專利名稱：具有分離海貍尾式整流裝置的平動式可變截面風扇噴嘴的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大致涉及燃氣渦輪飛機發(fā)動機，具體地涉及一種在渦輪風扇飛機發(fā)動機 上為了調節(jié)發(fā)動機在不同飛行條件下的性能選擇性地控制從發(fā)動機排出的風扇旁通氣流 (bypass flow)白勺5F云力■胃(translating variable area) Btnf,g、j^。
背景技術：
標準的飛機渦輪風扇噴氣發(fā)動機包括吸入并引導氣流進入發(fā)動機艙進而進入發(fā) 動機核心部分周圍的風扇。該發(fā)動機艙包圍著發(fā)動機核心部分，并且?guī)椭诎l(fā)動機核心部 分周圍形成空氣層流。被引導進入發(fā)動機核心部分的氣流首先流經壓縮機增加氣流壓力， 然后流經燃燒室空氣與燃料混合并點燃。燃料和空氣混合物燃燒后使一組位于發(fā)動機核心 部分后部的渦輪葉片發(fā)生旋轉，從而驅動發(fā)動機的轉子和風扇。之后，燃料和空氣混合物燃 燒產生的高壓廢氣被引導穿過位于發(fā)動機后部的排氣噴嘴。旁通氣流是被弓|導進入發(fā)動機核心部分周圍的空氣。在渦輪風扇發(fā)動機中，該旁 通氣流通常為飛機提供主要的主要推力。該旁通氣流還被用于輔助飛機降落時減速。安裝 在發(fā)動機艙機構中的推力換向器(Thrust reversers)選擇型地使旁通氣流反向，從而產生 反向推力。在發(fā)動機正常工作過程中，該旁通氣流可以在排出發(fā)動機總成之前與發(fā)動機核 心部分的廢氣混合或不混合。有幾個渦輪風扇發(fā)動機的參數對于優(yōu)化設計特性和性能而言很重要。發(fā)動機的旁 通比(Bypass ratio, BPR)是通過發(fā)動機風扇涵道的空氣質量與通過發(fā)動機核心部分的空 氣質量的比值。高BPR的發(fā)動機比低BPR的發(fā)動機效率高而且噪音低。通常，在特定的推 重比(thrustrating)下，高BTO導致平均排氣速度降低并且噴氣噪音減小。渦輪風扇發(fā)動 機的性能還受到風扇壓力比(Fan pressure ratio,FPR)的影響。FTO是發(fā)動機風扇噴嘴出 口的空氣壓力與進入風扇的空氣壓力的比值。FPR越低，排氣速度就越低，發(fā)動機的推進效 率就越高。但是，發(fā)動機的可以降低到實際極限，因為在某些工作條件下，低的會 造成發(fā)動機風扇熄火，葉片顫振或者壓氣機喘振。這些問題的一個解決方案包括在工作過程中改變高Bra發(fā)動機風扇噴嘴的出口 面積，從而優(yōu)化發(fā)動機在不同飛行條件下的性能。通過選擇性地改變風扇噴嘴的出口面積， 可以調節(jié)發(fā)動機的旁通氣流特性從而適應具體的飛行條件。但遺憾的是，已有的可變截面 噴嘴系統(tǒng)通常笨重、昂貴，結構和操作比較復雜，并且通常需要使用復雜的驅動機構控制多 個組件的協(xié)調運動。因此，就需要為渦輪風扇飛機發(fā)動機設計一種可變截面噴嘴總成，使其在某些飛
5行條件下能夠提供經濟、簡單并且有效的方式控制發(fā)動機的輸出。

發(fā)明內容
本發(fā)明包括一種用于具有發(fā)動機中線的渦輪風扇發(fā)動機的發(fā)動機艙總成。該發(fā)動 機艙包括具有外整流裝置和后緣(trailing edge)的固定前向發(fā)動機艙部，以及包含兩個 或兩個以上的噴嘴部的平動可變截面風扇噴嘴。每個噴嘴部包括相對的第一端和第二端， 以及相對發(fā)動機中線以第一角度向外和向后傾斜的前緣(leading edge)。該風扇噴嘴在收 起位置和一個或多個展開位置之間可選擇性地移動。在展開位置，后緣和前緣之間形成了 上游旁通氣流出口。該發(fā)動機艙還包括分離海貍尾式整流裝置，分離海貍尾式整流裝置包 括位于外整流裝置上的上游整流裝置部以及位于至少一個噴嘴部上的至少一端的下游整 流裝置部。當至少一個噴嘴部處于收起位置時，該上游整流裝置部和下游整流裝置部結合 形成在外整流裝置和至少一個噴嘴部之間延伸的大致連續(xù)的外表面。當至少一個噴嘴部處 于展開位置時，該上游整流裝置部和下游整流裝置部之間限定了大致向后延伸的狹長縫隙 (elongatedgap)，該狹長縫隙相對于發(fā)動機中線以第二角度傾斜。本發(fā)明還包括一種用于具有中線的渦輪風扇發(fā)動機的發(fā)動機艙總成，該發(fā)動機艙 總成包括固定前向發(fā)動機艙部和推力換向器，該推力換向器包括具有外整流裝置和后緣的 可移動套筒。該可移動套筒可移動地設置在固定前向發(fā)動機艙部的后部。