专利名称：包括栅反推器的具有分离流的双流喷气引擎的副空气喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及旁路涡轮喷气发动机和形成其壳体的舱体的布置的领域，并考虑到飞机上的安装限制。更特别地，本发明的主题是具有分离流的旁路涡轮喷气发动机的冷流喷嘴，其中包括叶栅叶片反推器。
背景技术：
本发明尤其涉及包括上游风扇的旁路涡轮喷气发动机。上游和下游在本文献中被定义为与引擎中气体流方向相关。进入引擎的空气通过风扇压缩。内环形部分形成主流，并被引导到形成气体发生器的引擎部分的内部；来自风扇的空气的外环形部分形成旁路流；其沿引擎轴线被引直并使旁路流经过旁路。旁路流被排放到大气中，分离于主流直接排放或者在与主流混合之后排放。旁路流与主流之间的比率被称为旁路比，可能相当重要，这是因为它是对引擎比燃料消耗仅有影响的参数之一。高旁路比还相对于由引擎产生的噪声危 害提供益处。本发明涉及引擎，其中，作为壳体的舱体被布置而使得各流分离主流和旁路流以两个共轴的流独立地排放。主流在内，旁路流因而通过环形喷嘴排放，环形喷嘴在内通过气体发生器的整流部且在外通过环形帽元件形成。舱体的此帽元件可包括单一的环形部件或包括置于环中的多个部件，例如在置于机翼下安装方式的塔体附接部的两侧上的两个半环中。本发明更特别地涉及仅有分离流喷嘴的引擎，其中包括叶栅叶片类型的反推器。这种类型的反推器本是已知，在附图I和2中例示，取自本申请人的专利I. 004. 766中。这些图示意性显示出具有叶栅叶片反推器的冷流喷嘴的示例。反推器包括形成冷流喷嘴的舱体的下游帽元件7。其可向下游方向从收缩位置平移运动到反推位置，其在收缩位置当涡轮喷气发动机按照直接推进方式操作时形成环形冷流导管17的外壁。其被设定以例如通过附接到舱体上游部分6的缸4而运动。元件7向下游运动导致紧固到帽元件的多个副翼(flap)倾斜，这使导管17关断并使冷流沿径向方向转向。副翼12受控于连接棒14，连接棒14通过铰接部15而附接到通过气体发生器整流部形成的内壁16。在此反推位置，其露出径向通路，以使导管17设置为与外部通过舱体连通。径向通路在上游通过在舱体固定上游部分6上形成的偏离边缘9限定。冷流沿这些偏离边缘被引导。环扇区中的多个叶栅叶片8在冷流导管17的周边上在通路(passageway)上设置。叶栅叶片由环扇区中的鳍片81形成，其相对于引擎轴线沿径向取向并在其间布置通道以将穿过其间的流引导到外部，其中利用引擎上游的部件，从而形成反推器。环扇区鳍片沿引擎轴线而相互平行地设置，从而在与可平移运动的帽元件共轴的缸的一部分中形成叶栅叶片。当目的在于具有高旁路比并由此具有大风扇直径的引擎时，问题在于，将其安装在飞机上。当引擎屏息安装在飞机机翼下时，其常常悬挂在被紧固到机翼的塔体上。通常，通过将引擎设置为相对于机翼前缘而尽可能向上游远离，由于其舱体所致的大直径引擎的整体问题有所减轻。然而，其后部分仍然接近于机翼，其必须位于低于机翼的高度处。因此，必须考虑排出气体流的相互作用，尤其是在周边上的旁路流与机翼表面产生阻力。还必要的是，提供充分的场地清理，以使其在操纵过程中不具有接触。
发明内容
