用于飛行器旁通渦輪噴氣發(fā)動機的機艙的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于飛行器旁通渦輪噴氣發(fā)動機（6）的機艙（1），包括下游：旨在圍繞旁通渦輪噴氣發(fā)動機（6）的一部分的內(nèi)部固定結構（8）；以及至少部分地圍繞內(nèi)部固定結構（8）從而限定氣流沿其流動的環(huán)形流動路徑（10）的外部結構（9）。所述外部結構（9）包括至少一個被定位于外部結構的下游端，并定位于面向所述環(huán)形流動路徑（10）的活動襟翼。每個活動襟翼能夠旋轉，以移動到相對于空閑位置增加或減少環(huán)形流動路徑（10）的橫截面的高度的位置中，僅響應于由流過面向環(huán)形流動路徑（10）的空氣流循環(huán)施加在活動襟翼上的壓力。所述活動襟翼能夠在彈性返回裝置的作用下從上述的橫截面增加或減少位置返回到另一位置。
【專利說明】用于飛行器旁通渦輪噴氣發(fā)動機的機艙
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于飛行器旁通渦輪噴氣發(fā)動機的機艙，包括下游段，旨在圍繞所述旁通渦輪噴氣發(fā)動機的一部分的內(nèi)部固定結構，以及至少部分地圍繞所述內(nèi)部固定結構以限定空氣流沿其流動的環(huán)形流動路徑的外部結構。
【背景技術】
[0002]飛行器由幾個分別容納在機艙中的渦輪噴氣發(fā)動機驅動，所述機艙還容納有一套相關的致動裝置，在渦輪噴氣發(fā)動機運行或停止時，該致動裝置連接到其操作并執(zhí)行各種功能。這些相關的致動裝置尤其包括機械式推力反向器致動系統(tǒng)。
[0003]機艙通常具有沿縱向軸線的管狀結構，該機艙包括:所述渦輪噴氣發(fā)動機上游的空氣入口，旨在圍繞渦輪噴氣發(fā)動機風扇的中段，以及容納所述反推裝置以及旨在圍繞所述渦輪噴氣發(fā)動機的燃燒室的下游段。所述管狀結構一般終止于噴射噴嘴，其出口位于渦輪噴氣發(fā)動機的下游。
[0004]現(xiàn)代機艙旨在容納旁通渦輪噴氣發(fā)動機，該發(fā)動機能夠通過旋轉風扇葉片產(chǎn)生來自渦輪噴氣發(fā)動機的燃燒室的熱空氣流(也稱為“主流”)和冷空氣流(“次流”)，所述冷空氣流穿過環(huán)形通道流通在渦輪噴氣發(fā)動機的外部，也被稱為“環(huán)形流動路徑”。
[0005]這里的術語“下游”指的是對應于所述冷氣流貫通所述渦輪噴氣發(fā)動機的方向。術語“上游”指相反的方向。
[0006]環(huán)形流動路徑由被稱為外部固定結構(OFS)的外部結構和被稱為內(nèi)部固定結構(IFS)的同心內(nèi)部結構(圍繞嚴格說是風扇下游的發(fā)動機結構)在下游段形成。所述內(nèi)部和外部結構是下游段的一部分。所述外部結構可包括一個或多個罩，所述罩沿所述機艙的縱向軸線，在允許所述反向氣流逸出和防止這種逸出的位置之間滑動。
[0007]在環(huán)形流動路徑的出口處的可變截面噴嘴由可動元件形成，所述可動元件配置為允許增大或減小在環(huán)形流動路徑的出口處的氣流排出截面，從而根據(jù)所述飛行器的飛行狀態(tài)優(yōu)化后者截面。
[0008]然而，用于致動所述可動元件的裝置很繁瑣，使機艙更重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種機艙，其中，使用沒有上述缺點的裝置來改變其冷空氣流的排出截面。
[0010]為此目的，根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及到一種用于飛行器旁通渦輪噴氣發(fā)動機的機艙，該機艙包括下游，旨在圍繞所述旁通渦輪噴氣發(fā)動機的一部分的內(nèi)部固定結構，以及至少部分地圍繞所述內(nèi)部固定結構以限定氣流沿其流動的環(huán)形流動路徑的外部結構，所述外部結構包括至少一個活動襟翼，該活動襟翼定位在外部結構下游端，并且定位成面向所述環(huán)形流動路徑。每個活動襟翼能夠旋轉，以便移動到相對于空閑位置增加或減少所述環(huán)形流動路徑的橫截面高度的位置，所述移動僅響應于由穿過面對的環(huán)形流動路徑流通的空氣流在所述活動襟翼上所施加的壓力，所述活動襟翼能夠在彈性返回裝置的作用下從上述的橫截面增加或減少的位置返回到另一位置。