平動式可變截面 風扇噴嘴包括兩個或兩個以上的噴嘴部，每個噴嘴部具有相對的第一和第二端和相對于發(fā) 動機中線以第一角度向外和向后傾斜的前緣。該風扇噴嘴在收起位置和一個或多個展開位 置之間可選擇性地移動。在展開位置時，后緣和前緣之間構成了上游旁通氣流出口。分離 海貍尾式整流裝置包括外整流裝置上的上游整流裝置部和至少一個噴嘴部的至少一端上 的下游整流裝置部。當至少一個噴嘴部處于收起位置時，該上游整流裝置部和下游整流裝 置部結合構成了在外整流裝置和至少一個噴嘴部之間延伸的大致連續(xù)的外表面。當至少一 個噴嘴部處于展開位置時，該上游整流裝置部和下游整流裝置部在其間限定了大致向后延 伸的狹長縫隙，該縫隙相對于發(fā)動機中線以第二角度傾斜。本發(fā)明還包括一種發(fā)動機艙總成，其包括具有外整流裝置和后緣的第一部分以及 包括兩個或兩個以上噴嘴部的平動式可變截面風扇噴嘴，每個噴嘴部具有周向端部和前 緣。該風扇噴嘴在收起位置和一個或多個展開位置之間可選擇性地移動。處于展開位置時， 前緣和后緣之間形成了上游旁通氣流出口。分離整流裝置包括位于外整流裝置上的上游整 流裝置部和位于至少一個噴嘴部的至少一端的下游整流裝置部。當至少一個噴嘴部處于收 起位置時，該上游整流裝置部和下游整流裝置部組合構成在外整流裝置和至少一個噴嘴部 之間延伸的大致連續(xù)的外表面。該上游整流裝置部包括第一表面，該下游整流裝置部包括 第二表面，其中第一表面與第二表面大致平行。當至少一個噴嘴部處于收起位置時，第一表 面和第二表面以重疊方式相鄰。當至少一個噴嘴部處于展開位置時，該第一表面和第二表 面在其間構成了大致向后延伸的縫隙。在另一個實施例中，發(fā)動機艙總成包括具有外整流裝置和后緣的第一部分。平動 式可變截面風扇噴嘴包括兩個或兩個以上噴嘴部，每個噴嘴部具有相對的第一端和第二端 以及前緣。該噴嘴部在收起位置和一個或多個展開位置之間可選擇地移動。在展開位置時， 在后緣和前緣之間形成上游旁通氣流出口。該發(fā)動機艙總成還包括用于在收起位置和展開位置導引噴嘴部的裝置，以及用于保護這種導引裝置免于氣流干擾的裝置。通過結合附圖閱讀以下詳細描述，就會清楚本發(fā)明的這些特征、方面和優(yōu)點。


根據慣例，下文論述中的附圖中的各種特性不需要按比例繪制。為了更加清晰地 說明本發(fā)明的實施例，圖中各種特性和要素的尺寸可能被放大或縮小。圖1是具有級聯型推力換向器和平動式可變截面風扇噴嘴總成的透視圖。圖2是圖1中示出的飛機發(fā)動機的縱向橫截面視圖。圖3是圖1-2中示出的飛機發(fā)動機的后視圖。圖4是圖1-3中示出的飛機發(fā)動機的該推力換向器和平動式可變截面風扇噴嘴總 成部的透視圖，其中推力換向器套筒處于收起位置，并且可變截面風扇噴嘴處于展開位置。圖5是圖4中示出的該推力換向器和平動式可變截面風扇噴嘴總成的透視圖，其 中推力換向器套筒和可變截面風扇噴嘴都處于展開位置。圖6是圖4-5中示出的該推力換向器和平動式可變截面風扇噴嘴總成的分解透視 圖。圖7是用于可移動地支撐推力換向器套筒和可變截面風扇噴嘴的導引結構的橫 截面視圖。圖8是圖1-6中示出的該推力換向器和可變截面風扇噴嘴總成的橫截面視圖。圖9A是用于沒有級聯型推力換向器的飛機發(fā)動機的，其可變噴嘴處于收起位置 時，可變截面風扇噴嘴總成的透視圖。圖9B是圖9A中示出的其可變噴嘴處于展開位置時，該可變截面風扇噴嘴總成的 透視圖。圖10是圖9A-9B中示出的其可變噴嘴處于展開位置時，該可變截面風扇噴嘴總成 的一部分的透視圖。圖11是圖9A-9B中示出的其可變噴嘴處于展開位置時，該可變截面風扇噴嘴總成 的一部分的側視圖。圖12是類似圖1-6和圖9A-11中示出的用于平動式可變截面風扇噴嘴的分離整 流裝置的一個實施例的側視圖。圖13是圖12中示出的分離整流裝置的另一個實施例的側視圖。圖14是類似圖1-6和圖9A-11中示出的用于平動式可變截面風扇噴嘴的分離整 流裝置的一個實施例的側視圖，其平動式可變截面風扇噴嘴套筒處于展開位置。圖15是圖14中示出的分離整流裝置的另一個側視圖。圖16是圖14-15中示出的分離整流裝置的透視圖。
具體實施例方式圖1-8示出了用于渦輪風扇發(fā)動機10的平動式可變截面風扇噴嘴總成(VAFN)的 一個實施例。參看圖1和2，該發(fā)動機10包括具有例如當該發(fā)動機10在不同飛行條件下工作時 可以選擇性調節(jié)的平動式噴嘴50的后緣風扇噴嘴總成12。如上所述，該調節(jié)可以優(yōu)化發(fā)動
