CN114340999A - 用于涡轮机的短舱的内部结构 - Google Patents

Abstract

用于涡轮机(10)的短舱(18)的内部结构(22)，该内部结构被设计为围绕能够接收该涡轮机(10)的气体发生器(14)的舱室的至少一部分，所述内部结构(22)包括所述舱室的通风空腔(30)，所述通风空腔(30)设置有主通风出口(32)以及与所述主通风出口(32)分开的辅助通风出口(34)，所述内部结构(22)包括关闭构件(40)，所述关闭构件能相对于所述通风空腔(30)在流动位置与关闭位置之间移动，在所述关闭位置中，所述关闭构件(40)比在所述流动位置中更大程度地关闭所述辅助通风出口(34)。

Description

用于涡轮机的短舱的内部结构

技术领域

本发明涉及例如，安装在飞行器上的涡轮机的短舱的领域，并且更特别地涉及对用于涡轮机的短舱的内部结构进行的改进。

背景技术

飞行器的涡轮机通常安装在短舱中，该短舱确保结构地支撑它，同时有助于用于运行飞行器的辅助功能，例如机械的推力反向器系统。

文献FR 2 966 435 A1披露了一种短舱，其后部部分展现了发动机的通风结构。该通风结构具有单个环形出口，该环形出口的截面通过可移动元件选择性地关闭，使得其能够在飞行中所有的额定速度下适应可能导致通风结构中的压力变化的偶发事件。

尽管这种短舱是令人满意的，但是性能的改进是航空学中的持续关注。因此，需要一种新型的用于涡轮机的短舱的内部结构。

发明内容

为此目的，本发明涉及一种用于涡轮机的短舱的内部结构，该内部结构旨在围绕能够接收该涡轮机的气体发生器的舱室的至少一部分，所述内部结构包括所述舱室的通风空腔，该通风空腔设置有主通风出口以及与主通风出口分开的辅助通风出口，该内部结构包括关闭构件，所述关闭构件能相对于通风空腔在流动位置与关闭位置之间移动，在所述关闭位置中，所述关闭构件比在所述流动位置中更大程度地关闭所述辅助通风出口。

设置能够接收该涡轮机的气体发生器的舱室(也称为核心舱室)，以便接收该涡轮机的至少一部分，该部分产生燃烧气体，该燃烧气体的能量然后被转换成旨在使该飞行器移动的机械能。

因此，内部结构可以是环形的，并且旨在围绕核心舱室和气体发生器来设置该内部结构。

通风空腔可以形成在核心舱室的整流罩与喷嘴之间。通风空腔可以包括用于通风气流进出核心舱室的洞口。换言之，通风空腔接收气体发生器的通风流的循环。出于这个原因，在空腔中循环的流有时被称为“核心通风口”。

该主通风出口或者更简单地主出口包括一个或多个开口。在不失一般性的情况下，从此在本文中将提及一个开口。该开口可以被定位成使得在正常运行模式中，压力引导空气在从该空腔的内部开始朝向该空腔的外部的方向上穿过该开口。换言之，在正常操作中，通风空腔的空气可以经由开口流出，优选地流出核心舱室外部。

该辅助通风出口或者更简单地辅助出口包括一个或多个孔口。在不失一般性的情况下，从此在本文中将提及几个孔口。这些孔口可以被定位成使得在正常运行模式中，压力引导空气在从该空腔的内部开始朝向该空腔的外部的方向上穿过该孔口。换言之，除了下文描述的关闭构件之外，来自通风空腔的空气可以经由这些孔口流出，优选地排出核心舱室外部。

