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CN102007284A - 旁通式涡轮喷气发动机机舱 - Google Patents

旁通式涡轮喷气发动机机舱 Download PDF

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CN102007284A
CN102007284A CN2009801130527A CN200980113052A CN102007284A CN 102007284 A CN102007284 A CN 102007284A CN 2009801130527 A CN2009801130527 A CN 2009801130527A CN 200980113052 A CN200980113052 A CN 200980113052A CN 102007284 A CN102007284 A CN 102007284A
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居·伯纳德·沃琪尔
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Safran Nacelles SAS
Safran Nacelles Ltd
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Hurel Hispano SA
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Abstract

本发明涉及一种旁通式涡轮喷气发动机的机舱，其包括装备有包括运动机罩(6)的推力反向器装置的下游区段，该运动机罩被安装成使其能够沿着与机舱的纵向轴线大致平行的方向上平移运动，并能够从闭合状态到打开状态交替运动，在闭合状态，该运动机罩确保机舱的空气动力连续性，并覆盖偏转装置(70)，在打开状态，该运动机罩打开机舱内的通道并露出偏转装置，所述运动机罩还通过安装在所述运动机罩的下游端处的至少一个喷嘴区段(7)延伸，其特征在于，所述喷嘴区段包括至少一个板(10)，该板被安装成使其能够绕至少一个枢轴而围绕与机舱的纵向轴线大致垂直的轴线转动，所述板进而由至少一个连杆(11)连接到涡轮喷气发动机的固定整流结构(2)，所述连杆被安装成使其能够分别围绕在该喷嘴区段的该板上和在该固定结构上的锚固点转动。

