專(zhuān)利名稱(chēng)：具有多功率控制回路的軸對(duì)稱(chēng)定向噴管作動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及燃?xì)馔钙捷S對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管，尤其涉及具有控制定向環(huán)的多動(dòng)力回路的這些發(fā)動(dòng)機(jī)的作動(dòng)系統(tǒng)。
軍用飛機(jī)設(shè)計(jì)師和工程師們不斷努力來(lái)提高飛機(jī)相對(duì)于空對(duì)空戰(zhàn)斗任務(wù)和復(fù)雜地面攻擊任務(wù)的機(jī)動(dòng)性。它們具有改進(jìn)的推力定向噴管，這些噴管轉(zhuǎn)動(dòng)排氣流或使排氣流和驅(qū)動(dòng)飛機(jī)的燃?xì)馔钙降耐屏Χㄏ?，以代替或增進(jìn)諸如折葉和副翼的常規(guī)空氣動(dòng)力表面的應(yīng)用。一種新改進(jìn)的推力定向噴管是一種由Hauer在US4,994,660中公開(kāi)的軸對(duì)稱(chēng)向量排氣噴管，在這里是作為參考而引用的。該軸對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管通過(guò)以非對(duì)稱(chēng)方式萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)該噴管的一些擴(kuò)張折葉，換言之，相對(duì)于該未定向噴管中心線沿徑向和切向轉(zhuǎn)動(dòng)這些擴(kuò)張折葉，提供一種用以定向軸對(duì)稱(chēng)收縮/擴(kuò)張噴管推力的裝置。這些折葉通過(guò)一定向環(huán)而轉(zhuǎn)動(dòng)，后者能被軸向位移并裝有萬(wàn)向接頭或繞其水平和垂直軸線擺過(guò)一有限的范圍(使其姿態(tài)基本上得到調(diào)正)。
該軸對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管和比較常規(guī)的燃?xì)馔钙脚艢鈬姽芤粯右舶ㄖ鳌⒏迸艢庹廴~，它們被設(shè)置來(lái)限定一可變面積收縮一擴(kuò)張排氣噴管。該排氣噴管一般是軸對(duì)稱(chēng)或圓環(huán)形的，該排氣流用主折葉或收縮折葉封閉向上到該噴管喉部，然后用副折葉或擴(kuò)張折葉封閉。這些擴(kuò)張折葉，例如，有一限定最小流動(dòng)面積的喉部的前端，和一個(gè)具有限定一個(gè)自該喉部向下游延伸的擴(kuò)張噴管的較大流動(dòng)面積的后端。這些擴(kuò)張折葉是可變的，這意味著在這些擴(kuò)張折葉之間的空間當(dāng)它們自較小半徑位置移到較在半徑位置時(shí)必然增大。因此，排氣噴管密封裝置要適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谙噜彅U(kuò)張折葉之間，以封閉排氣流，并防止排氣流在擴(kuò)張折葉之間泄漏。
定向噴管，尤其是在Hauer對(duì)比文獻(xiàn)中公開(kāi)的這處軸對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管提供了可定位的擴(kuò)張折葉。這些擴(kuò)張折葉相對(duì)于該排氣噴管的縱向中心線不僅可對(duì)稱(chēng)地定位，而且可非對(duì)稱(chēng)地定位，以達(dá)到俯仰和左右搖擺定向。由Hauer在US4,994,660中公開(kāi)的軸對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管采用三個(gè)定向作動(dòng)器以移動(dòng)和擺動(dòng)一定向環(huán)，后者又在預(yù)定的一些位置上對(duì)該擴(kuò)張折葉施力。該定向環(huán)擺角和擺動(dòng)方向分別確立了該噴管的定向角和定向方向。定向環(huán)的軸向移動(dòng)為一給定的喉面積(常稱(chēng)為A8)規(guī)定了出口面積(通常稱(chēng)為A9)。
現(xiàn)代多使命飛機(jī)采用諸如GE110發(fā)動(dòng)機(jī)，它帶有收縮/擴(kuò)張噴管以滿足操作需要。收縮/擴(kuò)張噴管按順序流動(dòng)關(guān)系具有一收縮區(qū)、一喉部和一擴(kuò)張區(qū)。其特點(diǎn)為這些噴管在其喉部和出口采用可變面積裝置。這就提供了一種保持所希望的出口與喉部面積比的裝置，這又允許有效地控制噴管的操作。操作噴管的目的在于提供一個(gè)相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)循環(huán)最優(yōu)化的噴管出口/喉部面積(A9/A8)范圍，并且理論上應(yīng)對(duì)低的亞音速和高的超音速狀況提供有效控制。這類(lèi)噴管一般采用氣動(dòng)或液壓作動(dòng)器來(lái)提供可變操作。通常，出口和喉部面積按這樣方式相互機(jī)械配合，以建立一個(gè)作為噴管喉部面積(A8)函數(shù)的面積比(A9/A8)。推力定向噴管一般有能力來(lái)獨(dú)立控制噴管出口面積和喉部面積，這允許發(fā)動(dòng)機(jī)在其寬廣的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)能獲得較高的性能標(biāo)準(zhǔn)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和飛機(jī)飛行期間，由于諸如因戰(zhàn)斗引起的部件故障或損壞，噴管的液壓作動(dòng)系統(tǒng)可能在幾個(gè)工況中的一個(gè)或多個(gè)工況中失靈。該故障可能是機(jī)械故障或控制系統(tǒng)故障，它一般由飛行控制計(jì)算機(jī)和/或被用作推力定向噴管的定向電子控制器檢測(cè)到。