关闭构件被设置成或多或少地关闭辅助出口，以便调节其流动截面。以此方式，该辅助出口在该关闭构件处于流动位置中时具有第一流动截面，并且在该关闭构件处于关闭位置中时具有相对于该第一流动截面减小的第二流动截面。以此方式，该关闭构件的位移改变了辅助出口的阻塞程度。根据关闭构件的位置的辅助出口的流动截面的变化适配了在不同的运行模式和潜在的偶发事件(诸如加压管道爆裂)期间，通风空腔的空气出口流速。应当理解，空腔在主出口和辅助出口之间没有内部密封分离：主出口和辅助出口终止于空腔内部的相同流动空间中。换言之，可以经由主出口流出的流通过与可以经由辅助出口流出的流相同的入口进入空腔。

与现有技术的装置相反，其中单个出口尺寸过大以适合这些不同模式，并且覆盖偶发事故的事件，在本发明中，因为通风空腔具有与主出口分开的辅助出口，并且可以调节其流动截面，所以可以优化主出口的尺寸大小，而不会使其尺寸过大。结果是内部结构的潜在地减小的直径，因此更好的紧凑性和减小的质量以及减小的阻力。相应地改进了短舱的性能。

在极端情况下，在流动位置中，关闭构件可能根本不关闭辅助出口。独立地，在极端情况下，在关闭位置中，关闭构件可以完全地关闭辅助出口。这些特性的每一个使得能够扩大关闭构件的位置调整范围，并且因此能够获得尺寸大小的自由度、精度和性能的益处。

在一些实施方式中，内部结构根据纵向轴线延伸，并且辅助通风出口相对于主通风出口偏移，例如轴向地、径向地和/或切向地偏移。辅助通风出口可以尤其在主通风出口的上游，例如在所述主出口位于通风空腔的下游端部处的情况下。

在一些实施方式中，关闭构件位于通风空腔内部。以此方式，该关闭构件位于该核心舱室的外部，并且还位于封闭该内部结构的次流道的外部。以此方式，该关闭构件不破坏用于该涡轮机的空气动力学性能的最重要的流动。

在一些实施方式中，关闭构件包括具有窗口的带状件，并且在流动位置中，所述窗口至少部分地面向该辅助通风出口。换言之，通过或多或少地将窗口与辅助出口的孔口对准，辅助出口允许或多或少的通风流速通过。窗口可以被完全限制在带状件的内部，和/或作为在带状件的边缘上开口的切口。可以驱动带状件滑动。带状件可以是平坦的、环形的或者在环的区段中，或者是任何形状。

在一些实施方式中，关闭构件能够旋转移动，例如围绕涡轮机的轴线(核心舱室的轴线)。

在一些实施方式中，该内部结构包括被构造成用于控制该关闭构件的位置的控制构件。该控制构件可以是被动构件；可以由涡轮机的一部分，或者短舱的一部分，或者甚至由在其中循环的流自动地驱动被动构件，而无需主动的能量供应。可替代地或此外，该控制构件可以是主动构件；该主动构件可以利用由专用能源供动力的致动器。

在一些实施方式中，控制构件包括至少一个具轮廓的元件，该具轮廓的元件被构造成在通风空腔中的通风流增加的情况下，朝向流动位置驱动关闭构件。该具轮廓的元件可以经受通风空腔中的通风流，或者经受取决于该通风流的流动，并且由该流动施加在具轮廓的元件上的力驱动关闭构件朝向流动位置。这样的实施方式是被动控制构件的实施例。在这些实施方式中，控制构件通过在通风空腔中循环较大流时较少地阻塞辅助出口而自动地适配通风空腔中的流动。

在一些实施方式中，该控制构件包括至少一个复位元件，该至少一个复位元件被构造成用于使该关闭构件朝向该关闭位置偏置返回。该关闭位置可以构成该关闭构件的闲置位置。

在一些实施方式中，辅助通风出口被布置在与所述舱室相对的通风空腔的一侧。以此方式，辅助出口或多或少打开的事实不会破坏核心舱室的冷却。该“相对侧”可以尤其在该涡轮机的径向方向上延伸。