本发明的申请人将自身的目的设定为在飞机机翼下安装引擎，而不必牺牲引擎风扇直径。換言之，这涉及在考虑到由于从地面到飞机机翼的高度所规定的限制的情况下安装具有最大可能风扇直径的引擎。申请人:的具体目的在于，形成引擎舱体的后部分，使得其高度可减小。由于在后部的引擎总直径是冷流喷嘴的且更特别地是喷嘴外帽元件的直径，因而申请人将本身的目的设定为減少其竖直尺寸。根据本发明，这ー目的通过包含独立权利要求特征的具有分离流的旁路涡轮喷气 发动机的冷流喷嘴实现。半径意在是指在周边的所关注部位处的叶栅叶片与引擎的轴线之间的距离。通过沿方位角方向改变反推叶栅叶片的径向位置，可以使舱体整体(bulk)方位角改变，并由此使帽元件椭圆化或变形，以使其适应于其环境的整体限制。根据ー个具体实施例，所述叶栅叶片的半径在最小值与最大值之间变化，这两个值对应于沿径向穿过所述轴线且相互垂直的各平面。更特别地，所述两个平面中，一个是竖直的，另ー个是水平的。根据简单实施例，叶栅叶片的形状是椭圆形或大致椭圆形的。椭圆的长轴例如为水平的，但取决于引擎的环境，长轴可相对于水平方向傾斜。根据另ー特征，所述径向通路的上游边缘被称为偏离边缘，具有凸形弯曲形状，所述上游边缘的经过穿过所述轴线的径向平面的截面的长度沿所述帽元件的周边(,circumference)是恒疋的。根据前述实施例的变例，所述径向通路的上游边缘被称为偏离边缘，具有凸形弯曲形状，所述上游边缘的经过穿过所述轴线的径向平面的截面的长度沿所述帽元件的周边是变化的。这在反推器处于启用位置时提供一种对冷空气流动态调节的方式。根据另ー特征，所述叶栅叶片的沿轴向测量到的长度沿所述帽元件的周边是恒定的，或者所述叶栅叶片的沿轴向测量到的长度沿所述帽元件的周边是变化的。更具体地，至少ー个所述横向壁的所述横截面具有椭圆形状，尤其所述最小半径是竖直的。这是用于解决旁路流舱体后部分竖直体积问题的最佳地的解决方案。根据ー个特别的实施例，所述帽元件的下游边缘是圆形的。这ー实施例具有的优点是仅有内喷嘴的一部分变形或椭圆化，而不是排放区，这由此限制了与喷嘴椭圆化或变形相关联的空气动力学问题。
通过阅读以下參照附图的描述，本发明其他特征和优点将显见，各附图分别表现出图I是已知类型的叶栅叶片反推器在关闭位置时经过穿过相关联涡轮喷气发动机旋转轴线的平面的纵截面的示意性半视图；图2是图I中所示反推器的类似于图I所示截面的示意性半视图，其中反推器处于反向推进(thrust reversal)操作配置；图3是具有叶栅叶片反推器的涡轮喷气发动机的纵截面的示意图；图4是根据现有技术的反推器叶栅叶片沿引擎轴线的示意图；图5是根据本发明示例性实施例的反推器叶栅叶片沿引擎轴线的示意图；图6示意性显示喷嘴沿穿过所述轴线的各平面的两个截面的相对位置，其中一个平面是竖直平面而另一平面是水平平面；图7是根据本发明另一示例性实施例的反推器叶栅叶片沿引擎轴线的示意图；
图8是根据本发明又一示例性实施例的反推器叶栅叶片沿引擎轴线的示意图；图9示意性显示在另一实施例的情况下喷嘴沿穿过所述轴线的各平面的两个截面的相对位置，其中一个平面是竖直平面而另一平面是水平平面；图10示意性显示在又一实施例的情况下喷嘴沿穿过所述轴线的各平面的两个截面的相对位置，其中一个平面是竖直平面而另一平面是水平平面。
具体实施例方式如图3中可见，旁路涡轮喷气发动机具有分离流并具有前风扇，且包括在风扇壳体内的风扇转子2，风扇壳体自身封装在舱体中，舱体的形状适应于空气动力学要求。在风扇的下游，空气的一部分，即主流P，被引导到形成气体发生器的引擎的内部。这种主流P被压缩并进给于环形燃烧室5。燃烧气体在各涡轮级中膨胀以驱动风扇和压缩机转子。在下游，主流被排放到热气体的主排放喷嘴中。来自风扇的其余空气形成旁路空气流S，其导管与主流的导管是共轴的。旁路流沿引擎轴线XX通过引导叶片2’和中间壳体的臂被引直，并之后经由旁路流喷嘴被排放。