7機性能。如圖2所示，調節(jié)裝置噴嘴50可以選擇性平移(即縱向前后(fore and aft)移 動)以改變風扇噴嘴的出口截面“Arait”來優(yōu)化發(fā)動機性能，下面將詳細描述，調節(jié)從上游 出口 60溢出的發(fā)動機旁通氣流的流量，該上游出口 60由可變截面風扇噴嘴總成12構成。 通過在過量的風扇氣流到達主風扇噴嘴出口 52之前從上游出口 60滲出或溢出過量風扇氣 流，對于相同傳輸質量的氣流而言可以獲得更低的風扇壓力比，從而增大失速范圍并避免 發(fā)動機的故障和關機。為了說明起見，示出位于渦輪風扇噴氣式飛機發(fā)動機10中的可變截 面風扇噴嘴總成12。該發(fā)動機10可以通過例如塔架或其它類似支撐(圖中未示出)安裝 在飛機的機翼或者機身上。如圖2所示，該發(fā)動機10包括發(fā)動機核心16和圍繞在該核心16周圍的固定的發(fā) 動機艙18。該發(fā)動機核心16設置在核心整流罩(corecowl) 19內。該發(fā)動機的風扇20位 于該發(fā)動機艙18的上游部內，并且包括安裝在發(fā)動機轉子(未示出)上的多個風扇葉片 22。該風扇葉片22沿發(fā)動機中線(；旋轉，并且將氣流吸入到發(fā)動機10的入口端26。環(huán)狀 旁通涵道24限定在發(fā)動機核心16和發(fā)動機艙18之間。吸入到發(fā)動機10中的氣流通過旋 轉的風扇葉片22加速，并且一部分吸入氣流導入并通過發(fā)動機核心16。旁通氣流進入發(fā)動機艙18的上游端，并從發(fā)動機核心16周圍流過。該旁通氣流 通過旋轉的風扇葉片22加速，并經過旁通涵道24和定子40，最后通過可變截面風扇噴嘴總 成12排出發(fā)動機10。來自燃料與空氣混合物燃燒的高壓排放氣體通過位于發(fā)動機10尾部 的主排氣噴嘴13排出發(fā)動機核心16。如圖1-8示出的發(fā)動機總成10中，該平動式噴嘴50是安裝在級聯式推力換向器 80后端的類似噴嘴的環(huán)形機翼結構(annular airfoilstructure)，該級聯式推力換向器 80緊鄰發(fā)動機艙18的尾部限定核心整流罩19。如圖2所示，風扇噴嘴50的后緣和核心整 流罩19之間的下游噴嘴出口 52限定了風扇噴嘴出口截面“A6Xit”。由于核心整流罩19直 徑的縱向波動，平動式噴嘴50的選擇性縱向前后運動改變了風扇噴嘴出口截面“Arait”的大 小。如圖1所示，該風扇噴嘴50可以包括第一拱形噴嘴部54和第二拱形噴嘴部56，每個噴 嘴部54，56可以在雙向箭頭58所示的方向上軸向平移。平動式噴嘴50的平移影響上游出 口 60 (如圖2所示)的期望尺寸，還會改變下游噴嘴出口 52的出口幾何形狀以及有效出口 截面Aexit。因此，當平動式噴嘴50展開時，從發(fā)動機總成10通過上游出口 60和增大的下 游噴嘴出口 52 二者排出的旁通氣流就會有所增加。如圖1-3所示，平動式噴嘴50上可以 通過例如多個線性噴嘴致動器70選擇性地縱向前后平移。級聯式推力換向器80可以現有技術中的方式設置在平動式噴嘴50的前面，對來 自旁通涵道24的旁通氣流進行阻塞和重新定向。在圖1中，該推力換向器80和平動式噴 嘴50均處于收起位置。如圖1所示，該推力換向器80可以包括第一拱形套筒部82和相對 的第二拱形套筒部84(如圖3所示)。如圖1中的雙向箭頭86所示，多個間隔的套筒致動 器可以在縱向前后方向上移動推力換向器套筒部82、84。在收起位置時，推力換向器套筒部 82,84蓋住一組級聯葉片88。由于在推力換向器80處于收起位置時，級聯葉片88是不可 見的，所以在圖1中用虛的直線示出。推力換向器套筒部82、84的向后軸向移動到展開位 置，并且在旁通涵道24(如圖8中箭頭136所示)中打開一連串的隔斷門134，會使旁通氣 流通過級聯葉片88排出旁通涵道24，從而將排出氣流轉變成大致向前的方向以產生反向 推力。
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圖3是發(fā)動機10后端的部分截面圖，并且分別示出了圍繞在發(fā)動機10周圍的噴 嘴和套筒致動器70、90的布局。如圖1所示，圖3中更清晰，套筒半部82和噴嘴半部54組 合大致限定了一個組合推力換向器和平動式噴嘴結構的大約180度的部分。類似地，套筒 半部84和噴嘴半部56組合大致限定了相對的推力換向器和平動式噴嘴結構的大約180度 的部分。合起來，這兩個大約180度的部分組合限定了完整的推力換向器/平動式噴嘴結 構。如圖1-3所示，推力換向器套筒部82、84可以分別通過連接在發(fā)動機艙18上的一 個或多個周向間隔套筒致動器90選擇性地縱向前后方向移動。在所示的實施例中，每個套 筒半部82、84使用了三個致動器90。如上文討論的，平動式噴嘴50的每個部分54、56可以 通過一個或多個周向間隔噴嘴致動器70選擇性的移動。