Description

旁通式涡轮喷气发动机机舱
本发明涉及一种包括可变喷嘴区段的涡轮喷气发动机的机舱。
飞机由多个分别容纳在机舱内的涡轮喷气发动机驱动，机舱还容纳与其操作相关并在涡轮喷气发动机运转或停止时执行多种功能的一组被连接的致动装置。这些相关的致动装置特别包括用于致动推力反向器的机械系统。
机舱通常具有管状结构，该管状结构包括位于涡轮喷气发动机上游的进气口，被设计用于围绕涡轮喷气发动机的风扇的中央区段，以及容纳推力反向器装置并被设计用于围绕涡轮喷气发动机的燃烧室的下游区段，机舱通常终止于喷射喷嘴，喷射喷嘴的出口位于涡轮喷气发动机的下游。
现代机舱被设计用于容纳能够使用旋转的风扇叶片产生来自于涡轮喷气发动机的燃烧室的热空气流(也被称为主流)以及冷空气流(次流)的旁通涡轮喷气发动机，冷空气流在涡轮喷气发动机外部经过还被称为通路的环形通道循环，环形通道形成在涡轮喷气发动机的机罩和机舱的内壁之间，两股空气流从涡轮喷气发动机经由机舱后部喷射。
推力反向器的目的在于在飞机着陆时通过改变由涡轮喷气发动机产生的至少一部分推力的方向使之向前来改善飞机制动的能力。在此阶段，反向器挡住冷空气流通道，并使得冷空气流朝向机舱的前部，由此产生增加飞机机轮制动的反向推力。
用来对冷空气流进行改变方向的装置根据反向器的类型而变化。
除了其推力反向器功能之外，运动机罩属于后部区段，并且具有形成有用于引导空气流喷出的喷射喷嘴的下游端。该喷嘴能作为引导热空气流的主喷嘴的补充，并被称为次喷嘴。
由文件US5806302中得知，运动机罩由此装备有至少一个相对于所述运动机罩运动的喷嘴，以便根据所述喷嘴的位置来调节环形导管的排放区段。运动喷嘴也被称为用于调节喷嘴区段的运动结构。
各运动部分(即一方面为推力反向器机罩，以及另一方面为运动喷嘴)由专用的致动器来致动。这涉及所设置的在运动机罩内部延伸的致动器的供应和控制回路，其不利于维护和安全操作。
法国申请FR06/05512也描述了一种与格栅式反向器相关的可变喷嘴系统，其外部结构完全实现了反向器的外部线条。此申请披露了伸缩缸的应用，该伸缩缸的第一杆被设计用来致动运动机罩，而第二杆被设计用来调节喷嘴。这种系统使得可能响应固定有双作用致动器的底座的前部框架处的集中式供应和控制装置的问题。
这些可变喷嘴的每个喷嘴因此具有相对复杂的结构，并且需要另外的致动系统，影响了机舱组件的可靠性和质量。
因此，本发明旨在提供一种简化的结构，该结构不需要专用的致动构件。
为此，本发明涉及一种旁通式涡轮喷气发动机的机舱，其包括装备有包括运动机罩的推力反向器装置的下游区段，该运动机罩被安装成使其能够沿着与机舱的纵向轴线大致平行的方向上平移运动，并能够从闭合状态到打开状态交替运动，在闭合状态，该运动机罩确保机舱的空气动力连续性，并覆盖偏转装置，在打开状态，该运动机罩打开机舱内的通道并露出偏转装置，所述运动机罩还通过安装在所述运动机罩的下游端处的至少一个喷嘴区段延伸，其特征在于，所述喷嘴区段包括至少一个板，该板被安装成使其能够绕至少一个枢轴而围绕与机舱的纵向轴线大致垂直的轴线转动，所述板进而由至少一个连杆连接到涡轮喷气发动机的固定整流结构，所述连杆被安装成使其能够分别围绕在该喷嘴区段的该板上和在该固定结构上的锚固点转动。
因此，通过提供构成喷嘴区段并通过连杆连接到固定结构的一个或多个枢转板，当运动机罩沿着下游或上游方向上运动时该板自动铰接。以此方式，运动机罩的致动和控制系统还使得可能控制喷嘴区段。由于采用了单个致动系统，因此减轻了该组件，并且该组件更加可靠。
当然，连杆的数量取决于由所述板所承受的载荷和平衡。可以特别提供侧向放置或各自靠近喷嘴区段的侧向边缘放置的两个连杆。
根据第一实施例，所述连杆被倾斜安装，使得在板处于航行状态时，所述连杆的连接到板的一端位于连接到所述固定结构的一端的上游，在运动机罩后退时造成喷嘴区段扩大。
根据第二实施例，所述连杆被倾斜安装，使得在板处于航行状态时，所述杆的连接到所述板的一端位于连接到所述固定结构的一端的下游，在运动机罩后退时造成喷嘴区段缩小。
有利地，机舱包括四个到八个运动喷嘴区段的枢转板。当然，所述板的数量和长度取决于所需的性能目标，并且不局限于六个板。由于位于空气流的循环通道内的连杆，六个板的数量使得可能优化空气动力损失。
优选地，所述枢转喷嘴区段的板的铰接被限定在运动机罩的下游端的流线厚度内。当然，如果流线不够厚，可能根据所选择的运动学，提供具有内部或外部空气动力整流罩的所述流线的伸出部分。
优选地，每个板围绕两个连杆铰接，该两个连杆中的每一个通过铰接点连接到喷嘴区段的所述板，两个铰接点彼此隔开的距离大致等于运动喷嘴区段的所述板的宽度的三分之二。这使得可能在喷嘴区段的操纵过程中在运动机罩和运动喷嘴区段之间保持更好的流线连续性。
有利地，喷嘴区段的至少一部分具有由V形的下游切边。当然，下游切边也可以是平滑的或共面的。
优选地，运动机罩通过位于运动喷嘴区段的每个板的每侧的固定区段延伸，所述固定区段被设计用来在喷嘴区段的所述板处于航行状态时确保下游区段的流线的连续性。这种重叠(intervolets)延伸部的存在使得可能考虑到处于航行状态的机舱的流线。当然，由固定区段形成的重叠能够减小到其最简单的形式，或者甚至被去除，并且只留下彼此接触的喷嘴区段的板。
有利地，所述固定区段具有至少一个侧向台肩，所述侧向台肩被设计用来作为运动喷嘴区段的相应板的支承件。
同样有利地，所述固定区段包括与每个相应运动喷嘴区段的板密封的装置。
有利地，于涡轮喷气发动机的整流结构处的喷嘴区段的板的连杆的长度是可调节的。以此方式，连杆的长度能够根据运动机罩的运动来准确地调节到所需转动幅度。
作为替代或作为补充，于涡轮喷气发动机的整流结构处的喷嘴区段的板的连杆的至少一个锚固点沿着连杆的至少一个轴向是可调节的，并可能沿着机舱的纵向和横向是可调节的。
