[發明專利]用于可變面積風扇噴嘴的樞轉環形瓣片致動

有效

• 申請號: 201410281326.6
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104251167B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: C·T·杰克勞斯基
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: F02K1/06
• 分類號: F02K1/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民,董巍

技術領域

本公開大體涉及渦輪風扇發動機，并且更具體地，涉及具有可變面積風扇噴嘴的渦輪風扇發動機。具體地，本公開涉及包括用于改變噴嘴出口面積或噴口/喉部面積的多個周向布置的瓣片的可變面積風扇噴嘴。

背景技術

增加風扇噴嘴噴口面積以作為在諸如起飛期間的高推力事件期間減小產生的噪聲的手段的一種方法是通過使用形成風扇噴嘴出口外部邊界的可移動剛性折板或瓣片。這些剛性折板或瓣片可以向外偏轉以擴大風扇噴嘴的噴口面積，并且從而減小排氣速度，或相反地，它們可以向內偏轉以減小風扇噴嘴的噴口面積，并且從而增加排氣速度。

用于減小排氣噪聲的可變面積風扇噴嘴的另外一個考慮是可移動風扇噴嘴必須與通常應用在現代渦輪風扇發動機上的推力反向器相容。如本領域所知，渦輪風扇發動機上的推力反向器在正常(例如，干燥)跑道條件下可減少飛機著陸距離或在光滑(例如，潮濕)跑道條件下減慢飛機速度增加安全性。推力反向器通過重新定向通常向后的排氣流使其進入前向來操作，以便向飛機提供制動推力。通過破壞、偏轉和/或轉動主排氣和/或風扇排氣的流動流來促進發動機排氣的重新定向。

對于渦輪風扇發動機，推力反向器可以包括使用葉柵式籃(cascade baskets)、樞轉門或通過逆轉風扇葉片的節距。在葉柵型推力反向器中，渦輪風扇發動機可以包括外軸向平移式推力反向器套筒，其經配置向后軸向移動以露出被安裝在機艙罩中并且包括多個流動偏轉葉片的葉柵式籃。與平移式套筒的向后運動同時地，風扇管道中的阻擋門關閉，以便重新引導風扇流動通過流動偏轉葉片向外并進入前向方向以提供推力反向力。在一些實施方式中，葉柵式籃設置在推力反向器套筒和連接至推力反向器套筒的部分風扇導管外壁之間。由于推力反向能力在許多飛機中廣泛實現，所以可變面積風扇噴嘴必須與通常應用在現代渦輪風扇發動機中的推力反向器系統相容。

已知通過偏轉鉸接至軸向平移式推力反向器套筒的尾唇區的折板或壁板(下文中稱為“瓣片”)來改變風扇噴嘴的面積(從而調制風扇流)。如本文所用，術語“推力反向器套筒”包括至少以下配置：(1)圍繞風扇管道圓周的大部分從發動機吊架的一側延伸到另一側的單件式軸向平移式套筒；以及(2)安裝在固定至上梁和下梁的軌上并從上梁延伸至下梁的兩個軸向平移式半罩。根據后一個配置，上梁是允許半罩為發動機進入和移除打開的主鉸鏈梁。下梁(下文中稱為“閂鎖梁)提供用于將兩個半罩鎖在一起的手段。因此，第二個配置通常具有兩個上鉸鏈梁和兩個閂鎖梁。

雖然存在各種用于可變面積風扇噴嘴致動的解決方案，不過仍有改進的空間。

發明內容

本文公開的主題涉及能夠由一個或更多個致動器致動的緊湊式瓣片致動系統。根據本文公開的實施例，瓣片致動系統包括一對樞轉環形節段，每個環形節段攜帶多個隔開的凸輪從動件組，其用于與各個成型的安裝在瓣片的致動軌道的對應凸輪表面相互作用。

下文公開的包括瓣片致動系統的可變面積風扇噴嘴通過改變風扇管道或推力反向器套筒的后緣處的出口面積或噴口面積而允許渦輪風扇發動機中的風扇流被調制。瓣片致動系統能夠被用于通過使用響應相應致動器的延伸/縮回而樞轉的一對樞轉環形節段來向內或向外偏轉瓣片，從而控制噴嘴的噴口面積。每個環形節段攜帶接觸至少大部分瓣片上的相對軌道的凸輪從動件(例如，滾動或滑動元件)。能夠根據樞轉環形節段的角度位置控制噴口面積。當致動器從第一狀態變化至第二狀態時，噴口面積減小，并且當致動器從第二狀態變化至第一狀態時，噴口面積增加。風扇噴嘴噴口面積可以被調節至面積不足(與巡航時的標稱面積相比)，這在某些段的飛行任務期間有利于燃料消耗，或調節至面積過大，以有助于減小噪聲和改善風扇可操作性。

根據一個方面，可變面積風扇噴嘴包括剛性瓣片陣列和包含左組件與右組件的瓣片致動系統，每個組件包括：附接至相應瓣片或與其整體形成的多個軌道；繞垂直于噴嘴中心線的軸線可樞轉的彎曲樞轉環形節段；聯接至環形節段的致動器或聯動裝置；以及沿環形節段隔開的多組凸輪從動件。環形節段繞垂直于噴嘴中心線的軸線樞轉。每個環形節段能夠根據其致動器或聯動裝置從第一狀態變化至第二狀態還是從第二狀態變化至第一狀態而在第一角度位置和第二角度位置之間來回樞轉。當一個環形節段沿一個方向樞轉時，一組凸輪從動件對軌道施加向內的力以向內偏轉瓣片；當該環形節段沿另一方向樞轉時，另一組凸輪從動件對軌道施加向外的力以向外偏轉瓣片。