专利名称：可转换的喷射冷却喷嘴的制作方法
背景技术：
发明领域本发明总的来说涉及冷却气体涡轮发动机的排气喷嘴，更具体说涉及的是用于喷嘴挡板和/或密封件上的一种可转换的喷射冷却机构。
背景技术：
的讨论热喷嘴都会放射出红外射线(IR)，这对于军用作战飞机是很不希望的。汇聚与发散的挡板和密封件都会限制热的排气流，而常常被用来装备可改变咽喉截面积和出口截面积的喷嘴。这些气流限制元件变热，因而这些发散挡板和密封件就会产生一种不希望的发动机和飞机的红外线的目标特征信号。从气体涡轮发动机辐射出的红外线惯常是采用对发动机的热金属结构进行屏蔽和冷却的方法来抑制的。为了结构的原因喷嘴也可能需要冷却或利用冷却。冷却气体通常是从气体涡轮发动机的风扇部分或压缩机部分取出，根据燃料和功率消耗来看这是较为昂贵的。使用冷却空气喷射的喷嘴，如象在某些通用电器公司的J79型发动机上所使用的那种类型，就使用了槽型的喷射器来从大气中引入环境冷却空气来补充发动机供给的冷却空气，以便减少使用较为昂贵的发动机空气。这样的喷射喷嘴为可变咽喉的喷嘴提供了足够的冷却，但并不容易适应冷却推力定向的喷嘴，如象轴对称的定向排气喷嘴，这种喷嘴具有两个自由度(DOF)的枢转挡板和密封件。名称为“轴对称的定向排气喷嘴的热屏蔽”的美国专利申请8/072,678号公开了一种轴对称的定向排气喷嘴的屏蔽机构和喷嘴冷却机构，它能有效地冷却喷嘴和屏蔽它的红外辐射。
一种类型的惯常气体涡轮发动机的排气喷嘴包括主要的和辅助的排气挡板，安装它们是为了形成一可变面积的汇聚-发散排气喷嘴。这排气喷嘴一般都是轴对称的，或环形的，排气气流受主要的或汇聚的挡板和辅助的或发散的挡板所限制，这两种挡板各自彼此相邻地放置在圆周上。
例如，为了构成一个从咽喉下游延伸出的发散喷嘴，这发散挡板具有一个构成最小流通面积的咽喉(throat)的前端和一个构成较大流通面积的后端。这发散挡板是可变的，这意味着当使这些发散挡板从一较小半径的位置移向较大半径位置时，发散挡板之间的间隔必定增大。因此，在相邻发散挡板之间，应适当地适当惯常的排气嘴的密封件，以限制排气流和防止排气流在发散挡板之间的泄漏。
一个先进的轴对称的喷嘴-AVEN喷嘴，已被Hauer开发出来，并以名称“轴对称定向排气嘴”获得专利，其专利号为4,994,660，那项专利转让给本申请的受让人，这里引用结合在本发明中。一个轴对称的定向喷嘴装备有一种使轴对称的汇聚/发散喷嘴的推力定向的机构，这可通过使喷嘴的发散或发散挡板万向地不对称转动来实现，或者换句话说，相对于未经定向的喷嘴的中心线朝径向和切向枢转该发散挡板来实现。
定向喷嘴，特别是Hauer的文献中公开的轴对称的定向排气喷嘴就装备有可定位的发散挡板。这些发散挡板不仅可相对于排气喷嘴的纵向中心线对称地定位，而且还可相对于该中心线非对称地定位，以便获得纵摇和偏航定向。一个示范性的推力定向喷嘴利用了三个定向致动器使一定向环移动和倾斜，这个环随后又迫使发散挡板处于预定的位置上。这定向环的倾斜角和倾斜方向就分别确定了喷嘴的定向角和定向方向。定向环的轴向移动可确定在给定咽喉面积(通常叫做A8)下的出口面积(通常叫做A9)。
对于轴对称的喷嘴来说，将挡板和相邻密封件锁定到位是很困难的，这是因为在推力定向的喷嘴非对称运作期间挡板和密封件之间偏斜度会发生变化。相对于喷嘴的中心线来说，必须在径向和圆周上锁紧，以避免这些挡板与紧邻的挡板的密封件脱开羽毛覆盖式关系。在密封口和挡板之间的径向锁紧机构被公开在名为“定向排气嘴的密封和挡板的锁紧装置”的美国专利第5,269,467号中，而且它是为抵消反向的排气压力而开发的。当在密封口和挡板的径向外表面(the radially outersurface)上存在的压力比径向内表面的压力大时，就会出现这种反向的排气压力。