[0011]由于根據(jù)本發(fā)明的機艙，所述活動襟翼允許通常被稱為“可變截面噴嘴”的環(huán)形流動路徑的下游端的橫截面具有可變高度，而沒有繁瑣或沉重的致動裝置。事實上，所述活動襟翼僅在由環(huán)形流動路徑中循環(huán)的空氣流所施加的壓力作用下，能夠從一個位置到另一個位置。
[0012]因此，本發(fā)明的目的是獲得簡單、有效、廉價且緊湊的可變截面噴嘴。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的其它特征，本發(fā)明的發(fā)動機機艙包括一個或多個以下可選功能，所述可選功能可單獨考慮或根據(jù)任何技術上的可能組合:
[0014]-所述彈性返回裝置被定位在所述活動襟翼的樞轉軸線的上游端部，它允許每個活動襟翼良好地樞轉；
[0015]-所述彈性返回裝置包括一個或多個彈簧，所述彈簧配置成與由在環(huán)形流動路徑中的空氣流動的壓力所施加的動量相反，它簡單且可靠地允許將每個襟翼適當定位；
[0016]-所述彈性返回裝置包括兩個反向布置的彈簧，以獲得所希望的剛度；
[0017]-所述彈性返回裝置包括兩個并聯(lián)布置的彈簧，依賴于每個彈簧的剛度，這使其有可能獲得具有三個或多個位置的可變截面噴嘴；
[0018]-所述彈簧包括一個或多個扭簧；
[0019]-所述彈簧包括扭桿；
[0020]-一個或多個活動襟翼由形狀記憶材料制成，所述材料選自現(xiàn)有的超彈性合金族，特別是，如鎳鈦合金，鎳和鈦的合金，或未來合金，等等，這使得它能夠避免在彈性返回裝置中扭矩阻力，并限制活動襟翼對暴風的敏感度；尤其可以參考文獻US2011/003038891;
[0021]-每個活動襟翼與一個或多個徑向止塊相關聯(lián)，所述止塊定位成限制所述活動襟翼的角向運動；
[0022]-本發(fā)明的機艙進一步包括阻擋裝置，所述阻擋裝置配置為在增加和減少的位置中的至少一個位置中阻擋所述活動襟翼；
[0023]-至少一部分活動襟翼基本上由外結構的一部分所覆蓋，這使得它能夠增大活動襟翼的大小，并因此便于其旋轉；
[0024]-活動襟翼的上游端被固定到另一個活動襟翼的下游端，所述兩個可動的襟翼是空氣動力學連續(xù)的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]在參考附圖進行的對下列非限制性描述的閱讀中，本發(fā)明將被更好地理解:
[0026]-圖1是根據(jù)本發(fā)明的機艙的一個實施例的橫截面局部示意圖；
[0027]-圖2是圖1的II區(qū)的橫截面局部放大示意圖，其中所述機艙包括在增加位置的活動襟翼的實施例；
[0028]-圖3是圖2所示的實施例的橫截面局部示意圖，其中活動襟翼在其減少環(huán)形流動路徑的截面高度的位置；
[0029]-圖4是圖2中的替代實施例的剖面局部示意圖；
[0030]-圖5是圖3的替代實施例的橫截面局部示意圖；[0031]-圖6是圖2的另一替代實施例的橫截面局部不意圖；
[0032]-圖7是圖3的另一替代實施例的橫截面局部不意圖；
[0033]-圖8和9是設置有基于扭桿的彈性系統(tǒng)的所述襟翼/固定結構組件的透視圖；
[0034]-圖10是圖8和9的襟翼系統(tǒng)的第一實施例的縱向橫截面示意圖；
[0035]-圖11是使用扭轉彈簧的圖8和9的襟翼系統(tǒng)的第二實施例的示意圖；
[0036]-圖12是用于襟翼的阻擋裝置的一個實施例的示意圖，所述阻擋裝置由一個或多個進入專用穿孔的活動鎖定指針(doigts de verrouillage)制成；
