本發(fā)明屬于航空發(fā)動機控制領域，具體涉及一種自反饋變循環(huán)發(fā)動機循環(huán)模式轉換機構。

背景技術：

現代航空發(fā)動機應用最廣泛的循環(huán)狀態(tài)為渦噴循環(huán)和渦扇循環(huán)。渦噴循環(huán)具有較高的單位推力，可完成持續(xù)高馬赫數飛行；渦扇循環(huán)耗油率低，航程長。單/雙涵道變循環(huán)發(fā)動機(VCE)能實現在同一臺發(fā)動機上切換渦噴循環(huán)和渦扇循環(huán)模式，兼具亞聲速巡航低耗油率和超聲速巡航高推力的優(yōu)越性能，能更好的適用于飛行的混合任務，是航空發(fā)動機的發(fā)展方向之一。通過動力裝置、調節(jié)機構控制模式轉換活門開/關的為被動控制式變循環(huán)發(fā)動機。動力裝置、調節(jié)機構、模式轉換活門組成的模式轉換系統(tǒng)除通過模式轉換活門的開/關實現渦噴循環(huán)/渦扇循環(huán)的模式切換，還需滿足密封性要求。周向一圈活門必須短時間、同步被驅動到新的循環(huán)模式，減少氣流損失。整個模式轉換系統(tǒng)涉及的零組件結構復雜、數量較多，任何一個零件或者裝配關系的失效可能導致單片或多片活門轉換失效，造成大量氣流泄露，影響發(fā)動機的使用性能和使用安全。

為此，需要提供一種有效的機制，避免因為活門轉換失效而造成氣流泄露的事故，例如，可以提供一種監(jiān)控機構，用于監(jiān)控模式轉換活門的轉換程度。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種自反饋變循環(huán)發(fā)動機循環(huán)模式轉換機構，模式轉換活門在轉換過程中，實時反饋每個模式轉換活門轉換角度信息，主動實現對復雜調節(jié)件的狀態(tài)監(jiān)控。

本發(fā)明自反饋變循環(huán)發(fā)動機循環(huán)模式轉換機構，控制由外環(huán)與分流環(huán)之間的通道開關,并能將開關打開或關閉程度實時反饋,主要包括壓力傳感元件、彈簧、連桿、模式轉換活門以及驅動機構，其中，所述模式轉換活門包括第一鉸接點以及第二鉸接點，所述模式轉換活門通過所述第一鉸接點鉸接于所述外環(huán)上，通過所述第二鉸接點鉸接于所述驅動機構上，并由所述驅動機構驅動所述模式轉換活門繞所述第一鉸接點轉動，當所述模式轉換活門轉動時，所述模式轉換活門的靠近第二鉸接點的端部能夠在外環(huán)與分流環(huán)之間運動，所述模式轉換活門的靠近第一鉸接點的端部滑動連接所述連桿，連桿通過所述彈簧連接所述壓力傳感元件。

本發(fā)明模式轉換活門通過驅動機構驅動，從而使得一個端點能夠在外環(huán)與分流環(huán)之間運動，即控制該通道的開/閉，而模式轉換活門的另一個端點作為從動點，隨第一個端點的運動而運動，將該另一個端點的運動轉換為壓縮彈簧的力，再將設置在彈簧端部的壓力傳感元件輸出壓縮力大小，該壓縮力與上述第一個端點的運動程度相互關聯，即與模式轉換活門轉動角度相互關聯，從而達到實時反饋每個模式轉換活門轉換角度信息的目的。

優(yōu)選的是，所述驅動機構包括調節(jié)機構、作動筒活塞、作動筒筒體，所述調節(jié)機構的一端通過所述第二鉸接點鉸接所述模式轉換活門，另一端連接所述作動筒活塞。

優(yōu)選的是，所述外環(huán)內壁上設置有供連桿運動的第一軌道，所述連桿上設置有供所述模式轉換活門端部運動的第二軌道，所述第一軌道與所述第二軌道的軌道方向相互垂直，所述彈簧沿所述第一軌道伸縮。

