專利名稱：用于二維排氣噴管的發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的排氣噴管有關(guān)。
裝在飛機(jī)上的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的二維排氣噴管，包括隔開一定距離的固定側(cè)壁，具有一對可動調(diào)節(jié)片組件安置于二側(cè)壁之間，而每個調(diào)節(jié)片組件包括有一前緣和一后緣的發(fā)散調(diào)節(jié)片。這些調(diào)節(jié)片彼此的接近限定一可調(diào)節(jié)的氣體出口面，前緣限定一進(jìn)口面積以及后緣限定一出口面積，調(diào)節(jié)片移動通過一系列的位置，包括全封閉閉合，那時氣體出口面積為零。此外，后緣還可以配合移動使排氣流從噴管中心線處偏離，從而產(chǎn)生了換向推力。二維的噴管也包括移動前緣的裝置，用于改變進(jìn)口面積，以及和前緣獨立并且彼此獨立的移動后緣的裝置，用于改變出口面積和使通過其中的排氣變向。
用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)飛機(jī)上的二維排氣噴管是公知技術(shù)，在授予加拿斯基的美國專利4，375，276號所敘述的此類排氣噴管，包含有若干鉸接到排氣噴管固定結(jié)構(gòu)上的第一擋板和安置在第一擋板下游的若干第二擋板，后者也鉸接在噴管的固定結(jié)構(gòu)上。若干個機(jī)電致動器來轉(zhuǎn)動擋板，多個致動器和調(diào)節(jié)片組成了一復(fù)雜的，很重的排氣推力矢量控制系統(tǒng)。
一般說來，大部分排氣噴管使用常規(guī)的推桿對調(diào)節(jié)片后緣調(diào)節(jié)，來提供排氣的發(fā)散和推力矢量控制，要求比較厚的側(cè)壁來收藏這些連桿在其中，這些厚壁包括一厚的底部，該底部能在外部氣流中產(chǎn)生渦流，顯著地增加了阻力，因此，在減小阻力的同時，還要不斷努力減小噴管的重量和使它簡化。
根據(jù)本發(fā)明，一個二維排氣噴管包括二個相對并有一定間隔的可轉(zhuǎn)動的收斂/發(fā)散調(diào)節(jié)片組件。每個調(diào)節(jié)片組件包括一發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)，其中一對相對安置的圓盤鄰近調(diào)節(jié)片側(cè)緣可轉(zhuǎn)動地齊平安裝在固定側(cè)壁上。每個圓盤包括用于嚙合調(diào)節(jié)片的偏離中心的嚙合裝置。在一個實施例中，嚙合裝置包含有垂直于圓盤面而延伸的并固定到圓盤上的驅(qū)動銷，該驅(qū)動銷與調(diào)節(jié)片側(cè)緣的槽相嚙合。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動，安置在槽內(nèi)的驅(qū)動銷規(guī)定了一個弧形途徑，該弧形途徑提供了擋板后緣的移動。每個圓盤利用驅(qū)動裝置來轉(zhuǎn)動圓盤。在最佳實施例，每個圓盤包括一小齒輪，該小齒輪由往復(fù)齒條單獨驅(qū)動，提供了一最大范圍的出口面積和推力矢量的控制。利用在側(cè)壁上的齊平安裝的圓盤使側(cè)壁厚度最小，而且允許基本上利用尖緣的側(cè)壁的整個長度，該側(cè)壁在后緣設(shè)有面向后的底部。這樣的系統(tǒng)顯著地減小了噴管導(dǎo)致的阻力，從而在推力矢量調(diào)節(jié)最佳狀態(tài)下使效力最高。


圖1是本發(fā)明采用發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)的二維排氣噴管的側(cè)視圖。
圖2是表示部分剖視下的面對面安置的發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動盤的二維排氣噴管頂視圖。
圖3表示調(diào)節(jié)片在最大發(fā)散形狀下的發(fā)散調(diào)節(jié)片的驅(qū)動系統(tǒng)。
圖4表示調(diào)節(jié)片在典型的巡航狀態(tài)下的調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)。
圖5表示提供20°推力轉(zhuǎn)向的擋板驅(qū)動系統(tǒng)。