现代的多用途飞机使用了如象GE F110型的发动机，为了满足运作要求这种发动机都带有汇聚/发散喷嘴。在串行流动关系中，汇聚/发散喷嘴具有一个汇聚部分，一个咽喉部分，和一个发散部分。从特性上看，这些喷嘴在喷嘴咽喉和喷嘴出口都使用了可变面积的机构。这就提供了一种手段来保持理想的出口与咽喉的面积比率，这既而又能对喷嘴的运作进行有效的控制。对喷嘴的运作加以设计以便提供一个对于发动机的设计周期而言是最佳化的喷嘴的出口面积/咽喉面积(即A9/A8)的比率规划，而且理想地来说这种程序在亚声速和超高声速条件上都应该提供有效的控制。这些类型的喷嘴常常使用气压和液压致动器来提供这种可变操作。通常，这出口和咽喉面积在是这样相互机械藕合的，使得能产生一个是喷嘴咽喉面积(A8)的函数的面积比率(A9/A8)程序。这面积比率程序通常是预先确定，以便在整个很宽的发动机条件范围上都能使发动机高效运行，但是在一些具体的发动机条件上，最佳性能通常会有些降低，以便在整个发动机运作范围上都能提供足够的效能。推力定向喷嘴通常都具有独立控制喷嘴出口面积和咽喉面积的能力，这使得发动机能在整个发动机运作条件范围上达到较高水平的性能。独立的咽喉和出口面积控制的额外好处是，能够使喷嘴发散系统在超出它的最佳性能的面积比率之外过渡胀开，以产生小于环境压力的发散系统的静壁压力，由此将低温环境的空气吸入喷嘴，并在喷嘴中用来冷却该发散系统的零部件。象对于所有环境条件一样，环境压力涉及飞机外面的自由气流的条件。环境条件还可存在于非受压的喷嘴仓，也就是围绕汇聚和发散挡板的区域内，此区域处于外挡板或者是围绕喷嘴挡板的发动机壳或其它壳罩内侧。
作战飞机的成功飞行，部分取决于该飞机在飞行期间保持不受各种地面和空中武器系统，如地面和空中发射的导弹，的敏感测器检测的能力。发动机排出的气体和直接同热气体接触的热的金属涡轮部件与热的金属壁的高温都可使该发动机辐射出很强的红外射线。从事战斗的军用飞机都容易受到使用很先进的红外敏感测器的防空导弹的攻击。
设计了很多的装置来减少气体涡轮发动机的红外辐射。每种类型的设计都尽力提供一种能得到有效的红外(IR)抑制器的空气动力学，热传导和几何结构的组合，这种抑制器应具有最小的重量和对涡轮发动机功率的影响。这些几何结构之一在环形导槽中采用了一个同心的中心体。这种抑制器的几何结构被叫做塞头(plug)或中心体抑制器，而且被美国专利4,214,441，4,044,555，3,970,252等用作范例。利用在挡板的热排气路径一侧上方的冷却空气冷却挡板的设计也在好几个专利中被提出，如美国专利4,544,098就是其中之一。这些空心的中心体塞头抑制器和挡板的冷却设计耗费贵重的风扇和压缩空气及发动机功率，因而导致发动机效率和作战半径的减小。
需要一种能使飞机的气体涡轮发动机排气喷嘴在喷射模式和非喷射模式之间进行转换的装置，喷射模式是冷却喷嘴冷却发散部分的内部热表面，从而抑制在进行第一种战斗任务期间的红外辐射的目标特征信号，而非喷射模式则可在第二种战斗任务期间提供最佳的发动机和飞机特性。
发明概述简要地说，根据本发明的一个方面来看，一种装置用来选择性地冷却纵向伸展并在圆周上毗连的限制排气流的发散元件，它能将热的排气流流径限制在一个飞机的气体涡轮发动机的排气喷嘴内，并还使这些挡板和密封件在轴对称的定向喷嘴中具有绕枢轴转动的能力。这种装置至少包括一个排气流限制元件(通常叫做挡板和密封件)的毗连的前部和后部，这毗连的前部和后部分别具有前内热表面和后内热表面，和一个固定装置，用来在至少两个位置中的一个上将后部分固定在前部分上。这两个位置的第一个将这前后两部分隔开，在这前后两部分间形成一间隙，这就使得冷却空气能流到后部的内热表面上；这两位置的第二个可使这两部分相互紧贴，以便阻止冷却空气流到后部的内热表面上。本发明的一个较特别的实施例在这固定装置上安置了一个挡板的销式铰链，该装置包括一个固定在后部的第一后部轴套筒并具有至少两个后部轴套筒凸缘，一个固定在前部的第一前部轴套筒并具有至少两个前部轴套筒凸缘，而且这些后部和前部套筒凸缘是交指形的并具有可对准的孔，一个可拆卸的第一铰链销就穿过并安置于其中，在孔中这可拆卸的铰链销基本与该后部的内热表面垂直。一个枢转接头将前面部分连接到该喷嘴的咽喉上并至少具有一个转动轴，这个转动轴对于上述第一铰链销而言是横放的，而且可以是把一第二后轴套筒固定到前面部分上的第二销式铰链，这第二销式铰链还把一第二前轴套筒固定到在咽喉处的限制排气流的汇聚元件的后端上，其中汇聚元件把排出的热气流径限制在飞机的气体涡轮发动机的排气嘴的汇聚部分。一个第二铰链销穿过在这第二后部轴套筒和前部轴套筒上的一些孔并安置在其中。
