CN103511124A

CN103511124A - 气流引导装置

Info

Publication number: CN103511124A
Application number: CN201210220519.1A
Authority: CN
Inventors: 张�荣; 魏芳
Original assignee: AVIC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Current assignee: AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: CN103511124B

Abstract

本发明涉及气流引导装置，属于航空发动机技术领域。该气流引导装置与航空发动机中的风扇增压级后的放气活门适配并固定在所述发动机的机匣凸缘上，所述气流引导装置包含导流部，以及位于所述活门一侧的径向气流进口和远离所述活门一侧的轴向气流出口，所述导流部的截面沿气流流动方向大致收缩。通过上述气流引导装置能够将排放气体有效利用，使其产生一定的推力，由此改进了发动机的动态性能，且均匀的轴向气流能降低发动机排气混合时产生的噪声。另外，这种气流引导装置结构简单，装配性好，且不影响原有放气活门的正常工作。

Description

气流引导装置

技术领域

本发明总地涉及航空发动机技术，更具体地涉及航空发动机的排放气流引导结构。

背景技术

在大涵道比涡扇发动机中，风扇增压级后通常设有可调放气活门，该活门在发动机处于低转速及过渡态推力设定时打开，以减少进入高压压气机的气体流量，改善发动机的喘振裕度。然而，通过活门放气这一措施在提高发动机稳定性的同时，也造成了发动机效率上的损失。

图1给出了一种现有的大涵道比涡扇发动机的结构示意图。如图1所示，沿着气流轴向流动方向a’，所述发动机具有一大尺寸风扇1’，风扇出口分为内外涵通道，风扇出口气流一部分流经外涵道风扇出口导叶2’并沿着气流轴向流动方向a’排出，其余部分流入处于内涵道的风扇增压级3’。风扇增压级3’后设有可调放气活门5’，在发动机处于低转速及过渡态推力设定时，该活门5’通过作动机构6’打开，经由活门5’释放的气体一部分沿着方向c’向外排出，其余部分沿着方向b’流入高压压气机4’。这样，通过风扇增压级3’后放气活门5’对气体的分流，以减少进入高压压气机的流量，改善部件之间的气流匹配。

上述风扇增压级3’后的放气是通过打开活门而直接排放气体。然而，被排放的这部分压力较高的气体没有得到有效利用，一方面造成了发动机效率的损失，另一方面还会因为与外涵道原有气流混合而产生噪声。

发明内容

因此，提供一种能够引导增压级后放气活门所排放的气流从而提高排放气流利用率的气流引导装置将是有利的。

为此，根据本发明的一个方面，提供一种气流引导装置，其中，所述气流引导装置与航空发动机中的风扇增压级后的放气活门适配并固定在所述发动机的机匣凸缘上，所述气流引导装置包含导流部，以及位于所述活门一侧的径向气流进口和远离所述活门一侧的轴向气流出口，所述导流部的截面沿气流流动方向大致收缩。

在本发明的该方面，通过导流部的引导，排放气流沿着发动机轴向方向均匀向后喷出，提高了发动机推力，并降低噪声。

优选地，所述导流部包括扇形连接部分和喷嘴部分，所述扇形连接部分构造成扇形结构以允许所述放气活门在其内打开或关闭，所述喷嘴部分的末端为所述轴向气流出口。

优选地，所述气流引导装置还包括安装框架，所述安装框架连接到所述发动机的机匣凸缘并与所述活门适配，所述扇形连接部分连接至所述安装框架。

优选地，所述扇形连接部分与所述喷嘴部分的连接面为圆弧面。

优选地，所述喷嘴部分在气流流动方向上的截面由面积较大的矩形逐渐缩小过渡到面积较小的圆形，且其中心线为光滑的圆弧。

优选地，所述扇形连接部分构造成的所述扇形结构具有一夹角α，所述夹角α与所述活门的最大开度角β相同。

优选地，所述气流引导装置由轻薄合金材料制成，这不仅能够满足使用需要，而且重量轻，成本低，综合效益好。

根据本发明的另一方面，提供一种航空发动机，其具有多个上述的气流引导装置，所述气流引导装置的个数与所述发动机中风扇增压级后的放气活门的个数相对应。

根据本发明的再一方面，提供一种气流引导装置组件，其中，所述组件包括一固定到航空发动机机匣上的环形构件，和周向上均匀分布地连接到所述环形构件上的多个上述的气流引导装置，所述气流引导装置的个数与所述发动机中风扇增压级后的放气活门的个数相对应。

