具有壓力調(diào)節(jié)設(shè)備的機艙噴射管道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪噴氣發(fā)動機機艙的噴嘴領(lǐng)域，更具體而言適用于高旁通比發(fā)動機操作的噴嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]所述飛機由一個或多個推進單元推動，每個推進單元包括容納在管狀機艙內(nèi)的渦輪噴氣發(fā)動機。每個推進單元通過桅桿固定在飛機上，所述桅桿通常位于機翼或機身的下方。
[0003]通常來講，噴嘴所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)包括上游部分、發(fā)動機的上游、中間部分以及下游部分，所述上游部分用于進氣口，所述中間部分圍繞渦輪噴氣發(fā)動機風(fēng)扇，所述下游部分圍繞渦輪噴氣發(fā)動機的燃燒室，并且通常適用于推力反向裝置。
[0004]上游的意思為在渦輪噴氣發(fā)動機空氣流的方向上，在研宄點或元件之前，下游的意思為在渦輪噴氣發(fā)動機空氣流的方向上，在研宄點或元件之后。
[0005]當(dāng)前，在高旁通比下調(diào)節(jié)旁通比噴嘴的特性是為了避免抽吸風(fēng)險，即在渦輪機內(nèi)，在一定速度下出現(xiàn)空氣流速度和壓力振蕩的風(fēng)險，導(dǎo)致壓縮機的性能等級的風(fēng)險，并且可能導(dǎo)致壓縮機葉片的斷裂，所述風(fēng)險是由于增加風(fēng)扇操作范圍的出口截面，其中流率低并且壓縮率高而引起的。
[0006]被稱為VAFN的技術(shù)(可變截面風(fēng)扇噴嘴，即所述機艙出口截面的表面面積根據(jù)所述截面的空氣流的調(diào)節(jié)而變化)的缺陷在于需要沉重和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的實施。所述可變截面扇形噴嘴(VAFN)技術(shù)在此情況下也不太有效，其中壓縮比很低，低于1.3，同時在旁路渦輪噴氣發(fā)動機的特殊情況下，旁通比即旁路渦輪噴氣發(fā)動機的冷空氣流重量與熱空氣流重量之比是高的。
[0007]已知專利文件EP0578951A1公開了用于發(fā)動機組的推力噴嘴，其包括固定噴嘴以及擴散固定伸縮噴嘴，在展開位置，可以軸向轉(zhuǎn)移熱氣體流動通道的出口側(cè)的放大，并在固定噴嘴外壁的擴散出口端，基本上適于統(tǒng)一形狀。在收縮位置，所述固定伸縮噴嘴與固定噴嘴共同形成空氣排出通道，所述空氣排出通道是可控的以及環(huán)形圍繞的推力噴嘴的壁端。當(dāng)飛行速度在較低范圍時，推力伸縮噴嘴不必放大熱氣體流動通道的外周長，所產(chǎn)生的次級空氣流在發(fā)動機組的固定噴嘴端的整體外周長上是均勻的。
[0008]在此現(xiàn)有技術(shù)文件中，所述固定噴嘴的伸縮形狀在于，在展開位置，其上游端基本上調(diào)整至發(fā)動機組固定噴嘴的下游端的統(tǒng)一形狀，在收縮位置，形成具有固定噴嘴空氣流動通道。此外，所述伸縮噴嘴僅有兩個位置，收縮位置以及展開位置。最終，在收縮位置，固定收縮噴嘴不會影響固定噴嘴的空氣流。
[0009]所述噴嘴技術(shù)發(fā)展于具有旋轉(zhuǎn)噴嘴的垂直起飛飛機，并且還提出亞音速噴射泵，所述噴射泵通過固定環(huán)形元件(6)噴射氣流。所述技術(shù)基本上能夠?qū)⑼屏?dǎo)向至地面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于解決前述缺陷，尤其是現(xiàn)有技術(shù)中較高旁通比的設(shè)備的效率低下，以及飛機低速飛行時渦輪噴氣發(fā)動機的低壓縮比導(dǎo)致的發(fā)動機的抽吸風(fēng)險。
[0011]本發(fā)明在于調(diào)節(jié)噴嘴的排出靜壓力，從而避免發(fā)動機的抽吸。為此，本發(fā)明提供一種包括調(diào)節(jié)空氣流排出壓力設(shè)備的噴嘴，其特征在于，所述設(shè)備包括環(huán)形元件和調(diào)節(jié)裝置，所述環(huán)形元件圍繞噴嘴的下游端并與噴嘴相距一定距離，所述調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)至少一部分環(huán)形元件相對于噴嘴的下游端的位置，所述環(huán)形元件與噴嘴的下游端一起形成收縮區(qū)域，最外展部分位于其最狹窄部分的上游，并且根據(jù)環(huán)形元件的位置改變外形輪廓。