這種噴管作動(dòng)系統(tǒng)已設(shè)置液壓失效保護(hù)位置，它利用定向環(huán)作動(dòng)器來(lái)完全縮回而在定向環(huán)的情況下，將噴管設(shè)定在一個(gè)固定的未定向位置，這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力未被定向。這些定向作動(dòng)器也被用來(lái)控制A9。然而，所得到噴管幾何形狀具有很大的面積比(A9/A8)，阻礙了開(kāi)啟A8，因而阻礙了加力裝置的工作，因此，在空氣動(dòng)力學(xué)上并不是最佳的。這種失效保護(hù)系統(tǒng)在戰(zhàn)斗中是不好的。這種大面積比還能使噴管擴(kuò)張區(qū)內(nèi)的排氣煙縷分離。尤其是該排氣流以相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)中心線不對(duì)稱(chēng)的型式間斷分離和重新聚合可導(dǎo)致一種無(wú)意的定向力。完全開(kāi)啟噴管的擴(kuò)張部導(dǎo)致非常不同的噴管運(yùn)動(dòng)學(xué)，而以這樣高面積比開(kāi)啟該噴管喉部會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞噴管。不能開(kāi)啟噴管喉部，在地面情轉(zhuǎn)工況下和按后燃室模式工作時(shí)，妨礙了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作，這可使飛機(jī)的作業(yè)偏離正常狀態(tài)。
這些缺點(diǎn)是由1994年9月29申請(qǐng)的流水號(hào)為08/314，124的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)克服的，該專(zhuān)利申請(qǐng)它公開(kāi)了一種在某些種類(lèi)的液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能使噴管以安全操作模式迅速成形的失效保護(hù)機(jī)構(gòu)，這樣，該失效保護(hù)系統(tǒng)能以對(duì)飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)操作性最小的不利影響工作，尤其在戰(zhàn)斗期間。然而，該噴管不再能使推力定向，這在戰(zhàn)斗作業(yè)期間是一個(gè)明顯的缺點(diǎn)。
三作動(dòng)器方案的一個(gè)內(nèi)在的明顯缺點(diǎn)是相對(duì)于一給定的副環(huán)尺寸，在任何兩作動(dòng)器之間存在大的跨距。梁理論工程學(xué)規(guī)定簡(jiǎn)支梁的撓曲與負(fù)荷的一次方成正比，與跨距的三次方成正比，與剛度成反比。換言之，對(duì)于給定的負(fù)荷和剛度，若跨距增加一倍，則撓曲會(huì)增加8倍(23)。定向噴管的三作動(dòng)器方案在兩個(gè)作動(dòng)器之間形成最長(zhǎng)可能的跨距，因此，需要最大可能的剛度，從而導(dǎo)致沉重的副作動(dòng)環(huán)，以便在以定向模式作業(yè)期間保持一給定的可接受的最小撓度值。
作動(dòng)環(huán)的撓曲是不希望有的，因?yàn)樗苁苟ㄏ驀姽艿臄U(kuò)張系統(tǒng)朝非定向狀態(tài)卸載，從而降低定向性能。使橫截面最大化，并利用內(nèi)肋控制分散的負(fù)荷途徑，如在1998年5月14日公告的PCTWO98/20245中所述，能減小撓曲。定向噴管系統(tǒng)的三作動(dòng)器方案的另一內(nèi)在缺點(diǎn)是作動(dòng)系統(tǒng)的故障能對(duì)飛機(jī)飛行產(chǎn)生負(fù)面影響。三作動(dòng)器是最少需要保持該副環(huán)在一固定位置和擺角的。若一個(gè)作動(dòng)器發(fā)生故障(例如，液壓故障)，此時(shí)該環(huán)擺動(dòng)將不再受限制，并可能出現(xiàn)一種無(wú)控制的排氣定位。這種情況的出現(xiàn)是極不希望的。
增添預(yù)防措施，可將定向環(huán)作動(dòng)系統(tǒng)故障發(fā)生率降低到一個(gè)實(shí)用的水平，包括在一個(gè)結(jié)構(gòu)中安裝重復(fù)的部件，這樣，任何一個(gè)部件故障不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)作動(dòng)系統(tǒng)的失靈。這些預(yù)防措施增加了該系統(tǒng)的成本，復(fù)雜性和重量。防止定向環(huán)作動(dòng)系統(tǒng)故障的另一種方法是采用反作用措施來(lái)控制故障的產(chǎn)生，它可包括增加部件來(lái)檢測(cè)故障，然后主動(dòng)地將該環(huán)定位到一個(gè)失效保護(hù)位置。所有這些方案都使該系統(tǒng)增加了成本。復(fù)雜性和重量，它們?nèi)紝⒏杯h(huán)的擺動(dòng)定心到一個(gè)中間位置上，借此消除定向排氣噴管系統(tǒng)的所有定向能力。若飛機(jī)系統(tǒng)想要利用推力定向作短途起飛或著落，如因戰(zhàn)斗損壞的跑道或飛機(jī)航空母艦作業(yè)或在戰(zhàn)斗狀態(tài)下可能需要的那樣，那么消除該定向能力是特別有害的。因此，極希望有一種軸對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管，它有一個(gè)液壓失效保護(hù)系統(tǒng)，使加在定向環(huán)上的負(fù)載最小，對(duì)處在失效保護(hù)模式中的噴咀出口/喉部面積比(A9/A8)提供控制。并且在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)在該作動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)某種故障時(shí)，能使該噴管將推力定向，且不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)作動(dòng)系統(tǒng)的失靈。
