CN111792043A - 涡轮风扇发动机和飞行器 - Google Patents

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Abstract

涉及具有短舱的涡轮风扇发动机和飞行器，涡轮风扇发动机包括：在前进位置与缩回位置之间平移移动的滑动件，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在收起位置与展开位置之间旋转移动；及移动每个叶片的操纵系统、并且包括：对于每个叶片，轴，轴在滑动件上旋转移动，叶片固定在轴上；对于每个轴，平衡梁，平衡梁固定至轴且具有第一端部和第二端部；对于三个相继的平衡梁，两个连杆，第一连杆铰接地安装在第一平衡梁与第二平衡梁(414b)之间，第二连杆铰接地安装在第二平衡梁与第三平衡梁之间；及产生连杆中的一个连杆沿一个方向和另一方向的旋转的致动系统。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阻挡旁通流管道，并且本发明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体与涡轮风扇发动机的结构体之间。
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。此外，每个反向门的移位是使用连杆执行的，该连杆在收起位置穿过旁通管道、并且因此部分地阻挡了旁通管道。
尽管反向门是完全令人满意的，但是期望找到不同的机构，特别是重量更轻、并且在收起位置不存在对旁通流的任何阻碍的机构。
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阻挡旁通流管道。
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，所述第一端部安装成在所述滑动件上绕旋转轴线旋转移动，并且其中，所述叶片绕所述纵向轴线在角度上逐渐偏移，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，
-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：
-对于每个叶片，轴，所述轴安装成在所述滑动件上绕旋转轴线旋转移动，并且所述叶片固定在所述轴上，
-对于每个轴，平衡梁，所述平衡梁固定至所述轴，并且所述平衡梁具有布置在所述轴的两侧的第一端部和第二端部，
-对于在角度上相继的第一平衡梁、第二平衡梁和第三平衡梁，两个连杆，其中，第一连杆具有两个端部，所述两个端部中的一个端部铰接地安装在第一平衡梁的第二端部上，并且另一个端部铰接地安装在第二平衡梁的第二端部上，并且其中，第二连杆具有两个端部，所述两个端部中的一个端部铰接地安装在所述第二平衡梁的第一端部上，并且另一个端部铰接地安装在第三平衡梁的第一端部上，以及
-致动系统，所述致动系统产生所述连杆中的一个连杆沿一个方向和另一方向的旋转。
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，所述两个端部关于所述旋转轴线对称。
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，并且
[图5]是根据本发明的操纵系统的透视图。
具体实施方式
在以下描述中，涉及位置的术图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，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，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，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)，这组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，每个叶片安装成能够在滑动件218上绕旋转轴线旋转，在这种情况下，该旋转轴线与纵向轴线X大体上平行。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位于管道204外侧，在该展开位置，叶片250横过管道204，以便将旁通流208朝向窗口220重新引导。
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，以便最好地阻挡管道204。
叶片250绕纵向轴线X在角度上逐渐偏移。
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，叶片250阻挡管道204的大部分。
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还具有操纵系统400，该操纵系统将每个叶片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。在此运动期间或在此运动结束时，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。在此运动期间或在此运动开始时，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5示出了操纵系统400，该操纵系统安装在活动组件214上、并且更具体地安装在滑动件218上。
对于每个叶片250，操纵系统400包括轴402，该轴安装成在滑动件218上绕旋转轴线404旋转移动，并且叶片250固定至该轴上。在图5中，每个叶片250被截短以简化对机构的理解，并且仅示出处于收起位置的三个叶片250。此外，在图5中，滑动件218以截面方式可见。在这种情况下，旋转轴线404大体上与纵向轴线X平行。
对于每个轴402，操纵系统400还包括平衡梁414a-c，该平衡梁固定至轴402并且包括布置在所述轴402的两侧的两个端部416a-b。在这种情况下，每个平衡梁414a-c都在与轴402成直角的平面上。
在图5呈现的本发明的实施例中，两个端部之间的方向是相对于纵向轴线X总体上径向地定向的。也就是说，第一端部416a布置在纵向轴线X与旋转轴线404之间，并且第二端部416b布置成相对于纵向轴线X超过旋转轴线404。当然，可以是不同的取向。
叶片250的角度偏移引起轴402和平衡梁414a-c的角度偏移。对于绕纵向轴线X在角度上相继的第一平衡梁414a、第二平衡梁414b和第三平衡梁414c，操纵系统400包括两个连杆408a-b，其中，第一连杆408a具有两个端部，这两个端部中的一个端部铰接地安装在第一平衡梁414a的第二端部416b上，并且另一个端部铰接地安装在第二平衡梁414b的第二端部416b上，并且其中，第二连杆408b具有两个端部，这两个端部中的一个端部铰接地安装在第二平衡梁414b的第一端部416a上，并且另一个端部铰接地安装在第三平衡梁414c的第一端部416a上。
因此，固定至同一轴402上的两个连杆408a-b在旋转轴线404的两侧偏移，并且因此对两个连杆408a-b中的一个连杆的拉动将转换为对另一连杆408b-a的拉动。
在图5的情况下，操作则如下。当将拉力施加在固定至第一连杆414a的第一端部416a的连杆上时，该第一连杆绕旋转轴线404沿箭头420的方向枢转，并且同时推动固定至第一连杆414a的第二端部416b的连杆408a，这以级联方式引起第二连杆414b绕其轴线404沿相同方向(420)旋转，依此类推。
沿箭头420的方向旋转将导致叶片250从收起位置移位到展开位置。
相反，当将推力施加在固定至第一连杆414a的第一端部416a的连杆上时，该第一连杆绕旋转轴线404沿箭头420的反方向枢转，并同时拉动固定至第一连杆414a的第二端部416b的连杆408a，这以级联方式引起第二连杆414b绕其轴线404沿相同方向(420的反方向)旋转，依此类推。
沿箭头420的反方向旋转将导致叶片250从展开位置移位到收起位置。
操纵系统400还包括致动系统450，该致动系统通过拉动或推动连杆414a-c中的一个连杆(在此是第一连杆414a)的端部中的一个端部来产生所述第一连杆414a沿一个方向和沿另一个方向的旋转移位。
在图5呈现的本发明的实施例中，致动系统450包括固定地安装在活动组件214上的导轨452、滑动地安装在导轨452上的小车454、以及铰接地安装在小车454与第一连杆414a的第一端部之间的致动连杆456。
致动系统450还包括使得能够确保小车454沿导轨452移位的任何适当的马达器件，例如铰接地安装在小车454与活动组件214之间的缸体、配备有齿条的马达等。控制单元还控制马达器件。
在这种情况下，小车454与导轨452之间的链接采取双燕尾榫的形式。
然后，每个叶片250的移位逐步地传递，并且平衡梁414a-c中的一个平衡梁的移位将引起所有平衡梁414a-c的移位。
平衡梁414a-c与连杆456、408a-b之间的各铰接均采取帽罩的形式，该帽罩的旋转轴线与纵向轴线X平行。
为了使负载良好分布，两个端部416a-b相对于旋转轴线402对称。
已经就第一端部416a相对于第二端416b在内部的情况进行了较具体地描述，但是可以使这些端部的位置相反并且因此使连杆408a-b的位置相反。
同样，已经就致动连杆456安装在第一端部416a上的情况进行了较具体地描述，但是可以将该致动连杆安装在第二端部416b上，该第二端部则变成第一端部并且连杆408a-b的位置则相对于图5相反。
每个叶片250在总体上与纵向轴线X成直角的平面中延伸。
每个叶片250移动地安装在滑动件218的周界上。当叶片250处于收起位置时，这些叶片沿纵向轴线X叠置。
所有叶片250的移位于是相对容易实施，因为足以执行弧形物408的旋转。
在图5呈现的本发明的实施例中，滑动件218包括与纵向轴线X同轴并且朝纵向轴线X开放的U形轮廓219。U形轮廓219形成笼架，叶片250安装成在该笼架中旋转移动，并且其中，轴402穿过U形轮廓219的壁。
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 (3)

