CN111319778B - 涡轮风扇发动机和飞行器 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有短舱的涡轮风扇发动机和飞行器，短舱包括：滑动件，其在前进位置与缩回位置之间平移，以便在管道与外部之间开放窗口；多个叶片，每个叶片在滑动件上收起位置与展开位置之间旋转移动，叶片分成多组，每组包括第一叶片；操纵系统，其使每个叶片移动、包括：凸轮，其与组中的一组的第一叶片成一体、具有齿；接纳齿的凹槽，第一传动系统，其将承载凸轮的第一叶片的运动传递给每个其他组的第一叶片，用于每组的第二传动系统，传动系统将承载凸轮的第一叶片的运动或者通过第一传动系统移动的第一叶片的运动传递给组的其他叶片中的每个叶片。相较于使用现有技术的反向门，使用滑动件上的旋转叶片以及使用简化的操纵系统使得可以减轻组件。

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组叶片，这些叶片被安装成能够旋转以便封闭旁通流管道，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，机身每侧固定有机翼。每个机翼之下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固定在机翼下方，该吊挂架被固定在机翼的结构与涡轮风扇发动机的结构之间。
涡轮风扇发动机包括马达以及围绕该马达固定的短舱。在短舱与马达之间，涡轮风扇发动机具有旁通流在其中流动的旁通管道。
短舱包括多个反向门，每个反向门在短舱的结构体上在收起位置与展开位置之间旋转移动，在该收起位置，该反向门不处于旁通管道中，在该展开位置，该反向门被定位成横过旁通管道，以便将旁通流朝向窗口重新引导，该窗口处于短舱的壁中，并且该窗口在旁通管道与短舱的外侧之间开放。
因此，旁通流被重新引导到外侧、并且更具体地是朝向发动机的前部重新引导，以便产生反向推力。
虽然反向门完全令人满意，但是希望找到不同机构，尤其是更轻质的机构。
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一组叶片，这些叶片被安装成能够旋转以便封闭旁通流管道。
为此目的，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马达和包围所述马达的短舱，所述涡轮风扇发动机包括风扇壳体，其中，用于旁通流管道被界定在所述短舱与所述马达之间，并且空气流在所述管道中沿流动方向流动，所述短舱包括：
-固定结构体，所述固定结构体固定至所述风扇壳体，
-活动组件，所述活动组件具有活动整流罩和滑动件，所述活动整流罩固定至所述滑动件，所述滑动件在所述固定结构体上在前进位置与缩回位置之间沿平移方向平移移动，在所述前进位置，所述滑动件被定位成使得所述活动整流罩移动靠近所述风扇壳体，在所述缩回位置，所述滑动件被定位成使得所述活动整流罩移动远离所述风扇壳体，以便在它们之间限定所述管道与所述短舱的外部之间的开放窗口，
-多个叶片，每个叶片包括第一端部，所述第一端部被安装成在所述滑动件上围绕与所述纵向轴线总体上平行的旋转轴线旋转移动，其中每个叶片在收起位置与展开位置之间移动，在所述收起位置，所述叶片位于所述管道外侧，在所述展开位置，所述叶片横过所述管道，其中所述多个叶片被分成多组，其中每组包括第一叶片，所述第一叶片与同组的其他叶片相比位于相对于所述流动方向的下游最远，其中，对于每组，第‘n’级的所述叶片位于第‘n-1’级所述叶片的在所述流动方向上的上游、并且相对于第‘n-1’级的所述叶片围绕所述纵向轴线X在角度上偏移，
-致动器组件，所述致动器组件使所述滑动件在所述前进位置与所述缩回位置之间移动，并且反之亦然，以及
-操纵系统，所述操纵系统旨在使每个叶片从所述收起位置移动到所述展开位置，并且反之亦然，其中，所述操纵系统包括：
-凸轮，所述凸轮与所述组中的一组的第一叶片成一体、并且具有齿，
-凹槽，所述凹槽与所述固定结构体成一体，所述凹槽接纳所述齿，并且其中，当所述活动组件移动时，所述齿遵循所述凹槽并且使所述第一叶片旋转，
-第一传动系统，所述第一传动系统将承载所述凸轮的所述第一叶片的运动传递给每个其他组的第一叶片，以及
-用于每组的第二传动系统，所述第二传动系统将承载所述凸轮的叶片的运动或者通过所述第一传动系统移动的所述叶片的运动传递给所述组的其他叶片中的每个叶片。
这种类型的发动机允许通过以具有简化操纵系统的更轻质的枢转叶片替代反向门和它们的驱动机构来减重。
有利地，所述活动整流罩包括与所述纵向轴线同轴并且朝向所述纵向轴线开放的U形型材，所述叶片被安装成在所述U形型材上旋转移动，在所述收起位置，每个叶片接纳在所述U形型材中，并且在所述展开位置，每个叶片的第二端部离开所述U形型材。
