CN116816537A - 放气活门过载保护装置、航空发动机以及航空器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放气活门过载保护装置、航空发动机以及航空器，该所述放气活门包括门组件以及连接所门组件的驱动装置，所述驱动装置能够驱动门组件开闭，还包括连接门组件的弹性组件，该弹性组件在跟随门组件沿开闭路径移动时始终处于蓄有弹性势能的状态，该弹性势能可在驱动装置和门组件断开连接时释放并驱动所述门组件保持开启或关闭。当驱动装置熔断，与门组件断开连接时，该弹性组件中的弹性势能能够被释放并带动门组件移动至使门组件保持开启或关闭，使此时的门组件能够处于一个稳定的状态，保证发动机的正常运行。弹性组件可以通过其上的弹性阻尼，抵消一部分的振动，进一步提高发动机的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种放气活门过载保护装置、航空发动机以及航空器。
背景技术
放气活门(VBV)是航空发动机增压级出口处，负责平衡内涵压力和流量的调节机构，当内涵流量过大时，通过打开放气活门，排除内涵气体，该活门由作动筒，通过连杆和联动环，曲柄等结构联动调节活门的打开和关闭，作动筒由电信号控制，通过控制油压来控制作动筒的伸出和收缩。
VBV的放气活门关闭时往往和流道齐平，保证气动性能，打开时，再通过结构限位，防止活门失效；打开和关闭时的限位基本通过结构，硬性限制放气活门的打开极限和关闭极限，但是，当作动筒信号异常，或是VBV联动机构存在异常的卡滞，都会使联动机构中的某处结构过载，当检测的VBV未完全按指令工作时，控制信号会使作动筒继续施加载荷，VBV设计时存在熔断结构，超过设计载荷时，设计结构熔断，而此时，放气活门处于失控状态，对于内涵调节和发动机工作来讲，可能会是致命的灾难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中当VBV的做动结构熔断时放气活门处于失控状态的缺陷，提供一种放气活门过载保护装置、航空发动机以及航空器。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种放气活门过载保护装置，所述放气活门包括用于封闭或开启内涵道壁上放气口的门组件以及连接所述门组件的驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述门组件沿开闭路径移动，所述开闭路径包括开启放气口的第一位置和关闭放气口的第二位置，所述放气活门过载保护装置包括连接所述门组件的弹性组件，所述弹性组件在跟随所述门组件沿开闭路径移动时始终处于蓄有弹性势能的状态，所述弹性势能可在所述驱动装置和门组件断开连接时释放并驱动所述门组件移动至第一位置或第二位置。
通过采用这样的结构，当驱动装置熔断，与门组件断开连接时，该弹性组件中的弹性势能能够被释放并带动门组件移动至使门组件保持开启的第一位置或者使门组件保持关闭的第二位置，使此时的门组件能够处于一个稳定的状态，保证发动机的正常运行。
此外，该连接门组件的驱动装置为了保证控制精度，通常由机械结构连接，存在一定的间隙，无法避免气流导致的门组件的振动，该弹性组件由于是弹性连接到放气活门上，可以通过其上的弹性阻尼，抵消一部分的振动，从而保护关节轴承以及门组件和机匣连接处的转轴，降低驱动装置或门组件因部件松动而失效的概率，进一步提高了发动机的可靠性。
优选的，所述弹性组件具有连接机匣的固定端以及连接所述门组件的随动端，所述固定端与随动端间的间距始终小于所述弹性组件的初始长度以使其处于压缩态，或者，所述固定端与随动端间的间距始终大于弹性组件的初始长度以使其处于拉伸态。弹性组件通过采用上述布置结构，使其能够始终处于蓄有弹性势能的状态。
优选的，所述弹性组件为弹簧，该弹性势能由弹簧被压缩或拉伸而产生，或者，所述弹性组件为阻尼杆，所述阻尼杆具有内部储有压缩气体的气缸筒。该弹性势能由气缸筒内的压缩气体被压缩或拉伸而产生。
优选的，所述门组件铰接于所述内涵道壁，所述门组件以铰接端为轴翻动由此构成所述开闭路径，所述关闭放气口的第二位置对应所述门组件与所述内涵道壁相抵的位置。
优选的，所述弹性组件具有连接机匣的固定端以及连接所述门组件的随动端，所述固定端与随动端的连线在所述门组件沿开闭路径移动时能够始终避开所述门组件的铰接端。由此，可使该弹性组件避开死点位置进而顺利驱动门组件沿开闭路径移动。