根据本发明的又一方面，提供一种航空发动机，其具有一上述的气流引导装置组件。

通过参考下面所描述的实施方式，本发明的这些方面和其他方面将会得到清晰地阐述。

附图说明

本发明的结构和操作方式以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：

图1是现有的大涵道比涡扇发动机的结构示意图；

图2是根据本发明的优选实施方式的气流引导装置的正视图；

图3是图2中气流引导装置的俯视图；

图4增压级后放气活门打开时与气流引导装置配合的正视图；

图5增压级后放气活门打开时与气流引导装置配合的俯视图；

图6是根据本发明的优选实施方式的气流引导装置组件的示意图；

图7是气流引导装置组件安装到发动机机匣凸缘上的局部示意图。

具体实施方式

根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。

如图2、图3所示，并结合图5、图6，根据本发明优选实施方式的气流引导装置100与航空发动机中的风扇增压级后的放气活门5适配并固定在发动机的机匣凸缘6上。该气流引导装置100包含固定于机匣凸缘6的底座1、导流部23、以及位于所述活门5一侧的径向气流进口24和远离所述活门一侧的轴向气流出口25，所述导流部23的截面沿气流流动方向大致收缩。经由活门沿着发动机径向方向a排放的气体在导流部23的引导下，沿着发动机的轴向方向b均匀向后喷出，提高了发动机推力，并降低噪声。

如图2、图3所示，导流部23包括扇形连接部分2和喷嘴部分3。底座1连接到发动机的机匣凸缘6上并与上述活门5适配。扇形连接部分2位于底座1和喷嘴部分3之间。扇形连接部分2构造成扇形结构以允许所述放气活门5在其内打开或关闭。

再如图2和图4所示，气流沿着发动机径向方向a经由径向气流进口24首先进入导流部23的扇形连接部分2，然后流经喷嘴部分3并通过轴向气流出口25沿着发动机的轴向方向b排出。在本实施方式中，底座1与扇形连接部分2的截面为矩形；扇形连接部分2与喷嘴部分3的连接面为圆弧面；而喷嘴部分3在气流流动方向上的截面由面积较大的矩形逐渐缩小过渡到面积较小的圆形，且其中心线为光滑的圆弧，这对气流的流动性非常有利。

进一步如图2和图4所示，底座1和扇形连接部分2的一端（见图3的左面）为开放式，以方便活门5沿旋转机构7转动。扇形连接部分2构造成的扇形结构具有一夹角α，该夹角α与活门5的最大开度角β相同，从而活门5可在气流引导装置100的扇形连接部分2中完全打开或关闭。扇形连接部分2的顶部也为开放式，即具有顶部开口21，从而允许活门5的作动机构（图未示）通过。在本实施方式中，扇形连接部分2与喷嘴部分3的边界线n为圆弧。气流引导装置100的三个部分1、2、3均为薄壁构件，由轻薄合金材料制成，这不仅能够满足使用需要，而且重量轻，成本低，综合效益好。底座1的厚度可以大于扇形连接部分2和喷嘴部分3的厚度。