本發(fā)明提供一種飛機(jī)燃?xì)馔钙捷S對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管的失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)，該噴管具有一個(gè)定向環(huán)，可操作地連于若干沿圓周配置在噴管中心線周?chē)⒔缍▏姽苤信艢饬鞯赖男D(zhuǎn)折葉。該失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)具有帶第一組可操作地連于該定向環(huán)的作動(dòng)器的第一定向作動(dòng)系統(tǒng)，和控制輸給第一組作動(dòng)器動(dòng)力的第一失效保護(hù)控制裝置。還有帶第二組可操作地連于定向環(huán)的作動(dòng)器第二定向作動(dòng)系統(tǒng)和控制輸給第二組作動(dòng)器動(dòng)力的第二失效保護(hù)控制裝置。第一組作動(dòng)器與噴管周?chē)牡诙M作動(dòng)器成交錯(cuò)布置。
該優(yōu)先實(shí)施例提供兩組作動(dòng)器和兩相應(yīng)的定向作動(dòng)系統(tǒng)，各有一組三失效保護(hù)作動(dòng)器。然而，本發(fā)明包括采用兩個(gè)或多個(gè)作動(dòng)器，并具有兩個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的定向作動(dòng)系統(tǒng)。該失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)先實(shí)施例是液壓驅(qū)動(dòng)的。
一個(gè)更特殊的實(shí)施例提供單個(gè)液壓動(dòng)力源，取發(fā)動(dòng)機(jī)安裝和驅(qū)動(dòng)的液壓泵形式，可以與第一和第二組作動(dòng)器中的每一組及相應(yīng)的失效保護(hù)控制裝置成液壓動(dòng)力源連通操作?；蛘卟捎枚€(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)安裝和驅(qū)動(dòng)的液壓泵，作為第一和第二液壓動(dòng)力源，它們各自?xún)H與第一和第二組作動(dòng)器之一及相應(yīng)的失效保護(hù)控制裝置分別成相應(yīng)液壓動(dòng)力源連通。這兩泵中的一個(gè)也可以是一個(gè)飛機(jī)液壓泵，它也被用來(lái)對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力?；蛘撸蓪w機(jī)兩液壓泵用作第一和第二液壓動(dòng)力源，它們各自?xún)H與第一和第二組作動(dòng)器之一及相應(yīng)的失效保護(hù)裝置分別成相應(yīng)液壓動(dòng)力源連通。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了兩組作動(dòng)器和兩組相應(yīng)的定向作動(dòng)系統(tǒng)，各有一組二失效保護(hù)作動(dòng)器。然而，該實(shí)施例在失效保護(hù)模式中并不對(duì)噴管提供推力定向，而卻提供噴管出口/喉部面積比(A9/A8)控制。
一個(gè)更加特殊的實(shí)施例提供一種監(jiān)測(cè)在包含該控制系統(tǒng)的作動(dòng)系統(tǒng)中各部件的液壓壓力信號(hào)的控制系統(tǒng)，并包含一個(gè)失效保護(hù)模式作動(dòng)裝置，當(dāng)該控制系統(tǒng)從這些部件上檢測(cè)到一信號(hào)丟失(一個(gè)顯著的預(yù)定液壓降)時(shí)，實(shí)行失效保護(hù)模式。信號(hào)發(fā)生裝置可以是下列中的一個(gè)或多個(gè)飛行控制計(jì)算機(jī)，定向電子控制器和液壓控制開(kāi)關(guān)。
本發(fā)明提供了相對(duì)于早先噴管結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，其手段是根據(jù)沒(méi)有完全喪失推力定向能力的噴管液壓作動(dòng)系統(tǒng)中的故障或失效信號(hào)提供把推力定向噴管帶到失效保護(hù)模式的能力，在戰(zhàn)斗狀態(tài)下，這是特別重要的，而且使加在定向環(huán)上的負(fù)荷減至最小。本發(fā)明還提供了當(dāng)推力定向噴管置于失效保護(hù)模式時(shí)的噴管出口/喉部面積比(A9/A8)控制。
據(jù)認(rèn)為是本發(fā)明特征的新穎特點(diǎn)被限定在權(quán)利要求書(shū)中。連同附圖一起，更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明及其其它的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例具有一失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)的軸對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管的透視圖；圖2是描繪圖1中失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)的作動(dòng)器和定向環(huán)位置的示意透視圖；圖3是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的作動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；圖4是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的作動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；圖5是具有一發(fā)動(dòng)機(jī)和帶有按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)的定向噴管的飛機(jī)的橫剖視圖。