優(yōu)選的是，還包括監(jiān)控機構，所述監(jiān)控機構用于反映所述壓力傳感元件輸出的壓力值與所述模式轉換活門旋轉角度之間的關系。

優(yōu)選的是，還包括自動控制機構，所述自動控制機構接收所述壓力傳感元件的壓力值輸入信息，并結合設定的壓力值與轉換活門角度之間的關系，向所述驅動機構輸出驅動指令。

本發(fā)明的關鍵點在于：

1、在模式轉換活門非流道端設置壓力傳感元件；

2、通過設置的壓力傳感元件監(jiān)控每個模式轉換活門轉換角度信息；

3、通過監(jiān)控的角度信息定位故障模式轉換活門和相應的調節(jié)機構。

本發(fā)明通過壓力傳感元件將每個模式轉換活門的轉換角度信息輸出為壓力變化曲線信息，使模式轉換系統(tǒng)具備自我狀態(tài)監(jiān)控、自我故障快速診斷的功能。

附圖說明

圖1為按照本發(fā)明自反饋變循環(huán)發(fā)動機循環(huán)模式轉換機構的一優(yōu)選實施例的雙涵道狀態(tài)示意圖。

圖2為按照本發(fā)明自反饋變循環(huán)發(fā)動機循環(huán)模式轉換機構的一優(yōu)選實施例的單涵道狀態(tài)示意圖。

其中，1為壓力傳感元件，2為彈簧，3為連桿，4為模式轉換活門，5為外環(huán)，6為調節(jié)機構，7為作動筒活塞，8為作動筒筒體，9為分流環(huán)；

41為第一鉸接點，42為第二鉸接點，43為第一端，44為第二端。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。

本發(fā)明提出了一種自反饋變循環(huán)發(fā)動機循環(huán)模式轉換機構，模式轉換活門在轉換過程中，實時反饋每個模式轉換活門轉換角度信息，主動實現對復雜調節(jié)件的狀態(tài)監(jiān)控。

本實施例中，變循環(huán)發(fā)動機兩種循環(huán)模式分別以單雙涵道狀態(tài)來表示，如圖1所述，由外環(huán)5與分流環(huán)9之間形成的通道打開表示發(fā)動機處于雙涵道狀態(tài)，如圖2所述，由外環(huán)5與分流環(huán)9之間形成的通道關閉表示發(fā)動機處于單2涵道狀態(tài)。需要說明的是，本實施例圖1及圖2示意的為單個轉換機構，變循環(huán)發(fā)動機的整個模式轉換系統(tǒng)由多個該轉換機構周向排列形成。

參考圖1，本發(fā)明自反饋變循環(huán)發(fā)動機循環(huán)模式轉換機構，主要包括壓力傳感元件1、彈簧2、連桿3、模式轉換活門4以及驅動機構，其中，所述模式轉換活門4包括第一鉸接點41以及第二鉸接點42，所述模式轉換活門4通過所述第一鉸接點41鉸接于外環(huán)5上，通過所述第二鉸接點42鉸接于所述驅動機構上，并由所述驅動機構驅動所述模式轉換活門4繞所述第一鉸接點41轉動，當所述模式轉換活門4轉動時，所述模式轉換活門的靠近第二鉸接點42的端部能夠在外環(huán)與分流環(huán)之間運動，所述模式轉換活門4的靠近第一鉸接點41的端部滑動連接所述連桿3，連桿3通過所述彈簧2連接所述壓力傳感元件1。

本發(fā)明模式轉換活門通過驅動機構驅動，從而使得一個端點能夠在外環(huán)5與分流環(huán)9之間運動，即控制該通道的開/閉，而模式轉換活門的另一個端點作為從動點，隨第一個端點的運動而運動，將該另一個端點的運動轉換為壓縮彈簧的力，再將設置在彈簧端部的壓力傳感元件輸出壓縮力大小，該壓縮力與上述第一個端點的運動程度相互關聯，即與模式轉換活門轉動角度相互關聯，從而達到實時反饋每個模式轉換活門轉換角度信息的目的。

需要說明的是，上述靠近第一鉸接點的端點是指該端點相對于第二鉸接點，其距離第一鉸接點更近，同理，上述靠近第二鉸接點的端點是指該端點相對于第一鉸接點，其距離第二鉸接點更近，而非該鉸接點距離某一端點更近。