本发明还涉及包括如前所述的内部结构的涡轮机的短舱。

附图说明

本发明的目的的其他特征和优点将从参考附图，通过非限制性实施例给出的实施方式的以下说明中显现。

图1是根据实施方式的涡轮机的纵向截面。

图2是根据实施方式的内部结构的透视图，该关闭构件处于关闭位置中。

图3是根据实施方式的内部结构的透视图，该关闭构件处于流动位置中。

图4是根据图2的平面IV-IV的截面视图。

图5是根据图3的平面V-V的截面视图。

具体实施方式

图1中所示的具有纵向轴线X-X的涡轮机10是涡轮风扇类型的。纵向轴线X-X限定轴向方向。径向方向是垂直于该轴线且切割该轴线的方向。类似地，轴向平面是包含纵向轴线X-X的平面，并且径向平面是垂直于该轴线的平面。圆周作为属于径向平面的圆延伸，并且该圆的中心属于纵向轴线X-X。切向或圆周方向是与圆周相切的方向；它垂直于纵向轴线X-X，但不穿过该轴线。

如本身已知的，该涡轮机10尤其包括由气体发生器14驱动的风扇12和由短舱18外部地界定的环形风扇管道16。

涡轮机10还包括以纵向轴线X-X为中心的中央环形本体20。此外，短舱18包括内部结构22，在此为环形，至少部分地围绕接收气体发生器14的舱室(核心舱室)。更精确地，内部结构22围绕中央本体20同轴地布置，从而与中央本体界定用于来自气体发生器14的气流的流动的主环形导管24。因此，内部结构根据纵向轴线X-X轴向地延伸。

如图1的细节所示例的，内部结构22包括径向内部整流罩26和径向外部喷嘴28。整流罩26和喷嘴28一起形成通风空腔30，核心舱室的通风流在其中循环。喷嘴28被径向地设置在环形风扇管道16内部，并且因此与短舱18固有的喷嘴不同。而且，如图所示，通风空腔30不同于环形风扇管道16和主环形管道24。

如本身已知的，通风空腔30设置有用于将所述通风流排放至涡轮机10的下游的主通风出口32。主出口32在此由在其下游端处将整流罩26与喷嘴28分开的空间形成。从主出口32流出的流由喷嘴28引导。在这个实施方式中，主出口32包括单个开口，在此是环形的，并且与中央本体20同轴。主出口32在此限定了平面，在此情况下是径向的，称为喷嘴28的喷射平面。

如之前指出的，通风空腔30还具有辅助通风出口34，也在图2中可见。图2以透视图且无比例地示出了喷嘴28以及主通风出口32和辅助通风出口34。为了清楚起见，在图2中未示例出整流罩26、中央本体20以及内部结构22的其他元件。

从开头清楚的是，在这个实施方式中，辅助出口34被设置在喷嘴28中而不是整流罩26中；换言之，辅助出口34被布置在与核芯舱室相对的通风空腔30的一侧上。但是，作为变体，辅助出口34可以设置在通风空腔30上的另一位置处，通常在整流罩26中。

在本实施方式中，辅助通风出口34包括多个孔口36。例如，孔口36可以沿圆周方向规则地或不规则地分布在喷嘴28上。孔口可以具有任何形状，例如所示例的矩形，或再次为多边形、圆形、椭圆形、卵形、长方形等。例如，矩形或长方形形状允许成本高效的实现。

孔口36的上游端可以轴向地位于距喷嘴28的喷射平面的距离D1处，距离D1至少等于主出口32的直径D的五分之一。以此方式，辅助出口34的孔口36可以足够长，以对从通风空腔30流出的流具有显著影响。距离D1通常为约60毫米(mm)，更通常为30mm至90mm之间。

孔口36的下游端可以轴向地位于距喷嘴28的喷射平面的距离D2处，距离D2大于或等于2mm，优选地大于或等于5mm，更优选地大于或等于10mm。以此方式，尽管存在孔口36，喷嘴在其下游部分中的刚性得以保持。