现在参见图4和图5，扇形连接部分2构造成的扇形结构具有一夹角α，夹角α与活门的最大开度角β相同。另外，扇形连接部分2与活门5的间隙s用于保证两者之间有效的配合，既阻止气流大量溢出，又避免产生壁面的摩擦。扇形连接部分2开放式的顶部，能避免对放气活门5的作动机构产生干涉，而放气活门5本身能阻止气流从顶部溢出，同时，为了更好有效阻止气流从顶部溢出，扇形连接部分2的顶部可沿着喷嘴部分3适当进行延伸封闭（见图5）。整个气流引导装置100构件通过底座1与机匣凸缘6通过螺钉8进行连接，并通过垫片9控制扇形连接部分2与活门5的间隙s。如此，放气活门5打开时，气流能高效地从发动机径向方向a进入气流引导装置100并经由导流部23沿着发动机的轴向方向b排出。

由于发动机增压级后设有多个放气活门5，因而，根据本发明的另一个方面，可提供一种气流引导装置组件，如图6和图7所示，该组件包括一固定到航空发动机机匣上的环形构件200，和周向上均匀分布地连接到所述环形构件上200的多个如图2-5所示的气流引导装置100，其中，气流引导装置100的个数与发动机中风扇增压级后的放气活门5的个数相对应。如此一来，在提供气流引导装置组件的这一优选实施方式中，将取消上面实施方式中各个活门与放气活门凸缘的螺钉连接，而是采用环形构件200将多个气流引导装置100连接在一起，各气流引导装置100通过两个螺钉11将底座1固定在环形构件200上，环形构件200可通过上下左右方向的4个大螺钉12穿透底座1与机匣凸缘7进行连接固定。如此简化了结构，提高了装配性。

当发动机在低转速和过渡态过程中需要打开增压级后放气活门时，尤其是在加速过程中，放气活门5的开度最大，通过上述气流引导装置100能够将排放气体有效利用，使其产生一定的推力，由此改进了发动机的动态性能，且均匀的轴向气流能降低发动机排气混合时产生的噪声。另外，这种气流引导装置100的结构简单，装配性好，且不影响放气活门5的正常工作。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。需要注意的是，按照惯例，权利要求中使用单个元件意在包括一个或多个这样的元件。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。

Claims

1.一种气流引导装置，其特征在于，所述气流引导装置与航空发动机中的风扇增压级后的放气活门适配并固定在所述发动机的机匣凸缘上，所述气流引导装置包含导流部，以及位于所述活门一侧的径向气流进口和远离所述活门一侧的轴向气流出口，所述导流部的截面沿气流流动方向大致收缩。

2.如权利要求1所述的气流引导装置，其特征在于，所述导流部包括扇形连接部分和喷嘴部分，所述扇形连接部分构造成扇形结构以允许所述放气活门在其内打开或关闭，所述喷嘴部分的末端为所述轴向气流出口。

3.如权利要求2所述的气流引导装置，其特征在于，所述扇形连接部分与所述喷嘴部分的连接面为圆弧面。

4.如权利要求3所述的气流引导装置，其特征在于，所述喷嘴部分在气流流动方向上的截面由面积较大的矩形逐渐缩小过渡到面积较小的圆形，且其中心线为光滑的圆弧。

5.如权利要求4所述的气流引导装置，其特征在于，所述扇形连接部分构造成的所述扇形结构具有一夹角α，所述夹角α与所述活门的最大开度角β相同。

6.如权利要求5所述的气流引导装置，其特征在于，所述扇形连接部分具有顶部开口以允许所述活门的作动机构通过。

7.如权利要求1至6任一项所述的气流引导装置，其特征在于，所述气流引导装置由轻薄合金材料制成。

8.一种航空发动机，其具有多个如权利要求1至7任一项所述的气流引导装置，所述气流引导装置的个数与所述发动机中风扇增压级后的放气活门的个数相对应。

9.一种气流引导装置组件，其特征在于，所述组件包括一固定到航空发动机机匣上的环形构件，和周向上均匀分布地连接到所述环形构件上的多个如权利要求1至7任一项所述的气流引导装置，所述气流引导装置的个数与所述发动机中风扇增压级后的放气活门的个数相对应。

10.一种航空发动机，其具有一如权利要求9所述的气流引导装置组件。