CN111731488A - 包括用于阻挡旁通流管道的一组可旋转叶片的涡轮风扇 - Google Patents

包括用于阻挡旁通流管道的一组可旋转叶片的涡轮风扇 Download PDF

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Abstract

一种涡轮风扇发动机(100)，其具有发动机短舱(102)，该发动机短舱包括：滑动件(218)，其能在前进位置和缩回位置之间平移移动，以打开在管道和外部之间的窗口；多个叶片(250)，每个叶片能在滑动件(218)上在收起位置和展开位置之间旋转移动；以及操纵系统(400)，其使每个叶片(250)运动，并且对于每个叶片(250)包括轴(402)、臂(414)、弧形件(408)、连杆(406)和致动系统，轴能在滑动件(218)上旋转移动并且叶片(250)固定于其上，该臂具有固定到轴(402)的第一端以及具有第二端，该弧形件与纵向轴线同轴，并且安装成能在滑动件(218)上围绕纵向轴线旋转移动；该连杆(406)以铰接方式安装在弧形件(408)和臂(414)的第二端之间；该致动系统使弧形件(408)沿一个方向和另一个方向旋转。与现有技术使用反向门相比，使用在滑动件上旋转的叶片和简化的操纵系统使得可以使组件轻量化。

Description

包括用于阻挡旁通流管道的一组可旋转叶片的涡轮风扇
技术领域
本发明涉及一种涡轮风扇发动机，其包括一组叶片，该组叶片安装成能够旋转，从而阻挡用于旁通流的管道，并且涉及一种包括至少一个这样的涡轮风扇发动机的飞行器。
背景技术
飞行器包括机身，机翼固定到机身的两侧。在每个机翼下悬挂有至少一个涡轮风扇发动机。每个涡轮风扇借助挂架固定在机翼下方，挂架固定在机翼结构和涡轮风扇发动机结构之间。
涡轮风扇发动机包括马达和固定在马达周围的发动机短舱。涡轮风扇发动机在发动机短舱和马达之间具有旁通管道，旁通流在该旁通管道中流动。
发动机短舱包括多个反向门，每个反向门可在机舱结构上可在收起位置和展开位置之间旋转地移动，在收起位置中反向门不在旁通管道中，在展开位置中反向门定位成横跨旁通管道从而将旁通流重新导向窗口，窗口在发动机短舱的壁中并且在旁通管道与发动机短舱外部之间开口。
因此，旁通流被重新引导到外部，并且更具体地朝向发动机的前部重新引导，从而产生反向推力。此外，每个反向门使用连杆移动，连杆在收起位置穿过旁路管道并且其因此部分地阻塞旁通管道。
尽管反向门完全令人满意，但是期望找到不同的机构，特别是更轻质并且当在收起位置时决不阻碍旁通流的机构。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种涡轮风扇发动机，其包括一组叶片，该组叶片安装成能够旋转，从而阻挡旁通流的管道。
为此，提出了一种涡轮风扇发动机，其具有纵向轴线并且包括马达和围绕马达的发动机短舱，发动机短舱包括风扇壳体，其中，用于旁通流的管道被界定在发动机短舱与马达之间，并且其中，空气流沿流动方向流动，所述发动机短舱包括：
-固定到风扇壳体的固定结构，
-移动组件，其具有移动风罩移动风帽和滑动件，移动风罩移动风帽固定到滑动件，滑动件可在固定结构上沿平移方向在前进位置和缩回位置之间平移移动，在前进位置中，滑动件定位成使得移动风罩移动风帽运动靠近风扇壳体，在缩回位置中，滑动件定位成使得移动风罩移动风帽运动远离风扇壳体，从而在它们之间限定管道与发动机短舱外部之间的开放窗口，
-多个叶片，每个叶片包括第一端，第一端安装成可在滑动件上围绕旋转轴线旋转移动，并且其中叶片围绕纵向轴线从一个叶片在角度上偏移到下一个叶片，其中每个叶片可在收起位置和展开位置之间移动，在收起位置中叶片在管道外部，在展开位置中叶片跨越管道，
-致动器组件，其使滑动件在前进位置与缩回位置之间移动；并且，反之亦然，以及
-操纵系统，其用于将每个叶片从收起位置运动至展开位置；并且，反之亦然，其中，操纵系统包括：
-对于每个叶片，安装成可在滑动件上围绕旋转轴线旋转移动的轴，并且叶片固定在该轴上，
-对于每个轴，具有固定到轴的第一端以及具有第二端的臂，
-弧形件，其与纵向轴线同轴，并且安装成能在滑动件上围绕纵向轴线旋转移动，
-对于每个臂，以铰接方式安装在弧形件和臂的第二端之间的连杆，以及
-致动系统，致动系统使弧形件在一个方向上和另一个方向上旋转。
这种发动机通过用具有简化的操纵系统的更轻的枢转叶片来代替反向门及其驱动机构而使质量减小。
