CN117222804A - 包括多功能固定结构的可移动叶栅推力反向器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括多功能环形固定结构(31)的可移动叶栅推力反向器，该多功能环形固定结构(31)被构造成被刚性地连接至涡轮发动机的风扇壳体或中间壳体，该中间壳体被固定至风扇壳体。

Description

包括多功能固定结构的可移动叶栅推力反向器

技术领域

本发明涉及航空器推进单元推力反向器的领域，更具体地涉及可移动叶栅反向器。

背景技术

目前在航空领域中使用的叶栅反向器包括前框架，该前框架与叶栅一起形成旨在连接到涡轮发动机壳体的反向器的固定部分。

在过去十年中，技术发展使得开发可移动叶栅反向器成为可能，例如文献FR2981989A1、FR2999239A1、FR3002785A1和FR3073572A1中所描述的。

与传统的固定叶栅反向器相比，叶栅的可移动性使得可以减小短舱的长度，从而减小其质量以及由此产生的阻力。

现有技术中已知的可移动叶栅反向器不包括前框架，并且这些反向器的若干功能，诸如叶栅引导、反向流向叶栅前部的偏转、或者径向缸套引导，由被紧固到涡轮发动机的构件来执行。

这导致了相对复杂和庞大的架构。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有简化和/或更紧凑的架构的可移动叶栅反向器。