本发明的这个示范实施例提供了一种装置，用来有选择地冷却纵向延伸并在圆周上交替毗连的发散挡板和密封件，这挡板和密封件将热的排气流径限制在飞机气体涡轮发动机的排气喷嘴的发散部分。在这个喷嘴中汇聚的和发散的元件就是汇聚和发散挡板和密封件，它们构成在汇聚和发散元件之间的咽喉。另一个实施例提供了一个锁紧装置，用来在这发散挡板和密封件之间进行固定，它包括一些将其横向伸展的通道壁固定在挡板上的沟槽和一些由密封件支撑并可移动地安置于这沟道内的锁紧凸缘，以及一个定位装置，以便在一相应的沟槽内相对于它的相应挡板给这锁紧凸缘提供两个运动自由度。这定位装置可包括一个可枢转的杆，它具有反向安置的第一和第二枢转臂和在其远端的相应的第一和第二凸缘端部，每个凸缘端部都支撑着在沟槽之一中的一个锁紧凸缘，这可绕枢轴转动的杆枢转地支撑于这两臂与密封件上的一支住的交点上。
本发明的优点本发明具有一些超过现行喷嘴设计的优点，它具有快速改变飞机的发动机排气喷嘴构形的能力，这种改变可把红外目标特征信号减小到能获得更好的战斗性能的水平，这样就能使一架飞机执行两种明显不同类型的战斗任务。由于一种类型的飞机能完成较大范围的任务，因而就具有价格上的优点。本发明的另一优点是硬件安装到已有的喷嘴的通用性，这使得为改造发动机按照本发明设计喷嘴比现行技术设计AVEN喷嘴容易和价廉。本发明还提供了一些用来容纳喷嘴的喷射器的铰接头(joint)(为了用一个轴对称的喷嘴来进行推力导向是必须的)，这种喷射器显著增加了发散挡板和密封件的寿命。上述喷嘴工作效率比先前的AVEN喷嘴更高，这是因为不在径向平面内的旋转是在咽喉的后部完成的因而避免了气流的变形或避免了对咽喉工作的影响，这对于咽喉的工作是很重要的。这还使这咽喉的运作更可预知，这就使得飞机和发动机的设计人员能较自由地把更强的攻击能力设计进这发动机和飞机中。
附图简介被认为是本发明特征的新奇特点已在权利要求书中作了阐述和划分。对本发明连同它的另一些目的和优点结合下述附图作更具体的描述。
图1是一个轴对称的定向排气喷嘴的透视图，它示出了一个根据本发明的一个实施例中所用的喷射器冷却装置。
图2是图1所画的定向排气喷嘴中的喷射器冷却装置的放大视图。
图3是按照图1所画的本发明实施例的喷射器模式构造的挡板的一部分的立视图。
图4是按照图1所画的本发明实施例的非喷射器模式构造的挡板的一部分的立视图。
图5是按照图1所画的本发明实施例的喷射器模式构造的挡板的一部分的立视图。
图6是按照图1所画的本发明实施例的非喷射器模式构造的挡板的一部分的立视图。
发明详述本发明的一实施例，作为飞机气体涡轮发动机(没有全部画出)排气部分10中的轴对称推力定向喷嘴14的一个喷嘴冷却系统，示于图1之中，这冷却系统一般画在标号2处。这个喷嘴冷却系统2具有一转换机构来使冷却空气流过发散挡板54和密封件55的纵向延伸的内部热表面S，以便使喷嘴14的发散部分冷却以抑制红外辐射。上述发散挡板54和密封件55将热的排气流4束缚和限制在喷嘴14的发散部分48中。冷却空气是从发动机的喷嘴壁洞6吸入，这喷嘴壁洞处在比热表面S冷得多的近似周围环境的条件下。按串行流关系看，排气部分10包括一个具有固定面积的通道(fixed area duct)或发动机壳11，一个沿径向向外隔开的后燃室衬套12，以及汇聚/发散型轴对称推力定向喷嘴14。
仍然参看图1，按串行流关系看，喷嘴14包括一汇聚部分34，一个可变面积的咽喉40，以及上述的发散部分48。这汇聚部分34包括许多围绕中心线8沿圆周安置的主要(primary)或汇聚挡板50，交搭的主要或汇聚密封件51放置在挡板之间并与圆周方向上毗连的汇聚挡板50的径向朝内的表面密封啮合。每一个汇聚挡板50都是可绕枢转动地把前端用第一铰接接头或u形接头(clevis)52连接到壳11上。发散挡板54前端53呈喷嘴销式铰链(pin hinge)56形式的用一个转动自由度(DOF)的第一连接件枢转地连接到汇聚挡板50的后端188上，这销式铰链一般安装在喷嘴14上与咽喉40相同的轴向位置。发散挡板一般是围绕发动机的中心线8安置在圆周方向上，交搭的发散密封件55则安置在这些挡板之间并与这些在圆周上的毗连的发散挡板54沿径向朝内的表面密封啮合。将这些密封件55设计成能在喷嘴工作期间对发散挡板54进行密封，这时喷嘴的压力，即挡板和密封件的径向内部的压力通常都比喷嘴外面的压力，常常是周围的空气或喷嘴仓的压力大。上述咽喉40有相关联，惯常将这咽喉面积标示为A8，而在喷嘴的出口44一般是在发散挡板的端部并具有一与这有关的出口面积，标示为A9。
