CN101267984A - 用于飞行器的涡轮喷气发动机、带有该发动机的飞行器以及该涡轮喷气发动机在飞行器上的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于飞行器的涡轮喷气发动机(1)，该发动机带有至少一个尾翼(7)，所述尾翼固定在所述涡轮喷气发动机的强结构(11)上，以形成单体组件。涡轮喷气发动机还带有涡轮喷气发动机运行所必需的一个或多个附加装置。本发明还涉及带有该涡轮喷气发动机的飞行器，以及将该涡轮喷气发动机安装到飞行器上的方法。

Description

用于飞行器的涡轮喷气发动机、带有该发动机的飞行器以及该涡轮喷气发动机在飞行器上的安装方法

本发明涉及用于飞行器的涡轮喷气发动机。更确切地说，本发明涉及用于安装在飞行器机身后部位置的涡轮喷气发动机。本发明还涉及涡轮喷气发动机在飞行器上的安装。

本发明总的来说应用于航空领域，尤其应用于机身直径小的超音速飞机。

飞行器一般包括一个或多个位于所述飞行器机身后上部的尾翼。例如飞行器包括一个垂直尾翼和两个水平尾翼，或者只有两个倾斜于飞行器纵向轴线的尾翼。这些尾翼对于保证飞行器轨迹的稳定性是必要的。尾翼直接固定在机身的后上部。

人们另外了解带有至少三个涡轮喷气发动机的飞行器。每个机翼的下表面处设有至少一个涡轮喷气发动机。一个下面叫做后涡轮喷气发动机的补充涡轮喷气发动机位于飞行器机身后部，在所述飞行器的后垂直尾翼处。垂直尾翼通过一些形成垂直尾翼支撑结构的半圆形拱形直接固定在飞行器结构上。更确切地说，垂直尾翼在它的左侧处通过第一列拱形与机身的左侧连接，在它的右侧处通过第二列拱形与机身的右侧连接。两列半圆拱形成对位于尾翼两侧，形成圆柱形槽，后涡轮喷气发动机滑入该槽中。然后后涡轮喷气发动机本身通过第二支撑结构直接连接在飞行器的机身上，并且也连接在垂直尾翼的拱形上。

拱形应设有足以将后涡轮喷气发动机接纳在它的直径中的槽。后涡轮喷气发动机越粗，该槽应越大，这就会在机身的后面产生很大的气动阻力，涡轮喷气发动机的直径与机身后部直径相比越大，则气动阻力也越大。例如，实际上不能把大直径超音速涡轮喷气发动机装在机身直径特别是后部直径小的超音速飞行器中，因为形成现有技术的固定系统的支撑结构产生的气动阻力太大。

另外，垂直尾翼和后涡轮喷气发动机分别具有独立的支撑结构，以便使它们互相独立地与飞行器的机身连接。这些多重支撑结构会大大增加飞行器的总重量。

因此本发明的目的是提供将后涡轮喷气发动机固定在飞行器机身后上部位置的系统，该系统对气动阻力的影响很小。本发明的另一目的是提供重量比现有技术的固定系统减小的这种固定系统。本发明的附加的目的是便于将后涡轮喷气发动机和垂直尾翼的组件安装和组装在飞行器机身的后上部位置。

为了达到该目的，本发明提出将飞行器的一个或多个尾翼包括在用于安装在所述飞行器机身后上部的发动机上。因此不再是机身支撑尾翼，而是发动机本身支撑尾翼。发动机和整体固定在发动机结构上的尾翼形成整体或单体系统。然后该整体系统可以一次性固定在飞行器机身上。因此减少机身后部支撑结构的数量，因为只有发动机固定在机身上，尾翼只通过它们在发动机上的固定与机身连接。由于部分消除发动机周围的尾翼支撑结构，还减少了此处的气动阻力。实际上，发动机以前被使垂直尾翼与飞行器连接的体积庞大的支撑结构包围，这增加了发动机/尾翼模块的总体积。

最好，根据本发明的整体系统还包括发动机运行所必需的一个或多个附加装置，并且这些装置一般固定在机身后部，在发动机附近。例如，符合本发明的整体系统包括发动机的空气调节装置，以及给发动机提供的流体所通过的管道的全部或一部分。由于最大量的对发动机有用的设备直接固定在发动机本身上，而不再固定在机身上，消除了后发动机周围独立支撑结构的数量。另外便于安装发动机和附加装置，因为它们一次性安装和固定在机身上。因此减少了安装错误的危险和所述安装所需的时间。