本发明的另一个目的是减小可移动叶栅反向器的质量和成本。

为此，本发明涉及一种根据权利要求1的特征的用于航空器推进单元的推力反向器。

这种固定结构使得可以简单地将反向器连接到推进单元涡轮发动机，同时减小反向器的整体尺寸。

这种固定结构此外还使得可以集中反向器的若干功能并简化反向器的总体架构，特别是通过将现在集成了偏转边缘的固定结构更多地功能化。

因此，本发明使得可以减小反向器的质量和成本。

应当注意的是，罩的这种可移动性尤其见于具有所谓“D”架构(称为“D形管道”)的反向器中。

固定结构优选地包括上梁，该上梁被构造成与罩配合，以便能够将负载从罩传输到涡轮发动机的壳体和/或从罩传输到推进单元的桅杆。

在一个实施例中，固定结构包括用于在向前位置和缩回位置之间引导叶栅的元件。

当固定结构包括上述上梁时，上梁可以支承所述引导元件中的至少一个。

根据一种替代实施例，下梁可以支承上述引导元件中的至少一个。

在一个实施例中，固定结构包括构件，该构件形成用于叶栅的径向和/或切向和/或轴向止动件。

本发明的固定结构显然可以形成或支承除上述之外的其他构件或元件，以便执行反向器或推进单元的附加或补充功能。

本发明还涉及一种用于航空器的推进单元，包括涡轮发动机和如上文所限定的反向器。

在一个实施例中，所述壳体由涡轮发动机的风扇壳体或由轴向延伸至风扇壳体后部的中间壳体形成。

通过阅读下面的详细的、非限制性的描述，本发明的其他优点和特征将显现。

附图说明

以下详细描述参考附图，其中：

[图1]是处于正向推力构造中的包括根据本发明的反向器的推进单元的示意性纵向半剖视图。

[图2]是反向器处于反向推力构造中的图1的推进单元的示意性纵向半剖视图。

[图3]是类似于图1的推进单元的一部分的示意性透视图，示出了根据本发明的涡轮发动机、桅杆和反向器的固定结构。

[图4]是图3的推进单元的一部分的示意性透视图，示出了反向器的罩和叶栅；

[图5]是图3的推进单元的反向器的示意性分解立体图；

[图6]是图3的推进单元的反向器的固定结构的示意性立体图；

[图7]是图3的推进单元的风扇壳体、中间壳体以及反向器的固定结构的示意性立体图和纵向剖视图；

[图8]是图3的推进单元的下部6点钟位置的示意性立体图；

[图9]是图3的推进单元的反向器的固定结构的上梁的示意性立体图；

[图10]是图3的推进单元的上部12点钟位置的示意性立体图；

[图11]是图3的推进单元的一部分的示意性立体图，示出了叶栅导轨；

[图12]是图3的推进单元的壳体的一部分的示意性立体图，示出了径向叶栅定位止动件；

[图13]是图3的推进单元的一部分的示意性纵向半剖视图，示出了处于反向推力构造中的轴向和径向叶栅定位止动件。

具体实施方式

图1和图2中示出了航空器的推进单元1，其具有纵向中心轴线A1。

在下文中，术语“前”和“后”是当推进单元1产生推力时相对于沿着纵向中心轴线A1穿过所述单元的气流的方向S1来定义的。

推进单元1包括涡轮发动机2、短舱3以及桅杆(mast)——在图1和图2中未见(参见图3和图4中的桅杆4)——旨在将推进单元1连接到航空器的机翼(未示出)。

在该示例中，涡轮发动机2是涡轮风扇发动机，从上游到下游包括：风扇5、低压压缩机6、高压压缩机7、燃烧室8、高压涡轮9和低压涡轮10。压缩机6和7、燃烧室8以及涡轮9和10形成气体发生器。

涡轮喷气发动机2配备有通过结构臂12而连接至气体发生器的风扇壳体11。

短舱3包括形成空气入口13的前部部分、包括覆盖风扇壳体11的风扇罩14的中间部分以及后部部分15。

在操作期间，气流20通过空气入口13进入推进单元1，经过风扇5，然后被分成主流20A和副流20B。主流20A在穿过气体发生器的主气体流路21A中流动。副流20B流入到包围气体发生器的副流路21B。

副流路21B由覆盖气体发生器的固定内部整流罩径向向内界定。在该示例中，固定内部整流罩包括属于中间部分14的第一段17(参见图1和图3)和从第一段17向后部延伸的第二段18(参见图1、图4和图5)，因此形成后部部分15的一部分。

沿径向向外，副流路21B由风扇壳体11来界定，并且在图1的构造中，由形成短舱3的后部部分15的可移动罩来界定(进一步参见下文)。

短舱3包括推力反向器30，推力反向器30一方面包括根据下文详述的原理而被固定到风扇壳体11的固定结构31，另一方面包括相对于固定结构31的可移动结构。

反向器30的可移动结构包括偏转叶栅32、上述可移动罩33、挡板瓣片(shutterflap)34和拉杆35。

图1示出了处于正向(direct)推力构造中的反向器30。

在该构造中，可移动罩33处于关闭位置或向前位置，其中它们基本上支承在固定结构31上，并且其中叶栅32被容纳在一方面由风扇壳体11而另一方面由风扇罩14径向界定的空间中。

在正向推力构造中，挡板瓣片34被缩回到由可移动罩33形成的空腔36中(参见图2)。

因此，反向器30使得可以将副流20B引导到推进单元1的后部，以便产生推力。

在图1的构造中，彼此固定的叶栅32和可移动罩33处于所谓的正向推力位置。

图2示出了处于反向(reverse)推力构造中的反向器30。

在该构造中，可移动罩33处于打开位置或缩回位置，其中它们从固定结构31被纵向移除，以便限定副流路21B的径向开口。叶栅32延伸穿过该径向开口。

在反向推力构造中，挡板瓣片34在副流路21B中被径向地展开，以便将副流20B朝向叶栅32引导，这使得可以将流定向为由此被重定向到推进单元1的前部以便产生反推力。

在图2的构造中，叶栅32和可移动罩33处于所谓的反向推力位置。

更具体地，本发明涉及反向器30的固定结构31。

参考图6，其图示了本发明的非限制性实施例，固定结构31具有围绕轴线A1延伸的整体环形形状。

在该示例中，固定结构31具有闭合弯曲形状，并且因此形成环形。

在未示出的实施例中，固定结构可以具有未闭合的弯曲形状，例如以便形成环的一部分，或者可以具有被配置为一起具有总体环形形状的若干部分。

图6的固定结构31包括：用于在12点钟处(即周向上在推进单元1的桅杆4处)延伸的上梁40；用于在6点钟(即与桅杆相对)处延伸的下梁41；以及各自将上梁40和下梁41彼此连接的两个圆周区段42。