圖6表示調(diào)節(jié)片在逆向狀態(tài)的調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)。
圖7表示包括至少一個發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)的一排氣噴管。
參照圖1，一個二維排氣噴管(1)具有左和右固定壁(2)和(3)(圖2所示)一中心線4和上下調(diào)節(jié)片組件(5)和(6)，它們一起限定了具有一進(jìn)口(8)和一出口(9)的排氣流通道(7)。上調(diào)節(jié)片組件(5)包括一帶有一前緣(11)和一后緣(12)的發(fā)散調(diào)節(jié)片10，前緣11在鉸鏈15上鉸接到收斂調(diào)節(jié)片(14)的后緣(13)，鉸鏈(15)連到左收斂盤16的外緣而圓盤16可轉(zhuǎn)動地裝在左側(cè)壁2上，收斂調(diào)節(jié)片上的盤由一左收斂作動筒18通過肘節(jié)連桿(17)來驅(qū)動。這種收斂調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)在撒依1984年11月2日申請的未決申請專利號No.667708“燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)二維排氣管”已敘述，此外僅魑慰肌 擋板10也包括在其左側(cè)邊緣(20)一左側(cè)開槽導(dǎo)軌(19)，驅(qū)動銷(21)在此導(dǎo)軌中移動，驅(qū)動銷21垂直地連到左發(fā)散盤22上，左發(fā)散盤齊平安裝在固定的側(cè)壁(2)上發(fā)散盤(22)包括一齒輪23與嚙條24嚙合，由控制信號操縱的發(fā)散調(diào)節(jié)片作動筒(25)來往復(fù)驅(qū)動齒條。一外整流調(diào)節(jié)片26完成了上調(diào)節(jié)片組件，外整流調(diào)節(jié)片具有一前端27和一后端28，此整流調(diào)節(jié)片對噴管的外側(cè)面提供了一合適的氣動外形，減小了阻力同時允許調(diào)節(jié)片(10)完全自由移動時。整流調(diào)節(jié)片26可以繞著第一銷子(29)作轉(zhuǎn)動，而該銷子把調(diào)節(jié)片26的前端27連到側(cè)壁2上。整流調(diào)節(jié)片26包括一在后端28的第二銷子(30)，該第二銷子在調(diào)節(jié)片10上的槽內(nèi)可滑動地嚙合。
參照圖2，左發(fā)散盤22與右發(fā)散盤32面對面安置，此二發(fā)散盤都齊平地安裝在側(cè)壁內(nèi)，右發(fā)散盤32包括一在調(diào)節(jié)片10側(cè)緣35上的右側(cè)開槽導(dǎo)軌34相嚙合的驅(qū)動銷33，右發(fā)散盤32還包括一由右發(fā)散作動筒38往返驅(qū)動的右齒條37所嚙合的小齒輪36。
再參照圖1，排氣噴管1包括一下調(diào)節(jié)片組件6，下調(diào)節(jié)片組件又包括一帶有前端40和后端41的下發(fā)散調(diào)節(jié)片39，前緣40在鉸鏈44處鉸接到收斂調(diào)節(jié)片43的后緣42上，該鉸鏈連到一下左收斂盤45的外緣上，而收斂盤45可轉(zhuǎn)動地裝在左固定側(cè)壁2上。為了更容易說明，現(xiàn)在只詳細(xì)討論左側(cè)圓盤驅(qū)動系統(tǒng)，因為大家都明白左右側(cè)系統(tǒng)基本上是相同的，收斂盤45由收斂作動筒18通過連桿17來轉(zhuǎn)動，如所示連桿17是肘節(jié)裝置，通過利用一單個的收斂作動筒，連桿17允許協(xié)調(diào)上和下調(diào)節(jié)片的收斂動作，而此種裝置是典型的，大家都明白許多其它連桿裝置也可使用。
調(diào)節(jié)片39還包括在其左側(cè)邊緣一左側(cè)開槽的導(dǎo)軌46，驅(qū)動銷48在導(dǎo)軌內(nèi)移動，驅(qū)動銷48垂直地連接在下左發(fā)散盤46的外緣上，盤49可轉(zhuǎn)動地齊平地安裝到固定側(cè)壁2上，發(fā)散盤49包括一由發(fā)散調(diào)節(jié)片作動筒52往復(fù)驅(qū)動的齒條(51)所嚙合的小齒輪50。應(yīng)該指出上下調(diào)節(jié)片具有對發(fā)散圓盤的獨立控制，在全范圍的推力換向調(diào)節(jié)下提供完全自由的移動。一外整流調(diào)節(jié)片53完成了下調(diào)節(jié)片組件，包括一前端54和一后端55，整流調(diào)節(jié)片53繞著固定在側(cè)壁2上的第一銷子轉(zhuǎn)動，連在調(diào)節(jié)片53上的第二銷子57可滑動地嚙合在調(diào)節(jié)片39的槽58內(nèi)。