参考附图，通过下面的描述将更好地理解本发明，附图中：
图1是装备有根据本发明的枢转喷嘴区段的推力反向器结构的纵向截面示意图；
图2是包括多个枢转喷嘴区段的根据本发明的机舱的喷嘴区段的横向截面示意图；
图3和4是与图2相对应的具有分别处于航行状态和打开状态的喷嘴区段的侧视图；
图5是图2的一个区域的放大示意图；
图6-9是图1的推力反向器结构分别处于反向器的反向状态、后退状态、打开状态和反向器的正向状态的纵向截面示意图；
图10-12是位于推力反向器的运动机罩和机舱的前部框架之间的结合区域的局部放大视图。
机舱被设计用来构成用于具有高稀释率的旁通式涡轮喷气发动机(未示出)的管状壳体，并用来经由风扇(未示出)的叶片引导其产生的空气流，即经过涡轮喷气发动机的燃烧室(未示出)的热空气流以及在涡轮喷气发动机外部循环的冷空气流(F)。
机舱结构通常包括：形成进气口的前部区段、围绕涡轮喷气发动机的风扇的中间区段、以及围绕涡轮喷气发动机并能够包括有推力反向器系统的下游区段。
下游区段包括可能具有推力反向器系统的外部结构和发动机的内部整流结构2，该内部整流结构2与外部表面一起限定通道3，该通道3被设计用于在此处所描述的旁通式涡轮喷气发动机机舱的情况下循环冷空气流F。
图1是装备有根据本发明的推力反向器结构和枢转喷嘴区段的下游区段的纵向截面示意图。
此下游区段包括前部框架5、运动的推力反向器机罩6和喷嘴区段7。
通常，下游区段包括各自装备有运动机罩6的两个半部分。
运动机罩6能够沿着机舱的大致的纵向在闭合状态和打开状态之间致动，在闭合状态，运动机罩接触前部框架5并确保下游区段的线的空气动力连续性，并且在打开状态，运动机罩与前部框架5分开，由此露出机舱内的通道并露出偏转格栅70。在打开时，运动机罩6经由固定在内部整流结构2内的连杆9驱动翼片8转动，所述翼片至少部分地覆盖通道3，以便优化空气流F的反向。
根据本发明，喷嘴区段7包括枢转安装在运动机罩6的下游端的多个周边板10。如图2-4所示，下游区段包括分布在所述区段周边上的六个运动板10，三个板10与右半部运动机罩6相关，而三个板10与左半部的运动机罩6相关。
有利地，将具有四到八个喷嘴区段板10。
每个板10由连杆10连接到内部整流结构2。
因此，在运动机罩6沿机舱的上游或下游方向运动的过程中，连杆11确保相应板10的枢转。运动机罩6的运动因此使得喷嘴区段7的板10得到调节，而不需要采用专用的致动装置和控制系统。
由此得出，运动机罩6必须能够略微沿上游或下游运动，而不造成空气流F的反向或泄漏。
虽然本发明是通过实例来描述的，其中用于致动板10的连杆11是倾斜的，并且在喷嘴区段位于航行状态时其连接到板的端部位于连接到内部结构22的端部的上游，但是可能使所述连杆的方向相反。在这种情况下，运动机罩6的反向将造成喷嘴区段减小，而不是如所述情况那样增加。
为此，运动机罩6具有在前部框架5的上部肩部16的上面延伸的上游延伸部15，它可以在前部框架5上运动，而不打开下游区段内的任何空间。配置在延伸部15和上部肩部16之间的密封装置17确保没有气流F的泄漏。
如图2-5所示，每个板10由固定区段18来构成框架，该固定区段18延伸运动机罩6并在板10位于航行状态时确保下游区段的空气动力连续性。这些固定区段18各自具有能够用作板10的支承件的侧向肩部19。这些侧向肩部19可有利地配备有密封结合部。
图6-9表示板10和运动机罩6的不同操纵状态。
在图6中，运动机罩6被略微反向，以增加喷嘴区段7。小的平移距离使得可能保持上游密封，如前述那样。
根据反向距离而定的板10的枢转幅度将取决于连杆11的配置。通过将连杆11反向配置(即连杆11的在内部整流结构2上的锚固点位于在板10内的锚固点的上游)，枢转将朝着机舱内部进行，由此减小喷嘴区段7。
在图7中，运动机罩6处于打开过程中，以用于推力反向阶段。在此平移过程中，喷嘴区段7的板10遵循的运动学提供了比喷嘴调节模式所寻求的更大的打开。
这对于涡轮喷气发动机的性能不形成任何影响，由于在此状态，不再确保上游的密封，并且气流F的一部分已经由格栅70反向。
相反，在此状态，机舱的外部空气动力性能被大大降低，从而改善了飞机的制动。
在图8中，运动机罩6被完全打开，并且推力反向器装置被完全致动。
在此状态，板10能够被恢复到靠近其航行状态的状态，从而处于正向推力状态。
在图9中，运动机罩6过度缩回，即在上游方向上机动超过其正常的关闭状态，造成板10朝着通道内部枢转，并且因此产生喷嘴区段的减小。
应该注意到连杆11对相应板10的枢转具有显著的影响。运动机罩6的最微小的运动对板10的转动起作用。因此，为了有助于板10的调节及其在航行状态的正确定位，连杆11可设置成其长度是可调节的，和/或使其在纵向或横向上可调节。
连杆长度的调节可以使用连杆本身或通过调节板10和内部整流结构2上的调节锚固点来实现。
图10-12示出运动机罩6和前部框架5之间的上游密封的不同的实施例。
图10示出朝着下游区段的内部配置在偏转格栅70之下的密封装置117。这种配置使得可能不对运动机罩6的内部加压。
图11示出活动上游密封，其包括安装在弹性返回装置218上的装置217，使其在整个调节距离上与前部框架保持接触。这种系统的一个优点在于装置217的折叠质量，这是直接并连续的，且在装置17的情况下不再滑动。
图12示出活动上游密封的另一实施例，此次是配置在偏转格栅70之下，使得可能不对运动机罩6的内部加压。该密封系统包括安装在由运动机罩6的内部所支承的弹性返回构件318上的装置317。在调节喷嘴区段的阶段过程中，弹性构件318保持结合部317使之抵靠前部框架5。
当然，本发明不只局限于以上作为实例描述的机舱的实施例，相反包括所有的变型。特别是，运动机罩能够被连接到平滑机舱，而不是装备有推力反向器的机舱。