在圖1中所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是飛機(jī)燃?xì)馔钙桨l(fā)動(dòng)機(jī)(未整個(gè)表示)排氣部件10中的軸對(duì)稱(chēng)推力定向噴管14的一個(gè)失效保持噴管作動(dòng)系統(tǒng)，總的以2表示。排氣部件10包含在排氣流道中灼熱排氣流4，它大致沿圓周配置在發(fā)動(dòng)機(jī)中心線8的周?chē)?，并按順序流?dòng)關(guān)系包括一個(gè)固定面積導(dǎo)管或發(fā)動(dòng)機(jī)外殼11，后者包括一后燃襯套12的一個(gè)收縮/擴(kuò)張型軸對(duì)稱(chēng)推力定向噴管14的可變面積下游區(qū)13，該推力定向噴管14類(lèi)同于前面引用的Hauer專(zhuān)利中的那種。參照?qǐng)D1，噴管14按順序流動(dòng)關(guān)系包括一收縮區(qū)34，一喉部40和擴(kuò)張區(qū)48。收縮區(qū)34包括若干收縮或主折葉50，沿圓周配置在發(fā)動(dòng)機(jī)中心線8周?chē)c配置在其間的主密封裝置51重疊，后者與在圓周方向鄰近的主折葉50的徑向向內(nèi)的表面成密封接合。各主折葉50用第一樞接頭或V形鉤52以其前端按擺動(dòng)方式固定于殼體11。各擴(kuò)張折葉54用一普通二自由度(2 DOF)接頭56以其前端53按旋轉(zhuǎn)方式連接于鄰近主折葉50下游的主折葉后端53，接頭56大致處在噴管14的軸向位置上，與喉部40重合。擴(kuò)張折葉54大致沿圓周配置在發(fā)動(dòng)機(jī)中心線8周?chē)?，與配置在其間的輔助或擴(kuò)張密封裝置55重疊，后者與在圓周方向上鄰近的擴(kuò)張折葉54的徑向向內(nèi)表面或密封接合。當(dāng)噴管壓力，折葉和密封裝置的徑向向內(nèi)壓力通常大于噴管外部壓力，即一般的周?chē)髿鈮毫驀姽苋肟趬毫r(shí)，在噴管工作期間，擴(kuò)張密封裝置55用來(lái)密封擴(kuò)張折葉54。喉部40有一喉口面積，通常用A8標(biāo)記，噴管出口44通常處在擴(kuò)張折葉54的端部，有一出口面積，通常用A9標(biāo)記。
若干凸輪滾子62配置在主環(huán)66中，主環(huán)又由若干第一噴管作動(dòng)器70前后移動(dòng)，在該優(yōu)先實(shí)施例中，有4個(gè)作動(dòng)器。可變喉口面積A8受凸輪面60上的凸輪滾子62的動(dòng)作控制，凸輪面60在主折葉50的背面上形成。在工作期間，噴管內(nèi)的排氣高壓迫使主折葉50和擴(kuò)張折葉54徑向向外，從而使凸輪面60與凸輪滾子62中的一個(gè)保持接觸。一錐環(huán)形作動(dòng)器支架76以其窄前端安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼11上，第一噴管作動(dòng)器70通過(guò)一球形接頭74可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在作動(dòng)器支架76的寬后端。第一噴管作動(dòng)器70有一作動(dòng)器桿73，后者又經(jīng)球形接頭68連于主環(huán)66。
第一組的第一定向作動(dòng)器90A，在該優(yōu)先實(shí)施例中有3個(gè)作動(dòng)器90A，沿圓周等角度地配置在外殼11周?chē)?，并以與第一噴管作動(dòng)器70相同的方式經(jīng)球形接頭94安裝在作動(dòng)器支架76上。第二組的第二定向作動(dòng)器90B，在該優(yōu)先實(shí)施例中有三個(gè)作動(dòng)器90B，沿圓周等角度地配置在外殼11周?chē)?，與第一組的第一定向作動(dòng)器90A交錯(cuò)，以與第一噴管作動(dòng)器70相同的方式經(jīng)球形接頭94安裝在作動(dòng)器支架76上。第一和第二組定向作動(dòng)器90A和90B彼此錯(cuò)開(kāi)，在所有相鄰的第一和第二定向作動(dòng)器90A和90B之間分別相隔一角度A。在這些圖中所示的本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，有三個(gè)第一定向作動(dòng)器90A和三個(gè)第二定向作動(dòng)器90B，角A為60°。定向環(huán)86經(jīng)一球形接頭96以各定向作動(dòng)器的定向作動(dòng)桿93的后端分別連于第一和第二定向作動(dòng)器90A和90B。這為定向環(huán)86提供了軸向移動(dòng)和繞中心線8的轉(zhuǎn)動(dòng)，以便控制其姿態(tài)及其沿發(fā)動(dòng)機(jī)中心線8的軸向移動(dòng)。定向環(huán)86控制擴(kuò)張折葉54的定位和轉(zhuǎn)動(dòng)。擴(kuò)張折葉54用二自由度普通接頭裝置56可轉(zhuǎn)動(dòng)地連于主折葉50，并由若干相應(yīng)的Y形構(gòu)架59以多自由度的方式可轉(zhuǎn)動(dòng)地控制，Y形構(gòu)架有控制臂58a和58b，它們將定向環(huán)86可操作地連于擴(kuò)張折葉54。其它的折葉64至少部分地由Y形構(gòu)架59支承，并沿噴管外部形成流線型的光滑的空氣動(dòng)力學(xué)外形。
