CN113071685A - 包括具有用于封闭旁通管道的罩系统的涡轮风扇发动机 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮风扇发动机(100)，其具有界定用于旁通流(208)的管道(204)的发动机短舱(102)，并且发动机短舱包括固定结构(206)，该固定结构包括具有引导叶片(219)的引导叶片支撑件(218)；能够在前进位置和缩回位置之间平移运动的移动风罩(216)；多个臂(250)，每个臂在收起位置和展开位置之间可旋转移动，并且包括远端和近端；柔性罩(252)，其外边缘附连到在引导叶片(221)后面的引导叶片支撑件(218)，并且其中每个臂(250)的远端沿着内边缘固定；致动器，用于使移动风罩(216)运动；以及操作系统，该操作系统使每个臂(250)运动。用柔性罩和成组的旋转移动臂替换反向门及其驱动机构实现了重量的减少。

Description

包括具有用于封闭旁通管道的罩系统的涡轮风扇发动机
技术领域
本发明涉及一种涡轮风扇发动机，其包括柔性罩和成组的移动臂，成组的移动臂安装成能够旋转以阻挡用于旁通流的管道，并且本发明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。每个涡轮风扇发动机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，每个反向门在发动机短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。
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，其包括柔性罩和成组的臂，成组的臂安装成能够旋转以阻挡旁通流的管道。
为此，提出了一种涡轮风扇发动机，其具有纵向方向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：
-固定结构，固定结构固定到风扇壳体并且包括支承引导叶片的引导叶片支撑件，
-移动风罩，其能够在固定结构上、沿平移方向在前进位置与缩回位置之间平移运动，在前进位置中，移动风罩定位成使得移动风罩运动靠近风扇壳体，在缩回位置中，移动风罩定位成使得移动风罩运动远离风扇壳体，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，并且窗口面朝引导叶片；
-多个臂，每个臂包括远端和近端，近端安装成可在移动风罩上围绕旋转轴线旋转移动，所述旋转轴线总体上平行于纵向方向，其中，每个臂可在收起位置和展开位置之间移动，在收起位置上臂在管道外部，而在展开位置上臂跨越管道，
-柔性罩，柔性罩采用具有大半径的外边缘和小半径的内边缘的一部分环的形式，其中，外边缘附连到引导叶片的后面的引导叶片支撑件，并且其中每个臂的远端沿着内边缘固定，
-成组的致动器，其使移动风罩在前进位置与缩回位置之间移动；并且，反之亦然，以及
-操作系统，用于当移动风罩从前进位置转变到缩回位置时将每个臂从收起位置移动到展开位置，并且当移动风罩从缩回位置转变到前进位置时使每个臂从展开位置移动到收起位置。
用柔性罩和成组的旋转移动臂替换反向门及其驱动机构实现了重量的减少。
有利地，柔性罩由柔性网结构构成，柔性蒙皮附连到该柔性网结构。
有利地，在其近端和其远端之间，每个臂包括引导沟槽，该引导沟槽在两端之间延伸，固定到柔性罩的至少一个滑动件在引导沟槽中滑动。
有利地，发动机短舱包括呈一部分环的形状的板，板固定到移动风罩，并且多个臂能够旋转地安装在板上。
有利地，发动机短舱包括固定到移动风罩的引导件，所述引导件在缩回位置中位于引导叶片的后面，并且柔性罩在引导件上滑动。
有利地，操作系统包括：
-凸轮，凸轮固定到臂并且具有齿，
-沟槽，所述沟槽形成在固定结构上，并且所述齿被接纳在所述沟槽中，并且其中，当所述移动风罩运动时，所述齿跟随所述沟槽并且使固定到所述齿的臂旋转，以及
-对于每个臂，传动系统将所述臂的运动传递到下一个臂。
有利地，对于相邻两个臂，传动系统包括铰接安装在所述两个臂之间的连杆，并且连杆到每个臂的铰接点相对于臂的旋转轴线偏移。
本发明还提出了一种包括至少一个根据上述变型中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是包括本发明的涡轮风扇发动机的飞行器的侧视图，
图2是处于缩回位置和展开位置中的本发明的涡轮风扇发动机的立体图，
图3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4是示出本发明的传动系统的实施例细节的立体图，以及
图5是本发明的传动系统从后方观察的立体图。
具体实施方式