有利地，所述凹槽具有近端，当所述滑动件位于所述前进位置时，所述齿位于所述近端处，并且所述凹槽具有在其近端处的与所述平移方向平行的直线部分。
有利地，所述第一传动系统包括用于两个相邻组的两个第一叶片的连接杆，所述连接杆铰接地安装在所述两个第一叶片之间，并且所述连接杆到每个第一叶片的铰接点是相对于所述第一叶片的旋转轴线偏离中心的。
有利地，对于一组中的从所述第一叶片到倒数第二个所述叶片的每个叶片，所述第二传动系统包括与所述叶片成一体的栓钉，所述栓钉与所述纵向轴线平行地延伸、并且朝向紧邻的高一级的所述叶片突出，并且对于一组中的从第二个所述叶片到最后一个所述叶片的每个叶片，所述第二传动系统包括凹槽，所述凹槽在所述叶片中产生、并且被布置成用于接纳紧邻的低一级的所述叶片的栓钉。
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以上变体之一所述的涡轮风扇发动机。
附图说明
在阅读以下对一个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变得更加清楚，所述描述参考附图给出，在附图中：
[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收起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缩回且展开位置的涡轮风扇发动机的透视图，
[图4]是在竖直截面中观察到的根据本发明的涡轮风扇发动机的示意性表示，
[图5]是图3的细节V的透视图，
[图6]是叶片枢转系统的透视图，并且
[图7]是从根据本发明的传动系统后方观察到的透视图。
具体实施方式
在以下描述中，涉及位置的术语参考发动机中的空气的流动方向，空气因而从飞行器的前部向后部流动。
图1示出了飞行器10，该飞行器包括机身12，机身每侧固定有机翼14，机翼承载根据本发明的至少一个涡轮风扇发动机100。涡轮风扇发动机100通过吊挂架16固定在机翼14下方。
图2和图3示出了涡轮风扇发动机100，该涡轮风扇发动机具有短舱102和容纳在短舱102内部的马达20、并且包括风扇壳体202。马达20由其后部的排气部分表示。
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的前部正向定向的纵向轴线平行，Y表示在飞行器位于地面上时是水平的横向轴线，Z表示竖直轴线，这三个方向X、Y和Z相互正交。
图2和图3示出了处于两个不同的使用位置的涡轮风扇发动机100，并且图4以涡轮风扇发动机100的截面示出了示意性表示。
涡轮风扇发动机100具有在短舱102与马达20之间的管道204，来自进气口且穿过风扇300的旁通流208在该管道中流动，并且该旁通流因此以从前向后的流动方向流动。
短舱102具有固定结构体206，该固定结构体安装成固定在风扇壳体202上。在此，特别地，固定结构体206由绕风扇壳体202安装的前部框架210和形成空气动力学表面的外面板212构成，在图3中这些外面板被示出为透明的，并且在图2和图3中切除了这些外面板的一部分。
短舱102具有活动组件214，该活动组件具有活动整流罩216(在图3中也是透明的)，在图2和图3中切除了该活动整流罩的一部分，并且该活动整流罩形成喷口的外壁。
短舱102还具有滑动件218。在这种情况下，滑动件218呈具有镂空壁的圆柱体的形式。活动整流罩216固定至滑动件218、并且相对于涡轮风扇发动机100中的气流的流动方向处于该滑动件下游。
滑动件218被安装成在短舱102的固定结构体206上在与纵向轴线X的总体上平行的平移方向上平移移动。
滑动件218在前进位置(图2)与缩回位置(图3)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远地靠前定位，使得活动整流罩216移动靠近外面板212和风扇壳体202、并且由此形成空气动力学表面。在缩回位置中，滑动件218相对于流动方向尽可能远地靠后定位，使得活动整流罩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，活动整流罩216和外面板212彼此延伸以便限定短舱102的外表面，并且活动整流罩216和风扇壳体202彼此延伸以便限定管道204的外表面。
在缩回位置中，活动整流罩216与风扇壳体202以及外面板212彼此间隔开、并且在它们之间限定管道204与短舱102的外部之间的开放窗口220。也就是说，来自旁通流208的空气穿过窗口220，以最终到达涡轮风扇发动机100的外侧。
