CN104691741B - 航空发动机短舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空发动机短舱。该航空发动机短舱的进气道和发动机风扇机匣相连接，进气道和风扇机匣分别具有可相对滑动地接触的进气道球面周缘部和风扇机匣球面周缘部，进气道和风扇机匣通过至少三组致动机构来连接，至少三组致动机构沿圆周方向大致均匀地分布，每组致动机构包括进气道铰链、风扇机匣铰链和致动器，进气道铰链和风扇机匣铰链分别设置于进气道和风扇机匣上，致动器一端连接至进气道铰链，另一端连接至风扇机匣铰链，从而将进气道和风扇机匣连接起来。本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：改善飞机机动飞行、侧风时进气道内进气的流动状态，降低边界层分离，减小气动损失，提高进气效率，进而提高发动机效率。

Description

航空发动机短舱

技术领域

本发明涉及一种航空发动机短舱。

背景技术

在当前的民用飞机中，航空发动机短舱***130与飞机吊架120之间通常采用刚性连接（如图1所示，左下角为其局部放大图），从而将航空发动机短舱***130刚性地连接至机翼140。并且，在航空发动机短舱***130中，进气道101与风扇罩108（包括风扇罩108内部的风扇机匣）之间通常也采用刚性连接。

由于上述刚性连接，当飞机以一定迎角起飞、爬升、转弯等机动飞行时，或者有飞行侧风时，进气道以一定角度接受进口气流，即进口气流的流向可能不与进气道轴心线相一致、甚至相差甚远。此种进气道的结构方式会导致，当进口气流马赫数较大时，进气道内部会产生边界层分离，流场发生湍流、涡动等复杂行为，这些现象会增大气动损失，降低进气效率，从而影响发动机效率。

发明内容

本发明的一个目的在于，针对现有技术中航空发动机短舱的上述缺陷，提供一种航空发动机短舱，其能克服现有技术中的上述缺陷，减小气动损失，提高进气效率，进而提高发动机效率。

为了实现上述目的，本发明采用了以下发明构思：在起飞、爬升或者转弯时对进气道轴心线根据一定规律主动进行调节，使得进气道轴心线与进口气流流向之间的夹角保持为零或者最小。

本发明的以上目的通过一种航空发动机短舱来实现，所述航空发动机短舱包括进气道，该进气道与发动机风扇机匣相连接，其中，所述进气道和所述风扇机匣分别具有进气道球面周缘部和风扇机匣球面周缘部，所述进气道球面周缘部和所述风扇机匣球面周缘部可相对滑动地接触，所述进气道和所述风扇机匣通过至少三组致动机构来连接，所述至少三组致动机构沿圆周方向大致均匀地分布，每组致动机构包括进气道铰链、风扇机匣铰链和致动器，所述进气道铰链和所述风扇机匣铰链分别设置于所述进气道和所述风扇机匣上，所述致动器一端连接至所述进气道铰链，另一端连接至所述风扇机匣铰链，从而将所述进气道和所述风扇机匣连接起来。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：将进气道与短舱（尤其是风扇机匣）之间的刚性连接转变为可动连接，使进气道能实现绕一确定球心在任意方向转动一定角度，从而能够精确控制进气道轴心线与进口气流流向之间的夹角，使之保持为零或者最小，因此能够改善飞机机动飞行、侧风时进气道内进气的流动状态，降低边界层分离，减小气动损失，提高进气效率，进而提高发动机效率，增加推力，节省燃油。

较佳的是，所述至少三组致动机构是三组致动机构。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：能利用最少数量的致动机构，方便地、精确地对进气道轴心线与进口气流流向之间的夹角进行控制。

较佳的是，当沿着航空发动机的轴心线方向观察时，第一组致动机构设置在正上方，第二组致动机构设置在左下方，第三组致动机构设置在右下方。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：能更加方便地、精确地对进气道轴心线与进口气流流向之间的夹角进行控制。

较佳的是，当沿着航空发动机的轴心线方向观察时，第一组致动机构设置在正下方，第二组致动机构设置在左上方，第三组致动机构设置在右上方。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：能更加方便地、精确地对进气道轴心线与进口气流流向之间的夹角进行控制。

较佳的是，所述进气道铰链和所述风扇机匣铰链是球形铰链。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：能使进气道球面周缘部相对于风扇机匣球面周缘部合适地旋转，从而能够精确控制进气道轴心线与进口气流流向之间的夹角。

较佳的是，每组致动机构还包括进气道铰链支柱和风扇机匣铰链支柱，所述进气道铰链支柱一端固定在所述进气道上，另一端安装所述进气道铰链，且所述风扇机匣铰链支柱一端固定在所述风扇机匣上，另一端安装所述风扇机匣铰链。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：能更加方便地安装进气道铰链和风扇机匣铰链。

较佳的是，所述风扇机匣上设有致动器基座，所述风扇机匣铰链支柱的所述一端固定在所述致动器基座上。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：能更加稳固地固定风扇机匣铰链支柱及致动器。

较佳的是，所述致动器是液压致动器。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：能有效地致动进气道球面周缘部相对于风扇机匣球面周缘部旋转，从而能够精确控制进气道轴心线与进口气流流向之间的夹角。