以此方式，孔口36可以在纵向方向X-X上延伸几厘米，或者甚至几十厘米。作为变体，相对小尺寸(例如，在5厘米以下，或者甚至2厘米以下，或者更甚至1厘米以下)的孔口的网格具有空气动力学和声学方面的优点，并且仍然可以通过已知的方法并且以合理的成本实现。在相对小的孔口36的网格的情况下，或者更通常地，在一些孔口36相对于彼此轴向地偏移的情况下，先前的考虑分别地适用于上游最远和下游最远的孔口36。

从以上和图2中显现出，辅助通风出口34相对于主通风出口32轴向地偏移。在这种情况下，孔口36在主出口32的上游，主出口32设置在喷嘴28的下游端部处。

而且，内部结构22包括关闭构件40。关闭构件40安装成相对于通风空腔30可移动。在该实施方式中，关闭构件40包括带状件，这里构造为环。该带状件具有一个或多个窗口42，在这种情况下是多个窗口42。窗口42可以规则地或不规则地、圆周地分布在带状件上。窗口42旨在相对孔口36定位，以便在辅助出口34中产生气流；在这方面，窗口42可以具有与孔口36的形状、尺寸和/或布置对应的形状、尺寸和/或布置，如在下文描述的图3中示例的。然而，这不是必需的，并且根据在技术人员能够达到的范围内的尺寸大小，只要孔口36和窗口42的至少部分叠置足以产生所述气流，窗口42可以具有与孔口36的形状、尺寸或布置不同的形状、尺寸或布置。

窗口42可以至少在一侧上、并且优选地在每一侧上轴向地(横向于关闭构件40的位移的方向)被没有开口的边缘44封闭。边缘44可以提高关闭构件40的刚性，并且限制泄漏。例如，边缘44可以轴向地延伸大于或等于2mm、优选地等于5mm、更优选地等于10mm的距离D3。

在图2中，关闭构件40被示出为处于关闭位置。在这种情况下，除了不可避免的泄漏之外，该关闭构件40完全地关闭辅助出口34。如果必要的话，可以通过密封接头(例如刷子或者柔性接片)或者更通常地容许关闭构件40相对于通风空腔30的移动的任何密封装置来减少此类泄漏。例如，这些密封接头可以设置在孔口36和/或窗口42的周边上。

值得注意的是，沿着圆周方向(关闭构件40的位移的方向)，给定孔口36a的宽度D4小于该孔口36a与至少一个相邻孔口36b之间的距离D5。以此方式，对应于孔口36a的窗口42可以完全地偏移所述孔口36a，并且关闭构件40可以完全地阻塞所述孔口36a。

在本实施方式中，该关闭构件被定位在通风空腔30内部，因此在这种情况下，径向地在喷嘴28内部。例如，关闭构件40的流动截面(除了窗口42之外)可以相对于喷嘴28的流动截面减小0.1％至5％，使得其可以在喷嘴28的内部径向地容纳关闭构件40。通常地，设置在关闭构件40的径向外表面和喷嘴28的内表面之间的游隙可以小于5mm，优选地小于2mm，更优选地小于1mm，例如出于密封的原因。

而且，关闭构件40可以相对于通风空腔30，并且在此相对于喷嘴28旋转移动。内部结构22可设置有任何适配的系统，例如本身已知和在此未示出的元件，诸如凹槽、止动件、翅片等，以确保关闭构件40和内部结构22的其余部分之间的枢转联接。根据实施例，这些系统或者元件可以被设置在喷嘴28和/或关闭构件40的互补表面上。

如之前指出的，关闭构件40被构造成从关闭位置(在图2中示例了其实施例)移位到流动位置(在图3中示例了其实施例)。在该实施方式中，在关闭位置和流动位置之间的移动可以通过关闭构件40的旋转执行，这里围绕纵向方向X-X，另外在圆周方向上表示。当通风空腔30接收增加的通风流FFF时，可以完成关闭构件40在流动位置中的移位(图3)。增加的通风流大于某一阈值，并且特别地大于为涡轮机的正常运行所设置的标称通风流F(图2)。