控制臂58a和58b用三自由度球形接頭82連于定向環(huán)86，并用一球形接頭84連于擴(kuò)張折葉54的后端。這種連接能將定向環(huán)86的姿態(tài)變化轉(zhuǎn)變成擴(kuò)張折葉54的多自由度轉(zhuǎn)動(dòng)變化和軌道移動(dòng)，借此，各擴(kuò)張折葉可轉(zhuǎn)過(guò)不同的角度。連接控制臂58a和58b的球形接頭82的采用提供了Y形構(gòu)架59的V形鉤型的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)防止任何可能傳到控制臂58a和58b的扭轉(zhuǎn)負(fù)荷傳回到定位環(huán)86。脊柱92以其兩端為擴(kuò)散折葉54提供支柱，并為接頭84和56提供支承。
推力定向噴管利用擴(kuò)張折葉54和密封裝置55相對(duì)于中心線8軸對(duì)稱(chēng)定位，從而使擴(kuò)張折葉和密封裝置的徑向和周?chē)恢眉白藨B(tài)軸對(duì)稱(chēng)定位來(lái)定向推力。定向環(huán)86由三個(gè)第一定向作動(dòng)器90A和三個(gè)第二定向作動(dòng)器90B移動(dòng)和繞噴管中心線8萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)，這些作動(dòng)器協(xié)同動(dòng)作以定向該推力和移動(dòng)該定向環(huán)來(lái)調(diào)節(jié)和/或控制可變出口面積A9，并設(shè)定出口面積和喉部面積比A9/A8。該可變喉部面積A8可通過(guò)第一作動(dòng)器70來(lái)移動(dòng)主環(huán)66而獨(dú)立設(shè)定，進(jìn)而設(shè)定出口面積與喉部面積比A9/A8。
或者，混合采用作動(dòng)器組和環(huán)組來(lái)設(shè)定出口面積與喉部面積比A9/A8。在緊急情況下，當(dāng)作動(dòng)系統(tǒng)2被設(shè)定在失效保護(hù)模式，僅使第一組第一定向作動(dòng)器90A或第二組第二定向作動(dòng)器90b能操作而其它的受失效保護(hù)時(shí)，任一組通過(guò)沿中心線8移動(dòng)它或繞中心線8萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)它來(lái)能被用來(lái)驅(qū)動(dòng)環(huán)86。該作動(dòng)系統(tǒng)2包括一個(gè)電子控制器，它可以是一個(gè)單獨(dú)的組件或定向電子控制器VEC的一部分。本發(fā)明提供失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)2，分別帶有2個(gè)單獨(dú)控制的第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B。第一定向作動(dòng)系統(tǒng)2A僅控制第一組第一定向作動(dòng)器90A，而第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2B僅控制第二組第二定向作動(dòng)器90B。
圖2中所示的是第一定向作動(dòng)器90A的分布，與第二組第二定向作動(dòng)器90B交錯(cuò)排列在噴管的周?chē)?，表示每一組都能被操作，同時(shí)該另一組受失效保護(hù)，通過(guò)沿中心線8移動(dòng)它或繞中心線8萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)它來(lái)驅(qū)動(dòng)該環(huán)86。還表示沿環(huán)86在第一定向作動(dòng)器90A和第二組第二定向作動(dòng)器90B跟定向環(huán)的連接點(diǎn)P之間提供較短的圓周跨距S的優(yōu)點(diǎn)。這可使環(huán)86較細(xì)，重量較輕。六個(gè)作動(dòng)器的尺寸比采用三個(gè)時(shí)所需要的小，因此，使定向噴管系統(tǒng)的整個(gè)重量保持最低。六作動(dòng)器的系統(tǒng)不僅是失效保護(hù)系統(tǒng)的一部分，而且其總重甚至可低于三作動(dòng)器的系統(tǒng)，這就允許在戰(zhàn)斗中若一組三作動(dòng)器發(fā)生故障，至少部分推力定向。
本發(fā)明提供一個(gè)失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)2，具有兩個(gè)單獨(dú)控制的第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B，詳示于圖3中。第一定向作動(dòng)系統(tǒng)2A利用一套第一作動(dòng)器侍服閥控制一個(gè)第一定向作動(dòng)器90A1、一個(gè)第二定向作動(dòng)器90A2和一個(gè)第三定向作動(dòng)器90A3的作動(dòng)，該套第一作動(dòng)器體服閥包含一個(gè)第一作動(dòng)器侍服閥16A1，一個(gè)第二作動(dòng)器侍服閥16A2和一個(gè)第三作動(dòng)器侍服閥16A3，它們各自?xún)H控制定向作動(dòng)器90A1-90A3中的相應(yīng)一個(gè)。與此類(lèi)同，第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2B利用一套第二作動(dòng)器侍服閥分別控制第二組的第四、第五和第六定向作動(dòng)器90B1-90B3的作動(dòng)，該套第二作動(dòng)器侍服閥包含一個(gè)第四作動(dòng)器侍服閥16B1，一個(gè)第五作動(dòng)器侍服閥16B2和一個(gè)第六作動(dòng)器侍服閥16B3，它們各自?xún)H控制第四、第五和第六定向作動(dòng)器90B1-90B3中相應(yīng)的一個(gè)。每組和每組中3個(gè)侍服閥中的每一個(gè)是可獨(dú)立控制的。最好，在兩系統(tǒng)中的侍服閥被裝入一控制閥3內(nèi)，使增加的部件數(shù)最少。或者，每組的3待服閥能被裝入單獨(dú)的控制閥內(nèi)，或被歸并到它們相應(yīng)的作動(dòng)器內(nèi)。