在所示的實施例中，每個噴嘴致動 器70設置在推力換向器套筒部82、84和各個風扇噴嘴部54、56之間。套筒致動器90和噴 嘴致動器70可以是電動的、機械的、氣動的、液壓的、或類似的方式，并且可以通過合適的 電纜或管道(未示出)連接。噴嘴和套筒致動器70、90的數量和布局可根據推力換向器和 噴嘴總成的配置和其它因素而不同。如圖3所示，噴嘴部54、56可以可通過上和下導引結 構102移動地安裝在發(fā)動機10上。圖7示出了導引結構102的一個實施例的詳細視圖。如 圖1-3所示，導引管104可以安裝在發(fā)動機艙18上，并可以延伸到噴嘴部54、56中，從而固 定噴嘴部54、56防止不需要的移動和/或震動。每個導引管104可以包括例如在管中(圖 中未示出)移動的長滑塊271。平動式噴嘴50可以是整體噴嘴(圖中未示出)，或如圖3所示，可以包括兩個或兩 個以上的具有機翼輪廓的拱形噴嘴部。當平移式噴嘴50向后展開離開推力換向器套筒部 82、84，就形成了圖2中示出的上游出口 60，且可形成大致的圓環(huán)間隙，?？蛇x地，該上游出 口也可以是其它非環(huán)狀。噴嘴部54、56和套筒部82、84之間的間隙60可以是連續(xù)的，或者 可以在一個或多個位置分隔開，例如在平動式噴嘴50的噴嘴部54、56之間的分隔點。如圖 2-3所示，旁通涵道24可以在一個或多個位置由一個或多個定子40或類似物分隔開。下面參考圖4-7對平移式噴嘴50及其周圍結構進行描述。在圖4-7中，被介入元 件遮擋或部分遮擋的元件用虛實線標示。圖4是用于平動式噴嘴50的第一噴嘴部54及對應的與其相鄰的推力換向器80的 第一套筒部82的安裝結構的一個實施例的局部視圖。如圖1和3所示，平動式噴嘴50的 第二噴嘴部56和推力換向器80的第二套筒部84可以用類似的方式(未示出)安裝。在 圖4中，推力換向器80處于收起位置，第一套筒部84遮蓋了級聯葉片88的相應部分。同 樣在圖4中，平動式噴嘴50處于打開或展開位置，上游出口 60設置在第一噴嘴部54和第 一套筒部84之間。圖4-5中帶方向的箭頭“X”示出了第一噴嘴部54從其收起位置向其展 開位置的向后軸向移動。如圖4所示，噴嘴致動器70可以從套筒部82延伸跨過上游出口 60，并且可以連接到噴嘴部54的前部。導引管104可以從套筒部82延伸跨過上游出口 60， 并且可以連接到噴嘴部54的前部。柔性桿96可以與兩個或兩個以上的套筒致動器90互 連并為致動器90提供能量，和/或同步兩個或兩個以上的致動器90的動作。圖5示出了處于展開位置的第一推力換向器套筒部82和第一平動式噴嘴部54。 圖5中帶方向的箭頭“Y”示出了第一套筒部82從其收起位置(如圖4所示)向其展開位 置(如圖5所示)的向后軸向移動。在推力換向器80的工作過程中，該套筒部82的向后
9移動露出級聯葉片88。圖6是示出了與級聯葉片88和套筒致動器90分隔開的第一套筒部82以及與其 對應的第一噴嘴部54的分解圖。如圖6所示，一個或多個噴嘴致動器70可以可移動地將 噴嘴部54連接在推力換向器套筒部82上。圖7示出了用于可移動地將推力換向器段82和噴嘴部54連接到發(fā)動機10上的 上下導引結構102。大致參考圖3和6以及部分圖7，該導引結構102包括固定連接在發(fā)動 機艙18尾端上橫向艙壁(transverse bulkhead)上的橫梁106。該橫梁106可包括一個或 多個縱向延伸的導軌108?；?slide) 103可以包括一個或多個縱向延伸的可滑動地容納 在固定橫梁106的導軌108內的軌道桿(track bar) 114。滑座103與推力換向器套筒部 82連接，從而可滑動地將套筒部連接在橫梁106上。該滑座103還可以包括軸向延伸的軌 道導架116，噴嘴部54上的平動式噴嘴軌道桿120可滑動地容納在軌道導架116內，從而 可移動地將噴嘴部54連接在發(fā)動機艙18上。因此，當軌道桿120在軌道導架116內滑動 時，該噴嘴部可以軸向移動。從而，噴嘴部54相對于推力換向器80的套筒部82可滑動地 安裝。該平動式套筒部82和軌道桿120可以通過傳統(tǒng)致動方式致動，例如機械的、電動的、 液壓的或氣動的或其它等效致動器。圖8示出了一種操縱噴嘴部54來滲出或溢出過量風扇氣流通過上游出口 60的 方法。如上所示，為了滿足不同發(fā)動機的工作條件，可以變化上游出口 60和噴嘴出口截面