[0037]-圖13是止塊的一個實施例的示意圖，其限制所述襟翼的旋轉并包括在固定結構和活動襟翼上的兩對止塊，每對止塊限制所述襟翼在一個方向上的旋轉；
[0038]-圖14示出了具有兩個不同剛度的兩個彈簧的典型行為的曲線圖，所述剛度通過在每個區(qū)段上的一個或兩個主動彈簧所獲得。
【具體實施方式】
[0039]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的機艙I具有沿縱向軸線Λ的大致管狀。根據(jù)本發(fā)明的所述機艙I包括具有形成空氣入口 3的空氣入口唇緣13的上游段2、圍繞渦輪噴氣發(fā)動機6的風扇5的中間段4和下游段7。所述下游段7包括圍繞所述渦輪噴氣發(fā)動機6的上游部分的內(nèi)部結構8 (—般稱為“IFS”)以及能夠支持包括推力反向裝置的移動罩的外部結構(OFS)9。
[0040]IFS8和0FS9限定環(huán)形流動路徑10，所述環(huán)形流動路徑10允許在進氣口 3處進入本發(fā)明的機艙I的空氣流12通過。
[0041]本發(fā)明的機艙I終止于被稱為主噴嘴的噴射噴嘴21，所述噴射噴嘴包括外模塊22和內(nèi)模塊24。外模塊22和內(nèi)模塊24限定了用于熱氣流25離開所述渦輪噴氣發(fā)動機6的流動通道。
[0042]如圖2所示,所述外部結構9包括至少一個活動襟翼(volet)lOl,該活動襟翼101定位在所述外部結構9的下游端并面向所述環(huán)形流動路徑10，每個活動襟翼101是可旋轉的，以便僅僅在由面向所述活動襟翼的環(huán)形流動路徑10中流通的氣流112和在所述機艙外側流通的氣流113施加在所述活動襟翼101上的壓力的致動下,每個活動襟翼101從相對于空閑位置移動到增加或減少所述環(huán)形流道10的截面的高度h的位置，由于彈性返回裝置，所述活動襟翼101能夠從一個增加或減少位置改變到另一位置。
[0043]因此，根據(jù)本發(fā)明的機艙I可以簡單，可靠和有效地具有可變截面噴嘴的輸出段，所述可變截面噴嘴僅基于在環(huán)狀流動路徑10中流通的空氣流112和外部空氣流113所施加的壓力，或換句話說，基于飛行狀態(tài)。
[0044]事實上，由空氣流112和113施加的壓力依賴于負載的情況。因此，在起飛過程中，襟翼101上的壓力增加為最大，典型參考值為50，OOOPa0
[0045]在巡航階段，這種壓力較低，通常在35，OOOPa和25，OOOPa之間。在著陸階段，這種壓力進一步降低到在15，OOOPa和5，OOOPa之間。
[0046]根據(jù)這些飛行及其空氣流112的壓力條件，所述活動襟翼101沿其樞轉軸線120樞轉，通常位于所述活動襟翼101的上游端121。其結果是，在所述壓力和所述彈性返回系統(tǒng)的共同作用下，環(huán)狀流動路徑10的截面高度h被增加或減少。[0047]更具體地，由流動路徑的空氣流112和所述外部氣流113的不同要素(例如:飛行器的速度，攻角，陣風等)施加在所述襟翼上的壓力因此對活動襟翼101有比彈性返回系統(tǒng)更大的影響，于是，所述襟翼101樞轉以增加高度h。同樣地，這些壓力在所述襟翼101上的影響低于所述彈性返回系統(tǒng)，于是，所述襟翼101樞轉以減少高度h。
[0048]因此，本發(fā)明使其有可能獲得一種可變截面噴嘴，該可變截面噴嘴不是由在活動襟翼101外的既累贅又沉重的設備致動。同樣地，在質(zhì)量和空間方面也獲得節(jié)省。
[0049]此外，非常有利的是，所述活動襟翼101可以具有連續(xù)且非離散的位置，所述連續(xù)且非離散的位置只受由空氣流112和113施加的壓力值以及所述彈性系統(tǒng)剛度的影響。因此，根據(jù)本發(fā)明的機艙I的需要，非常精確地調(diào)整所述環(huán)狀流動路徑10的截面的高度h，以改善后者的性能。
[0050]通常情況下，活動襟翼101被空氣動力學連續(xù)地安裝在外部結構9的下游端，以便不對本發(fā)明的機艙I的性能產(chǎn)生影響。為此目的，如圖2和圖3所示，襟翼101的上游部分可以被定位在設置于外部結構9中的空腔130中。