每个圆周区段42包括形成径向凸缘的前端43和从前端43轴向延伸以便形成相应圆周区段42的后端45的部分44。

参考图6至图8，由圆周区段42形成的径向凸缘43被构造成支承在径向凸缘50上，径向凸缘50在该示例中由中间壳体11A的后端形成，中间壳体11A延伸涡轮发动机2的风扇壳体11以便沿着刚性连接将反向器30的固定结构31紧固至该壳体11A。

替代地，涡轮发动机2可以没有中间壳体11A，在这种情况下，固定结构31可以以类似的方式直接连接到风扇壳体11(未示出)。以下描述通过类推适用于这样的替代方案。

根据定义，刚性连接是这样的连接：在正常使用条件下，无论外部应力的性质和强度如何，该连接都能保证组装部件具有明确的相对位置并且随着时间的推移保持恒定。

反向器30的固定结构31因此以平移和绕轴线A1旋转的方式二者被固定到涡轮发动机2的风扇壳体11。

在该示例中，径向凸缘43和50通过铆接而彼此连接。

径向凸缘43和50可以通过其他类型的连接装置(例如通过螺栓)彼此连接。

参考图3、图7和图8，反向器30的固定结构31因此形成壳体11A的轴向延伸部。

在该示例中，圆周区段42的部分44形成内表面46，因此当反向器30处于反向推力构造中时，该内表面46界定副流路21B的段。

在该示例中，圆周区段42的内表面46是径向张开的，即，其从径向凸缘43到后端45逐渐远离轴线A1移动，并且形成偏转边缘。

偏转边缘46的弯曲形状使得可以通过柯恩达效应启动旨在穿过叶栅32的流的方向的改变以用于推力反向。

参考图9和图10，上梁40包括周向延伸的网格模块60，以便在桅杆4的两侧延伸。

上梁40还包括形成其后端的两个径向凸缘61。

径向凸缘61旨在将固定结构31连接到梁(未示出)，梁被固定至桅杆4并且每个梁在桅杆4的两侧延伸。这些梁和径向凸缘61被特别地构造成支撑反向器30的可移动罩33。

上梁40的模块60形成前端62，前端62沿圆周区段42的径向凸缘43周向地延伸，以便与壳体11A的径向凸缘50配合。

因此，上梁40充当与桅杆4、壳体11A和可移动罩33的接口和结构连接。

上梁40还使得可以执行密封、公用设施布线以及防火和通风区域隔离功能。

在该示例中，固定内部整流罩17以本身已知的方式包括位于12点钟和6点钟处的连接臂19(参见图3)。

与固定结构31的圆周区段42周向连续，上梁40在12点钟处的连接臂19的两侧上界定副流路21B的相应部分。

此外，在该示例中，反向器30具有本发明领域中众所周知的D形管道架构，可移动罩33被铰接到被固定至桅杆4的所述梁，以便能够以蝶形方式在关闭飞行位置和打开维护位置之间移动。