在以下描述中，与位置有关的术语参照如图1箭头F表示的飞行器向前行进方向。
图1示出了包括机身12的飞行器10，机身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之下。
图2和图3示出了涡轮风扇发动机100，其包括发动机短舱102和容纳在发动机短舱102内的马达20。涡轮风扇发动机100还包括风扇壳体202。在图2中，马达20以点划线示出为圆柱体。
在下文的描述中，并且按照惯例，X标示涡轮风扇发动机100的纵向方向，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标示横向方向，当飞行器在地面上时，其是水平的；以及Z标示垂直方向；这三个方向X、Y和Z相互正交。
图2示出涡轮风扇发动机100，而图3示出涡轮风扇发动机100截面的示意图。
涡轮风扇发动机100在发动机短舱102与马达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。固定结构206在此特别地由围绕风扇壳体202安装的前框架210和固定到前框架210并形成外部空气动力学表面的外面板212构成。
发动机短舱102具有移动组件214，其具有形成喷嘴的外壁的移动风罩216。
固定结构206还具有引导叶片支撑件218，其采用具有穿孔壁的圆柱体的形式，在穿孔壁之间设置有成组的引导叶片221。在这种情况下，引导叶片支撑件218附连到前框架210。
在图2和图3所示的本发明的实施例中，移动风罩216具有圆柱形的壳体217，并且在壳体中放置有引导叶片支撑件218。
移动风罩216安装成能沿总体平行于纵向方向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。
移动风罩216可在前进位置(图3)和缩回位置(图2)之间移动；且反之亦然。在前进位置中，移动风罩216相对于流动方向尽可能向前定位，使得移动风罩216移动靠近外面板212和风扇壳体202，并且因此形成连续的空气动力学表面。在缩回位置中，移动风罩216相对于流动方向尽可能向后定位，使得移动风罩216移动远离外面板212和远离风扇壳体202，从而在它们之间限定窗口220，窗口220面朝引导叶片221并且在管道204与外部之间敞开。
在前进位置中，移动风罩216和外面板212彼此对齐延伸从而限定发动机短舱102的外表面，并且移动风罩216和风扇壳体202彼此对齐延伸从而限定管道204的外表面。在前进位置中，移动风罩216定位成面向引导叶片221，并且防止空气流通过。
在缩回位置中，移动风罩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与发动机短舱102外部之间的敞开窗口220。即，来自旁通流208的空气经过引导叶片221穿过窗口220以终止于涡轮风扇发动机100外部。
在图2中，移动风罩216和引导叶片支撑件218制成为关于竖直平面XZ对称的两个部件。这两个部件安装在固定结构206的梁上，在此具体地为12点钟梁和6点钟梁，它们充填在构成移动风罩216和引导叶片支撑件218的两个部件之间的空间中。当然，构成移动风罩216和引导叶片支撑件218的部件数量可以不同。
移动风罩216制成为通过任何合适的装置平移，例如通过固定结构206的梁与移动风罩216之间的滑道。
发动机短舱102还包括成组的致动器(未示出)，其使移动风罩216在前进位置与缩回位置之间平移；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，并且杆固定到移动风罩216。
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包括具有近端和远端的多个臂250。在其近端处，每个臂250安装成能够在管道204的周界上并且围绕总体上平行于纵向方向X的旋转轴线在移动风罩216上旋转运动。因此，每个臂250能够在收起位置和展开位置(图2)之间移动，在收起位置中，臂250在管道204的外部并且保持紧密地抵靠管道204的外边缘，而在展开位置中，臂250延伸跨过管道204。
总体来说，每个臂250在垂直于纵向方向X的平面中延伸。
臂250的数量取决于涡轮风扇发动机100的尺寸，并且更具体地取决于构成引导移动风罩216的每个部件的尺寸。
从收起位置到展开位置的转变是经由移动风罩216的运动与臂250的远端朝向涡轮风扇发动机100内部的旋转的组合。
发动机短舱102也搭载操作系统(400，图3和图4)，操作系统在移动风罩216从前进位置转变到缩回位置时将每个臂250从收起位置移动到展开位置，并且当移动风罩216从缩回位置转变到前进位置时，操作系统使每个臂250从展开位置移动到收起位置。