尺寸。上游出口 60作為“滲”出口使至少一些旁通氣流從旁通涵道12改道。圖8示 出了噴嘴總成12的下游部的局部剖面視圖，還示出了在噴嘴總成12的一種工作模式當中， 通過環(huán)形上游出口 60排出旁通涵道24的旁通氣流(由曲線箭頭示出)的一部分。在圖 8中，平動式噴嘴50的第一噴嘴部54從第一推力換向器套筒部82通過與其連接的噴嘴致 動器70向后推移。第二噴嘴部56可以類似地和同時地從第二推力換向器套筒部84通過 與其連接的噴嘴致動器70向后推移。如圖8所示，該推力換向器80可以包括多個樞軸連 接在第一套筒部82上的隔斷門134，并且隔斷門134可以在曲線箭頭136所示的方向上擺 動，從而在推力換向器工作過程中選擇性地阻塞和重新定向來自旁通涵道24的旁通氣流， 并且穿過級聯葉片88。仍然參看圖8，高壓密封件130可以設置在推力換向器套筒部82和第一噴嘴部54 之間，例如在套筒部82后緣。在某些工作模式當中，當套筒部82和噴嘴部54被拉到一起 時，密封件130可以起作用從而大致上密封相鄰的套筒部82和噴嘴部54之間的任何縫隙， 從而大致上防止旁通氣流在套筒部82和噴嘴部54之間通過。類似地，密封件130可以設 置在第二推力換向器套筒部84和第二噴嘴部56之間?？蛇x地，該密封件130可以安裝在 例如噴嘴部54、56的前緣。如上所述，噴嘴和套筒致動器90、70可以是例如機械的、液壓的、氣動的或電動的 致動器。在一個實施例中，噴嘴致動器70是具有液壓關閉裝置的常開空氣彈簧阻尼器(air spring damper)，而套筒致動器70是一種電動致動器?？蛇x地或另外地，致動器70、90中 的一個或多個可以類似專利號為7，174，828的美國專利或專利號為2008/0084130A1的專 利公開中描述的致動器，兩者都屬于Goodrich Actuation SystemsLtd，在此結合其公開內 容作為參考。圖9A-11示出了一種用于不具有級聯式推力換向器的渦輪風扇發(fā)動機的可變截
10面噴嘴總成212。該噴嘴總成212可以安裝在大致上如圖1所示的發(fā)動機艙18上，但不與 推力換向器干涉。通常，圖9A-11示出的類似于圖1-8中元件的元件具有類似的以“2”或 “3”開頭的附圖標記。圖9A和9B是可變截面噴嘴總成212的局部剖面示意圖。在這些剖面示意圖中， 橫向艙壁310和相對應的固定發(fā)動機艙的外涵道結構內襯(structural liner) 214是可視 的。該噴嘴總成212包括平動式噴嘴總成，平動式噴嘴總成包括兩個相對的噴嘴部，其中一 個噴嘴部254如圖9A和9B所示。在圖9A中，噴嘴部254處于關閉或收起位置，而在圖9B 中，該噴嘴部254位于打開或展開位置。噴嘴部254安裝在固定發(fā)動機艙結構的尾端，例如安裝在橫向艙壁310。在周邊 分隔開的噴嘴致動器270可以一端連接在艙壁310上，另一端連接在噴嘴部254上。導管 304也可以一端連接在橫向艙壁310上，另一端連接在噴嘴部254的艙壁311上。如圖9B 所示，可滑動地容納在管道304中的滑塊271的尾端可以連接到噴嘴部254上。噴嘴致動 器270可以協(xié)調一致動作從而以雙向箭頭258所指的方向移動噴嘴部254。參看圖9B，噴 嘴致動器270的致動器軸272可以穿過位于噴嘴部254前面的外部整流罩320。為了降低 致動器270和導管總成304產生的反作用力，上游整流裝置324可以提供在致動器軸272 和導管滑塊271穿過外整流罩320的地方。類似地，下游整流裝置328可以提供在致動器 軸272和導管滑塊271穿過噴嘴部254的地方。如圖10所示，每個噴嘴部254的各個端部可以在分離海貍尾式整流裝置330上終 止。如圖10和11所示，發(fā)動機艙的外整流裝置320的各個端部可以包括分離海貍尾式整 流裝置330的上游部332，并且平動式噴嘴部254的各個端部可以包括分離海貍尾式整流裝 置330的下游部334。噴嘴部254的向后移動在噴嘴部254和外整流裝置320之間產生了 上游出口 260，并將分離海貍尾式整流裝置330的上游部332和下游部334分開，從而構成 了狹長縫隙331。如圖11所示，噴嘴部254的前緣255可包括便于氣流順暢地通過上游出 口 260的機翼前緣輪廓，并且盡量降低由致動器軸272或類似物產生的氣流干擾。圖12-13示出了與可變截面噴嘴總成402使用的分離整流裝置410的一個實施 例，可變截面噴嘴總成402以與上述方法類似，大致如圖1或圖9A-9B中所示的方式安裝在 發(fā)動機艙18上。該分離整流裝置410可以用于具有或不具有級聯式推力換向器的發(fā)動機 艙實施例中?？勺兘孛鎳娮炜偝?02可以包括具有兩個噴嘴部的平動式噴嘴，其中一個噴嘴部 404的一部如圖12-13所示。在圖12-13中，示出的噴嘴部404處于打開或展開的位置。如 上所述，平動式噴嘴部404可以可移動地安裝在發(fā)動機艙(如圖9A-9B所示)的后端，或者 推力換向器(如圖1所示)的后端。