滑动件218通过任何适当的器件来进行平移，比如固定结构体206与滑动件218之间的滑道。
短舱102还包括一组致动器(未示出)，这些致动器用于使滑动件218在前进位置与缩回位置之间平移移动，并且反之亦然。每个致动器由控制单元控制(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。
每个致动器可以例如是采用双作用千斤顶(两个工作方向)的形式，该双作用千斤顶的缸固定至固定结构体206，并且杆部固定至滑动件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固定至滑动件218。
风扇壳体202和外面板212形成窗口220的相对于流动方向的上游边界，并且活动整流罩216形成窗口220的相对于流动方向的下游边界。
短舱102包括多个叶片250，每个叶片被安装成能够在滑动件218上围绕与纵向轴线X大体上平行的旋转轴线旋转。因此，每个叶片250能够在收起位置(图2)与展开位置(图3)之间移动，在该收起位置，叶片250处于管道204外侧，在该展开位置，叶片250横过管道204以便朝向窗口220重新引导旁通流208。
每个叶片250沿与纵向轴线X垂直的平面延伸。
每个叶片250被安装成能够在滑动件218的周界上移动。当叶片250处于收起位置时，它们在纵向轴线X的方向上彼此上下地叠置成组，以便按照如图2所示的圆形形状对齐。
在本发明的实施例中，每个叶片250呈豆子的形状，但是可以设想不同的形状。
叶片250的数量和这些叶片中的每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，以使得在展开位置中，叶片250封闭管道204的大部分。
每个叶片250被安装成能够在第一端部处移动，而第二端部在叶片250展开时移动更靠近马达20，以便最好地封闭管道204。
由叶片250朝向发动机100的内部的旋转引起从收起位置到展开位置的转换。
当滑动件218处于前进位置或处于缩回位置时可以采用收起位置。只有当滑动件218处于缩回位置时才可以采用展开位置。
滑动件218还可以具有操纵系统400，该操纵系统使每个叶片250从收起位置移动到展开位置，并且反之亦然，并且将在下文中进行描述。
因此，操作包括：从前进位置/收起位置开始，命令启用致动器以使滑动件218从前进位置移动到缩回位置；在此运动期间，操纵系统400使叶片250从收起位置移动到展开位置。
相反地，操作因此包括：从缩回位置/展开位置开始，命令启用致动器以使滑动件218从缩回位置移动到前进位置；在此运动期间，操纵系统400使叶片250从展开位置移动到收起位置。
相较于使用现有技术的反向门，使用被安装成能够在滑动件218上旋转的叶片250使得可以减轻组件。
图6示出了叶片250与滑动件218之间的枢转连接件的特定实施例。
如图2所示，多个叶片250分成多组，并且在每组中，叶片250在纵向轴线X的方向上叠置并且每组覆盖小的角度开口。
每组包括第一叶片250，该第一叶片与同组的其他叶片250相比位于相对于流动方向的更下游。
在每组中，第‘n’级叶片250位于第‘n-1’级叶片250沿流动方向的上游、并且相对于第‘n-1’级叶片250围绕纵向轴线X角偏移，以便使叶片250的旋转轴线沿滑动件218的周界相对于彼此偏移。此处，‘n’大于或等于2。
优选地，相同次序的叶片250定位在同一级上，并且定位在与纵向轴线X垂直的同一径向平面XZ中。
组的数量、每组的叶片250的数量和角偏移可以有所变化，并且使得可以覆盖整个管道204。
滑动件218包括U形型材219，该U形型材在图2中部分取出，以便能够使叶片250可视化。U形型材219与纵向轴线X同轴并且朝向纵向轴线X开放。U形型材219形成笼架602，在图6中仅示出该笼架的一个区段。叶片250被安装成能够在U形型材219上旋转。
笼架602具有形成U形的底部的外壁606，该外壁采取圆柱体或在待覆盖的角范围上的部分圆柱体的形式，并且该外壁构成短舱102的朝向外侧定向的壁。外壁606与纵向轴线X同心。
对于每个级的叶片250，笼架602具有布置在上游壁606b与下游壁606a之间的并且朝向短舱102的内部开放的槽缝604。
每个上游壁606b和每个下游壁606a处在与纵向轴线X垂直的平面中并且形成与纵向轴线X同心的环或环的一部分。上游端壁和下游端壁形成U形的壁。
同一级的叶片250在处于收起位置时被接纳在与该级相关联的槽缝604中。
枢转连接件可以采用多种不同的形式，每个叶片250被安装成能够围绕该枢转连接件枢转。
根据一个特定实施例，对于每个叶片250，与叶片250成一体的轴608被安装成能够在第一端部处在与叶片250相对应的级的上游壁606b与下游壁606a之间旋转、并且形成叶片250的旋转轴线。