根据实施本发明的一个特定例子，用于携带根据本发明的整体系统的机身后上部具有半圆形截面，而不再是圆形截面。机身后部的上表面形成平台，根据本发明的整体系统在固定在机身上之前被设置在该平台上，半圆形下表面沿着机身下部的延伸面。因此，发动机不是形成机身上部之上的隆起，而是相反，包括在机身的直径中，使得当根据本发明的发动机固定在所述机身的后部时，所述机身具有连续的基本为圆形的截面。

因此本发明的目标是一种用于飞行器的涡轮喷气发动机，其特征在于，该涡轮喷气发动机支撑至少一个尾翼，所述尾翼固定在所述涡轮喷气发动机的强结构上，形成单体组件。

根据符合本发明的涡轮喷气发动机的实施例，可以加入以下附加特征中的全部或一部分：

-尾翼固定在涡轮喷气发动机的管道上。

-所述单体组件包括所述涡轮喷气发动机运行所必需的至少一个附加装置，所述附加装置固定在涡轮喷气发动机上。

-固定在涡轮喷气发动机上的尾翼底部通过涡轮喷气发动机的冷却空气进行通风。

本发明还涉及机身后部包括根据本发明的涡轮喷气发动机的飞行器。

根据符合本发明的飞行器实施例，可以具有以下附加特征的部分或全部：

-涡轮喷气发动机悬伸安装在机身后部，涡轮喷气发动机的前部固定在机身上。

-机身的后部是倾斜的，以便设置支撑涡轮喷气发动机的平台。

本发明还涉及将根据本发明的涡轮喷气发动机安装在飞行器上的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-将至少一个尾翼固定在涡轮喷气发动机的结构上，以形成单体组件；

-将该单体组件安装并固定在机身后部。

在实现本发明的方法的一个特定例子中，单体组件从上面径向安装在飞行器上。

根据实现根据本发明的方法的例子，可以提供以下附加步骤的全部或部分：

-在将单体组件安装和固定到机身后部之前将至少一个用于涡轮喷气发动机的运行的附加装置固定在所述涡轮喷气发动机上。

-在安装和固定单体模块组件之前将空气入口安装并固定在机身上，使空气入口在涡轮喷气发动机的上游。

-在安装和固定单体模块组件之后将空气入口安装并固定在机身上，使空气入口在涡轮喷气发动机的上游。

阅读下面的描述并查看附图可以更好地了解本发明。附图作为举例给出，绝非要限定本发明。附图如下：

-图1：带有根据本发明的涡轮喷气发动机的机身后部纵剖面；

-图2：带有根据本发明的涡轮喷气发动机的机身后部示意图；

图1表示安装在飞行器机身3的后部2的涡轮喷气发动机1。整体上说，前和后是相对于带有涡轮喷气发动机1的飞行器的前进方向而言。

涡轮喷气发动机1悬伸安装在机身3的后部2上。涡轮喷气发动机1的前部4整体固定在机身3的后部2上，而所述涡轮喷气发动机1的后部5在机身3的延伸面中延伸，超过后部2。涡轮喷气发动机1的前部4可以设有一些使涡轮喷气发动机1的所述前部与机身连接的连接点。涡轮喷气发动机1的后部5或喷管没有固定在机身3上。在另一实施例中，可以把涡轮喷气发动机1安装在机身3上，使前部4和后部5被机身3的后部2支撑，并且后部5也固定在机身3上。

涡轮喷气发动机1的后部5带有垂直尾翼7，即该尾翼相对于涡轮喷气发动机1的纵轴垂直延伸。尾翼7的底部15固定在涡轮喷气发动机1的后部5上。垂直尾翼7与机身3之间不存在任何连接点。垂直尾翼7只通过它与涡轮喷气发动机1的后部5的连接保持在机身3上。因此涡轮喷气发动机1和尾翼7形成单体组件，该单体组件本身通过使涡轮喷气发动机1的前部4与机身3的后部2连接的连接点固定在飞行器的机身3上。