在图2中更详细示出了这个布置，它可用来将发散挡板54和密封件55分别固定到汇聚挡板50和密封件51上，以便有选择地提供轴对称推力导向。这喷嘴销式铰链56使发散挡板54能相对于图1中的发动机的中心线8绕铰接轴180朝径向转动。这喷嘴销式铰链56具有一固定在发散挡板54的前部49F上的多凸缘的后部轴套筒182和一固定在处于咽喉40位置的汇聚挡板50的后端188上的多凸缘前部轴套筒184。这多凸缘的后部轴套筒182和多凸缘前部轴套筒184具有交指形的多重凸缘189，在这些凸缘上面还有可对准的孔187而且一个可拆卸的前铰链销(hinge pin)183就插入这些孔中。这就提供了一个枢轴式的接头，它把该发散挡板54的前部49F连接到喷嘴14的较为固定的咽喉40上。
在图2中还示出了一种提供发散挡板和密封件的喷射薄膜冷却的转换或选择机构。这些发散挡板54和密封件55都各自分成轴向毗连的前部49F和后部49A，而且有相应的前部内面的热表面和后部内面的热表面47F和47A。该后部49A是通过一固定机构固定在前部49F上，这种固定机构使后部相对于前部来说能固定在至少两个位置之一上。这两位置的第一个是将这两部分分开以形成一间隙106，在这两部分间具有一环径D，这使冷却空气102能在内部的热表面47A上流过，这两个位置的第二个将这两部分紧贴在一起使得冷却空气102基本上不能流过后部的内部的热表面。间隙106基本上在前后部分49F和49A的重叠端部107之间形成一个环绕喷嘴14的环形槽口。这槽口有助于将冷却空气保持在后部的内热表面47A上，进一步改善喷射模式的冷却，特别是适于减小IR目标信号特征。这就可能使喷嘴或者处于间隙打开的喷射冷却模式或者处于间隙基本关闭的非喷射冷却模式。这两种模式之间的改变是相当简单的，在战斗状态下现场就能完成。
发散密封件55与汇聚密封件51的圆周找正是通过一个一般画在160处的轴向找正机构来实现的，该找正机构包括一细长销柱162，它从汇聚密封件背面161向外伸出并垂直于该背面，而且还插在一较宽的一般沿轴向是细长的槽口164中，这槽口是开设在一附着于发散密封件55的曲边172的一个找正突耳168上。该曲边172覆盖着汇聚密封件51并提供与该汇聚密封件的接触密封，而同时仍然允许它沿径向枢转和沿圆周方向一定程度滑动，以便容许喷嘴14的定向。美国专利4,994,660中的Hauer喷嘴在汇聚挡板50和发散挡板54之间设有一个万向接头。本发明在喷嘴14中的两个分开的轴向位置上提供相同的径向和圆周的转动自由度。本发明中使发散挡板54的圆周方向运动进一步移向咽喉的下游，气流弯出径向平面就在咽喉的后部发生，这样就可避免气流的变形或者其它的对咽喉工作的不利影响。这也使咽喉部分的运作更加能够预料，因而使飞机和发动机的设计师能更加自由地设计具有较大的飞行包线(flight envelope)和/或更强攻击能力的发动机和飞机。
图3示出了发散挡板54的前后两部分49F和49A各自的第一位置，这里喷嘴14是处于喷射冷却的模式；图4示出了发散挡板54的前后两部分49F和49A各自的第二位置，这里喷嘴14是处于非喷射冷却模式。图5示出了发散密封件55的前后两部分49F和49A的第一位置，这里喷嘴14是处于冷却喷射器的模式；图6示出了发散密封件55的前后两部分49F和49A各自的第二位置，这里喷嘴14是处于非喷射冷却模式。
