CN110654555A - 包括冲击吸收器元件的飞行器短舱的进气口结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的短舱的进气口结构(150)，所述进气口结构(150)包括：进气口唇缘(152)，所述进气口唇缘具有朝向后部开口的U形截面；声学面板(156)，所述声学面板朝向后部并且在外侧延伸所述进气口唇缘(152)；外面板(158)，所述外面板朝向后部并且在外侧延伸所述进气口唇缘(152)；以及后部加强框架(154)，所述后部加强框架固定在所述外面板(158)与所述声学面板(156)之间，其中，所述后部加强框架(154)部分地限定就在所述后部加强框架(154)的前方的内部体积(162)。所述进气口结构(150)包括冲击吸收器元件(170)，所述冲击吸收器元件定位在所述内部体积(162)中，并且所述冲击吸收器元件(170)采取在冲击期间可变形并且至少部分地填充有流体的结构的形式。所述冲击吸收器元件(170)是填充有加压气体的柔性护罩(174)。将冲击吸收器元件置于后部加强框架的前部处限制了当物体穿透进气口结构时所述物体对后部加强框架的冲击。

Description

包括冲击吸收器元件的飞行器短舱的进气口结构
技术领域
本发明涉及一种用于飞行器短舱的进气口结构，其中该进气口结构包括冲击吸收器元件；涉及一种包括这种进气口结构的飞行器短舱；并且涉及一种包括至少一个这种短舱的飞行器。
背景技术
飞行器发动机包括短舱，发动机本身被容纳在该短舱内。呈环形形状的短舱具有在前部处的进气口结构700，该进气口结构的横截面如图7所示。
特别地，进气口结构700的目的是确保空气一方面朝向风扇管道702并且另一方面朝向短舱的外部的空气动力学流动。
进气口结构700包括进气口唇缘704、前部加强框架706、后部加强框架708、声学面板710、以及外面板712。
进气口唇缘704具有朝向后部开口的U形截面。进气口唇缘形成进气口结构700前部部分的外护罩，并且该进气口唇缘确保在进入风扇管道702的部分与在短舱周围流动的部分之间划分空气。
前部加强框架706也具有朝向后部开口的U形截面，并且该前部加强框架被置于进气口唇缘704的内部和后方。前部加强框架706为短舱的前部部分提供机械强度，并有助于保持其形状和尺寸。
外面板712在外侧延伸进气口唇缘704，并形成与外部空气接触的外部面。
声学面板710形成短舱的内护罩并且限定形成风扇管道的导管702。声学面板710布置在进气口唇缘704的后方、在风扇管道702的侧部上。
声学面板710具有能够使由发动机并且尤其由风扇产生的噪声衰减的结构。
一般而言，进气口唇缘704与前部加强框架706之间的空间718由热空气加压，以为进气口唇缘704除冰。
前部加强框架706和进气口唇缘704在外部固定区714附近加以固定。
前部加强框架706和进气口唇缘704在内部固定区716附近加以固定。
尽管这种进气口结构700被证明在使用时是完全令人满意的，但是在飞行器飞行期间，鸟类有可能撞击进气口唇缘704。进气口唇缘704于是可能被刺穿，并且鸟类被前部加强框架706阻挡。在极少数情况下，鸟类也可能刺穿前部加强框架706，从而引起还使后部加强框架708变形的风险。
另外，用于前部加强框架706的固定区域714和716产生空气动力学中断。
发明内容
本发明的目的是提出一种进气口结构，该进气口结构包括限制穿过进气口唇缘的鸟类的冲击的冲击吸收器元件。
为此，提出了一种用于飞行器的短舱的进气口结构，所述进气口结构包括：
-进气口唇缘，所述进气口唇缘具有朝向后部开口的U形截面；
-声学面板，所述声学面板朝向后部并且在外侧延伸所述进气口唇缘；
-外面板，所述外面板朝向后部并且在外侧延伸所述进气口唇缘；
-后部加强框架，所述后部加强框架固定在所述外面板与所述声学面板之间，其中，所述后部加强框架部分地限定就在所述后部加强框架的前方的内部体积；以及
冲击吸收器元件，所述冲击吸收器元件定位在所述内部体积中，其中，所述冲击吸收器元件采取在冲击期间可变形并且至少部分地填充有流体的结构的形式，
所述进气口结构的特征在于，所述冲击吸收器元件是填充有加压气体的柔性护罩。
将冲击吸收器元件置于后部加强框架的前部处限制了当物体穿透进气口结构时所述物体对后部加强框架的冲击。
根据特定的实施例，所述柔性护罩填充所述内部体积。
根据另一个特定的实施例，所述柔性护罩部分地填充所述内部体积。
根据特定的实施例，所述柔性护罩采取环体的形式，所述环体压靠并固定在所述后部加强框架上。
有利地，所述进气口结构包括前部框架，所述前部框架的截面采取朝向后部开口的U形形状，并被置于所述进气口唇缘内且在后方，并且所述冲击吸收器元件布置在所述前部框架与所述后部加强框架之间。
根据另一个特定的实施例，所述柔性护罩装备有排放装置，所述排放装置旨在当所述柔性护罩中的压力超过阈值时从所述柔性护罩中排放气体。