有利地，每个臂的第一端采取一对钳状部的形式，这对钳状部夹紧轴，并且包括将两个钳状部朝向彼此紧固的紧固螺钉。
本发明还提出了一种包括至少一个根据前述变型中的任一种的涡轮风扇发动机的飞行器。
附图说明
通过阅读下面参照附图给出的对一个示例性实施例的描述，本发明的上述特征以及其它特征将变得更明了，附图中：
[图1]是包括本发明涡轮风扇发动机的飞行器的侧视图，
[图2]是处于前进和收起位置中的本发明的涡轮风扇发动机的立体图，
[图3]是处于缩回和展开位置中的本发明的涡轮风扇发动机的立体图，
[图4]是以垂直截面观察的本发明的涡轮风扇发动机的示意图；
[图5]是本发明的操控系统的立体图。
具体实施方式
在以下描述中，与位置有关的术语参照的是发动机中的空气的流动方向，因此空气是从飞行器的前部流到后部。
图1示出了包括机身12的飞机10，机身11的各侧固定有承载至少一个本发明的涡轮风扇发动机100的机翼14。涡轮风扇发动机100借助挂架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，其具有发动机短舱102和容纳在发动机短舱102内的马达20，并且涡轮风扇发动机100包括风扇壳体202。马达20由其后排气部分表示。
在下文的描述中，并且按照惯例，X标示涡轮风扇发动机100的纵向轴线，其平行于飞行器10的纵向轴线且正向朝向飞行器10的前部定向；Y标示横向轴线，当飞行器在地面上时，其是水平的；以及Z标示垂直轴线；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使用位置中的涡轮风扇发动机100，并且图4示出了涡轮风扇发动机100的截面的示意图。
涡轮风扇发动机100在发动机短舱102和马达20之间具有管道204，来自空气进气口的旁通流208通过风扇300在该管道中流动，并且因此该旁通流沿从前部至后部的流动方向流动。
发动机短舱102具有固定地安装在风扇壳体202上的固定结构206。这里，特别地，固定结构206包括围绕风扇壳体202安装的前框架210和形成空气动力学表面的外面板212，外面板212在图3中示出为透明的，并且在图2和图3中其一部分被切除。
发动机短舱102具有移动组件214，其具有移动风罩移动风帽216(在图3中也是透明的)，移动风罩移动风帽216的一部分在图2和3中被切除，并且移动风罩移动风帽216形成喷嘴的外壁。
发动机短舱102具有滑动件218。在这种情况下，滑动件218是具有透孔壁的圆柱体形式。移动风罩移动风帽216相对于涡轮风扇发动机100中的空气流的流动方向固定到滑动件218且在其下游。
滑动件218安装成能沿总体平行于纵向轴线X的平移方向在发动机短舱102的固定结构206上平移地移动。
滑动件218可在前进位置(图2)和缩回位置(图3)之间移动；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地定位，使得移动风罩移动风帽216移动靠近外面板212和风扇壳体202，并且因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向后定位，使得移动风罩移动风帽216移动远离外面板212和风扇壳体202，从而在它们之间限定窗口220。
在前进位置中，移动风罩移动风帽216和外面板212彼此延伸从而限定发动机短舱102的外表面，并且移动风罩移动风帽216和风扇壳体202彼此延伸从而限定管道204的外表面。
在缩回位置中，移动风罩移动风帽216和风扇壳体202以及外面板212彼此间隔开，并且在它们之间限定了在管道204和发动机短舱102的外部之间的开放窗口220。即，来自旁通流208的空气穿过窗口220以终止于涡轮风扇发动机100外部。
滑动件218通过任何合适的装置平移，例如通过固定结构206与滑动件218之间的滑道。
发动机短舱102还包括一组致动器(未示出)，其使滑动件218在前进位置和缩回位置之间平移；且反之亦然。每个致动器由例如处理器类型的控制单元控制，该控制单元根据飞行器10的要求控制沿一个方向或另一个方向的运动。
每个致动器例如可以采取双动千斤顶(两个工作方向)的形式，双动千斤顶的缸固定到固定结构206，并且杆固定到滑动件218。
为了对离开窗口220的空气流定向，叶栅可以固定到滑动件218，面向窗口220。