第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B具有分別可操作地配置在第一和第二輸送管線19A和19B內(nèi)的第一和第二輸送隔離閥18A和18B，它們自液壓動(dòng)力源H分別通至第一和第二輸送管線上部20A和20B。第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B具有分別可操作地配置在第一和第二返回管線23A和23B內(nèi)的第一和第二返回隔離閥22A和22B，它們向離開(kāi)第一和第二返回管線上部24A和24B的方向通至液壓動(dòng)力源H。若在失效保護(hù)系統(tǒng)中檢測(cè)到泄漏或失效，這允許失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)2使可操作的定向作動(dòng)系統(tǒng)2A或2B跟該系統(tǒng)的其余部分隔離。在第一輸送管線上部20A和第一返回管線頭部24A之間可操作地配置一個(gè)第一再循環(huán)閥26A，因而提供一個(gè)允許液壓流體在失效保護(hù)作動(dòng)器組的頂腔28和桿腔30之間直接流動(dòng)的裝置。
失效保護(hù)該第一定向作動(dòng)系統(tǒng)2A是由失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)2來(lái)完成的，它關(guān)閉第一輸送阻斷閥18A和第一返回隔離閥22A。第一定向作動(dòng)系統(tǒng)2A將第一套3侍服閥16A1-16A3分別設(shè)定在這樣一些位置，它們?cè)试S液壓流體自第一輸送管線上部20A經(jīng)第一組上部管線102H流到上腔28，并在第一返回管線上部24A中間經(jīng)桿管線102R分別流到第一3定向作動(dòng)90A1-90A3的桿腔，從而提供一個(gè)允許液壓流體在作動(dòng)器的失效保護(hù)組的上腔28和桿腔30之間直接流動(dòng)的裝置。第一定向作動(dòng)系統(tǒng)2A打開(kāi)第一再循環(huán)閥26A，以允許液壓流體在第一輸送管線上部20A和第一返回管線上部24A之間流動(dòng)。
與此類(lèi)同，若第二3定向作動(dòng)器90B1-B3代之以受失效保護(hù)，則該失效保護(hù)噴管作動(dòng)器系統(tǒng)2關(guān)閉第二輸送隔離閥18B及第二返回隔離閥22B。該第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A將第二套3侍服閥16B1-16B3設(shè)定在這樣一些位置，它們?cè)试S液壓流體分別在第二供送管線20B和各上腔28之間及在第二返回管線上部24B和第二3定向作動(dòng)器90B1-90B3的各桿腔30之間流動(dòng)。第二定向作動(dòng)系統(tǒng)28也打開(kāi)第二再循閥28，以允許液壓流體在第二輸送管線上部20B和第二返回管線上部24B之間流動(dòng)。
圖4中表示帶有總共4個(gè)作動(dòng)器的本發(fā)明的另一實(shí)施例，它提供了一失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)2，僅有兩個(gè)分別單獨(dú)控制的第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B，各自帶有僅兩個(gè)定向作動(dòng)器。第一定向作動(dòng)系統(tǒng)2A利用第一套作動(dòng)器侍服閥控制一第一定向作動(dòng)器90A1和一第二定向作動(dòng)器90A2的動(dòng)作，該套侍服閥包含一個(gè)第一作動(dòng)器侍服閥16A1和一個(gè)第二作動(dòng)器侍服閥16A2，它們僅各自控制定向作動(dòng)器90A1和90A2中相應(yīng)的一個(gè)。與此類(lèi)同，第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2B利用包含第三和第四作動(dòng)器侍服閥16B1和16B2的第二套作動(dòng)器侍服閥分別控制第三和第四定向作動(dòng)器90B1和90B2的動(dòng)作，它們僅各自控制第三和第四定向作動(dòng)器90B1和90B2中相應(yīng)的一個(gè)。每套和每套中2侍服閥中的每一個(gè)獨(dú)立控制。最好，將兩系統(tǒng)中的侍服閥組裝成一個(gè)控制閥3，以使增加的部件數(shù)減至最少?；蛘呖蓪⒚刻變墒谭y組裝成單獨(dú)的控制閥或歸并到它們相應(yīng)的作動(dòng)器內(nèi)。雖然該實(shí)施例并不提供按失效保護(hù)模式的噴管推力定向，然而它確實(shí)允許以失效保護(hù)模式控制噴管出口/喉部面積比(A9/A8)，它適用于軸對(duì)稱(chēng)推力定向噴管14的輕型失效保護(hù)噴管作動(dòng)系統(tǒng)。
圖5中表示液壓泵的各種布置和位置，液壓泵通過(guò)第一和第二輸送管線上部20A和20B以及第一和第二返回管線上部24A和24B分別對(duì)第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B提供液壓動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)130具有安裝在軍用型飛機(jī)132中的排氣部件10和定向噴管14。在附圖中還表示了第一和第二定向作動(dòng)器90A和90B，以有助于用圖解說(shuō)明排氣部件10和定向噴管14。由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子138驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力軸134自該轉(zhuǎn)子向下延伸到發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱140，變速箱有一直角齒輪，驅(qū)動(dòng)一動(dòng)力索引軸142(PTO)，后者向發(fā)動(dòng)機(jī)130前端延伸。