舱体包括环形空气入口 3，其形成以进给于引擎，并附接到风扇壳体。风扇壳体通过固定舱体元件4封装，固定舱体元件4从风扇延伸到引直旁路空气流的叶片2’的下游。与此舱体固定部分4对准地，安装帽元件7，以形成具有气体发生器的整流部(fairing)的环形喷嘴。如前所述，当在降落时有必要通过相对于直接推进形成沿反向的推进以减少飞机速度时，帽元件7可平移运动以露出反推器叶栅叶片。在现有技术的喷嘴中，帽元件7和叶栅叶片8的将它们装容其中的组件形成围绕引擎轴线的回转容积。图4单独地示意性显示出叶栅叶片的沿机器轴线XX所见组件的外观。组件是圆形的。根据本发明，叶栅叶片的环形组件被改造而使得基于轴线XX测量到的半径当在帽元件的周边上运动时是非恒定的。在图5中显示出示例性实施例。叶栅叶片的组件被指示为叶栅叶片28，具有相对于轴线XX的在穿过轴线XX的竖直平面中的半径Rl和在穿过该轴线的水平平面中的半径R2，其中Rl < R2。叶栅叶片28的形状大致为椭圆形，具有大的水平轴线和小的竖直轴线。图6中显示出喷嘴相对于所述轴线在两个平面(分别为竖直平面和水平平面)的形状。为了简化目的并为了有助于理解，所有显示的内容是叶栅叶片28，帽元件27(具有其内壁27int和外壁27ext)的构形，以及在径向通路上游的用于使旁路流偏离的偏离边缘29。偏离边缘29具有凸形弯曲形状，并从上游平面29a延伸到叶栅叶片28的上游端。以实线所示对应于在水平平面中的轴向截面，以虚线所示对应于在竖直平面中的轴向截面。可见，限定旁路导管外壁的内壁27int不是围绕轴线的回转表面。此壁向平面29a的下游延伸，平面29a在图中由一点显示，形成偏离边缘的上游端。在此平面29a的上游，旁路导管的外壁在本发明中不涉及。这样，旁路流17’的导管在穿过偏离边缘上游端29a的横向平面上是轴对称的，然后沿向下游方向逐渐变形。气体发生器的限定旁路流17’导管内壁的整流部16是回转表面，其具有圆形截面。 在舱体的外壁处，帽元件27的外部分27ext比帽元件的内部分27int在更大长度上在纵向竖直平面中具有更小的半径。对于在这种情况下的目的是机翼下安装的应用中，这减少了旁路流喷嘴部分中的舱体的竖直体积。所示实施例不是仅有的一种可行实施例；许多变例是可行的，以适应于与引擎所安装环境相关联的要求。图7显示出标记为28’的反推器叶栅叶片的椭圆化变例，其中长轴AA相对于水平方向倾斜45°。图8显示出另一可行的非限制性变例。叶栅叶片28”具有一个椭圆形部分和另一个具有翼板(flap)的部分。其他变例也是可行的，涉及叶栅叶片的长度、或偏离边缘的长度和高度、或喷嘴在旁路流排放平面中的形状、或这些参数的组合。这样，图9显示出一种变例，其中帽元件127在以虚线显示的纵向竖直平面中且相应地在以实线显示的水平平面中可见，具有内壁127int和外壁127ext，且内壁127int和外壁127ext在偏离边缘129的上游端129a与排放平面127f之间变化。此变例具有的特别特征在于，在排放平面中喷嘴127f的外壁的圆形形状。可见到叶栅叶片128具有的半径在竖直平面与水平平面之间变化。图10显示出结合三种特征的喷嘴形状的另一变例。叶栅叶片228不仅相对于轴线XX的半径变化，而且长度也变化。其在水平平面(以实线显示)中的长度I大于其在竖直平面(以虚线显示)中的长度。另一方面，偏离边缘229的从其上游端229a测量到的长度是恒定的，如在图中可见，所述长度在竖直平面和在水平平面中是相等的。在排放平面中，喷嘴的外壁227f是圆形的。本发明不限于所述实施例，其涵盖在本领域技术人员理解范围内的所有变例。