如图3、图6和图8中所见，固定结构31的下梁41对于这种D形管道架构具有特别的益处。

具体地，下梁41包括用于在飞行位置中连接和定位可移动罩33的构件65(图3和图8)。

下梁41还包括用于将下梁41固定至壳体11A的紧固元件66(图3和图6)。

因此，下梁41充当与壳体11A和可移动罩33的接口和结构连接。

类似于上梁40，下梁41在6点钟位置处的连接臂19的两侧上界定副流路21B的相应部分(参见图8)并且使得可以执行密封和公共设施布线功能。

反向器30包括用于在叶栅32在前进位置和缩回位置之间的移动期间引导叶栅32的元件。

通常，引导元件可以包括连接至风扇壳体11和/或中间壳体11A和/或反向器30的固定结构31的导轨和/或轨道和/或滚轮。

在该示例中，引导元件包括轨道70，其中两个被固定至反向器30的固定结构31的上梁40，另外两个被固定至下梁41(参见图3、图6、图9和图10)。

在该示例中，经由配件71，轨道70通过其后端而被紧固至固定结构31并通过其前端而被紧固至壳体11A，如图11中所图示。

替代地，轨道70的前端可以在悬垂位置延伸或者经由套圈和/或连接杆和/或任何其他连接装置(实施例未示出)而连接到风扇壳体11或固定结构31。

因此，轨道70执行叶栅32的引导功能，并且在反向推力配置中，执行空气动力负载(基本上是径向和切向的)吸收功能。

显然，根据叶栅32的尺寸和要被吸收的负载，反向器30可以包括附加的和/或以其他方式构造的轨道。

图12示出了紧固至壳体11A的接触块72，并且使得可以径向地定位叶栅32、基本上吸收它们所承受的径向的负载和/或补偿游隙，特别是在正向推力构造中。

这样的接触块72因此形成可以围绕轴线A1规则分布的径向止动件。

在图6的示例中，反向器30的固定结构31包括安装在圆周区段42的部分44的外表面上的这种接触块72。

在图13的实施例中，反向器30的固定结构31的圆周区段42形成轴向凸缘73，并且叶栅32包括止动件74，在该示例中止动件74由叶栅32的前框架32A支承。

叶栅32的止动件74被构造成当叶栅32处于缩回位置时与固定结构31的轴向凸缘73配合，从而形成能够减少叶栅32变形的轴向行程末端和径向止动件。

在未示出的一个实施例中，反向器30的固定结构31和/或壳体11和/或11A可以包括用于处于向前位置和/或处于缩回位置的叶栅32的切向止动件。

这种轴向和/或径向和/或周向止动件使得可以改善叶栅32的负载的分布和吸收，并且减少用于移动叶栅32和可移动罩33的气缸(未示出)的负载，特别是在反向推力构造中，其中气缸通常处于行程末端处。

在该示例中，反向器30的固定结构31包括用于支撑气缸的构件(未示出)，并因此在改变反向器30的构造时优化了负载路径。

上述描述说明了本发明的固定结构31的多功能原理，其使得可以减小反向器30的紧凑性以及推进单元1的质量和成本。

当然，本发明不限于上述实施例。例如，反向器30可以具有C形管道或O形管道架构，并且其固定结构31没有下梁41。

Claims (9)

1.一种用于航空器推进单元(1)的推力反向器(30)，具有纵向中心轴线(A1)并包括固定结构(31)、至少一个罩(33)和偏转叶栅(32)，罩(33)和叶栅(32)在沿着纵向中心轴线(A1)在向前正向推力位置和缩回反向推力位置之间平移中相对于固定结构(31)可移动，其特征在于，固定结构(31)具有围绕纵向中心轴线(A1)延伸的环形形状，并且被构造成沿着刚性连接而被紧固到推进单元(1)的涡轮发动机(2)的壳体(11A)的后端(50)上，以便形成该壳体(11A)的轴向延伸部，当罩(33)和叶栅(32)处于反向推力位置时固定结构(31)形成旨在穿过叶栅(32)的气流的偏转边缘。

2.根据权利要求1所述的反向器(30)，其中固定结构(31)包括上梁(40)，所述上梁(40)被构造成与罩(33)配合，以便能够将负载从罩(33)传输至涡轮发动机(2)的壳体(11A)和/或从罩(33)传输到推进单元(1)的桅杆(4)。

3.根据权利要求1或2所述的反向器(30)，其中固定结构(31)包括用于在向前位置和缩回位置之间引导叶栅(32)的元件(70)。

4.根据权利要求2和3所述的反向器(30)，其中上梁(40)支承所述引导元件(70)中的至少一个。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的反向器(30)，其中，罩(33)围绕枢轴在关闭飞行位置和打开维护位置之间可旋转，固定结构(31)包括下梁(41)，所述下梁(41)被构造成当罩(33)处于关闭位置时与罩(33)配合。

6.根据权利要求3和5所述的反向器(30)，其中，下梁(41)支承所述引导元件(70)中的至少一个。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的反向器(30)，其中固定结构(31)包括构件(72、73、74)，所述构件(72、73、74)形成用于叶栅(32)的径向和/或切向和/或轴向止动件。

8.一种用于航空器的推进单元(1)，包括涡轮发动机(2)和根据权利要求1至7中任一项所述的反向器。

9.根据权利要求8所述的推进单元(1)，其中所述壳体由涡轮发动机(2)的风扇壳体(11)或由轴向延伸至风扇壳体(11)的后部的中间壳体(11A)形成。