风扇壳体202和外面板212形成窗口220相对于流动方向的上游边界，并且移动风罩移动风帽216形成窗口220相对于流动方向的下游边界。
发动机短舱102包括多个叶片250，每个叶片安装成使得能够在滑动件218上围绕旋转轴线旋转，旋转轴线在这里大致平行于纵向轴线X。因此，每个叶片250能够在收起位置(图2)和展开位置(图3)之间移动，在收起位置中叶片250在管道204外部，在展开位置中叶片250横跨管道204从而将旁通流208重新导向窗口220。
每个叶片250安装成使得能够在第一端处移动，而当叶片250展开时第二端移动得更靠近马达20，从而最佳地阻塞管道204。
叶片250围绕纵向轴线X从一个叶片在角度上偏移到下一个叶片。
叶片250的数量以及这些叶片中的每一个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，使得在展开位置中，叶片250阻塞大部分导管204。
通过叶片250朝向发动机100内部的旋转，实现从收起位置通过到展开位置。
当滑动件218处于前进位置或缩回位置时，可以采用收起位置。只有当滑动件218处于缩回位置时，才可采用展开位置。
滑动件218还具有操纵系统400，其将每个叶片250从收起位置移动到展开位置。
因此，操作包括从前进/收起位置开始，命令致动器的致动，以将滑动件218从前进位置移动到缩回位置。在该运动期间或结束时，操纵系统400使叶片250从收起位置运动到展开位置。
相反地，操作因此包括从缩回/展开位置开始，命令致动器的致动，以将滑动件218从缩回位置移动到前进位置。在该运动期间或开始时，操纵系统400使叶片250从展开位置运动到收起位置。
与现有技术使用反向门相比，使用安装成能够在滑动件218上旋转的叶片250使得能使组件轻量化。
图5示出了在移动组件214上、更具体地说在滑动件218上的操纵系统400。
对于每个叶片250，操纵系统400包括轴402，轴402安装成可在滑动件218上围绕旋转轴线404旋转移动，并且其上固定有叶片250。在图5中，为了便于理解机构，每个叶片250被截去顶端，并且仅示出两个叶片250。此外，在图5中，滑动件218以截面示出。在这种情况下，旋转轴线404大致平行于纵向轴线X。
对于每个轴402，操纵系统400还包括臂414，逼414具有固定到轴402的第一端以及具有第二端。
操纵系统400还包括与纵向轴线X同轴的弧形件408。弧形件408安装成可在移动组件214上、并且更具体地在滑动件218上围绕纵向轴线X旋转移动(双箭头409)。
操纵系统400还包括使弧形件408沿一个方向和另一个方向旋转的致动系统。在图5所示的发明的实施例中，致动系统实施为使用遵循期望的曲线的轨道410和至少一个滑架412，其中，每个滑架412固定到弧形件408并且安装成在轨道410上滑动。轨道410安装固定在移动组件214上。致动系统还包括任何合适的运动装置，其可以允许一个或多个滑架412沿着轨道410移动，例如以铰接方式安装在滑架412和移动组件214之间的千斤顶、装备有齿条的马达，等等。控制单元还控制该运动装置。
在这种情况下，滑架412和轨道410之间的连接是双燕尾形式。
对于每个臂414，即，每个叶片250，操纵系统400还包括以铰接方式安装在弧形件408和臂414的第二端之间的连杆406。在这种情况下，连杆406的每个铰接部是围绕平行于旋转轴线404的轴线的枢转连接形式的。
因此，弧形件408的旋转运动驱动每个连杆406，并且因此驱动每个臂414旋转，且因此驱动关联的轴402和叶片250旋转。
每个叶片250在大致垂直于纵向轴线X的平面中延伸。
每个叶片250安装成能够在滑动件218的周界上运动。当叶片250处于收起位置中时，它们沿着纵向轴线X堆叠。
因此，使所有叶片250运动相对容易实现，因为所需要的只是旋转弧形件408。
在图5所示的发明的实施例中，每个臂414的第一端采取夹紧轴402的一对钳状部419的形式，并且包括使两个钳状部朝向彼此紧固的紧固螺钉421。这使得可以独立调节每个叶片250。
在图5所示的发明的实施例中，滑动件218包括与纵向轴线X同轴并且朝向纵向轴线X开口的U形轮廓219。U形轮廓219形成保持架，叶片250安装在该保持架内从而能够旋转，并且其中轴402穿过U形轮廓219的壁。
本发明已经以位于机翼下方的发动机短舱情形进行了更具体的描述，但是本发明可以应用于位于机身后部的发动机短舱。

