CN111498126B - 一种涡轮风扇发动机的防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡轮风扇发动机的防护装置，包括：设置在所述引气格栅内的进气管，设置于所述低压压气机和所述风扇内的中轴管道；转接头，所述转接头分别连通所述进气管的出气口和所述中轴管道，所述喷气管的另一端设置喷气口，本发明所述的涡轮风扇发动机的防护装置，通过在引气格栅设置进气管，并通过转接头转向进入中轴管道中，然后通过设置于低压压气机和风扇的中轴管道进入喷气管，并从喷气管前端的喷气口处朝向风扇方向喷出，由于喷气管跟随风扇转动，喷气口喷出的气流在发动机的吸气口外侧形成气罩，阻挡异物吸入。

Description

一种涡轮风扇发动机的防护装置

技术领域

本发明涉及飞机发动机技术领域，具体而言，涉及一种涡轮风扇发动机的防护装置。

背景技术

世界航空旅客运输量年年攀升，航企新购客机数量也越来越多，随之而来的是飞机发动机吸入事件数量的大幅增加，根据飞机发动机吸入事件损失统计，每次吸入事件造成的维修费用至少会造成上百万元人民币的损失并耽误旅客的行程甚至造成伤亡，尤其是当飞鸟经过发动机吸气口附近，很容易被吸入进去，由于飞鸟普遍体积小,且与飞机相对速度高，以现有机载雷达精度无法探测，留给飞行员的目视反应时间极短，难以对飞鸟进行避让，飞鸟进入发动机，造成发动机的损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种涡轮风扇发动机的防护装置，以期至少在一定程度上解决上述问题中的至少一个方面。

为解决上述问题，本发明提供一种涡轮风扇发动机的防护装置，所应用的涡轮风扇发动机包括风扇、引气格栅和低压压气机、其中，所述风扇和所述低压压气机一体设置，所述引气格栅位于所述风扇的出风的一侧，所述涡轮风扇发动机的防护装置包括：设置在引气格栅内的进气管，所述进气管的进气口朝向风扇以进入所述风扇吹出的气流；设置于所述低压压气机和所述风扇内的中轴管道；转接头，所述转接头分别连通所述进气管的出气口和所述中轴管道，所述转接头用于将进气管内的气流转入至所述中轴管道内；喷气管，所述喷气管的一端和所述中轴管道连通且跟随所述风扇进行转动，所述喷气管的另一端设置喷气口，所述喷气口相对于所述喷气管的中轴线朝向所述风扇倾斜设置。

可选地，所述转接头靠近所述中轴管道的端面设有开口，所述转接头的周向侧壁上设置有进气格栅，所述开口和所述进气格栅连通，所述进气管的出气口朝向所述进气格栅。

可选地，所述喷气口相对于所述喷气管的中轴线的的倾斜角度的范围为40°-50°。

可选地，还包括设置在所述进气管的进气口处的密封盖，所述密封盖通过转轴和所述进气管转动连接，所述密封盖和设置在所述涡轮风扇发动机外围的第一液压装置驱动连接。

可选地，还包括设置在所述进气管的进气口处的挡块，所述挡块和设置在所述涡轮风扇发动机外围的第二液压装置驱动连接，所述挡块由所述第二液压装置控制进行升降运动以对所述密封盖进行限位。

可选地，还包括引气叶轮和设置在所述引气叶轮周向侧壁上的引气叶片，所述引气叶轮套接在所述转接头的外侧，所述引气叶片内设置有引气管，所述引气管的一端的开口和所述进气管的出气口连通，所述引气管的另一端的开口朝向所述进气格栅以向所述转接头内通气。

可选地，所述转接头包括第一连接头、第二连接头和多个连接叶片，所述第一连接头通过多个所述连接叶片和所述第二连接头连接，多个所述连接叶片形成所述进气格栅。

可选地，多个所述连接叶片相对于所述转接头的轴向方向倾斜设置。

可选地，所述转接头还包括连接叶轮，所述第二连接头靠近所述第一连接头的端面设置有锥形凸起，所述连接叶轮的一端连接在所述第一连接头的内侧壁上，所述连接叶轮的另一端连接在所述锥形凸起上。