优选的，所述门组件在与所述内涵道壁相抵的端面上设有软性垫。该软性垫能够起到填充门组件与内涵道壁之间的间隙，提高密封性以及降低震动的作用。
优选的，所述驱动装置与所述门组件的连接端、所述弹性组件的随动端以及所述铰接端在所述门组件处于第二位置时处于非共线状态。
优选的，所述第一位置对应所述门组件向内翻入所述内涵道中的位置，或者，所述第一位置对应所述门组件朝远离所述内涵道方向外翻的位置。
本发明还提供了一种航空发动机，其特征在于：包括如上文所述的放气活门过载保护装置。
本发明还提供了一种航空器，包括如上文所述的航空发动机。
本发明的积极进步效果在于：
当驱动装置熔断，与门组件断开连接时，该弹性组件中的弹性势能能够被释放并带动门组件移动至使门组件保持开启的第一位置或者使门组件保持关闭的第二位置，使此时的门组件能够处于一个稳定的状态，保证发动机的正常运行。
该弹性组件可以通过其上的弹性阻尼，抵消一部分的振动，降低驱动装置或门组件因部件松动而失效的概率，进一步提高了发动机的可靠性。
附图说明
图1为该排气门过载保护装置的示意图；
附图标记说明：
内涵道壁100
放气口110
门组件120
驱动装置130
连接端131
开闭路径200
第一位置210
第二位置220
弹性组件300
固定端310
随动端320
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
如图1所示：一种放气活门过载保护装置，该放气活门包括用于封闭或开启内涵道壁100上放气口110的门组件120以及连接该门组件120的驱动装置130，驱动装置130能够驱动门组件120沿开闭路径200移动，开闭路径200包括开启放气口110的第一位置210和关闭放气口110的第二位置220。
具体的来说，该门组件120的一端与内涵道壁100铰接连接，其能够以铰接轴为轴相对内涵道壁100进行翻转由此构成该开闭路径200。在本发明中，该第一位置210对应门组件120朝远离内涵道方向外翻从而使放气口110处于开启状态的位置，该第二位置220对应门组件120与内涵道壁100相抵接进而关闭放气口110的位置。作为替换方案，该第一位置210也可以是对应该门组件120向内翻入内涵道中，进而使放气口110处于开启状态的位置。
在本发明中，该驱动装置130为作用筒，其一端与门组件120相连以带动门组件120打开或关闭。作为替换方案，也可以是诸如连杆一类的动作机构，其具有与门组件120相连的做动端进而带动门组件120打开或关闭。
该放气活门过载保护装置包括连接该门组件120的弹性组件300，该弹性组件300在在跟随门组件120沿开闭路径200移动时始终处于蓄有弹性势能的状态，该弹性势能可在驱动装置130和门组件120断开连接时释放并驱动门组件120移动至第一位置210或第二位置220。
通过采用这样的结构，当驱动装置130熔断与门组件120断开连接时，弹性组件300能够带动门组件120移动至使门组件120保持开启或关闭的位置，使此时的门组件120能够处于一个稳定的状态，保证发动机的正常运行。
在本发明中，优选在驱动装置130熔断时带动使弹性组件300带动门组件120运行至关闭放气口110的第二位置220。因为关闭放气口110所对应的是飞机在高空中飞行的状态，而打开放气口110所对应的是飞机在起飞降落时的状态以避免内涵流道中出现异物，由于飞机大部分时间都处于高空飞行的状态下，因此将弹性组件300设置成能够带动门组件120关闭在能够在大部分情况下得到正确响应，有利于使发动机维持高性能、高燃油经济性的状态。当然，即使在门组件120未能正确响应的情况下，即门组件120应当开启，但此时因驱动装置130熔断导致门组件120在弹性组件300带动下处于关闭状态，也只会对发动机的燃油经济性造成一定影响，但此时发动机依然可以稳定运行，对飞机的飞行安全并无实质性影响。
此外，该连接门组件120的驱动装置130为了保证控制精度，通常由机械结构连接，存在一定的间隙，无法避免气流导致的门组件120的振动，而振动正是驱动装置130的关节轴承以及门组件120铰接轴等关键连接部件失效的原因之一。本发明通过采用弹性连接到门组件120上的弹性组件300，可以通过其上的弹性阻尼，抵消一部分的振动，从而保护关节轴承以及门组件120的铰接轴，降低驱动装置130或门组件120因部件松动而失效的概率，进一步提高了发动机的可靠性。
在本实施例中，该弹性组件300具有连接机匣的固定端310以及连接门组件120的随动端320，固定端310与随动端320间的间距始终小于弹性组件300的初始长度以使其处于压缩态，或者，固定端310与随动端320间的间距始终大于弹性组件300的初始长度以使其处于拉伸态。弹性组件300通过采用上述布置结构，使其能够始终处于蓄有弹性势能的状态。