如圖12所示，安裝噴嘴部404的發(fā)動機艙或推力換向 器可以包括外整流裝置408。平動式噴嘴部404在雙向箭頭406的方向上選擇性移動打開 或關閉噴嘴部404的前緣407與外整流裝置408的后緣420之間的上游出口 460。噴嘴部 404的前緣407可以包括機翼前緣輪廓，便于出口旁通氣流大致順暢地通過上游出口 460。噴嘴部404的相反端和外整流裝置408的各個端部可以包括分離海貍尾式整流裝 置410。圖12-13示出了位于噴嘴部404 —端的分離海貍尾式整流裝置410的一個實施例。 在圖12-13中示出的實施例中，外整流裝置408的各個端部包括上游海貍尾式整流裝置部 412，并且噴嘴部404的各個端部包括下游海貍尾式整流裝置部414。該海貍尾式分離整流裝置410幫助可移動地支撐發(fā)動機噴嘴部404的端部的機構周圍的氣流順暢流動，例如如 圖3和圖7所示的類似狹長導引結構102周圍的氣流。圖13中箭頭422示出了通過上游出口 460排出的旁通氣流的大致路徑。流動方 向422大致與噴嘴部404的前緣436平行。然后在緊靠分離海貍尾式整流裝置410處，通 過上游出口 460排出的旁通氣流在下游海貍尾式整流裝置部414的上表面424和下游海貍 尾式整理裝置部412的相對下表面428之間經過。在分離海貍尾式整流裝置410的相對表 面424、428之間通過的旁通氣流的大致方向如圖13用箭頭430示出。在圖13中，排出旁 通氣流相對于發(fā)動機縱向中線Q和參考線432的角度用角度0工表示。參考線432與發(fā)動 機中線平行。如圖13所示，平動噴嘴部404的前緣436可以具有相對參考線432大致成角度9 的向外和向后的斜面，參考線432與發(fā)動機縱向中線平行。在一個實施例中，可以選擇分離 海貍尾式整流裝置410附近的旁通氣流出口角度0 和噴嘴部404的前緣436的斜面e ” 以降低與穿過和圍繞相對面424、428之間縫隙的外向氣流相關的噪音，從而提高發(fā)動機性 能。在一個實施例中，前緣436斜面ejA角度小于或等于大約20度，分離海貍尾式整流裝 置410附近的旁通氣流出口角度3 Jj、于或等于大約10度。在這個實施例中，角度^和 角度9 之間的差大約等于10度。當氣流穿過分離整流裝置410上游和下游海貍尾式整流裝置部412、414之間的上 游出口 460時，小于或等于大約20度的前緣角度e ！和小于或等于大約10度的出口角度 3 ！改變了排出旁通氣流的方向，從而盡量降低緊靠分離整流裝置410處的氣流湍流度。另 外，出口角度^可以盡量地淺(即大約10度或更小)，從而降低排出旁通氣流430和上游 出口 460緊外側的后向外部氣流之間的錯流(cross flow)角度。結果，降低了噪音，提高 了發(fā)動機性能。為了達到所需的出口角度，下游海貍尾式整流裝置部414上表面424的 傾斜角度可以是相對于發(fā)動機中線Q成小于或等于大約10度的角度。另外，相對的上游 海貍尾式整流裝置部412的下表面428可以設置成與下游海貍尾式整流裝置部414上表面 424大致平行。圖14-16示出了與上述類似的與可變截面風扇噴嘴總成542的分離海貍尾式整流 裝置564的另一個實施例。同樣，可變面積風扇噴嘴總成542可以安裝在發(fā)動機艙或者級 聯式推力換向器上，例如分別在圖1和圖9A-9B中示出。如圖14-16所示，可變截面風扇噴嘴總成542的平動式噴嘴部544的各個端部可 以在海貍尾式分離整流裝置564終止(圖14-16示出了平動式噴嘴部544的典型端部)。 海貍尾式分離整流裝置564幫助可移動地支撐發(fā)動機平動式噴嘴部的端部的機構附近的 氣流順暢流動，例如如圖3-5所示的狹長導引結構102周圍的氣流。如圖14-16所示，與發(fā) 動機艙或推力換向器套筒一同工作的外整流裝置556的各個端部可以包括上游海貍尾式 整流裝置部566，并且平動式噴嘴部544的各個端部可以包括相應的下游海貍尾式整流裝 置部568。如圖15-16所示，噴嘴部544從圖14所示的收起位置的后向移動打開了噴嘴部 544的前緣586和相關外整流裝置556的后緣572之間的上游出口 560。在圖15-16中，噴 嘴部544的前緣586可以包括機翼前緣輪廓幫助便于氣流穿過上游出口 560，并且盡量減小 由致動器或其它可能設置在或跨過上游出口 560的物體所產生的氣流干擾。圖15的帶方向的箭頭580示出了氣流從旁通涵道排出上游出口 560的大致方向。
