对每个叶片(250)，所述外壁(606)具有窗口(704)，其中，所述操作系统(700)针对每个叶片(250)包括小齿轮(702)，所述小齿轮紧固至所述叶片(250)并且与所述叶片(250)的旋转轴线同心，并且所述小齿轮的齿从所述外壁(606)穿过所述窗口(704)突出；所述操作系统包括齿条(706)，所述齿条可移动地安装成抵靠所述外壁(606)并且使得其齿朝向所述外壁(606)，以便与所述小齿轮(702)的齿接合；并且所述操作系统包括马达，所述马达旨在使得所述齿条(706)沿所述外壁(606)移动。
5.一种飞行器(10)，所述飞行器包括根据权利要求1至4中任一项所述的至少一个涡轮风扇发动机(100)。
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