权利要求
1.一种具有分离流的旁路涡轮喷气发动机的冷流喷嘴，包括环形的帽元件(27，127，227)，其能够在使所述引擎进行直接推进操作的上游收缩位置与下游伸张位置之间沿轴向平移运动；和叶栅叶片反推器(28，128，228)，该叶栅叶片反推器采用与所述帽元件共轴的圆柱形环扇区的形式，并包括沿径向的鳍片，且沿轴向分开，以在它们之间布置出径向引导通路，所述帽元件在所述下游伸展位置时使得通过所述反推器叶栅叶片的所述径向通路畅通，其特征在于， a.形成所述叶栅叶片(28，128，228)的所述环扇区的半径沿着所述帽元件(27，127，227)的周边是非恒定的，而且 b.所述环形的帽元件(27，127，227)包括限定所述冷流导管的周边的内壁(27int，127int，227int)，和舱体的壳体的外壁(27ext，127ext，227ext)，至少一种所述壁的横截面的半径是非恒定的，当沿所述帽元件的周边移动时，所述截面形成在所述帽元件的上游边缘与其下游边缘之间。
2.如前述权利要求所述的喷嘴，其中， 所述叶栅叶片(28)的半径在最小值与最大值之间变化，这两个值对应于沿径向穿过所述轴线且相互垂直的各平面。
3.如前述权利要求所述的喷嘴，其中， 所述两个平面中，一个是竖直的，另一个是水平的。
4.如前述权利要求之一所述的喷嘴，其中， 所述径向通路的上游边缘被称为偏离边缘(229)，具有凸形弯曲形状，所述上游边缘的经过穿过所述轴线的径向平面的截面的长度沿所述帽元件的周边是恒定的。
5.如权利要求I至3之一所述的喷嘴，其中， 所述径向通路的上游边缘被称为偏离边缘(29，129)，具有凸形弯曲形状，所述上游边缘的经过穿过所述轴线的径向平面的截面的长度沿所述帽元件的周边是变化的。
6.如前述权利要求之一所述的喷嘴，其中， 所述叶栅叶片(28，228)的沿轴向测量到的长度沿所述帽元件的周边是恒定的。
7.如权利要求I至5之一所述的喷嘴，其中， 所述叶栅叶片(128)的沿轴向测量到的长度沿所述帽元件的周边是变化的。
8.如前述权利要求所述的喷嘴，其中， 所述横截面具有椭圆形状，特别地所述横截面的最小半径是竖直的。
9.如权利要求8所述的喷嘴，其中， 所述帽元件的下游边缘(127f，227f)是圆形的。
全文摘要
本发明涉及一种具有分离流的双流喷气引擎的副空气喷嘴，包括环形的罩元件(27，127，227)，其能够在允许所述引擎进行直接推进操作的上游收缩位置与下游伸张位置之间沿轴向平移运动；和栅反推器(28，128，228)，其采用与所述罩元件共轴的圆柱形环扇区的形式，并包括具有沿径向设定的叶片，且沿轴向分开，以在其间提供径向引导通路，所述罩元件在所述下游伸展位置时打开通过所述反推器栅的所述径向引导通路，所述喷嘴的特征在于，形成所述栅(28，128，228)的所述环扇区的半径沿着所述罩元件(27，127，227)的周边是非恒定的，而且所述环形的罩元件(27，127，227)包括限定所述副空气流的周边的内壁(27int，127int，227int)，和装容舱体的外壁(27ext，127ext，227ext)，至少一种所述壁的横切面的半径是非恒定的，当沿所述罩元件的周边移动时，所述切面形成在所述罩元件的上游边缘与其下游边缘之间。
文档编号F02K1/72GK102753808SQ201180008787
公开日2012年10月24日 申请日期2011年2月4日 优先权日2010年2月8日
发明者吉恩·博涂施, 斯特凡·本西鲁姆 申请人:斯奈克玛