在流动位置中，关闭构件40以比在关闭位置中更小的程度关闭辅助通风出口34。在这种情况下，如图3中所示例的，在流动位置中，关闭构件40根本不关闭辅助出口34。例如，这可以通过将窗口42部分地或者完全地面向辅助出口34，并且更特别地面向孔口36来实现。以此方式，如图3中所示例的，过量的通风流FF可以经由辅助出口34排出，而主出口32可以保持其标称出口流速的尺寸大小。

可以通过主动或被动控制构件控制关闭构件40的位置，并且尤其是关闭构件40在关闭位置与流动位置之间的移位。图4和图5示意性地示例了根据实施方式的被动控制构件的实施。

在这个实施例中，控制构件包括至少一个具轮廓的元件46，该具轮廓的元件被构造成在通风空腔30中的通风流增加的情况下，朝向流动位置驱动关闭构件40。具轮廓的元件可以是具有被构造为产生升力的空气动力学轮廓(例如，非零弯度)的元件。在这种情况下，该控制构件包括多个具轮廓的元件46，在此具体地是翼片或者翅片，这些具轮廓的元件至少在该关闭构件40在该关闭位置与该流动位置之间的位移方向上被附接到该关闭构件上。在该实施方式中，具轮廓的元件46接收通风流F。产生的升力引起横向于通风流的位移M，在该情况下沿圆周方向，该位移趋于将关闭构件40带到其流动位置。

此外，该控制构件可以包括至少一个复位元件50，该至少一个复位元件被构造成用于使该关闭构件40朝向该关闭位置偏置返回。该复位元件50可以是弹簧，如图所示例的，具有可变体积的可压缩流体的箱、弹性元件、一对磁体、或者能够施加回复力的任何其他元件。在这种情况下，复位元件50具有固定部分和可移动部分，该固定部分在此经由止挡件38附接至喷嘴28(或者内部结构22的另外的固定部分)，该可移动部分在此经由止挡件48附接至关闭构件40。复位元件50，这里是安装的压缩弹簧，趋于引导关闭构件40朝向流动位置返回。

以此方式，在这个实施方式中，该控制构件包括两个竞争性元件，这两个竞争性元件趋于将关闭构件40拉到其关闭位置或拉到其流动位置。这些元件，具体地分别为复位元件50和具轮廓的元件46，可以被设定尺寸大小，使得两者之间的平衡是通风空腔30中的通风流的函数。以此方式，在该实施例中，当标称通风流F或者较小的流在通风空腔30中循环时，该流不足以抵抗压缩弹簧的回复力以驱动具轮廓的元件46旋转，使得关闭构件40保持在图4中所示的其关闭位置中。

相反地，当通风流(增加的通风流)FFF超过阈值时，该流变得足以抵抗复位元件50的回复力以驱动具轮廓的元件46，并且关闭构件40移动至图5中所示的其流动位置。接着，关闭构件40在较小程度上关闭辅助出口34，特别是孔口36，这允许过量的通风流FF经由辅助出口34从通风空腔30流出。如在图5中可见，通过彼此抵靠(除了复位元件50的最小长度，如果合适的话)，喷嘴28的各个止挡件38、48和关闭构件40能够实现孔口36和窗口42的良好的相对定位。

因此，以此方式呈现的控制构件实现了在通风流从通风空腔30逸出之前，关闭构件40的位置对通风流的强度的从属。而且，该实施方式能够根据待排放的通风流，实现关闭构件40的位置的连续调节。

在其他实施方式中，可以离散地调节关闭构件40的位置，该关闭构件40采取预定义数量的标识的位置。

其他类型的控制构件是可能的，例如被构造成用于驱动关闭构件40旋转的主动控制构件，诸如致动器，例如起重器类型的致动器。该致动器可以从属于通风空腔30中的压力传感器。