空气入口8位于涡轮喷气发动机1前部4的上游，使空气可以进入到涡轮喷气发动机1中。空气入口8与涡轮喷气发动机1是独立的，即该入口通过锚固点9固定在机身3上，与所述涡轮喷气发动机1无关。空气入口8可以把空气流从外界引导到涡轮喷气发动机1内。

在图1所示的例子中，机身3的后部2设有保证机身3的空气动力学连续性(气动连续性)的后尖端10。后尖端10不保证机身3的任何结构功能而是单纯保证空气动力学功能的流线型外壳。涡轮喷气发动机1与机身3的后尖端10没有任何物理联系。

如图1可以看到的，机身3的后部是倾斜的，以形成平面平台14，涡轮喷气发动机1的前部4位于该平台上。因此，机身3的后部2的截面为半圆形，末端是用于接纳涡轮喷气发动机1的平台。更确切地说，机身3后部2的下部形状为圆弧形，而上部为平面。机身3在后部2处的直径严格小于机身3在后部2前面的直径。因此涡轮喷气发动机1在机身3的后部2之上没有形成太大的隆起，因为它至少部分包括在所述机身3的直径中。因此由于存在该后涡轮喷气发动机1而导致的气动阻力很小。

在图2中可以看到根据本发明的涡轮喷气发动机1的侧视图。

涡轮喷气发动机1带有两个倾斜尾翼7。倾斜是指相对于涡轮喷气发动机1的纵轴而言。每个尾翼在所述涡轮喷气发动机1的后部5处整体固定在涡轮喷气发动机1的强结构上。在图2所示的例子中，每个尾翼7通过它的底部15在涡轮喷气发动机1后部5上的四个锚固点12进行固定。更确切地说，涡轮喷气发动机1后部5的强结构包括四个沿所述后部5的柱体的圆形轮廓的拱形11。每个拱形11作为锚固在尾翼7的内梁(看不见)上的锚固点12。因此每个尾翼7固定在涡轮喷气发动机1后部5的整个宽度l上。宽度是指尾翼7与涡轮喷气发动机1的纵轴平行的尺寸。当然，可以设置数量更多或更少的尾翼7与拱形11的连接点。例如，可以只通过两个连接点使尾翼7与涡轮喷气发动机1连接。在这种情况下，连接点12最好位于尾翼7宽度l的两端。

涡轮喷气发动机1的前部4另外包括右、左两个整流罩13。每个整流罩13沿着涡轮喷气发动机1的前部4的右侧和左侧的圆弧形轮廓。在图2所示的例子中，整流罩13为活动罩，这就是说所述整流罩13可以打开，以便可以进入到涡轮喷气发动机1内。每个整流罩13的上边缘与涡轮喷气发动机1的上前部4连在一起，而下边缘是自由的。“下”是指指向机身3的方向。“上”是指与“下”相反的方向。上边缘例如转动安装，使每个整流罩13能够从关闭位置转动到开放位置，该整流罩在关闭位置在涡轮喷气发动机1的延伸面内延伸，在开放位置与涡轮喷气发动机1的纵轴线垂直。整流罩13允许进入涡轮喷气发动机1内并接近某些对涡轮喷气发动机1的运行所必需的附加装置。

可以直接在涡轮喷气发动机1上固定一个或多个涡轮喷气发动机1的运行所必需的附加装置。因此它们与涡轮喷气发动机1和尾翼7构成单体组件1、7。就是该单体组件1、7固定在飞行器机身3的后部2。更确切地说，只有单体组件1、7的涡轮喷气发动机1的前部4固定在机身3上，其它零件通过涡轮喷气发动机1与所述机身3连接，这些零件单独固定在涡轮喷气发动机1上。也可使两个或多个附加装置互相连接，形成模块组件，然后将所述模块组件一次性固定在涡轮喷气发动机1上。