较佳的是，所述航空发动机短舱还包括进气道内连接环，所述进气道内连接环用于将所述进气道的内流面与所述风扇机匣连接起来。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：使进气道的内流面附近的气流平顺，减少气动损失。

较佳的是，所述航空发动机短舱还包括进气道外连接环，所述进气道外连接环用于将所述进气道的外流面与所述风扇机匣外部的风扇罩连接起来。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：使进气道的外流面附近的气流平顺，减少空气阻力。

较佳的是，所述进气道内连接环和所述进气道外连接环由可伸缩橡胶材料制成。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：延长进气道内连接环和进气道外连接环的寿命，且结构简单，充分适应进气道与风扇机匣之间的相对运动。

较佳的是，所述航空发动机短舱还包括进气道－吊架过渡段外罩，所述进气道－吊架过渡段外罩用于对所述进气道的外流面与飞机吊架之间进行平滑过渡。

根据上述技术方案，本发明的航空发动机短舱能起到以下有益技术效果：对进气道的外流面与飞机吊架之间进行平滑过渡，减少空气阻力。

附图说明

图1示出了现有技术的航空发动机短舱***与机翼连接示意图，且该图中左下角为其局部放大图。

图2示出了本发明一实施方式的航空发动机短舱的侧向剖视图，且该图中右下角放大示出了该航空发动机的致动机构及其附近相关部件。

图3示出了本发明一实施方式的航空发动机短舱的致动机构周向分布示意图。

图4示出了本发明一实施方式的航空发动机短舱的俯视图。

图5示出了本发明一实施方式的航空发动机短舱的进气道作动前示意图。

图6示出了本发明一实施方式的航空发动机短舱的进气道作动后示意图。

附图标记列表：

1：进气道

2：风扇机匣

3：进气道－吊架过渡段外罩

4：致动机构

5：致动器基座

6：进气道内连接环

7：进气道外连接环

8：风扇罩

9：致动机构

10：致动机构

11：进气道铰链

12：风扇机匣铰链

13：进气道球面周缘部

14：风扇机匣球面周缘部

15：进气道铰链支柱

16：风扇机匣铰链支柱

17：致动器

18：风扇叶片

19：外涵道导流叶片

20：中介机匣支板

101：进气道

108：风扇罩

120：吊架

130：短舱***

140：机翼

L1：进气道轴心线

L2：发动机轴心线

O：球心

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图2示出了本发明一实施方式的航空发动机短舱的侧向剖视图，且该图中右下角放大示出了该航空发动机短舱的致动机构及其附近相关部件。

如图2所示，航空发动机包括进气道1和风扇机匣2，进气道1和风扇机匣2分别具有进气道球面周缘部13和风扇机匣球面周缘部14，进气道球面周缘部13和风扇机匣球面周缘部14可相对滑动地接触。如图3所示，进气道1和风扇机匣2通过三组致动机构4、9、10来连接，三组致动机构4、9、10沿圆周方向大致均匀地分布。如图2所示，每组致动机构4、9、10包括进气道铰链11、风扇机匣铰链12和致动器17，进气道铰链11和风扇机匣铰链12分别设置于进气道1和风扇机匣2上，致动器17一端连接至进气道铰链11，另一端连接至所述风扇机匣铰链12，从而将进气道1和风扇机匣2连接起来。

为了进一步说明致动机构4的位置及其与进气道1和风扇机匣2之间的位置关系，图2还示出了风扇叶片18、外涵道导流叶片19和中介机匣支板20以作为参照。

较佳的是，如图3所示，三组致动机构的布置方式如下：当沿着航空发动机的轴心线方向观察时，第一组致动机构设置在正上方，第二组致动机构设置在左下方，第三组致动机构设置在右下方。也就是说，如图3所示，致动机构4位于发动机顶端12点钟方位，致动机构9位于发动机左下方8点钟方位，致动机构10位于发动机右下方4点钟方位。

当需要进气道1调节一定角度（即，需要调节进气道轴心线方向）时，可通过协同地调节三个致动器的运动幅度来完成。例如起飞时，可以使致动机构4中的致动器伸长，其余两个致动机构9、10中的致动器按照预先计算好的距离进行等距离收缩，这样就可以实现进气道球面周缘部13绕风扇机匣球面周缘部14旋转，进气道轴心线L1和发动机轴心线L2达到需要的偏转角度，如图6所示。采用相同原理，通过调节三组致动机构中三个致动器的伸缩量，可以实现进气道沿球面在周向360度任意方向偏转，从而减小机动飞行和侧风时的进气损失，改善进气道1内进气的流动状态。也就是说，进气道1能实现绕一确定球心O在任意方向转动一定角度。

虽然在图3中没有示出，但本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，三组致动机构的布置方式也可如下：当沿着航空发动机的轴心线方向观察时，第一组致动机构设置在正下方，第二组致动机构设置在左上方，第三组致动机构设置在右上方。也就是说，第一组致动机构位于发动机底端6点钟方位，第二组致动机构位于发动机左上方10点钟方位，第三组致动机构位于发动机右上方2点钟方位。