先前描述的控制构件的共同因素是可逆的，即，它们允许关闭构件40从关闭位置移动至流动位置，并且反之亦然。在辅助出口34基本上被设置用于偶然的操作点的程度上，可以提供不可逆的控制构件，例如被构造成使关闭构件40返回至其流动位置的复位元件，该关闭构件40还通过易碎元件被保持在该关闭位置中，该易碎元件被构造成在通风空腔30中的压力上升到高于特定阈值的情况下破裂。

虽然已经参考具体实施方式描述了本发明，但显然的是，在不背离如由权利要求所限定的本发明的通常范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和改变。例如，代替构造成环的带状件，关闭构件40可以包括能够或多或少地阻塞孔口36的一个或多个单独的带状件。条带可以彼此独立地滑动，例如基本上轴向地沿着孔口36滑动以阻塞它们。辅助出口34和关闭构件40可以具有任何形状、尺寸或布置，只要关闭构件在关闭位置中比在流动位置中更大程度地关闭辅助通风出口。

而且，在关闭构件的取向和位移方向上改变的情况下，当然可以适配以上呈现的方向。

根据另一个实施例，即使关闭位置和流动位置已经在它们分别地提供0％和100％的辅助出口34的流动截面的情况下被描述，可以设定关闭构件40、辅助出口34和/或控制构件的尺寸大小，使得关闭位置和/或流动位置提供辅助出口34的中间流动截面，只要关闭构件40在关闭位置中比在流动位置中更大程度地关闭辅助通风出口34。

而且，即使本解释已经在飞行器的涡轮风扇的范围内详细描述，所描述的内部结构22也可以应用于其他类型的涡轮机和短舱。

更通常地，上述各个实施方式的单独特征可以被组合在另外的实施方式中。因此，必须以说明性而非限制性的意义来考虑描述和附图。

Claims (9)

1.一种用于涡轮机(10)的短舱(18)的内部结构(22)，所述内部结构旨在围绕能够接收所述涡轮机(10)的气体发生器(14)的舱室的至少一部分，所述内部结构(22)包括所述舱室的通风空腔(30)，所述通风空腔(30)设置有主通风出口(32)以及与所述主通风出口(32)分开的辅助通风出口(34)，所述内部结构(22)包括关闭构件(40)，所述关闭构件(40)包括具有窗口(42)的带状件，所述关闭构件(40)能相对于所述通风空腔(30)在流动位置和关闭位置之间移动，在所述流动位置中，所述窗口(42)至少部分地面向所述辅助通风出口(34)，在所述关闭位置中，所述关闭构件(40)在比所述流动位置更大程度地关闭所述辅助通风出口(34)。

2.根据权利要求1所述的内部结构，其中，所述内部结构根据纵向轴线(X-X)延伸，并且所述辅助通风出口(34)相对于所述主通风出口(32)轴向地偏移。

3.根据权利要求1或2所述的内部结构，其中，所述关闭构件(40)位于所述通风空腔(30)内部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内部结构，其中，所述关闭构件(40)能旋转移动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的内部结构，包括控制构件，所述控制构件被构造成用于控制所述关闭构件(40)的位置。

6.根据权利要求5所述的内部结构，其中，所述控制构件包括至少一个具轮廓的元件(46)，所述具轮廓的元件被构造成在所述通风空腔(30)中的通风流增加的情况下，朝向所述流动位置驱动所述关闭构件(40)。

7.根据权利要求5或6所述的内部结构，其中，所述控制构件包括至少一个复位元件(50)，所述至少一个复位元件被构造成用于使所述关闭构件(40)朝向所述关闭位置偏置返回。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的内部结构，其中，所述辅助通风出口(34)被布置在与所述舱室相对的所述通风空腔(30)的一侧上。

9.一种涡轮机的短舱(18)，包括根据权利要求1至8中任一项所述的内部结构(22)。

Images