在图2-6中以挡板销式铰链110的示范形式示出了上述的固定机构，它有一个第一后轴套筒(aft barrel)111和第一前轴套筒112，固定在后部49A上并具有至少两个后轴套筒凸缘113A，第一前轴套筒112固定在前部49F上并具有至少两个前部轴套筒凸缘113F，其中前后两轴套筒的凸缘是交指形的，这些凸缘上都有一可以对准的孔116，孔中插有一可拆卸的第一铰链销119。这可拆卸的铰链销119基本上是与上述后部的内热表面47A和铰轴180垂直，铰轴是一转动轴而且对于第一铰链销119而言是横放着的。这第一铰链销119使这发散挡板54的后部49A能相对于这咽喉和发动机的中心线8沿一大致的圆周方向转动，当与发散挡板54的前部49F的转动结合时，这就可通过对热排气流4的定向或导向而使发动机的推力定向。通过一固定机构将后部49A固定到前部49F上，这固定机构相对于前部来说能使后部固定于至少两个位置之一上，具体位置由两个后轴套筒凸缘113A是在相应两个前轴套筒凸缘113F之上或是之下决定。
毗邻的发散挡板54和密封件55通常都是相互交搭密封地放置在没定向的喷嘴的中心线的周围，这中心线与发动机的中心线8是一致的。密封件55就沿径向安置于邻近的挡板的里面，而且是为在通常的喷嘴运作过程中密封这些挡板而设计的，这时喷嘴的压力，即沿径向作用在挡板54和密封件55里面的压力通常都比喷嘴仓6的压力大。前密封件锁定机构120和后密封件锁定机构124(也大致地示于图1中)在推力导向过程中和喷嘴仓6中的压力增大到喷嘴14的发散部分压力之上时就可将发散密封件锁紧在发散挡板上。喷嘴14通过将发散挡板54和密封件55相对于中心线8非对称地定位来使推力定向，因而，也就是通过径向的和圆周方向位置与姿态来进行推力定向，为此，在早先描述的反向的压力梯度期间，这前后锁紧机构120和124被分别都被用来将密封件55锁紧在挡板54上。这些都与在美国专利5,269,467中所公开的密封件与挡板的锁定机构相似。
一些凸轮滚62安置于一主环66中，这主环随之可被一些主环致动器70前后移动，在本优选实施例中有四个这样的致动器。可变的咽喉面积A8可由凸轮滚62在凸轮表面60上的运动来控制，这凸轮表面就做在汇聚挡板50的背上。在运作期间在喷嘴内排出的气体的高压把汇聚挡板50和发散挡板54沿径向向外排斥，这样，就使凸轮表面60保持与一个凸轮滚62接触。一个环形的致动器支撑件76固定在发动机壳11上，而主环致动器70可用一万向球铰接头74枢转地连接在致动器的支撑件上。主环致动器70有一致动器杆73，这杆又通过一球铰接头68连接在主环66上。
几个定向致动器90(本优选实施例中为3个)被等角分布地安置在机壳11的圆周上并用万向球铰接头94就象致动器70那样固定在致动器的支撑件76上。一个致动环86在定向致动器杆93的后端通过一球铰接头96与定向致动器90相连。这就提供了一个可沿轴向平移和相对中心线倾斜的致动环86，这样就能对其进行姿态控制。致动环86控制着发散挡板54的位置或转动。
喷嘴的销式铰链56和挡板的销式铰链110使得发散挡板的前面部分49F能相对于发动机的中心线8沿径向枢转并使发散挡板的后面部分49A相对于上述咽喉部分和发动机的中心线8沿大致圆周方向转动。这就有效地使得发散挡板54的后面部分49A能沿径向和圆周两个方向转动，以便通过对热的排气气流4定向或导向来使推力定向。发散挡板54的前后部分49F和49A的枢转可通过一些相应的Y形架59来进行多自由度控制，该Y形架具有控制臂58a和58b，这两个臂在运作上将辅助致动环86连接在发散挡板54的后面部分49A上。外挡板64至少是部分地被Y形架59所支撑，而且这外挡板在喷嘴的外部还可提供一干净而光滑的空气动力学外形。
控制臂58a和58b都通过3个自由度(DOF)的球铰接头82连接到致动环86上，这球铰接头可提供Y形架59的U型转动，这Y形架又通过球铰接头84连接到发散挡板54的后端。这种连接适用于将致动环86的姿态改变转换成发散挡板54的多自由度的转动变化或轨道运动，由此可以使各发散挡板进行不同角度的转动。利用球铰接头82连接控制臂58a和58b可提供Y形架59的U型转动，同时还可防止任何可传给控制臂58a或58b的扭转负荷回传给致动环86。脊干92提供了一个发散挡板54的固定件，并在这脊干的相反两端给连接节84和第一后轴套筒111及第一前轴套筒112提供支撑。