安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)130之下的分別是第一和第二發(fā)動(dòng)機(jī)安裝式液壓泵146和148，它自發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱140向后延伸，并受變速箱驅(qū)動(dòng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)安裝式第一和第二液壓泵146和148被用來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件提供液壓動(dòng)力。軸134向前延伸，驅(qū)動(dòng)一輔助驅(qū)動(dòng)變速箱150，變速箱又具有適當(dāng)?shù)膿跷灰则?qū)動(dòng)飛機(jī)132的各附件。輔助驅(qū)動(dòng)變速箱150由適當(dāng)?shù)臋C(jī)架安裝座152安裝于飛機(jī)132上，并由一不對(duì)中適配器154連于動(dòng)力牽引軸上。
圖5作為入門(mén)來(lái)表明適用于第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B的各同的液壓動(dòng)力源H。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例采用第一和第二發(fā)動(dòng)機(jī)安裝式液壓泵146和148來(lái)對(duì)第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B分別提供液壓動(dòng)力源H?；蛘?，該發(fā)動(dòng)機(jī)安裝式液壓油泵中僅一個(gè)可被用作液壓動(dòng)力源H，它使第一和第二輸送管線19A和19B歸并到一條在隔離閥18A和18B之間的某一點(diǎn)通至一液壓泵和圖3中液壓源H的管線。與此類(lèi)同，第一和第二飛機(jī)安裝式液壓泵156和158兩者中的任一個(gè)，它們被安裝在輔助驅(qū)動(dòng)變速箱150上并受其驅(qū)動(dòng)，可被用來(lái)驅(qū)動(dòng)第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B。或者，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝式液壓泵中的一個(gè)和飛機(jī)安裝式液壓泵中的一個(gè)可各自被用來(lái)驅(qū)動(dòng)該定向作動(dòng)系統(tǒng)2A和2B中的僅一個(gè)。這些驅(qū)動(dòng)和作動(dòng)該定向噴管的液壓動(dòng)力的交錯(cuò)布局的好處是十分明顯的。在飛機(jī)一部分中遭受的損壞可損壞這些泵中的一個(gè)，從而允許飛機(jī)另一部分中的泵保持運(yùn)轉(zhuǎn)，以驅(qū)動(dòng)定向噴管。
回到圖1，定向環(huán)86由3個(gè)軸可調(diào)的沿圓周等角度配置在殼體11周?chē)亩ㄏ颦h(huán)支承裝置100支承，它允許定環(huán)86軸向移動(dòng)并由定向作動(dòng)器90A和90B萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)軸向移動(dòng)的A形支架210通過(guò)一3自由度球形接頭206支承定向環(huán)86。該A形支架210用一呈球形接頭形式的叉型頭鉸鏈裝置208在臂211a和211b的端部可轉(zhuǎn)動(dòng)地連于一滑塊220。在臂211a和211b端部球形接頭的應(yīng)用為A形支架210提供了叉型頭式轉(zhuǎn)動(dòng)，還排除了可能傳到這些臂上的扭轉(zhuǎn)負(fù)荷的傳遞?；瑝K220沿中空滑塊桿226可以滑動(dòng)，滑塊桿由前支架236和后支架230連于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體11。定向環(huán)支承裝置100允許定向環(huán)86軸向前后移動(dòng)，并可擺動(dòng)，從而改變其姿態(tài)。在Lippmeier等人的題為“一種移動(dòng)噴管定向環(huán)的支承裝置”的US 5,174,502中可以找到對(duì)定向環(huán)支承裝置100更詳細(xì)的說(shuō)明，在這里引用是為了參考。
雖然為了解釋本發(fā)明的原理已充分說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離在所附權(quán)利要求書(shū)中所規(guī)定的本發(fā)明的范圍的情況下可以做出種種改進(jìn)和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于飛機(jī)燃?xì)馔钙捷S對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管(14)的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，具有一個(gè)可操作地連于若干轉(zhuǎn)動(dòng)折葉(50)的定向環(huán)(86)，這些折葉沿圓周配置在噴管中心線(8)的周?chē)⒔缍▏姽?14)中的排氣流道，所述噴管的失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)包括一個(gè)第一定向作動(dòng)系統(tǒng)(2A)，具有第一組作動(dòng)器(90A)，可操作地連于定向環(huán)(86)；和一個(gè)第一失效保護(hù)控制裝置，以控制對(duì)所述第一組作動(dòng)器輸送動(dòng)力；一個(gè)第二定向作動(dòng)系統(tǒng)(2B)，具有第二組作動(dòng)器(90B)，可操作地連于定向環(huán)(86)；和一個(gè)第二失效保護(hù)控制裝置，以控制對(duì)所述第二組作動(dòng)器輸送動(dòng)力；所述第一組的作動(dòng)器與所述第二組的作動(dòng)器沿噴管(14)圓周交錯(cuò)布置。