本发明还提出了一种用于飞行器发动机的短舱，并且所述短舱具有根据前述变体中的任一项所述的进气口结构。
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变体所述的短舱。
附图说明
在阅读以下对实施例的描述之后，将更加清楚地显现前述本发明的特征以及其他特征，所述描述是参照附图提供的，在附图中：
图1是根据本发明的具有进气口结构的飞行器的侧视图；
图2是根据本发明的第一实施例的进气口结构的截面视图；
图3是与图2类似的在物体在撞击后穿透进气口结构时的视图；
图4是根据本发明的第二实施例的进气口结构的截面视图；
图5是根据本发明的第三实施例的进气口结构的截面视图；
图6是根据本发明的第四实施例的进气口结构的截面视图；并且
图7是现有技术的进气口结构的截面视图。
具体实施方式
图1示出了具有机翼102和在机翼下的短舱104的飞行器100，该短舱容纳发动机。
按照惯例，术语“前部”和“后部”采用发动机的前部和后部作为参考在整个文件中使用，这也与飞行器100的前部和后部相对应。
短舱104的前部具有根据本发明的进气口结构110。
图2和图3示出了根据本发明的第一实施例的进气口结构150的截面视图。图4示出了根据本发明的第二实施例的进气口结构450的截面视图。图5示出了根据本发明的第三实施例的进气口结构550的截面视图。图6示出了根据本发明的第四实施例的进气口结构650的截面视图。
根据本发明的进气口结构110、150、450、550、650的总体结构与现有技术的进气口结构相类似。根据本发明的进气口结构110、150、450、550、650包括进气口唇缘152、后部加强框架154、声学面板156、以及外面板158。
进气口唇缘152具有朝向后部开口的U形截面，形成进气口结构150、450、550、650的前部部分的外护罩，并在朝向短舱104的外部流动的空气与朝向短舱104的内部流动的空气之间划分空气。
外面板158朝向后部和外侧延伸进气口唇缘152，并形成与外部空气接触的大致圆柱形的外部面。
声学面板156形成短舱104的大致圆柱形内护罩并且限定形成风扇管道的导管160。声学面板156朝向后部和内侧(即在风扇管道160的侧部上)延伸进气口唇缘152。
在本发明的第一实施例、第二实施例、以及第三实施例的范围内，进气口唇缘152、外面板158、声学面板156、以及后部加强框架154固定在一起并且限定进气口结构150、450、550的内部体积162。后部加强框架154固定在外面板158与声学面板156之间，并且定位在进气口结构150、450、550、650的后方。
另外，在这些实施例中，没有前部加强框架，并且因此不再有用于将所述框架固定至进气口唇缘的任何区域，从而引起空气动力学外形的改善。
在第四实施例的范围内，进气口结构650还包括具有朝向后部开口的U形截面的前部框架652，并且该进气口结构被置于进气口唇缘152内部且在后方。进气口唇缘152、外面板158、声学面板156、前部框架652和后部加强框架154固定在一起并且限定前内部体积162a和后内部体积162b。前内部体积162a限定在进气口唇缘152与前部框架652之间，并且后内部体积162b限定在前部框架652、外面板158、声学面板156、以及后部加强框架154之间。在这种情况下，前框架652和进气口唇缘152固定在外部固定区601和内部固定区603附近。
在本发明的每个实施例中，进气口结构150、450、550、650包括冲击吸收器元件170、470、570，该冲击吸收器元件定位在内部体积162、162b中，该内部体积就位于后部加强框架154的前方，即部分地由后部加强框架154限定。冲击吸收器元件170、470、570采取在冲击期间变形的可变形结构的形状。
可变形结构至少部分地填充有呈液体或气体形式的流体。
在本发明的第一实施例、第二实施例、以及第三实施例的范围内，进气口唇缘152的除冰由电气系统172提供，该电气系统抵靠进气口唇缘152的壁定位，并且由飞行器100的发电机供电。
在第四实施例的范围内，进气口唇缘152的除冰以与现有技术中相同的方式提供，即通过以热空气在前内部体积162a中加压来提供。
在本发明的第一实施例中，冲击吸收器元件170例如是填充有加压气体(诸如氦气、推进剂、或氩气)的柔性护罩174。柔性护罩174填充内部体积162。当鸟类撞击并穿透进气口唇缘152(图3)时，鸟类的前进被柔性护罩174阻止，该护罩在能量传递至后部加强框架154并使框架变形之前变形并吸收冲击。
为了允许柔性护罩174在冲击下放气，所述护罩装备有排放装置176，该排放装置允许在柔性护罩174中的压力超过阈值时从柔性护罩174中排放气体。排放装置176采取例如阀、排气口、或多孔膜的形式。阈值的值是相对于鸟类撞击生成的超压来确定的。
在维修操作期间，可以连接泵178，以便检查柔性护罩174内的压力，并在必要时对护罩进行再充气。