致动环86被3个轴向可调节的致动环支撑机构100所支撑，这3个支撑机构等角分布在围绕机壳11的圆周上，这就使得致动环86能被定向致动器90轴向平移和万向悬挂。轴向移动的A形架210用一3个自由度的球接头206支撑致动环86。A形架在臂211a和211b的端部用一U型(clevis tye)铰链机构208以球铰接头的形式与滑块220枢转相连。利用在臂211a和211b的端部的球铰接头给A形架210提供U型枢转而且还消除了可能施加于臂上的扭转负荷的传递。该滑块220可沿一空心的滑杆226滑动，这滑杆是被前面的托架230和后面的托架236连接在发动机机壳11上。致动环的支撑机构100使得致动环86能沿轴向前后移动和倾斜以改变其姿态。关于这致动环的支撑机构100的较详细描述可在由Lippeier等人的名称为“移动喷嘴的定向环的支撑机构”的美国专利5,174,502中找到，这里引用结合于本发明中。
推力定向喷嘴通过相对于中心线8对发散挡板54和密封件55非对称定位，因而也就是通过调整发散挡板和密封件在径向和圆周上的位置和姿态来调整推力的方向。该致动定向环86被至少3个致动器90所移动和万向悬挂在中心线周围，而且这3个致动器还用来调节和/或控制可变的出口面积A9和设定出口与咽喉面积的比率A9/A8。这可变的咽喉面积A9可由主环致动器70移动主环66来独立设定。另外，主环致动器和致动定向环两者的设定可以联合，用来设定出口面积与咽喉面积的比率A9/A8。
图2较详细地示出了前锁紧机构120，它具有一横向伸展的前沟槽126，该沟槽又包括固定在挡板54背上的前沟槽的壁128。在前臂132的端部处，发散密封件55一个球形的前锁紧凸缘130支撑，并将这前锁紧凸缘可移动地安置在前沟槽126中。
这前沟槽126的狭窄的宽度限制了前定位凸缘130的运动，使它在横贯轴向的方向上具有单一的运动自由度(1 DOF)，而且还能允许这凸缘在前沟槽内转动。可枢转的杆140在它的中心处加以固定，可绕前柱142转动，这前柱最好是铸在密封件的背面并从密封件背面的前面位置沿径向向外伸出。这可转动的杆140被固定在上述前柱142上。这个前柱142可在其顶部加工有螺纹，而且将一个用于可枢转地支撑枢转杆140的加工好的凸缘衬套用在前柱的有螺纹的上部螺母固定。这个球形的前锁紧凸缘130看起来和操作起来都点象一个拖车悬挂装置拉杆的球头。在对排气喷嘴进行定向时，发散挡板的前沟槽中必须有这个凸缘来保持接触。这在美国专利5,269,467中表示得更加清楚，它是另一种前锁紧机构，具有弹簧加载的球形前锁紧凸缘130，每个凸缘都固定在一个轴杆133上，而每一轴杆都是可滑动地放置于这枢转杆140的每一前臂132的一个孔中(没画出)并穿过这前臂。
后锁紧机构124具有一横向伸展的后沟槽146，这后沟槽包括一些固定在发散挡板54背面上的后沟槽的壁148。在后臂152的端部发散密封件55支撑一个后锁紧凸缘150，并将这后锁紧凸缘可移动地安置在后沟槽146中。设有一后定位机构，以便在移动这发散挡板54和发散密封件55时，特别是当在推力定向期间改变彼此相对的姿态时，可通过将这后锁紧凸缘安置在后沟槽146中来帮助毗邻的发散挡板54和发散密封件55的定位。这后定位机构给后沟槽146提供了一相当的宽度，这就允许后锁紧凸缘150相对于挡板54能作横向和纵向的2个自由度的运动。在后臂152的凸缘支撑端上设有一钩，而且在后沟槽146的端部可以有一个周向定位机构，以便防止密封件55和挡板之间的羽毛覆盖连接脱开。这一点在美国专利5,269,467中有更详细的说明。
尽管为了说明本发明的原理已对我们发明的优选实施例作了全面的介绍，但应明白，可以对这优选的实施例进行一些改进或改变，而并没超出在附录的权利要求书中所阐明的本发明的范围。
权利要求
1.一种装置(2)，它用来选择性地冷却纵向伸展并在圆周上毗连的发散排气流限制元件(54和55)，这些元件将热的排气气流的流径(4)限制于飞机的气体涡轮发动机的排气喷嘴(14)的发散部分(48)，所说的装置(2)包括至少一个排气流限制元件(54和55)的轴向毗连的前部分和后部分(49F和49A)，上述毗连的前部分和后部分(49F和49A)，分别具有前内热表面和后内热表面(47F和47A)，固定机构(56)，用来在至少两个位置之一上将该后部分(49A)固定到该前部分(49F)上，所说的两个位置中的第一个将这前后两部分分隔开，以便在这两部分间形成一间隙(106)，这间隙能让冷却空气(102)在所说的后部的内热表面(47A)上流过，以及所说的两个位置中的第二个将这前后两部分紧贴在一起，以便基本上防止冷却空气(102)流经这后部分的内热表面(47A)。