Claims (3)

1.一种涡轮风扇发动机(100)，其具有纵向轴线(X)，并且包括马达(20)和围绕所述马达(20)的发动机短舱(102)，所述发动机短舱包括风扇壳体(202)，其中，用于旁通流(208)的管道(204)被界定在所述发动机短舱(102)和所述马达(20)之间，并且其中空气流沿流动方向流动，所述发动机短舱(102)包括：
-固定到所述风扇壳体(202)的固定结构(206)，
-移动组件(214)，其具有移动风罩移动风帽(216)和滑动件(218)，所述移动风罩移动风帽(216)固定到所述滑动件(218)，所述滑动件(218)能在所述固定结构(206)上沿平移方向在前进位置与缩回位置之间平移移动，在所述前进位置中，所述滑动件(218)定位成使得所述移动风罩移动风帽(216)运动更靠近所述风扇壳体(202)，在所述缩回位置中，所述滑动件(218)定位成使得所述移动风罩移动风帽(216)运动远离所述风扇壳体(202)，从而在它们之间限定在所述管道(204)与所述发动机短舱(102)的外部之间的开放窗口(220)，
-多个叶片(250)，每个所述叶片包括第一端，所述第一端安装成能在所述滑动件(218)上围绕旋转轴线旋转移动，并且其中所述叶片(250)围绕所述纵向轴线(X)从一个叶片在角度上偏移到下一个叶片，其中，每个所述叶片(250)能在收起位置和展开位置之间移动，在所述收起位置中所述叶片(250)在所述管道(204)外部，在所述展开位置中所述叶片(250)横跨所述管道(204)，
-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运动；并且，反之亦然，以及
-操纵系统(400)，用于使每个叶片(250)从所述收起位置运动至所述展开位置；并且，反之亦然，其中，所述操纵系统(400)包括：
-对于每个叶片(250)，安装成能在所述滑动件(218)上围绕旋转轴线(404)旋转移动的轴(402)，并且所述叶片(250)固定在所述轴上，
-对于每个轴(402)，具有固定到所述轴(402)的第一端以及具有第二端的臂(414)，
-弧形件(408)，所述弧形件与所述纵向轴线(X)同轴，并且安装成能在所述滑动件(218)上围绕所述纵向轴线(X)旋转移动，
-对于每个臂(414)，以铰接方式安装在所述弧形件(408)和所述臂(414)的所述第二端之间的连杆(406)，以及
-致动系统，所述致动系统使所述弧形件(408)沿一个方向上和另一个方向旋转。
2.如权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，每个所述臂(414)的所述第一端呈一对钳状部(419)的形式，所述一对钳状部夹紧所述轴(402)并且包括将两个钳状部朝向彼此紧固的紧固螺钉(421)。
3.一种飞行器(10)，包括至少一个如权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)。
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