[0051]每個襟翼101的角行程相對于空閑位置通常在-4°和+4°之間。因此，所述高度h的變化可以包含在-30毫米和+30毫米之間。每個活動襟翼101的長度可以包含在300毫米和1000毫米之間。所提供的這些值只是一種信息，并且不限制本發(fā)明的性能和特征。
[0052]所述彈性返回裝置可被定位在所述活動襟翼的樞轉軸線120處的上游端121，它使得每個活動襟翼101良好地樞轉。
[0053]所述彈性返回裝置可以包括一個或多個彈簧，所述彈簧配置為與在所述環(huán)狀流動路徑10和外部流動路徑113中的氣流112的壓力所施加的動量反向，這使得它可以簡單且可靠地將每個活動襟翼101正確定位。
[0054]所述彈性返回裝置可以包括兩個反向布置的彈簧，以得到所希望的剛度，所述剛度曲線尤其可選地是能夠包括有穩(wěn)定彈性的操作區(qū)，以使得所述剛度曲線具有非常數(shù)的斜率，并因此定義不同的操作范圍(例如圖14)。這使其有可能獲得具有基于每個彈簧剛度的三個或更多位置的可變截面噴嘴。
[0055]所述彈性返回裝置可以包括兩個并聯(lián)設置的彈簧，可選地包括有穩(wěn)定彈性的操作區(qū)，以使得所述剛度曲線具有非常數(shù)斜率，這使其有可能獲得具有基于每個彈簧剛度的三個位置的可變截面噴嘴。
[0056]當然，本發(fā)明的機艙I可以包括一個或多個彈簧形式的彈性返回裝置，如前面所述，以及一個或多個活動襟翼。
[0057]每個活動襟翼101可以與一個或多個徑向止塊(but6e)相關聯(lián)，該止塊定位成以限制所述活動襟翼的角向運動。例如，止塊可以呈現(xiàn)為突起形式，所述活動襟翼101可以抵接在其上。
[0058]本發(fā)明的機艙I還可以包括阻擋裝置，所述阻擋裝置被配置為在增加和減少的位置中的至少一個阻止活動襟翼101。例如，阻擋裝置可采用鎖定指針的形式，尤其是具有特定的致動。
[0059]如圖4和圖5所示，所述活動襟翼201的至少一部分基本上被外部結構的部分209所覆蓋，這使其能夠增加活動襟翼101的大小，并因此有利其轉動。
[0060]如圖6和7所示，活動襟翼IOlb的上游端302可以被固定到另一個活動襟翼IOla的下游端301，所述兩個活動襟翼IOla和IOlb是空氣動力學連續(xù)的。
[0061]位于下游最遠的位置的所述活動襟翼IOlb可能比位于形成所述外部結構9的上游最遠位置的活動襟翼IOla更短。
[0062]根據(jù)圖8至圖10中所示的特定實施例，這些彈性返回裝置可以例如是扭桿140。該扭桿140被阻止在固定結構9和所述活動襟翼101上轉動，例如，通過使用花鍵，平鍵，銷，鍵，摩擦環(huán)等(裝置未示出)。該扭桿可能是實心或空心的。在圖示的示例性實施例中，該扭桿是與空心的樞轉軸120相聯(lián)，其功能是將扭桿140的扭轉力矩以外的力從活動襟翼101傳遞到固定結構9。應該指出的是，該樞轉軸120能安裝有球窩接頭(圖中未示出)。
[0063]如圖11所示，這些彈性返回裝置的替代可以是與樞轉軸120相關聯(lián)的扭轉彈簧
151。在這個替代方案中，該彈簧一端固定到固定結構9，且另一端被固定到活動襟翼101。所述樞轉軸120將彈簧的扭轉力矩以外的力從活動襟翼101傳遞到固定結構9。該樞轉軸120能安裝有球窩接頭(圖中未示出)。
[0064]所述彈性返回裝置可以是一些基本裝置的組合，包括(非限制性列舉)彈簧，扭桿，柔性結構等。
[0065]如圖12所示，所述襟翼101可以配備有阻擋裝置，鎖定所述可變噴嘴的功能，例如包括一個或多個進入專用外部結構的穿孔9的主動鎖定指針142。
[0066]如圖13所示，襟翼101可以配有止塊143，144，以便限制所述襟翼101的旋轉和/或允許其采用離散位置。為此目的，兩組止塊143，144被分別設置在所述活動襟翼101和固定結構上，每個止塊限制所述襟翼在一個方向上的轉動。