2.按照权利要求1所述的装置(2)，其特征在于所说的固定装置(56)是一个挡板销式铰链(110)，它包括一个第一后轴套筒(111)，固定在所说的后部分(48A)上并至少具有两个后部凸缘(113A)，一个第一前轴套筒(112)，固定在所说的前部分(48F)上并至少具有两个前部凸缘(113F)，以及所说的后部和前部凸缘(113A和113F)都是交指形的，都具有一些可对准的孔(116)，一个可拆卸的第一铰链销(119)就穿过并安置于这些孔中，这可拆卸的铰链销(119)基本上垂直于这后部的内热表面(47A)。
3.按照权利要求2所述的装置(2)，还包括一在喷嘴(14)的前面部分(49F)和咽喉部分(40)之间的铰接接头(56)，该铰接接头至少具有一个转动轴(180)，这个轴相对于上述的挡板铰链销(110)来说是横放的。
4.按照权利要求3所述的装置(2)，其特征在于枢转接头(56)包括一个第二销式铰链(183)，它具有一固定在该前面部分(49F)上的第二后轴套筒(182)一个第二前轴套筒(184)，它在咽喉部(40)固定在一个限制排气流的汇聚元件(50)的后端(188)上，上述汇聚元件(50)是许多汇聚元件(50和51)中的一个，这些汇聚元件将热的排气流径(4)限制在飞机的气体涡轮发动机的排气喷嘴(14)的汇聚部分(34)中，以及一个第二铰链销(183)被放置在上述第二后、前轴套筒(113A和113F)的第二孔(187)中。
5.一种装置(2)，它用来选择性地冷却纵向伸展并在圆周上交替毗连的发散挡板和密封件(54和55)，这些挡板和元件将热的排气气流的流径(4)限制于飞机的气体涡轮发动机的排气喷嘴(14)的发散部分(48)中，所说的装置(2)包括各挡板(50)和密封件(51)的轴向毗连的前部和后部(49F和49A)，上述的毗连的前部和后部(49F和49A)都具有相应前部和后部的内热表面(47F和47A)，固定机构(56)，用来在至少两个位置之一上将该后部分(49A)固定到该前部分(49F)上，所说的两个位置的第一个将这两前后部分(49F和49A)分隔开，以便在这两部分(49F和49A)间形成一间隙(106)，这就能让冷却空气在所说的后部的内热表面(47A)上流过，以及所说的两个位置的第二个将这前后两部分(49F和49A)紧贴在一起，以便基本上防止冷却空气流经这后部分的内热表面(47A)。
6.按照权利要求5所述的装置(2)，其中上述固定机构(56)是一个挡板销式铰链(110)，它包括一个第一后轴套筒(111)，固定在所说的后部分(49A)上并至少具有两个后部凸缘(113A)，一个第一前轴套筒(112)，固定在所说的前部分(49F)上并至少具有两个前部凸缘(113F)，以及所说的后部和前部轴套筒凸缘(113A和113F)都是交指形的，都具有一些可对准的孔(116)，一个可拆卸的第一铰链销(119)就穿过并安置于这些孔中，这可拆卸的铰链销(119)基本上垂直于这后部的内热表面(47A)，一枢转接头(56)，在喷嘴(14)的前面部分(49F)和咽喉部分(40)之间，该枢转接头至少具有一个转动轴(180)，这个轴相对于上述的第一挡板铰链销(119)来说是横放的，一个第二销式铰链(183)，它把第二后轴套筒固定在该前面部分上，一个第二前轴套筒(182)，它在咽喉部(40)固定在一个限制排气流的汇聚元件(50)的后端(188)上，而且其中上述汇聚元件(50)将热的排气流径(4)限制在飞机的气体涡轮发动机的排气喷嘴的汇聚部分(51)中，以及一个第二铰链销(183)被放置在上述第二后、前轴套筒(182和184)的第二孔(187)中，这第二铰链销(183)是与上述的转动轴共线的。
7.按照权利要求6所述的装置(2)，还包括一个锁紧装置(120)，用来在挡板(54)和密封件(55)之间进行锁定，这个密封件的锁定装置(120)由下述部件组成沟槽(126)，具有固定在挡板(54)上的横向伸展的沟槽壁(128)，锁紧凸缘(130)，由密封件(55)支撑并活动地安置于上述沟槽(126)中，以及一个定位机构，它使上述锁定凸缘(130)在一相应的上述沟槽(126)内相对于与它相应的挡板来说具有两个运动自由度。