发动机短舱102对于移动风罩216的每个部件还包括柔性罩252，该柔性罩可以在图2左侧透明地看到(点划线)。每个罩252采用围绕纵向方向X的一部分环的整体形状，其外边缘具有较大的半径而内边缘具有较小的半径。外边缘附连到引导叶片221后面的引导叶片支撑件218，并且所述臂对中的每个臂250的远端沿着所述内边缘固定。
柔性罩252相对于飞行器10的前部定位在多个臂250的前方。
当臂250处于展开位置中时，柔性罩252也展开并且在引导叶片支撑件218之间散开，并且臂250的远端形成跨越管道204的屏障，该屏障与旁通流208的流动相反，该旁通流然后由柔性罩252重新引导通过窗口220和引导叶片221。在展开位置中，内边缘落座在马达20周围。
将柔性罩252定位在臂250的前方，使得柔性罩252搁置在臂250上，并且因此抵抗旁通流208。
在前进位置中，引导叶片支撑件218位于壳体217中。
因此，操作涉及从前进位置/收起位置开始，指令(多个)致动器激活以使移动风罩216从前进位置运动到缩回位置中，这使得引导叶片支撑件218离开壳体217。在该运动过程期间，操作系统400使臂250从收起位置运动到展开位置，并且其具有展开柔性罩252跨越管道204的趋势。
反向地，操作因此涉及从缩回位置/展开位置开始，指令(多个)致动器激活以使移动风罩216从缩回位置运动到前进位置，这使得引导叶片支撑件218进入壳体217。在该移动过程期间，操作系统400使臂250从展开位置运动到缩回位置，并且其具有使柔性罩252返回到管道204外部的趋势。
与使用现有技术的反向门相比，使用安装成能够在移动风罩216上旋转的(多个)臂250以及使用柔性罩252使得能使组件轻量化。此外，柔性罩252使得可以调节表征推力反向器的效率和面积匹配，并且面积匹配表示在直喷式模式中的喷嘴出口横截面与在反推模式中的喷嘴出口横截面之间的比率。
柔性罩252附连到引导叶片221的后部部件，并且当引导叶片支撑件218进入壳体217时，外边缘跟随引导叶片支撑件218并且也进入壳体217，并且其承载柔性罩252。相反地，当引导叶片支撑件218离开壳体217时，外边缘和柔性罩252跟随引导叶片支撑件218并且逐渐离开壳体217。
柔性罩252需要具有足以承受由旁通流208所产生的力的结构特征，并且需要是柔性足够的以使得其在收起位置中可以被收起抵靠管道204的边缘。根据一个特定实施例，柔性罩252由柔性网结构构成，柔性蒙皮例如织物附连到柔性网结构。
在其近端与其远端之间，每个臂250可包括引导沟槽，引导沟槽在两端之间延伸，并且固定到柔性罩252的至少一个滑动件在引导沟槽中滑动，从而确保柔性罩252的径向保持。
图4和图5示出操作系统400的一个特定实施例。
在此描述的本发明的实施例中，发动机短舱102包括固定到移动风罩216的板219，板采取一部分环的形式，并且(多个)臂250能够旋转地安装在其上。板219在移动风罩216内延伸。
根据一个特定实施例，对于每个臂250，固定到臂250的轴402安装在板219上，并且安装为使得能够在近端处旋转，并形成臂250的旋转轴。
在收起位置中，每个臂250在板219上方收起。
固定结构206包括沟槽404，其例如定位在6点钟(方向)梁或12点钟(方向)梁中的一个之中。
最靠近沟槽404的臂250配备有凸轮406，该凸轮具有接纳在沟槽404中的齿408。在此所呈现的本发明的实施例中，凸轮406固定到轴402，并且定位在板219的另一侧上。当然，根据可用的空间，可以在多个臂250上设置凸轮406，并且每个凸轮406设置有一个沟槽404。
当移动组件214朝向缩回位置移动时，齿408跟随沟槽404，并且沟槽404的偏离导致凸轮406旋转，并因此导致固定到凸轮406的臂250围绕其旋转轴线朝向其展开位置旋转；并且，反之亦然。
沟槽404具有适于在移动风罩216从前进位置转变到缩回位置时允许臂250从收起位置旋转换到展开位置的形状。相反地，沟槽404具有适于在移动风罩216从缩回位置转变到前进位置时允许臂250从展开位置旋转到收起位置的形状。
操作系统400因此包括沟槽404、凸轮406，以及用于每个臂250的传动系统502，其将臂250的运动传递到下一个臂250，使得各臂然后同时运动。
因此，使所有臂250运动相对容易实现，并且不需要除了使移动风罩216运动所需的那些致动器以外的致动器。
对于相邻两个臂250，传动系统502包括铰接安装在所述两个臂250之间的连杆506。连杆506到每个臂250的铰接点相对于每个臂250的旋转轴线偏移。因此，当一个臂250运动时，另一个臂250由连杆506驱动旋转。
在此呈现的本发明的实施例中，连杆506经由凸轮504附连到臂250。