Claims (12)

1.一种旁通式涡轮喷气发动机的机舱，其包括装备有包括运动机罩(6)的推力反向器装置的下游区段，该运动机罩被安装成使其能够沿着与机舱的纵向轴线大致平行的方向上平移运动，并能够从闭合状态到打开状态交替运动，在闭合状态，该运动机罩确保机舱的空气动力连续性，并覆盖偏转装置(70)，在打开状态，该运动机罩打开机舱内的通道并露出偏转装置，所述运动机罩还通过安装在所述运动机罩的下游端处的至少一个喷嘴区段(7)延伸，其特征在于，所述喷嘴区段包括至少一个板(10)，该板被安装成使其能够绕至少一个枢轴而围绕与机舱的纵向轴线大致垂直的轴线转动，所述板进而由至少一个连杆(11)连接到涡轮喷气发动机的固定整流结构(2)，所述连杆被安装成使其能够分别围绕在该喷嘴区段的该板上和在该固定结构上的锚固点转动。
2.如权利要求1所述的机舱，其特征在于，所述连杆(11)被倾斜安装，使得在所述板处于航行状态时，所述连杆的连接到所述板(10)的一端位于连接到所述固定结构(2)的一端的上游，从而在运动机罩(6)后退时造成喷嘴区段(7)扩大。
3.如权利要求1所述的机舱，其特征在于，所述连杆(11)被倾斜安装，使得在所述板处于航行状态时，所述杆的连接到所述板(10)的一端位于连接到所述固定结构(2)的一端的下游，从而在运动机罩(6)后退时造成喷嘴区段缩小。
4.如权利要求1-3中任一项所述的机舱，其特征在于，所述机舱包括四个到八个运动喷嘴区段(7)的枢转板(10)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的机舱，其特征在于，所述枢转喷嘴区段(7)的板(10)的铰接被限定在运动机罩(6)的下游端的流线厚度内。
6.如权利要求1-5中任一项所述的机舱，其特征在于，每个板(10)围绕两个连杆(11)铰接，该两个连杆(11)中的每一个通过铰接点连接至喷嘴区段(7)的所述板，两个铰接点彼此隔开的距离大致等于运动喷嘴区段的所述板的宽度的三分之二。
7.如权利要求1-5中任一项所述的机舱，其特征在于，喷嘴区段(7)的至少一部分具有V形的下游切边。
8.如权利要求1-6中任一项所述的机舱，其特征在于，运动机罩(6)通过位于运动喷嘴区段的每个板(10)的每侧的固定区段(18)延伸，所述固定区段被设计用来在喷嘴区段的所述板处于航行状态时确保下游区段的流线的连续性。
9.如权利要求7所述的机舱，其特征在于，所述固定区段(18)具有至少一个侧向台肩(19)，所述侧向台肩(19)被设计用来作为运动喷嘴区段(7)的相应板(10)的支承件。
10.如权利要求8或9所述的机舱，其特征在于，所述固定区段(18)包括与每个相应运动喷嘴区段(7)的板(10)密封的装置。
11.如权利要求1-10中任一项所述的机舱，其特征在于，于涡轮喷气发动机的整流结构(2)处的喷嘴区段(7)的板(10)的连杆(11)的长度是可调节的。
12.如权利要求1-11中任一项所述的机舱，其特征在于，于涡轮喷气发动机的整流结构(2)处的喷嘴区段(7)的板(10)的连杆(11)的至少一个锚固点沿着连杆的至少一个轴向是可调节的，并可能沿着机舱的纵向和横向是可调节的。
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