8.按照权利要求7所述的装置(2)，其特征在于上述定位机构包括一个可绕枢轴转动的杆(140)，具有反向安置的第一和第二可枢转的臂(132和152)和在相应末稍的第一和第二凸缘端(130和150)，每个上述的凸缘端都将锁紧凸缘(130)支撑在一个上述沟槽(126)内，以及上述的枢转杆(140)可枢转地支撑在点(141)上，上述两臂(211a和211b)在密封件的支住上就相接于这点。
9.一种飞机的气体涡轮发动机上的可变的排气轴对称定向喷嘴(14)，这喷嘴包括许多纵向伸展并在圆周上交替毗连的发散挡板(54)和密封件(55)，它们将热的排气气流的流径(4)限制于喷嘴(14)的发散部分(54)，每个所说的挡板(50)和密封件(51)的轴向毗连的前部分和后部分(49F和49A)，上述的毗连的前部和后部(49F和49A)都具有相应前部和后部的内热表面(47F和47A)，固定机构(56)，用来在至少两个位置之一上将该后部分(49A)固定到该前部分(49F)上，所说的两个位置的第一个将这两前后部分(49F和49A)分隔开，以便在这两部分(49F和49A)间形成一间隙(106)，这就可使冷却空气(102)在所说的后部的内热表面(47A)上流过，以及所说的两个位置的第二个将这前后两部分(49F和49A)紧贴在一起，以便基本上防止冷却空气(102)流经这后部分的内热表面(47A)。
10.按照权利要求9所述的喷嘴(14)，其中所说的固定机构(56)是一个挡板的销式铰链(110)，它包括一个第一后轴套筒(111)，固定在所说的后部分(49A)上并至少具有两个后部凸缘(113A)，一个第一前轴套筒(112)，固定在所说的前部分(49F)上并至少具有两个前部凸缘(113F)，以及所说的后部和前部轴套筒凸缘(113A和113F)都是交指形的，都具有一些可对准的孔(116)，一个可拆卸的第一铰链销(119)就穿过并安置于这些孔中，这可拆卸的铰链销(119)基本上垂直于这后部的内热表面(47A)，一枢转接头(56)，在喷嘴(14)的前面部分(49F)和咽喉部分(40)之间，该铰接接头(56)至少具有一个转动轴(180)，这个轴相对于上述的第一挡板铰链销(110)来说是横放的，一个第二销式铰链(183)，它具有一固定在该前面部分(49F)上的第二后轴套筒(182)，一个第二前轴套筒(184)，它在咽喉部(40)固定在一个限制排气流的汇聚元件(50)的后端(188)上，而且其中上述汇聚元件(50)将热的排气流径(4)限制在飞机的气体涡轮发动机的排气喷嘴(14)的汇聚部分(34)中，以及一个第二铰链销(183)被放置在上述第二后、前轴套筒(113A和113F)的第二孔(187)中，这第二铰链销(183)是与上述的转动轴共线的。
全文摘要
一种喷嘴冷却系统(2),它用来选择性地冷却纵向伸展并在圆周上毗连的发散排气流限制元件(54和55),这些元件将热的排气气流的流径(4)限制于飞机的气体涡轮发动机的排气喷嘴(14)的发散部分(48),并给轴对称的定向喷嘴(14)中的发散挡板(54)和密封件(55)提供枢转能力。这个装置包括:至少一个排气流限制元件(通常叫做挡板和密封件)(54和55)的轴向毗连的前部分和后部分(49F和49A),上述毗连的前部分和后部分(49F和49A)相应地具有前部内热表面和后部内热表面(47F和47A);一个固定装置(56),用来在至少两个位置之一上将该后部分(49A)固定到该前部分(49F)上。这两个位置的第一个将这两前后部分分隔开,以使在这两部分间形成一间隙(106),这间隙可让冷却空气(102)在后部的内热表面上流过,而这两个位置的第二个却将这前后两部分紧贴在一起,以便基本上防止冷却空气流经这后部分的内热表面。
文档编号F02K1/00GK1202221SQ96198339
公开日1998年12月16日 申请日期1996年9月20日 优先权日1995年9月25日
发明者T·A·豪尔, W·C·利普梅尔 申请人:通用电气公司