2.按權(quán)利要求1所述的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，其特征在于噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)是液力驅(qū)動(dòng)的。
3.按權(quán)利要求2所述的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，其特征在于還包括單個(gè)液壓動(dòng)力源(H)，與所述各第一和第二失效保護(hù)控制裝置成液壓動(dòng)力源連通。
4.按權(quán)利要求2所述的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，其特征在于還包括第一和第二液壓動(dòng)力源(H)，它們分別與所述第一和第二失效保護(hù)控制裝置的每一個(gè)成相應(yīng)的液壓動(dòng)力源連通。
5.按權(quán)利要求4所述的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，其特征在于還包括第一和第二失效保護(hù)控制裝置，能失效保護(hù)第一和第二組作動(dòng)器中相應(yīng)的一組(90A)，以允許由失效保護(hù)的作動(dòng)器組擴(kuò)張到相應(yīng)于由第一和第二組作動(dòng)器(90A和90B)中未失效保護(hù)的另一組設(shè)定的任何位置和姿態(tài)的各種位置。
6.按權(quán)利要求5所述的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，其特征在于具有僅兩組作動(dòng)器，所述第一和第二組作動(dòng)器(90A1，90A2，90A3)(90B1，90B2，90B3)各自具有僅3個(gè)作動(dòng)器。
7.按權(quán)利要求5所述的噴管失效保擴(kuò)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，其特征在于具有僅兩組作動(dòng)器，所述第一和第二組作動(dòng)器(90A1，90A2)(90B1，90B2)各自具有僅2個(gè)作動(dòng)器。
8.按權(quán)利要求5所述的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，其特征在于所述第一和第二失效保護(hù)控制裝置各包括一個(gè)可操作地配置在所述操作器上控(28)和桿腔(30)之間的再循環(huán)閥(26A，26B)；所述第一和第二失效保護(hù)控制裝置和所述再循環(huán)閥可以操作，以允許液壓流體當(dāng)所述作動(dòng)器組中的一個(gè)受失效保護(hù)時(shí)，在受失效保護(hù)的作動(dòng)器組的上腔(28)和桿腔(30)之間直接流動(dòng)。
9.按權(quán)利要求8所述的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，其特征在于第一和第二液壓動(dòng)力源(H)是兩個(gè)裝于發(fā)動(dòng)機(jī)并受其驅(qū)動(dòng)的液壓泵(146，148)，其中每個(gè)泵能操作來(lái)對(duì)所述作動(dòng)器組中的僅一個(gè)及相應(yīng)失效保護(hù)控制裝置提供液壓動(dòng)力。
10.按權(quán)利要求8所述的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)，其特征在于所述第一和第二液壓動(dòng)力源(H)是兩個(gè)液壓泵，所述泵中的至少一個(gè)是還被用來(lái)驅(qū)動(dòng)飛機(jī)液壓系統(tǒng)的飛機(jī)液壓泵(156)。
全文摘要
一種用于飛機(jī)燃?xì)馔钙捷S對(duì)稱(chēng)定向排氣噴管(14)的噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2),具有一個(gè)可操作地連于若干轉(zhuǎn)動(dòng)折葉(50)的定向環(huán)(86),這些折葉沿圓周配置在噴管中心線(8)的周?chē)?并界定噴管(14)中的排氣流道。所述噴管失效保護(hù)作動(dòng)系統(tǒng)(2)具有至少兩個(gè)可獨(dú)立操作的第一和第二定向作動(dòng)系統(tǒng)(2A和2B),包括可操作地連于定向環(huán)(86)的第一和第二組操作器(90A和90B)及分別控制對(duì)第一和第二作動(dòng)器(90A和90B)提供動(dòng)力的第一和第二失效保護(hù)控制裝置。第一組定向作動(dòng)器與設(shè)置在噴管(14)周?chē)牡诙M第二定向作動(dòng)器結(jié)合在一起。兩組作動(dòng)器中的第一組都能工作當(dāng)其中一組受失效保護(hù)時(shí),另一組工作來(lái)驅(qū)動(dòng)噴管(14)。
文檔編號(hào)F02K1/00GK1234849SQ96180470
公開(kāi)日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1996年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月16日
發(fā)明者R·M·奧斯登莫爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司