12該氣流方向580與噴嘴部544的前緣586的傾斜角大致平行。在緊靠分離海貍尾式整流裝 置564處，氣流大致以下游海貍尾式整流裝置部568的上表面576和相對的上游海貍尾式 整流裝置部566的下表面578確定的方向排出上游出口 560。箭頭580大致示出了從分離 海貍尾式整流裝置564的表面576、578之間通過的那部分排出旁通氣流的方向。在圖15 中，在分離海貍尾式整流裝置附近穿過上游出口 560排出旁通氣流的出口角度用示出， 相對與發(fā)動機縱向中線Q和參考線582(平行于發(fā)動機中線)進行測量。平動式噴嘴部544 的前緣586相對于參考線582和發(fā)動機中線成角度02。換句話說，通過分離海貍尾式整流 裝置564的表面576、578的氣流的方向580與噴嘴部544的前緣586大致平行。優(yōu)選地， 氣流方向580與前緣586的斜角日2之間的差大約小于5度，更優(yōu)選地為零度?？梢酝ㄟ^ 選擇出口角度與噴嘴部544的前緣586的斜角0 2來減小海貍尾式整流裝置564的范圍內 的湍流，從而減小與可變截面風扇噴嘴總成502相對應的噪音。當溢出氣流以盡量減小湍流以及噪音的方式穿過分離海貍尾式整流裝置564附 近的上游出口 570時，小于大約15度的前緣角0 2與大致相等的出口角度對其重新定向。淺 的出口角度0 2也減小了排出旁通氣流和上游出口 560附近的外部氣流之間的錯流角度。 因此，可以減少發(fā)動機的噪音，并且提高發(fā)動機性能。為了得到所需出口角度日2，下游海貍 尾式整流裝置部568的上表面576的傾斜角可以是相對與發(fā)動機中線Q小于大約15度的 角度?，F有技術普通的技術人員可以理解，雖然本發(fā)明根據不同的實施例和不同的方面 和特性進行描述，可以對所述實施例進行某些改進、變型、改變和增加，而不超出本發(fā)明的 實質和范圍。這些改進、變型、改變和增加包括在所附權利要求范圍內。
權利要求
一種用于具有發(fā)動機中線的渦輪風扇飛機發(fā)動機的發(fā)動機艙總成，所述發(fā)動機艙包括(a)具有外整流裝置和后緣的固定前向發(fā)動機艙部；(b)包括兩個或兩個以上噴嘴部的平動式可變截面風扇噴嘴，每個噴嘴部具有相對的第一端和第二端，以及相對于所述發(fā)動機中線以第一角度向外和向后傾斜的前緣，所述風扇噴嘴在收起位置和一個或多個展開位置之間可選擇性移動，其中處于所述展開位置時，在所述后緣和前緣之間形成上游旁通氣流出口；和(c)包括外整流裝置上的上游整流裝置部和至少一個噴嘴部的至少一端上的下游整流裝置部的分離海貍尾式整流裝置；(d)其中當所述至少一個噴嘴部處于收起位置時，所述上游整流裝置部和所述下游整流裝置部組合形成在所述外整流裝置和所述至少一個噴嘴部之間延伸的大致連續(xù)的外表面；并且(e)其中當所述至少一個噴嘴部處于展開位置時，所述上游整流裝置部和所述下游整流裝置部限定在其間大致向后延伸的狹長縫隙，所述狹長縫隙相對于所述發(fā)動機中線以第二角度傾斜。
2.如權利要求1所述的發(fā)動機艙總成，其中所述第一角度小于或等于大約20度，所述 第二角度小于或等于大約10度。
3.如權利要求1所述的發(fā)動機艙總成，其中所述第一角度小于或等于大約15度，所述 第二角度大致等于所述第一角度。
4.如權利要求1所述的發(fā)動機艙總成，其中所述第一角度與所述第二角度之差為大約 10度。
5.如權利要求1所述的發(fā)動機艙總成，其中所述上游整流裝置部包括大致平的下表 面，所述下游整流裝置部包括大致平的上表面，其中當處于展開位置時，所述狹長縫隙設置 在所述下表面和所述上表面之間。
6.如權利要求5所述的發(fā)動機艙總成，其中所述下表面和所述上表面大致互相平行。
7.如權利要求1所述的發(fā)動機艙總成，其中所述平動式可變截面風扇噴嘴包括第一噴 嘴部和第二噴嘴部，其中所述第一和第二噴嘴部大致互為鏡象。
8.如權利要求1所述的發(fā)動機艙總成，還包括將所述至少一個噴嘴部的所述至少一端 可移動地連接到所述前向發(fā)動機艙部的導引機構，并且其中當所述至少一個噴嘴部處于收 起位置時，所述上游整流裝置部和所述下游整流裝置部相結合，遮蓋所述導引機構的大部 分。
9.一種用于具有中線的渦輪風扇飛機發(fā)動機的發(fā)動機艙總成，所述發(fā)動機艙包括(a)固定前向發(fā)動機艙部；(b)推力換向器，其包括具有外整流裝置和后緣的可移動套筒，所述可移動套筒可移動 地設置在所述固定前向發(fā)動機艙部的后部，(b)包括兩個或兩個以上噴嘴部的平動式可變截面風扇噴嘴，每個噴嘴部具有相對的 第一端和第二端，以及相對于所述發(fā)動機中線以第一角度向外和向后傾斜的前緣，所述風 扇噴嘴在收起位置和一個或多個展開位置之間可選擇性移動，其中處于所述展開位置時， 在所述后緣和前緣之間形成上游旁通氣流出口 ；和(c)包括外整流裝置上的上游整流裝置部和至少一個噴嘴部的至少一端上的下游整流 裝置部的分離海貍尾式整流裝置；(d)其中當所述至少一個噴嘴部處于收起位置時，所述上游整流裝置部和所述下游整 流裝置部組合形成在所述外整流裝置和所述至少一個噴嘴部之間延伸的大致連續(xù)的外表 面；和(e)其中當所述至少一個噴嘴部處于展開位置時，所述上游整流裝置部和所述下游整 流裝置部限定在其間大致向后延伸的狹長縫隙，所述狹長縫隙相對于所述發(fā)動機中線以第 二角度傾斜。