[0067]基本的彈性返回裝置可以被結合成每個軸承具有幾個剛度，如在圖14中示意性地示出的，例如，通過穩(wěn)定彈性的角扇區(qū)。此功能可通過用于壓縮彈簧的止塊獲得。
[0068]當然，在上述實施例上下文中描述的特征可以被單獨考慮，或在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，彼此結合。
【權利要求】
1.用于飛行器旁通渦輪噴氣發(fā)動機(6)的機艙(1)，包括下游、旨在圍繞旁通渦輪噴氣發(fā)動機(6)的一部分的內(nèi)部固定結構(8)以及至少部分地圍繞所述內(nèi)部固定結構(8)從而限定氣流沿其流動的環(huán)形流動路徑(10)的外部結構(9)，所述外部結構(9)包括至少一個活動襟翼(101，101a，101b)，所述活動襟翼被定位于外部結構的下游端并面向所述環(huán)形流動路徑(10)定位，每個活動襟翼(101，101a，IOlb)能夠旋轉，以移動到相對于空閑位置增加或減少環(huán)形流動路徑(10)的橫截面的高度(h)的位置中，僅響應于由流通在面向所述活動襟翼(101，101a, IOlb)的環(huán)形流動路徑(10)中的空氣流(112)施加在活動襟翼(101，101a, IOlb)上的壓力，所述活動襟翼(101，101a，IOlb)能夠在彈性返回裝置的作用下從上述的橫截面增加或減少位置返回到另一位置。
2.根據(jù)前述權利要求所述的機艙(1)，其中，所述彈性返回裝置被定位在活動襟翼(101,101a, IOlb)的樞轉軸線(120)的上游端。
3.根據(jù)前述權利要求1或2所述的機艙(1)，其中，所述彈性返回裝置包括一個或多個彈簧，所述彈簧被配置成與在環(huán)狀流動路徑(10)中的空氣流(112)的壓力所施加的動量反向。
4.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的機艙(1)，其中，所述彈性返回裝置包括兩個反向布置的彈簧。
5.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的機艙(1)，其中，所述彈性返回裝置包括兩個并聯(lián)布置的彈簧。
6.根據(jù)權利要求3到5中任一項所述的機艙(I)，其中，所述彈簧包括一個或多個扭轉彈黃。
7.根據(jù)權利要求3到6中任一項所述的機艙(I)，其中，所述彈簧包括扭桿。
8.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的機艙(1)，其中，所述每個活動襟翼(101，101a，IOlb)與一個或多個徑向止塊相關聯(lián)，所述止塊定位成使得能夠限制所述活動襟翼(101,101a, IOlb)的角向運動。
9.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的機艙(I)，還包括阻擋裝置，所述阻擋裝置被配置為在增加和減少的位置中的至少一個中阻擋活動襟翼(101，101a，101b)。
10.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的機艙(1)，其中，所述活動襟翼(101)的至少一個部分(201)基本上由所述外部結構(9)的一部分(209)覆蓋。
11.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的機艙(1)，其中，一個活動襟翼(IOlb)的上游端(302)固定到另一個活動襟翼(IOla)的下游端(301)，所述兩個活動襟翼(101a，IOlb)是空氣動力學連續(xù)的。
【文檔編號】F02K1/12GK103732899SQ201280024797
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年5月11日 優(yōu)先權日:2011年6月1日
【發(fā)明者】尼古拉斯·德澤斯特, 帕特里克·斯特拉 申請人:埃爾塞樂公司