使用根据本发明的涡轮喷气发动机1，将所述涡轮喷气发动机1安装在飞行器机身3后部2上的技术与现有技术相比完全改变了。

实际上，从将所有附加零件固定在所述涡轮喷气发动机1上开始。这些零件包括尾翼7以及涡轮喷气发动机1运行所必需的全部或部分附加装置。附加零件整体固定在涡轮喷气发动机1的后部5和/或前部4上。一旦形成包括涡轮喷气发动机1、尾翼7和可能的附加装置的单体组件，将所述单体组件1、7置于机身3的后部2之上。涡轮喷气发动机在机身3上的集成不再以与涡轮喷气发动机1的纵轴线平行的轴向方式进行，而是以径向方式进行，即与涡轮喷气发动机的纵轴线垂直。例如通过吊车将单体组件1、7送到机身3的后部2之上，然后使其向机身3的方向下降，直到停留在所述机身3的后部2上。

因此将根据本发明的涡轮喷气发动机1集成到飞行器机身3的后部2上比现有技术容易得多。实际上，在现有技术中，需要让出足够的地方，以便通过平移使涡轮喷气发动机1进入到通过使尾翼与机身结构连接的拱形形成的槽中。另外，由于这种平移，使用现有技术的固定系统不可能使涡轮喷气发动机1置于机身的直径中，涡轮喷气发动机必然在机身后部形成隆起。

与单体组件1、7独立的空气入口8可以无区别地在所述单体组件1、7之前或之后装到机身3上。空气入口8可以在没有任何障碍妨碍其靠近的情况下通过平移或其它方式径向装到机身3上。

尾翼7直接固定在涡轮喷气发动机1的强结构上的缺点之一是所述尾翼7在尾翼7与涡轮喷气发动机1之间的连接处过热和熔化的危险。实际上，由于尾翼7的底部15与涡轮喷气发动机1的后部连在一起，该底部与热源直接并永久接触，该热源可能上升到接近800℃的温度。因此，为了避免由于过热产生的缺点，特别是连接点12或形成尾翼7的材料熔化，可以设置能够为尾翼7的底部15通风的通风机构。该通风系统最好使用涡轮喷气发动机1的冷却空气。最好至少尾翼7的底部15和与涡轮喷气发动机1的后部5的连接点12由耐高温的材料制成，例如钛。也可用复合材料形成尾翼7，至少对没有与涡轮喷气发动机1连接的上部用复合材料形成。

Claims (12)

1.一种用于飞行器的涡轮喷气发动机(1)，其特征在于，该发动机带有至少一个尾翼(7)，所述尾翼固定在所述涡轮喷气发动机的强结构(11)上，以形成单体组件。

2.如权利要求1所述的涡轮喷气发动机，其特征在于，尾翼固定在涡轮喷气发动机的喷管(5)上。

3.如权利要求1或2所述的涡轮喷气发动机，其特征在于，所述单体组件包括涡轮喷气发动机的运行所必需的至少一个附加装置，所述附加装置固定在涡轮喷气发动机上。

4.如权利要求1到3之一所述的涡轮喷气发动机，其特征在于，尾翼的固定在涡轮喷气发动机上的底部(15)通过涡轮喷气发动机的冷却空气进行通风。

5.一种飞行器，在机身(3)的后部(2)包括如权利要求1到4之一所述的涡轮喷气发动机(1)。

6.如权利要求5所述的飞行器，其特征在于，涡轮喷气发动机悬伸安装在机身后部，涡轮喷气发动机的前部(4)固定在机身上。

7.如权利要求5或6所述的飞行器，其特征在于，机身后部是倾斜的，以提供支撑涡轮喷气发动机的平台(14)。

8.将根据权利要求1到4之一所述的涡轮喷气发动机(1)安装到飞行器上的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-将至少一个尾翼(7)固定到涡轮喷气发动机的结构(11)上，以形成单体组件(7、1)；

-将该单体组件安装并固定到机身后部(2)上。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述单体组件从上面径向安装到飞行器上。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，该方法包括以下附加步骤：

-在将所述单体组件安装和固定到机身后部之前将至少一个用于涡轮喷气发动机的运行的附加装置固定到所述涡轮喷气发动机上。

11.如权利要求8到10之一所述的方法，其特征在于，该方法包括以下附加步骤：

-在安装和固定所述单体组件之前将空气入口(8)安装和固定到机身上，使空气入口在涡轮喷气发动机的上游。

12.如权利要求8到10之一所述的方法，其特征在于，该方法包括以下附加步骤：

-在安装和固定了所述单体组件之后将空气入口(8)安装和固定到机身上，使空气入口在涡轮喷气发动机的上游。

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