具體的，由圖1至圖2，模式轉換活門4的第二鉸接點42受力，由于第一鉸接點41鉸接在外環(huán)5上，所以靠近第二鉸接點42的第一端43沿圓弧方向B運動，在驅動機構推動下，第一端43由圖1中所在的接觸外環(huán)的位置移動至圖2中所在的接觸分流環(huán)9的位置，此時，靠近第一鉸接點41的第二端44沿圓弧方向B做與第一端43相反方向的運動，將該第一端43的運動作為驅動力，驅動彈簧壓縮，再通過壓力傳感元件1將彈簧的壓縮量進行輸出，即可得到第一端43的運動程度，從而實現本發(fā)明監(jiān)控該通道是否故障或者是否順利/完全打開/關閉的目的。

可以理解的是，所述驅動機構一般為液壓驅動，包括調節(jié)機構6、作動筒活塞7、作動筒筒體8，所述調節(jié)機構6即為連接第二鉸接點與作動筒的連接件，其一端通過所述第二鉸接點鉸接所述模式轉換活門，另一端連接所述作動筒活塞。驅動機構是為了方便理解本發(fā)明的思想，也可以是電驅動，不應作為本發(fā)明的限制.

需要說明的是，調節(jié)機構6一般鉸接在作動筒活塞7的端部，參考圖1，由外環(huán)5提供的容納驅動機構的空間較小，一般不能容納所述作動機構，為此，作動筒筒體8設置在外環(huán)5外部，與其連接的作動筒活塞7穿進容納空間內，且作動筒筒體8固定在某一位置，使得作動筒活塞7沿直線方向運動，而第二鉸接點42做圓弧運動，此時，為保證調節(jié)機構6能夠拉動或推動模式轉換活門4，調節(jié)機構6應當與作動筒活塞7鉸接才可實現該功能。

上述將作動筒活塞的直線運動通過鉸接方式轉換為第二鉸接點42的圓弧運動，類似的，本實施例將第二端44的圓弧運動轉換為直線運動才能更好的壓縮彈簧，為此，所述外環(huán)5的容納空間內壁上設置有供連桿3運動的第一軌道，所述連桿3上設置有供所述模式轉換活門端部運動的第二軌道，所述第一軌道與所述第二軌道的軌道方向相互垂直，所述彈簧沿所述第一軌道伸縮。

具體的，參考圖1，第一軌道沿A方向，第二軌道沿與A方向垂直的方向，例如將連桿3沿桿長方向設置的長圓形通孔作為第二軌道，模式轉換活門4的第二端44上設置有銷子，銷子被限制在沿第二軌道內運動，從而使連桿3沿A方向限定的第一軌道運動。

需要說明的是，本實施例中，彈簧2始終處于壓縮狀態(tài)，模式轉換活門4由圖1至圖2所示的變化過程中，壓力傳感元件1所受的彈簧壓力不斷變化，其任一輸出值必然對應模式轉換活門4轉動角度值，壓力值可以通過輸出至監(jiān)控機構，通過監(jiān)控機構來反映模式轉換活門的開/關程度。

本實施例中，自反饋變循環(huán)發(fā)動機循環(huán)模式轉換機構還可以包括自動控制機構，所述自動控制機構接收所述壓力傳感元件的壓力值輸入信息，并結合設定的壓力值與轉換活門角度之間的關系，向所述驅動機構輸出驅動指令。上述設置的自動控制機構可以是FPGA板，例如在全權限數字發(fā)動機設計領域中將該控制程序集成在FPGA板上。

進一步需要說明的是，本實施例中上述容納空間是指為容納本自反饋變循環(huán)發(fā)動機循環(huán)模式轉換機構而單獨設計的空間，該空間為封閉空間，盡量保證設置在其內的彈簧、連桿、壓力傳感元件不影響流道內的氣流流場，也保證彈簧、連桿、壓力傳感元件不受氣流沖擊影響反饋結果，保證反饋的信息能夠正確反映模式轉換活門的角度變化值。

本發(fā)明通過壓力傳感元件將每個模式轉換活門的轉換角度信息輸出為壓力變化曲線信息，使模式轉換系統(tǒng)具備自我狀態(tài)監(jiān)控、自我故障快速診斷的功能。

最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。