根据另一个实施例，对于每个叶片250，轴608固定地安装在与叶片250相对应的级的上游壁606b与下游壁606a之间，并且叶片250被安装成能够在第一端部处通过紧密配合而围绕轴608旋转。轴608形成叶片250的旋转轴线。
图5和图7示出了操纵系统400。
图5示出了细节V的放大图，其中U形型材219被示为透明的，并且图7示出了从同一细节V后方观察到的视图。
在收起位置，每个叶片250接纳在U形型材219中，并且在展开位置，第二端部离开U形型材219而移动靠近马达20。
固定结构体206包括凹槽502，在这个实例中，该凹槽布置在12点钟处。
一组的叶片250中的一个叶片、在此种情况下是从短舱102的顶部开始的第一叶片250装备有凸轮504，该凸轮具有接纳在凹槽502中的齿506。在此处示出的本发明的实施例中，凸轮504与叶片250相距一定距离，但是该凸轮可以集成在叶片250中。
当活动组件214朝向缩回位置移动时，齿506遵循凹槽502，并且凹槽502的偏差引起凸轮504的旋转并且因此引起叶片250围绕其旋转轴线朝向其展开位置的旋转，并且反之亦然。
凹槽502所具有的形状适合于允许叶片250在滑动件218从前进位置转换到缩回位置时从收起位置旋转到展开位置。相反地，凹槽502所具有的形状适合于允许叶片250在滑动件218从缩回位置转换到前进位置时从展开位置旋转到收起位置。
凹槽502具有近端和远端，当滑动件218位于前进位置时齿506定位在该近端处，并且当滑动件218位于缩回位置时齿506定位在该远端处。
为了避免叶片250在滑动件218朝向其缩回位置平移的一开始就展开，凹槽502具有在其近端处的、与平移方向平行的直线部分508。
因此，操纵系统400包括凹槽502、凸轮504、第一传动系统702、以及用于每组的第二传动系统802。
第一传动系统702将承载凸轮504的第一叶片250的移动传递给每个其他组的第一叶片250，每个其他组的第一叶片同时于是移动。
在每个组中，第二传动系统802将承载凸轮504的第一叶片250的运动或者通过第一传动系统702移动的第一叶片的运动传递给同组的其他叶片250中的每个叶片。
因此，承载凸轮504的单个叶片250的运动驱动所有叶片250的运动。
因此，使所有叶片250移动实施起来相对简单，并且不需要除对使滑动件218移动而言必要的致动器以外的致动器。
第一传动系统702包括用于两个相邻组的两个第一叶片250的铰接地安装在所述两个第一叶片250之间的连接杆706。连接杆706到每个第一叶片250的铰接点是相对于第一叶片250的旋转轴线偏离中心的。因此，当第一叶片250之一移动时，另一个第一叶片250由连接杆706驱动而旋转。
在此示出的本发明的实施例中，连接杆706位于U形型材219的外侧并且借助第一凸轮704固定至第一叶片250，其中每个第一凸轮704通过U形型材219中的为此目的而提供的孔与第一叶片250成一体。在此，每个第一叶片250在其旋转轴线处固定至第一凸轮704，并且连接杆706的铰接点相对于这个旋转轴线偏移。
对于一组的从第一叶片250到倒数第二个叶片250的每个叶片250，第二传动系统802包括与所述叶片250成一体的栓钉804，该栓钉与纵向轴线X平行地延伸、并且朝向紧邻的高一级的叶片250(也就是说向前)突出。
对于一组的从第二个叶片250到最后一个叶片250的每个叶片250，第二传动系统802包括凹槽806，该凹槽在所述叶片250中产生、并且被布置成用于接纳紧邻的下一级叶片250的栓钉804。因此，凹槽806朝向后部开放。
因此，第一叶片250的栓钉804接纳在第二叶片250的凹槽806中，而该第二叶片的栓钉804接纳在第三叶片250的凹槽806中，依此类推。
凹槽806的形状被设计成允许相关联的叶片250随着相应的栓钉804的移动而移动。因此，对于每组，第一叶片250的移动驱动所述组的其他叶片250的移动。
虽然已经就机翼之下的短舱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 (6)

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)并且包括马达(20)和包围所述马达(20)的短舱(102)，所述涡轮风扇发动机包括风扇壳体(202)，在所述风扇壳体中，用于旁通流(208)的管道(204)被界定在所述短舱(102)与所述马达(20)之间，并且空气流在所述管道中沿流动方向流动，所述短舱(102)包括：
-固定结构体(206)，所述固定结构体固定至所述风扇壳体(202)，