可选地，还包括引气管压气机，所述引气管压气机设置在所述喷气管内。

相对于现有技术，本发明所述的涡轮风扇发动机的防护装置具有以下优势：

本发明所述的涡轮风扇发动机的防护装置，通过在引气格栅设置进气管，并通过转接头转向进入中轴管道中，然后通过设置于低压压气机和风扇的中轴管道进入喷气管，并从喷气管前端的喷气口处朝向风扇方向喷出，由于喷气管跟随风扇转动，喷气口喷出的气流在发动机的吸气口外侧形成气罩，阻挡异物吸入。

附图说明

图1为本发明实施例的涡轮风扇发动机的结构示意图；

图2为本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的结构示意图一；

图3为本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的结构示意图二；

图4为本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的结构示意图三；

图5为本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的的引气格栅的结构示意图；

图6为本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的转接头的结构示意图一；

图7为本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的转接头的结构示意图二；

图8本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的转接头的示意图三；

图9本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的喷气管的结构示意图；

图10本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的喷气口的结构示意图；

图11本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的风扇的结构示意图；

图12本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置的风扇的剖视图；

图13为本发明实施例的涡轮风扇发动机密封盖的局部结构示意图。

附图标记说明：

101、风扇，102、引气格栅，103、低压压气机，104、高压压气机，105、燃烧室，106、高压涡轮，107、低压涡轮，108、内涵道，109、低压传动轴，200、外涵道，1、进气管，2、转接头，21、第一连接头，22、第二连接头，23、连接叶片，24、连接叶轮，25、锥形凸起，3、进气格栅，4、中轴管道，5、开口，6、喷气管，7、喷气口，8、密封盖，9、引气叶轮，10、引气叶片，11、引气管，12、引气管压气机，13、挡块。

具体实施方式

世界航空旅客运输量年年攀升，航企新购客机数量也越来越多，随之而来的是飞机发动机吸入事件数量的大幅增加，根据飞机发动机吸入事件损失统计，每次吸入事件造成的维修费用至少会造成上百万元人民币的损失并耽误旅客的行程甚至造成伤亡，尤其是当飞鸟经过发动机吸气口附近，很容易被吸入进去，由于飞鸟普遍体积小,且与飞机相对速度高，以现有机载雷达精度无法探测，留给飞行员的目视反应时间极短，难以对飞鸟进行避让，飞鸟进入发动机，造成发动机的损坏。