[0012]所述環(huán)形元件與噴嘴一起限定了通道，所述通道以環(huán)形圍繞噴嘴的下游端。因此，空氣流可以存在于環(huán)形元件和噴嘴的下游端之間。
[0013]所述環(huán)形元件可以是可變形的，從而僅一部分環(huán)形部分是位置可調(diào)的。
[0014]有利地，環(huán)形元件至少一部分的位置調(diào)節(jié)使得調(diào)整環(huán)形元件和噴嘴之間的空氣流，即使得調(diào)整空氣流在環(huán)形元件出口處的速度和壓力。
[0015]有利地，在環(huán)形元件和噴嘴之間循環(huán)的空氣包圍噴嘴出口的空氣流，從而影響噴嘴出口處空氣流的壓力。
[0016]有利地，收縮區(qū)域加速了通過環(huán)形元件和噴嘴之間的空氣流，因此，收縮區(qū)域端部的壓力低于環(huán)境壓力。因此，稱為收縮效應(yīng)(或噴射泵效應(yīng))。因此，在噴嘴內(nèi)循環(huán)的空氣在噴嘴的下游端的附近凹陷區(qū)域內(nèi)流動。因此，噴嘴出口處的壓力，以及因此產(chǎn)生的壓縮比減小。
[0017]有利地，收縮效應(yīng)越高，在收縮區(qū)域出口處的壓力越低，因此，噴嘴出口的壓力以及壓縮比更低。
[0018]有利地，在環(huán)形元件和噴嘴之間循環(huán)的空氣流盡可能的保持流線結(jié)構(gòu)，尤其是通過盡可能緊密地將流線保持在現(xiàn)有的環(huán)形元件外。
[0019]有利地，當(dāng)渦輪噴氣發(fā)動機處于巡航操作時，不必控制噴嘴出口處的空氣流，可以調(diào)節(jié)所述環(huán)形元件的位置，從而與噴嘴一起形成基本上為O (或均勻)的收縮區(qū)域。因此，在此結(jié)構(gòu)中，空氣通過環(huán)形元件和噴嘴之間基本上不加速，因此基本上不影響噴嘴出口處的空氣流壓力。
[0020]有利地，當(dāng)渦輪噴氣發(fā)動機處于巡航操作時，所述環(huán)形元件相對于收縮結(jié)構(gòu)內(nèi)的噴嘴的下游端保持傾斜，以此方式使得收縮區(qū)域產(chǎn)生稱為形狀推力的推力，即推力可能僅由靜態(tài)部件的形狀決定(同樣地，沖壓式噴氣發(fā)動機采用特殊的靜態(tài)進口手柄形狀用于壓縮滲入的空氣)，因此，補償由于環(huán)形元件的存在引起的摩擦阻力。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述環(huán)形元件的內(nèi)壁與噴嘴一起形成收縮一擴散區(qū)域，所述區(qū)域朝向空氣流方向。
[0022]因此，位于環(huán)形元件的上游的所述收縮區(qū)域用于獲得上述收縮效應(yīng)或噴射泵效應(yīng)，環(huán)形元件下游的擴散區(qū)域有利地使得由噴嘴和渦輪噴氣發(fā)動機形成的組件的推力增加。
[0023]優(yōu)選地，所述環(huán)形元件的外壁基本上是平面的，并且所述環(huán)形元件的上游和下游邊緣是圓形的。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述環(huán)形元件呈收縮一擴散形的情況下，所述環(huán)形元件的收縮和擴散區(qū)域之間的分界線可能位于噴嘴的下游端所在的平面，所述分界線位于環(huán)形元件的至少一個位置。
[0025]因此，在環(huán)形元件和噴嘴的下游端之間循環(huán)的空氣流加速直到噴嘴的下游端所在的平面。從噴嘴的下游端所在的平面，所述環(huán)形元件出口的空氣流接觸噴嘴出口具有壓力的空氣流，所述壓力低于環(huán)境壓力，從而降低了噴嘴出口的空氣流壓力。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述環(huán)形元件由多個剛性襟翼或區(qū)塊組成。
[0027]剛性襟翼的意思為在環(huán)形元件和噴嘴之間循環(huán)的空氣流和位于噴嘴出口的空氣流的作用下，所述襟翼基本上不變形。
[0028]優(yōu)選地，所述剛性襟翼沿噴嘴的下游端周長均勻分布。因此，剛性襟翼的分布使得空氣流在環(huán)形元件和噴嘴之間，從而噴嘴出口的空氣流基本上被通道出口的空氣流包裹，所述通道由環(huán)形元件和噴嘴的下游端形成，因此，更簡便地控制噴嘴出口空氣流的壓力。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述環(huán)形元件由多個剛性襟翼組成，所述環(huán)形元件圍繞正切于噴嘴的軸線旋轉(zhuǎn)移動，并且該軸線基本上正交于噴嘴的軸線。