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，所述第一端部安装成在所述滑动件(218)上绕旋转轴线旋转移动，并且其中，所述叶片(250)绕所述纵向轴线(X)在角度上逐渐偏移，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)，
-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：
-对于每个叶片(250)，轴(402)，所述轴安装成在所述滑动件(218)上绕旋转轴线(404)旋转移动，并且所述叶片(250)固定在所述轴上，
-对于每个轴(402)，平衡梁(414a-c)，所述平衡梁固定至所述轴(402)，并且所述平衡梁具有布置在所述轴(402)的两侧的第一端部(416a)和第二端部(416b)，
-对于在角度上相继的第一平衡梁(414a)、第二平衡梁(414b)和第三平衡梁(414c)，两个连杆(408a-b)，其中，第一连杆(408a)具有两个端部，所述两个端部中的一个端部铰接地安装在第一平衡梁(414a)的第二端部(416b)上，并且另一个端部铰接地安装在第二平衡梁(414b)的第二端部(416b)上，并且其中，第二连杆(408b)具有两个端部，所述两个端部中的一个端部铰接地安装在所述第二平衡梁(414b)的第一端部(416a)上，并且另一个端部铰接地安装在第三平衡梁(414c)的第一端部(416a)上，以及
-致动系统(450)，所述致动系统产生所述连杆(414a-c)中的一个连杆沿一个方向和另一方向的旋转。
2.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述两个端部(416a-b)关于所述旋转轴线(402)对称。
3.一种飞行器(10)，所述飞行器包括至少一个根据前述权利要求中任一所述的涡轮风扇发动机(100)。
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