为了引导柔性罩252，在柔性罩缩回或展开时，发动机短舱102还包括引导件223，引导件固定到移动风罩216并且呈一部分环的形式。引导件223定位在板219之前，并且在柔性罩252运动时，其沿着引导件223滑动。在缩回位置中，引导件223位于引导叶片221的后面。
本发明已经以位于机翼之下的发动机短舱的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 (8)

1.一种涡轮风扇发动机(100)，具有纵向方向(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)并且包括承载引导叶片(219)的引导叶片支撑件(218)的固定结构(206)，
-移动风罩(216)，所述移动风罩能在所述固定结构(206)上沿平移方向在前进位置与缩回位置之间平移运动，在所述前进位置中，所述移动风罩(216)定位成使得所述移动风罩运动靠近所述风扇壳体(202)，在所述缩回位置中，所述移动风罩(216)定位成使得所述移动风罩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)的外部之间的敞开窗口(220)，所述敞开窗口面向所述引导叶片(221),
-多个臂(250)，每一个臂包括远端和近端，所述近端安装成能在所述移动风罩(216)上围绕整体上平行于所述纵向方向(X)的旋转轴线旋转移动，其中每个所述臂(250)能在收起位置和展开位置之间移动，在所述收起位置上所述臂(250)在所述管道(204)外部，在所述展开位置上所述臂(250)横跨所述管道(204)，
-柔性罩(252)，所述柔性罩采用具有大半径的外边缘和小半径的内边缘的一部分环的形式，其中，外边缘附连到在所述引导叶片(221)的后面的所述引导叶片支撑件(218)，并且其中每个臂(250)的远端沿着所述内边缘固定，
-成组的致动器，所述成组的致动器使所述移动风罩(216)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
-操作系统(400)，所述操作系统用于当所述移动风罩(216)从所述前进位置转变到所述缩回位置时使每个所述臂(250)从收起位置运动到展开位置，并且在所述移动风罩(216)从所述缩回位置转变到所述前进位置时，使每个所述臂(250)从所述展开位置运动到所述收起位置。
2.如权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述柔性罩(252)由柔性网结构构成，柔性蒙皮附连于所述柔性网结构。
3.如权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，在其近端与其远端之间，每个所述臂(250)包括引导沟槽，所述引导沟槽在两端之间延伸，并且其中滑动有固定到所述柔性罩(252)的至少一个滑动件。
4.如权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述发动机短舱(102)包括呈一部分环的形式的板(219)，所述板固定到所述移动风罩(216)，并且所述臂(250)能旋转地安装在所述板。
5.如权利要求4所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述发动机短舱(102)包括固定到所述移动风罩(216)的引导件(223)，所述引导件在所述缩回位置中位于所述引导叶片(221)的后面，并且所述柔性罩(252)在所述引导件上滑动。
6.如权利要求1所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，所述操作系统(400)包括：
-凸轮(406)，所述凸轮固定到臂(250)并且具有齿(408)，
-沟槽(404)，所述沟槽制成在所述固定结构(206)上，并且所述齿(408)接纳在其中，并且其中当所述移动风罩(216)运动时，所述齿(408)跟随所述沟槽(404)，并且使固定到所述齿(408)的所述臂(250)旋转，并且
-对于每个所述臂(250)，传动系统(502)将所述臂(250)的运动传递到下一个臂(250)。
7.如权利要求6所述的涡轮风扇发动机(100)，其特征在于，传动系统(502)对于相邻两个臂(250)包括连杆(506)，所述连杆铰接安装在所述两个臂(250)之间，并且其中所述连杆(506)到每个所述臂(250)的铰接点相对于所述臂(250)的旋转轴线偏移。
8.一种飞行器(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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