參照圖3到圖6，本發(fā)明的發(fā)散盤驅(qū)動系統(tǒng)以噴管中的四調(diào)節(jié)片位置顯示。此四調(diào)節(jié)片位置包括上和下發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)，各圖說明了一特別的面積比(AO/AI)，此面積比定義為調(diào)節(jié)片10和39的后緣12和41所測得的出口面積(AO)除以發(fā)散調(diào)節(jié)片的前緣11和40測得的進(jìn)口面積(AI)。在圖3中，面積比約為2.4，說明調(diào)節(jié)片外端的發(fā)散。這些面積都是通過轉(zhuǎn)動上和下盤而取得，上驅(qū)動銷21約處于1點種位置而下驅(qū)動銷約處于5點鐘位置。
在圖4，面積比約為1.35，這種形狀的噴管最適合用于亞音速下的巡航，這個面積比通過分別轉(zhuǎn)動上和下發(fā)散盤22和49而取得，這時候驅(qū)動銷21和48基本處于約3點鐘位置。
在圖5說明使用本發(fā)明，在面積比約為1.7時，可提供20°的推力換向，這個面積比通過轉(zhuǎn)動上盤取得，這時驅(qū)動銷21約在3時半位置，而下盤也轉(zhuǎn)動，這時驅(qū)動銷48約在7時鐘位置。
在圖6表示調(diào)節(jié)片都相互碰到，這時氣體出口面積完全擋住而把氣流轉(zhuǎn)移到反推力換向板系統(tǒng)，這時的上下驅(qū)動銷21和48分別處在約6點鐘和12點鐘位置。
在操作過程中，發(fā)散盤驅(qū)動系統(tǒng)提供了噴管調(diào)節(jié)片的全范圍轉(zhuǎn)動，從最大出口面積到最小出口面積，使換向范圍高達(dá)±20°，利用圓盤齊平地安裝于側(cè)壁使側(cè)壁的厚度最小，并允許利用銳邊側(cè)壁，來減小阻力并且淘汰常規(guī)推桿控制發(fā)散擋板普通的復(fù)雜連桿，這種系統(tǒng)提供了在減小阻力的同時還可取得最小重量和最大出口面積靈活性的好處。
為了解釋的目的，在圖1至圖6中敘述了一排氣噴管，包括上發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)和下發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)，當(dāng)然，在某些發(fā)動機(jī)/彈體結(jié)構(gòu)外形中，只有一調(diào)節(jié)片組合件采用本發(fā)明的發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都會懂得，在某些情況下，希望把發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)限制只是一調(diào)節(jié)片，而且此種構(gòu)形也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。例如，圖7表示采用至少一發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)典型排氣噴管60的剖面圖，噴管60有一上調(diào)節(jié)片組件61和一下調(diào)節(jié)片組件62，而只是下調(diào)節(jié)片組件利用一圓盤63用于發(fā)散地驅(qū)動一調(diào)節(jié)片64。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也要懂得，對發(fā)散盤驅(qū)動系統(tǒng)可做各種修改，諸如調(diào)節(jié)片轉(zhuǎn)動范圍，圓盤直徑，嚙合裝置，銷子位置，開槽導(dǎo)軌的長度和定位以及驅(qū)動裝置。為了適應(yīng)特殊噴管的要求，在不改變本發(fā)明的前提下可以作出上述修改。
大定應(yīng)該明白，本發(fā)明并不是限制在此處所述的特殊實施例，而只要不偏離下列權(quán)利要求所限定新構(gòu)思范圍和精神的前提下，可以作出各種修改。