如图1所示，涡轮风扇发动机由风扇101、引气格栅102、低压压气机103、高压压气机104、燃烧室105、高压涡轮106、驱动风扇101的低压涡轮107和排气系统组成，其中，所述风扇101和所述低压压气机103一体设置，所述引气格栅102位于所述风扇101的出风的一侧，在风扇将风吹向引起格栅时进行导向，风扇101吸入的气流一部分送进内涵道108，另一部分则直接从内涵道机匣外的外涵道200向外排出，当鸟被发动机吸入撞到风扇叶片时，叶片可能折断，断片在离心力作用下，会击穿发动机机匣，甩离发动机，会打坏发动机外部结构例如液压导管，电缆朿等造成严重的二次损伤。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图2至图4所示，本发明实施例提供一种涡轮风扇发动机的防护装置，包括：设置在引气格栅102内的进气管1，本实施例中的进气管可在原有的引气格栅上进行设置，也可以对要设置进气管的引气格栅叶片进行强化处理，增加其厚度，保证引气格栅的强度。引气格栅外侧固定在发动机机匣上，引气格栅内侧与转接头滑动或滚动连接，将从外涵道导入转接头的气流引入中轴管道中。所述进气管1的进气口朝向风扇101以进入所述风扇101吹出的气流，在风扇转动时，风扇吹出的气流可直接进入进气管内；如图11和图12所示，设置于所述低压压气机103和所述风扇101内的中轴管道4，具体地，所述中轴管道贯穿所述低压压气机103和所述风扇101的鼻锥锥头，所述风扇包括鼻锥锥头和扇叶，扇叶设置在鼻锥锥头周向侧壁上，在鼻锥锥头的中部设置中轴管道，转接头2，低压传动轴通过所述转接头2和低压压气机103连接，转接头位于低压压气机和高压压气机之间，和风扇同步转动，与高压涡轮、高压压气机不连接；所述转接头2用于连通所述进气管1的出气口和所述中轴管道，，所述转接头2用于将进气管1内的气流转入至所述中轴管道4内，具体地，转接头可以设置单独的一个部件，也可以对原有的低压传动轴进行处理，使进气管的出气口对应的低压传动轴部分具有转接头的结构特征，具有转接头的功能，将进气管出来的气流经过转接够的转向进入道低压压气机的中空管道中，所述转接头2的内部为中空结构，转接头的内部可以整体为中空结构，也可以部分为中空结构，能够实现第一中空管道和进气格栅连通即可，转接头由低压涡轮直接驱动。具体地，所述转接头2靠近所述中轴管道4的端面设有开口5，所述转接头2的周向侧壁上设置有进气格栅3，所述开口5和所述进气格栅3连通，所述进气管1的出气口朝向所述进气格栅3，进气管吹出的气流通过进气格栅进入道转接头中；所述中轴管道包括设置于低压压气机103的第一中空管道和设置于风扇101的鼻锥锥头的第二中空管道，所述第二中空管道和所述第一中空管道连通，第一中空管道和第二中空管道整体为一连通管道，所述第一中空管道和所述转接头2连通；喷气管6，所述喷气管6的一端和所述第二中空管道连通，本实施例中喷气管的长度与发动机短舱的长度大约相等，可以理解地，喷气管的长度可以根据发动机的机型及尺寸进行优化，以保证在喷气管的喷气口处形成气罩后不会影响发动机的进气，所述喷气管6的另一端设置喷气口7，所述喷气口7朝向所述风扇101倾斜设置，所述喷气管1远离所述风扇101的端部设置有锥形尖头，所述锥形尖头的周向侧壁上间隔设置有多个所述喷气口7。

优选地，所述喷气口7的数量设置为多个，多个所述喷气口7绕着所述喷气管6的中心轴周向间隔设置，在喷气口喷出的气流在转动时在发动机进气口的远侧形成气罩，阻挡异物进入，尤其是飞鸟，可以迅速将其弹出，优选地，喷气口的的数量为6个，具有较佳地覆盖效果。

本发明所述的涡轮风扇发动机的防护装置，通过在引气格栅设置进气管，将外涵道内的空气引入内涵道，并通过转接头转向、旋转，通过设置于低压压气机的第一中空管道和设置于风扇的鼻锥锥头的第二中空管道进入喷气管，并从喷气管前端的喷气口处朝向风扇方向喷出，由于喷气管跟随低压传动轴转动，喷气口喷出的气流在发动机的吸气口外侧形成气罩，有效阻挡异物被吸入发动机，整个装置是在原发动机基础上做出的改造，具有重量轻、结构简单、不易损坏等优点，具有十分广泛的应用前景。

如图9和图10所示，所述喷气口7相对于所述喷气管6的中轴线的倾斜角度的范围为40°-50°，在喷气管高速转动时，喷气口喷出的气流可以在发动机进气口的远侧形成一个锥形的气罩，在此角度范围内，能够将发动机的进气口完全覆盖，避免异物进入。