-活动组件(214)，所述活动组件具有活动整流罩(216)和滑动件(218)，所述活动整流罩(216)固定至所述滑动件(218)，所述滑动件(218)在所述固定结构体(206)上在前进位置与缩回位置之间沿平移方向平移移动，在所述前进位置，所述滑动件(218)被定位成使得所述活动整流罩(216)移动靠近所述风扇壳体(202)，在所述缩回位置，所述滑动件(218)被定位成使得所述活动整流罩(216)移动远离所述风扇壳体(202)，以便在它们之间限定所述管道(204)与所述短舱(102)的外部之间的开放窗口(220)，
-多个叶片(250)，每个叶片包括第一端部，所述第一端部被安装成在所述滑动件(218)上围绕与所述纵向轴线(X)总体上平行的旋转轴线旋转移动，其中每个叶片(250)在收起位置与展开位置之间移动，在所述收起位置，所述叶片(250)位于所述管道(204)外侧，在所述展开位置，所述叶片(250)横过所述管道(204)，其中所述多个叶片(250)被分成多组，其中每组包括第一叶片(250)，所述第一叶片与同组的其他叶片(250)相比位于相对于所述流动方向的下游最远，其中，对于每组，第‘n’级的所述叶片(250)位于第‘n-1’级所述叶片(250)的在所述流动方向上的上游、并且相对于第‘n-1’级的所述叶片(250)围绕所述纵向轴线(X)在角度上偏移，
-致动器组件，所述致动器组件使所述滑动件(218)在所述前进位置与所述缩回位置之间移动，并且反之亦然，以及
-操纵系统(400)，所述操纵系统旨在使每个叶片(250)从所述收起位置移动到所述展开位置，并且反之亦然，其中，所述操纵系统(400)包括：
-凸轮(504)，所述凸轮与所述组中的一组的第一叶片(250)成一体、并且具有齿(506)，
-凹槽(502)，所述凹槽与所述固定结构体(206)成一体，所述凹槽接纳所述齿(506)，并且其中，当所述活动组件(214)移动时，所述齿(506)遵循所述凹槽(502)并且使所述第一叶片(250)旋转，
-第一传动系统(702)，所述第一传动系统将承载所述凸轮(504)的所述第一叶片(250)的运动传递给每个其他组的第一叶片(250)，以及
-用于每组的第二传动系统(802)，所述第二传动系统将承载所述凸轮(504)的叶片(250)的运动或者通过所述第一传动系统(702)移动的所述叶片的运动传递给所述组的其他叶片(250)中的每个叶片。
2.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述活动整流罩(216)包括与所述纵向轴线(X)同轴并且朝向所述纵向轴线(X)开放的U形型材(219)，其特征在于，所述叶片(250)被安装成在所述U形型材(219)上旋转移动，其特征在于，在所述收起位置，每个叶片(250)接纳在所述U形型材(219)中，并且其特征在于，在所述展开位置，每个叶片(250)的第二端部离开所述U形型材(219)。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述凹槽(502)具有近端，当所述滑动件(218)位于所述前进位置时，所述齿(506)位于所述近端处，并且其特征在于，所述凹槽(502)具有在其近端处的与所述平移方向平行的直线部分(508)。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述第一传动系统(702)包括用于两个相邻组的两个第一叶片(250)的连接杆(706)，所述连接杆铰接地安装在所述两个第一叶片(250)之间，并且其特征在于，所述连接杆(706)到每个第一叶片(250)的铰接点是相对于所述第一叶片(250)的旋转轴线偏离中心的。
5.根据权利要求1和2中任一项所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，对于一组中的从所述第一叶片(250)到倒数第二个所述叶片(250)的每个叶片(250)，所述第二传动系统(802)包括与所述叶片(250)成一体的栓钉(804)，所述栓钉与所述纵向轴线(X)平行地延伸、并且朝向紧邻的高一级的所述叶片(250)突出，并且其特征在于，对于一组中的从第二个所述叶片(250)到最后一个所述叶片(250)的每个叶片(250)，所述第二传动系统(802)包括凹槽(806)，所述凹槽在所述叶片(250)中产生、并且被布置成用于接纳紧邻的低一级的所述叶片(250)的栓钉(804)。
6.一种飞行器(10)，所述飞行器包括至少一个根据前述权利要求之一所述的涡轮风扇发动机(100)。
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