權(quán)利要求
1.裝在飛機(jī)上渦輪發(fā)動機(jī)的一個二維排氣噴管，噴管有一中心線并包括具有間隔開固定側(cè)壁的排氣通道，一上調(diào)節(jié)片組件，一下調(diào)節(jié)片組件，每個調(diào)節(jié)片組件包括一帶有前緣和后緣的發(fā)散噴咀調(diào)節(jié)片組件包括一帶有前緣和后緣的發(fā)散噴咀調(diào)節(jié)片，各調(diào)節(jié)片在上述側(cè)壁間延伸，而且有鄰接上述側(cè)壁的側(cè)緣，上述調(diào)節(jié)片移動為了形成一個由彼此接近的調(diào)節(jié)片限定的一可調(diào)節(jié)的氣體出口面積，上述接近的前緣限定了一進(jìn)口面積上述接近的后緣限定了一出口面積，上述調(diào)節(jié)片轉(zhuǎn)過一系列位置，上述調(diào)節(jié)片組件還包括為了改變上述進(jìn)口面積而轉(zhuǎn)動上述前緣的裝置以及與前緣無關(guān)，彼此獨立地轉(zhuǎn)動上述后緣的裝置，為了改變上述出口面積以及為了排氣通過出口面積的推力換向，上述具有后緣轉(zhuǎn)動裝置的至少一個調(diào)節(jié)片組件包含有一對面對面安置的轉(zhuǎn)動盤基本齊平地安裝在上述側(cè)壁內(nèi)，轉(zhuǎn)動盤位于上述調(diào)節(jié)片的前后緣之間，各圓盤包括偏心的嚙合裝置為了嚙合上述擋板于其側(cè)緣處，上述后緣從最大出口面積的第一位置通過對圓盤轉(zhuǎn)動作出反應(yīng)使上述后緣相對中心線轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)到最小出口面積的第二位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維排氣噴管，其中上述偏心嚙合裝置包含有固定在上述圓盤外緣的驅(qū)動銷，上述驅(qū)動銷從圓盤垂直地延伸，上述調(diào)節(jié)片包括在邊緣的槽裝置，為了滑動地嚙合安置在槽中的上述驅(qū)動銷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維排氣噴管，其中每個上調(diào)節(jié)片組件和下調(diào)節(jié)片組件包括后緣移動裝置，它包括有面對面安置并基本上齊平地安置在側(cè)壁上的一對上轉(zhuǎn)動盤和一對下轉(zhuǎn)動盤，上下盤協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動為了使上和下后緣偏離噴管中心線，這樣以至于使排氣偏離中心線而產(chǎn)生矢量被控制的推力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維排氣噴管，其中上述驅(qū)動件包括有固定地連到各圓盤的小齒輪，有延伸的齒條用來嚙合上述小齒輪，這樣隨著上述齒條的往復(fù)運(yùn)動而轉(zhuǎn)動圓盤，由控制信號操縱的作動筒裝置來往復(fù)移動上述齒條。
全文摘要
裝在飛機(jī)上的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的二維排氣噴管的發(fā)散調(diào)節(jié)片驅(qū)動系統(tǒng)，包括固定側(cè)壁(2)以及位于側(cè)壁之間相對的可移動的發(fā)散調(diào)節(jié)片，而可轉(zhuǎn)動的發(fā)散盤22齊平地安裝在側(cè)壁和驅(qū)動銷(21)和(48)連到盤上為了嚙合可動調(diào)節(jié)片。備發(fā)散盤(22)和(49)利用單獨的作動筒(25)和(52)來提供調(diào)節(jié)片后緣的獨立移動，對圓盤轉(zhuǎn)動作出反應(yīng)。利用齊平安裝圓盤來調(diào)節(jié)相對的擋板后緣的位置并使側(cè)壁厚度最小。當(dāng)使推力調(diào)節(jié)有最大的靈活性的同時使阻力和噴管重量為最小。
文檔編號B64D33/04GK1030122SQ88103790
公開日1989年1月4日 申請日期1988年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月25日
發(fā)明者愛德華·博伊德·塞耶 申請人:聯(lián)合工藝公司