10.如權利要求9所述的發(fā)動機艙總成，其中所述第一角度小于或等于大約20度，所述 第二角度小于或等于大約10度。
11.如權利要求9所述的發(fā)動機艙總成，其中所述第一角度大致等于所述第二角度。
12.如權利要求9所述的發(fā)動機艙總成，其中所述第一角度與所述第二角度之差為大 約10度。
13.如權利要求11所述的發(fā)動機艙總成，其中所述第一角度和所述第二角度均為大約 15度。
14.如權利要求9所述的發(fā)動機艙總成，其中所述平動式可變截面風扇噴嘴包括第一 噴嘴部和第二噴嘴部，且其中所述第一和第二噴嘴部大致互為鏡象。
15.如權利要求9所述的發(fā)動機艙總成，還包括將所述至少一個噴嘴部的所述至少一 端可移動地連接到所述前向發(fā)動機艙部的導引機構，并且其中當所述至少一個噴嘴部處于 收起位置時，所述上游整流裝置部和所述下游整流裝置部相結合，遮蓋所述導引機構的大 部分。
16.一種發(fā)動機艙總成，包括(a)具有外整流裝置和后緣的第一部分；(b)包括兩個或兩個以上噴嘴部的平動式可變截面風扇噴嘴，每個噴嘴部具有周向端 部和前緣，所述風扇噴嘴在收起位置和一個或多個展開位置之間可選擇性移動，其中處于 所述展開位置時，在所述后緣和前緣之間形成上游旁通氣流出口 ；和(c)包括外整流裝置上的上游整流裝置部和至少一個噴嘴部的至少一端上的下游整流 裝置部的分離整流裝置；(d)其中當所述至少一個噴嘴部處于收起位置時，所述上游整流裝置部和所述下游整 流裝置部組合形成在所述外整流裝置和所述至少一個噴嘴部之間延伸的大致連續(xù)的外表 面；并且(e)其中上游整流裝置部包括第一表面，下游整流裝置部包括第二表面，其中所述第一 表面與所述第二表面大致平行，其中當所述至少一個噴嘴部處于展開位置時，所述第一表 面和第二表面以重疊方式彼此相鄰，且其中當所述至少一個噴嘴部處于展開位置時，所述 第一表面和所述第二表面形成在其間大致向后延伸的縫隙。
17.如權利要求16所述的發(fā)動機艙總成，其中所述大致向后延伸的縫隙相對于發(fā)動機 艙總成的縱向中線以小于或等于大約10度的角度傾斜。
18.如權利要求16所述的發(fā)動機艙總成，其中所述大致向后延伸的縫隙以與一相鄰噴 嘴部的前緣的傾斜角度大致相等的角度傾斜。
19.一種發(fā)動機艙總成包括(a)具有外整流裝置和后緣的第一部分；(b)包括兩個或兩個以上噴嘴部的平動式可變截面風扇噴嘴，每個噴嘴部具有相對的 第一端和第二端和前緣，所述噴嘴部在收起位置和一個或多個展開位置之間可選擇性移 動，其中處于所述展開位置時，在所述后緣和前緣之間形成上游旁通氣流出口 ；(c)在所述收起位置和所述展開位置之間導引所述噴嘴部的裝置；和(d)用于防護所述導引所述噴嘴部的裝置受到氣流干擾的裝置。
20.如權利要求19所述的發(fā)動機艙總成，其中防護裝置包括分離整流裝置，分離整流 裝置包括位于第一部分上的上游整流裝置部，以及位于至少一個噴嘴部的至少一端上的下 游整流裝置部，其中當所述至少一個噴嘴部位于收起位置時，所述上游整流裝置和所述下 游整流裝置部組合形成在所述第一部分和所述至少一個噴嘴部之間延伸的大致連續(xù)的外 表面，并且其中當所述至少一個噴嘴部處于展開位置時，所述上游整流裝置部和所述下游 整流裝置部形成在其間大致向后延伸的縫隙。
21.如權利要求20所述的發(fā)動機艙總成，其中所述大致向后延伸的縫隙相對于發(fā)動機 艙的縱向中線以小于大約15度的角度傾斜。
全文摘要
一種發(fā)動機艙總成，包括具有外整流裝置和后緣的第一部分，以及平動式可變截面風扇噴嘴。該風扇噴嘴包括兩個或兩個以上噴嘴部，每個噴嘴部具有相對的第一端和第二端以及前緣。噴嘴部在收起位置和一個或多個展開位置之間可選擇性地移動。在展開位置時，在后緣和前緣之間構成上游旁通氣流出口。發(fā)動機艙總成還包括用于在收起位置和展開位置之間導引噴嘴部的導引機構。當噴嘴部處于收起位置時，分離海貍尾式整流裝置保護導引機構免受氣流干擾。
文檔編號F02K1/10GK101858277SQ20101015657
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權日2009年4月6日
發(fā)明者舜申·R·王 申請人:羅爾股份有限公司