如图2和图13所示，一种涡轮风扇发动机的防护装置还包括设置在所述进气管1的进气口处的密封盖8，所述密封盖8通过转轴和所述进气管6转动连接，所述密封盖8和设置在所述涡轮风扇发动机外围的第一液压装置驱动连接，还包括设置在所述进气管1的进气口处的挡块13，所述挡块13和设置在所述涡轮风扇发动机外围的第二液压装置驱动连接，具体地，第一液压装置和第二液压装置设置在所述涡轮风扇发动机的机匣的外表面，以实现对密封盖和挡块的驱动，所述挡块13由所述第二液压装置控制进行升降运动以对所述密封盖8进行限位，本实施例中，第一液压装置和第二液压装置均为液压泵，在需要对进气管的进气口关闭时，第一液压装驱动密封盖转动对进气管的进气口进行封闭，然后第二液压装置控制挡块升起，对密封盖进行限位，在需要对进气管的进气口打开时，第二液压装置控制挡块下降解除对密封盖的限位，第一液压装驱动密封盖转贴合在进气管的进气口内侧壁上，保证进气管的开口为连通状态。所述密封盖8用于对所述进气管1的进气口进行封闭，具体地，密封盖滑动设置进气管的进气口处，可以使用电控的方式对密封盖的位置进行控制，从而对进气管的进气口进行封闭或者打开，使用更加灵活，在不需要本发明实施例的涡轮风扇发动机的防护装置，也可以控制密封盖将进气管的进气口关闭。

如图5所示，一种涡轮风扇发动机的防护装置还包括引气叶轮9和设置在所述引气叶轮9周向侧壁上的引气叶片10，所述引气叶轮9套接在所述转接头2的外侧，所述引气叶片10内设置有引气管11，所述引气管11的一端的开口和所述进气管1的出气口连通，所述引气管11的另一端的开口朝向所述进气格栅3以向所述转接头内通气，通过引气叶片内的引气管可以进一步将进气管内的气流导向至转接头内，避免进气管的出气口出来的气流损失在内涵道中，提高进气管内的气流的利用率，进而提高喷气口形成气罩的防护强度。

如图6和图7所示，所述转接头2包括第一连接头21、第二连接头22和多个连接叶片23，所述第一连接头21通过多个所述连接叶片23和所述第二连接头22连接，多个所述连接叶片23形成所述进气格栅3，本实施例中，第一连接头内部为中空结构，第一连接头和低压压气机焊接，并且第一连接头内的通孔和低压压气机内的第一中空管道连通，第二连接头为实体结构，第二连接头远离第一连接头的端面和低压传动轴焊接。

如图7所示，多个所述连接叶片23相对于所述转接头2的轴向方向倾斜设置，这样的结构设计可起到降低转接头的内压力，从而达到使得外涵道内的气流可轻松进入转接头内部的作用。

如图8所示，在其他实施例中，连接叶片也可以相对于转接头的轴向方向平行设置，具有较高的连接强度，能够顺畅地将进气管的出气口的气流引入至中轴管道中。

如图6所示，所述转接头2还包括连接叶轮24，所述第二连接头22靠近所述第一连接头21的端面设置有锥形凸起25，所述连接叶轮24的一端连接在所述第一连接头21的内侧壁上，所述连接叶轮24的另一端连接在所述锥形凸起25上，进一步强化第一连接头和第二连接头的连接强度，加强转接头的整体结构强度。

如图2所示，一种涡轮风扇发动机的防护装置还包括引气管压气机12，所述引气管压气机12设置在所述喷气管6内，保证喷气管的喷气口喷出的气流具有足够的气压，从而可以完全覆盖发动机的进气口。

所述进气管1的数量设置为多个，多个所述进气管1分别间隔设置在多个所述引气格栅3内，优选地，进气管的数量为8个，在引气格栅的周向上均匀布置，从而保证可以向喷气管供应足够的气流量。

本发明是涡轮风扇发动机的防护装置，包括安装在内涵道机匣外的引气格栅，安装在引气格栅上同轴的转接头，安装在转接头上的低压压气机，安装在低压压气机上的风扇，安装在风扇上的喷气管。本装置在运行时，密封盖打开，喷气管和风扇同步转动；此时，引气管压气机转动降低装置内部气压使得引气格栅处可轻松导入外涵道内的气流，引气格栅从外涵道向装置内部导入空气，流入转接头并旋转起来，再通过低压压气机和风扇中轴的管道，通过引气管压气机的增压推进，气流旋转前进着进入旋转着的喷气管，最终到达喷气管喷口后折向外后方喷出。本装置不运行时，此时引气管压气机不再降低装置内气压；之后，密封盖闭合，引气格栅停止从外涵道向装置内导入空气所述引气格栅、转接头和引气管压气机各薄面均为气动低阻外形，对外涵道和内涵道气流通过影响小。