[0030]有利地，相對于噴嘴，輕微增加環(huán)形元件剛性襟翼的傾斜度大約幾度(例如2或3度)，使得環(huán)形元件的上游端以厘米量級移動，同時移動環(huán)形元件的下游端，以此方式獲得收縮效應(yīng)，收縮效應(yīng)根據(jù)環(huán)形元件剛性襟翼的傾斜度改變。
[0031]所述剛性襟翼圍繞每個適當(dāng)?shù)妮S線旋轉(zhuǎn)移動安裝，每個軸線由支架承載，所述支架固定在噴嘴的下游端。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述環(huán)形元件平移移動，無論其由多個剛性襟翼或任何其他方式組成。
[0033]有利地，所述環(huán)形元件的平移移動構(gòu)成調(diào)節(jié)收縮效應(yīng)的簡單方法。
[0034]有利地，當(dāng)所述環(huán)形元件由襟翼構(gòu)成時，所述剛性襟翼可以平移或旋轉(zhuǎn)移動，從而獲得更大收縮效應(yīng)范圍，以及對于噴嘴出口空氣流壓力的更精細(xì)調(diào)節(jié)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述環(huán)形元件包括充氣箱。
[0036]有利地，在壓力作用下，所述充氣箱至少在其下游端是可變形的。
[0037]因此，環(huán)形元件由充氣箱和噴嘴構(gòu)成，環(huán)形元件形成的通道內(nèi)流通的空氣流可以使所述充氣箱變形。
[0038]所述充氣箱可以使平移移動和/或圍繞每個適當(dāng)?shù)妮S線旋轉(zhuǎn)移動安裝，每個軸線由支架承載，所述支架固定在噴嘴的下游端。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述充氣箱的內(nèi)部壓力由壓縮空氣電機型設(shè)備調(diào)節(jié)。
[0040]有利地，根據(jù)噴嘴出口的理想空氣流壓力，所述壓縮空氣電機型設(shè)備調(diào)節(jié)充氣箱的內(nèi)部壓力。
[0041]有利地，可能將充氣箱技術(shù)與剛性襟翼結(jié)合，以此方式，所述環(huán)形元件由多個襟翼組成，每個襟翼包括剛性上游區(qū)域和在壓力下可變形的下游區(qū)域，并且由充氣箱組成，所述充氣箱的內(nèi)部壓力是可以調(diào)節(jié)的。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述收縮區(qū)域內(nèi)的進口截面的表面面積接近或大于噴嘴的出口截面。
[0043]有利地，在此結(jié)構(gòu)中，在飛機的起飛過程中，所述收縮效應(yīng)用于增加推力，并改善風(fēng)扇的推進效率，同時保持適用于巡航操作的低旁通比。
[0044]當(dāng)渦輪噴氣發(fā)動機處于巡航操作時，所述環(huán)形元件被取代，以此方式使得所述收縮效應(yīng)基本上為O。
[0045]根據(jù)本發(fā)明可選特征，所述噴嘴包括用于注入模塊化壓縮空氣至噴嘴的設(shè)備。
[0046]注入模塊化壓縮空氣的設(shè)備將空氣從上游定向注入至噴嘴的下游，從而使得空氣流滲入由環(huán)形元件和噴嘴形成的通道內(nèi)。
[0047]優(yōu)選地，注入模塊化壓縮空氣的設(shè)備位于環(huán)形元件的上游，其與所述環(huán)形元件的上游端或環(huán)形元件的前緣接近。
[0048]有利地，當(dāng)所述注入模塊化壓縮空氣的設(shè)備與環(huán)形元件結(jié)合，便不再需要改變環(huán)形元件的位置(所述環(huán)形元件相對于噴嘴是固定的)，來控制噴嘴出口處的空氣流的壓力。
【附圖說明】
[0049]參見附圖，本發(fā)明的多個可能實施例以非限定實例描述；全部附圖中，相同或相似的附圖標(biāo)記指代相同或相似的元件或元件組。
[0050]-附圖1a所示為裝配有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的噴嘴的機艙的立體圖，
[0051]-附圖1b所示為根據(jù)本發(fā)明第一實施例中噴嘴的示意圖，
[0052]-附圖2a所示為裝配有根據(jù)本發(fā)明第二實施例的噴嘴的機艙的立體圖，
[0053]-附圖2b所示為根據(jù)本發(fā)明第二實施例中噴嘴的示意圖，
[0054]-附圖3所示為根據(jù)本發(fā)明第三實施例中噴嘴的示意圖，
[0055]-附圖4所示為根據(jù)本發(fā)明