具体的在本发明中，该门组件120朝远离内涵道的方向外翻以打开该排气门，该弹性组件300始终处于压缩态。当驱动装置130熔断时，该处于压缩态的弹性组件300伸长并推动门组件120抵住内涵道壁100使门组件120处于关闭状态。这里需要说明的是，该弹性势能应能够足以带动门组件120移动并维持在抵接内涵道壁100的第二位置220。同时，该弹性势能还应小于驱动装置130的作动力以避免对驱动装置130的运动造成过大阻力。
在本实施例中，该弹性组件300为弹簧，该弹性势能由弹簧被压缩或拉伸而产生。作为替换方案，该弹性组件300还可以是阻尼杆，该阻尼杆具有内部储有压缩气体的气缸筒。该弹性势能由气缸筒内的压缩气体被压缩或拉伸而产生。作为另一种替换方案，该弹性组件300还可以是设于门组件120铰接轴处的扭簧，该弹性势能为扭簧被扭转所产生的扭力。
为避免因门组件120与内涵道壁100间留有间隙，导致气流流过缝隙产生震动，本实施例中，该门组件120在与内涵道壁100相抵的端面上设有软性垫，该软性垫能够起到填充门组件120与内涵道壁100之间的间隙，提高密封性以及降低震动的作用。
在本实施例中，该驱动装置130与门组件120的连接端131，该弹性组件300的随动端320以及该门组件120的铰接端在么门组件120处于关闭排气门的第二位置220时处于非共线的状态，此时门组件120被其铰接于内涵道壁100上的转轴、连接端131以及随动端320三个支点固定，处于最稳定的状态。具有更好的可靠性与稳定性。
本发明还提供了一种航空发动机，包括如上文的放气活门过载保护装置。该保护装置能够在放气活门的驱动装置130熔断时使放气活门依旧处于可控状态，具有安全性好、可靠性高、寿命长的优点。
本发明还提供了一种航空器，包括如上文的航空发动机。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种放气活门过载保护装置，所述放气活门包括用于封闭或开启内涵道壁上放气口的门组件以及连接所述门组件的驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述门组件沿开闭路径移动，所述开闭路径包括开启放气口的第一位置和关闭放气口的第二位置，其特征在于：所述放气活门过载保护装置包括连接所述门组件的弹性组件，所述弹性组件在跟随所述门组件沿开闭路径移动时始终处于蓄有弹性势能的状态，所述弹性势能可在所述驱动装置和门组件断开连接时释放并驱动所述门组件移动至第一位置或第二位置。
2.如权利要求1所述的放气活门过载保护装置，其特征在于：所述弹性组件具有连接机匣的固定端以及连接所述门组件的随动端，所述固定端与随动端间的间距始终小于所述弹性组件的初始长度以使其处于压缩态，或者，所述固定端与随动端间的间距始终大于弹性组件的初始长度以使其处于拉伸态。
3.如权利要求2所述的放气活门过载保护装置，其特征在于：所述弹性组件为弹簧，或者，所述弹性组件为阻尼杆，所述阻尼杆具有内部储有压缩气体的气缸筒。
4.如权利要求1所述的放气活门过载保护装置，其特征在于：所述门组件铰接于所述内涵道壁，所述门组件以铰接端为轴翻动由此构成所述开闭路径，所述关闭放气口的第二位置对应所述门组件与所述内涵道壁相抵的位置。
5.如权利要求4所述的放气活门过载保护装置，其特征在于：所述弹性组件具有连接机匣的固定端以及连接所述门组件的随动端，所述固定端与随动端的连线在所述门组件沿开闭路径移动时能够始终避开所述门组件的铰接端。
6.如权利要求4所述的放气活门过载保护装置，其特征在于：所述门组件在与所述内涵道壁相抵的端面上设有软性垫。
7.如权利要求4所述的放气活门过载保护装置，其特征在于：所述驱动装置与所述门组件的连接端、所述弹性组件的随动端以及所述铰接端在所述门组件处于第二位置时处于非共线状态。
8.如权利要求4所述的放气活门过载保护装置，其特征在于：所述第一位置对应所述门组件向内翻入所述内涵道中的位置，或者，所述第一位置对应所述门组件朝远离所述内涵道方向外翻的位置。
9.一种航空发动机，其特征在于：包括如权利要求1至8中任意一项所述的放气活门过载保护装置。
10.一种航空器，其特征在于：包括如权利要求9所述的航空发动机。
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