因为本实施例中转接头的连接叶片设计成倾斜状，可起到降低装置内压力，从而达到使得外涵道内的气流可轻松进入本装置的作用，本装置停止时，关闭密封盖从而停止进气。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种涡轮风扇发动机的防护装置，所应用的涡轮风扇发动机包括风扇(101)、引气格栅(102)和低压压气机(103)，其中，所述风扇(101)和所述低压压气机(103)一体设置，所述引气格栅(102)位于所述风扇(101)的出风的一侧，其特征在于，所述涡轮风扇发动机的防护装置包括：

设置在所述引气格栅(102)内的进气管(1)，所述进气管(1)的进气口朝向所述风扇(101)以进入所述风扇(101)吹出的气流；

设置于所述低压压气机(103)和所述风扇(101)内的中轴管道(4)；

转接头(2)，所述转接头(2)分别连通所述进气管(1)的出气口和所述中轴管道(4)，所述转接头(2)用于将所述进气管(1)内的气流转入至所述中轴管道(4)内；

喷气管(6)，所述喷气管(6)的一端和所述中轴管道(4)连通且跟随所述风扇(101)进行转动，所述喷气管(6)的另一端设置喷气口(7)，所述喷气口(7)相对于所述喷气管(6)的中轴线朝向所述风扇(101)倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机的防护装置，其特征在于，所述转接头(2)靠近所述中轴管道(4)的端面设有开口(5)，所述转接头(2)的周向侧壁上设置有进气格栅(3)，所述开口(5)和所述进气格栅(3)连通，所述进气管(1)的出气口朝向所述进气格栅(3)。

3.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机的防护装置，其特征在于，所述喷气口(7)相对于所述喷气管(6)的中轴线的倾斜角度的范围为40°-50°。

4.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机的防护装置，其特征在于，还包括设置在所述进气管(1)的进气口处的密封盖(8)，所述密封盖(8)通过转轴和所述进气管(1)转动连接，所述密封盖(8)和设置在所述涡轮风扇发动机外围的第一液压装置驱动连接。

5.根据权利要求4所述的涡轮风扇发动机的防护装置，其特征在于，还包括设置在所述进气管(1)的进气口处的挡块(13)，所述挡块(13)和设置在所述涡轮风扇发动机外围的第二液压装置驱动连接，所述挡块(13)由所述第二液压装置驱动进行升降运动以对所述密封盖(8)进行限位。

6.根据权利要求2所述的涡轮风扇发动机的防护装置，其特征在于，还包括引气叶轮(9)和设置在所述引气叶轮(9)周向侧壁上的引气叶片(10)，所述引气叶轮(9)套接在所述转接头(2)的外侧，所述引气叶片(10)内设置有引气管(11)，所述引气管(11)的一端的开口和所述进气管(1)的出气口连通，所述引气管(11)的另一端的开口朝向所述进气格栅(3)以向所述转接头内通气。

7.根据权利要求2所述的涡轮风扇发动机的防护装置，其特征在于，所述转接头(2)包括第一连接头(21)、第二连接头(22)和多个连接叶片(23)，所述第一连接头(21)通过多个所述连接叶片(23)和所述第二连接头(22)连接，多个所述连接叶片(23)形成所述进气格栅(3)。

8.根据权利要求7所述的涡轮风扇发动机的防护装置，其特征在于，多个所述连接叶片(23)相对于所述转接头(2)的轴向方向倾斜设置。

9.根据权利要求7所述的涡轮风扇发动机的防护装置，其特征在于，所述转接头(2)还包括连接叶轮(24)，所述第二连接头(22)靠近所述第一连接头(21)的端面设置有锥形凸起(25)，所述连接叶轮(24)的一端连接在所述第一连接头(21)的内侧壁上，所述连接叶轮(24)的另一端连接在所述锥形凸起(25)上。

10.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机的防护装置，其特征在于，还包括引气管压气机(12)，所述引气管压气机(12)设置在所述喷气管(6)内。

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