为了调节柔性护罩174内部的压力，进气口结构150包括泵178，该泵允许向柔性护罩174供应加压气体。因此，在起飞阶段和着陆阶段期间(在此期间与鸟类撞击的风险最大)，柔性护罩174被充气到提供抗冲击性的较高压力。
在飞行中，压力和温度导致柔性护罩174的体积增大。这种增大是通过柔性护罩174材料和所选定的气体来管理的。计算这种增大以便允许柔性护罩174充分充气以支撑进气口结构150的空气动力学外形，以便改善层流性。柔性护罩174例如由PA(聚酰胺)或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或任何其他合适的材料制成。
就柔性护罩174填充内部体积162的程度而言，该柔性护罩不需要被固定，但是该柔性护罩可以被固定至进气口唇缘152、固定至声学面板156、固定至外面板158、或固定至后部加强框架154。
在本发明的第二实施例中，冲击吸收器元件470是由填充有所述流体的单元形成的泡沫块，并且当鸟类撞击并穿透进气口唇缘152时，鸟类的前进被泡沫块阻止，该泡沫块变形并吸收冲击。
在本发明的第三实施例和第四实施例中，冲击吸收器元件570也是填充有加压气体的柔性护罩574。
柔性护罩574没有完全填充内部体积162、162b，并且保持压靠并固定在后部加强框架154上。柔性护罩574采取环体的形式。
在本发明的第四实施例中，冲击吸收器元件570布置在前部框架652与后部加强框架154之间。
在所有实施例中，在冲击的情况下，力从冲击吸收器元件170、470、570到外面板158的传递，到声学面板156的传递，以及到后部加强框架154的传递根据冲击吸收器元件170、470、570相对于所述元件的位置而不同地发生。
如果一方面冲击吸收器元件170、470与外面板158之间的距离以及另一方面冲击吸收器元件170、470与声学面板156之间的距离相比于冲击吸收器元件170、470与后部加强框架154之间的距离而言相对较高，则力将被传递至后部加强框架154，然后该后部加强框架被相应地调整尺寸。
如果一方面冲击吸收器元件170、470与外面板158之间的距离以及另一方面冲击吸收器元件170、470与声学面板156之间的距离相比于冲击吸收器元件170、470和后部加强框架154之间的距离而言相对较低，则力将在所述冲击吸收器元件170、470的整个圆周上传递至外面板158和声学面板156。

Claims (8)

1.一种用于飞行器(100)的短舱(104)的进气口结构(110，150，550，650)，所述进气口结构(110，150，550，650)包括：
-进气口唇缘(152)，所述进气口唇缘具有朝向后部开口的U形截面；
-声学面板(156)，所述声学面板朝向后部并且在内侧延伸所述进气口唇缘(152)；
-外面板(158)，所述外面板朝向后部并且在外侧延伸所述进气口唇缘(152)；
-后部加强框架(154)，所述后部加强框架固定在所述外面板(158)与所述声学面板(156)之间，其中，所述后部加强框架(154)部分地限定就在所述后部加强框架(154)的前方的内部体积(162，162b)；以及
-冲击吸收器元件(170，570)，所述冲击吸收器元件定位在所述内部体积(162，162b)中，其中，所述冲击吸收器元件(170，570)采取在冲击期间可变形并且至少部分地填充有流体的结构的形式；
所述进气口结构(110，150，550，650)的特征在于，所述冲击吸收器元件(170，570)是填充有加压气体的柔性护罩(174，574)。
2.根据权利要求1所述的进气口结构(150)，其特征在于，所述柔性护罩(174)填充所述内部体积(162)。
3.根据权利要求1所述的进气口结构(550，650)，其特征在于，所述柔性护罩(574)部分地填充所述内部体积(162，162b)。
4.根据权利要求3所述的进气口结构(550，650)，其特征在于，所述柔性护罩(574)采取环体的形式，所述环体压靠并固定在所述后部加强框架(154)上。
5.根据权利要求4所述的进气口结构(650)，其特征在于，所述进气口结构包括前部框架(652)，所述前部框架的截面采取朝向后部开口的U形形状，并被置于所述进气口唇缘(152)内且在后方，并且特征在于，所述冲击吸收器元件(570)布置在所述前部框架(652)与所述后部加强框架(154)之间。
6.根据权利要求1至5之一所述的进气口结构(150，550，650)，其特征在于，所述柔性护罩(174，574)装备有排放装置(176)，所述排放装置旨在当所述柔性护罩(174，574)中的压力超过阈值时从所述柔性护罩(174，574)中排放气体。
7.一种用于飞行器发动机(100)的短舱(104)，并且所述短舱具有根据前述权利要求中任一项所述的进气口结构。
8.一种飞行器(100)，所述飞行器包括至少一个根据前一项权利要求所述的短舱(104)。
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