当然，本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，三组致动机构4、9、10只需沿圆周方向大致均匀地分布即可，不一定要严格地均匀分布。

此外，本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，致动机构的数量也不局限于三组，可采用至少三组致动机构，例如四组、五组等，同样可以实现进气道沿球面在周向360度任意方向偏转。

例如，在采用四组致动机构的情况下，四组致动机构可以沿圆周方向大致均匀地分布，从而呈大致正方形的分布形式；在采用五组致动机构的情况下，五组致动机构可以沿圆周方向大致均匀地分布，从而呈大致正五边形的分布形式。

再具体举例来说，四组致动机构的布置方式可如下：当沿着航空发动机的轴心线方向观察时，第一组致动机构设置在正上方，第二组致动机构设置在正左方，第三组致动机构设置在正下方，第三组致动机构设置在正右方。也就是说，第一组致动机构位于发动机顶端12点钟方位，第二组致动机构位于发动机左方9点钟方位，第三组致动机构位于发动机底端6点钟方位，第四组致动机构位于发动机右方3点钟方位。

较佳的是，进气道铰链11和风扇机匣铰链12是球形铰链。

较佳的是，如图2所示，每组致动机构还可包括进气道铰链支柱15和风扇机匣铰链支柱16，进气道铰链支柱15一端固定在进气道1上，另一端安装进气道铰链11，且风扇机匣铰链支柱16一端固定在风扇机匣2上，另一端安装风扇机匣铰链12。

较佳的是，如图2所示，风扇机匣2上设有致动器基座5，风扇机匣铰链支柱16的所述一端固定在致动器基座5上。

较佳的是，如图2所示，致动器是液压致动器。当然，本领域技术人员在本发明公开内容的基础上可以理解，液压致动器只是一种较佳的形式，也可采用其它形式的致动器，例如电机致动器、电磁致动器等，同样应落入本发明的保护范围之内。

较佳的是，如图4所示，航空发动机还包括进气道内连接环6，进气道内连接环6用于将进气道1的内流面与风扇机匣2连接起来。

较佳的是，如图4所示，航空发动机还包括进气道外连接环7，进气道外连接环7用于将进气道1的外流面与风扇机匣2外部的风扇罩8连接起来。

较佳的是，进气道内连接环6和进气道外连接环8由可伸缩橡胶材料制成。

较佳的是，如图2所示，航空发动机还包括进气道－吊架过渡段外罩3，进气道－吊架过渡段外罩3用于对进气道1的外流面与飞机吊架之间进行平滑过渡。

以上对本发明的具体实施方式进行了描述，但本领域技术人员将会理解，上述具体实施方式并不构成对本发明的限制，本领域技术人员可以在以上公开内容的基础上进行多种修改，而不超出本发明的范围。

Claims (13)

1.一种航空发动机短舱，所述航空发动机短舱的进气道和发动机风扇机匣相连接，其特征在于，所述进气道和所述风扇机匣分别具有进气道球面周缘部和风扇机匣球面周缘部，所述进气道球面周缘部和所述风扇机匣球面周缘部可相对滑动地接触，所述进气道和所述风扇机匣通过至少三组致动机构来连接，所述至少三组致动机构沿圆周方向大致均匀地分布，每组致动机构包括进气道铰链、风扇机匣铰链和致动器，所述进气道铰链和所述风扇机匣铰链分别设置于所述进气道和所述风扇机匣上，所述致动器一端连接至所述进气道铰链，另一端连接至所述风扇机匣铰链，从而将所述进气道和所述风扇机匣连接起来。

2.如权利要求1所述的航空发动机短舱，其特征在于，所述至少三组致动机构是三组致动机构。

3.如权利要求2所述的航空发动机短舱，其特征在于，当沿着航空发动机的轴心线方向观察时，第一组致动机构设置在正上方，第二组致动机构设置在左下方，第三组致动机构设置在右下方。

4.如权利要求2所述的航空发动机短舱，其特征在于，当沿着航空发动机的轴心线方向观察时，第一组致动机构设置在正下方，第二组致动机构设置在左上方，第三组致动机构设置在右上方。

5.如权利要求1所述的航空发动机短舱，其特征在于，所述进气道铰链和所述风扇机匣铰链是球形铰链。

6.如权利要求1所述的航空发动机短舱，其特征在于，每组致动机构还包括进气道铰链支柱和风扇机匣铰链支柱，所述进气道铰链支柱一端固定在所述进气道上，另一端安装所述进气道铰链，且所述风扇机匣铰链支柱一端固定在所述风扇机匣上，另一端安装所述风扇机匣铰链。

7.如权利要求6所述的航空发动机短舱，其特征在于，所述风扇机匣上设有致动器基座，所述风扇机匣铰链支柱的所述一端固定在所述致动器基座上。

8.如权利要求1所述的航空发动机短舱，其特征在于，所述致动器是液压致动器。

9.如权利要求1所述的航空发动机短舱，其特征在于，所述航空发动机短舱还包括进气道内连接环，所述进气道内连接环用于将所述进气道的内流面与所述风扇机匣连接起来。

10.如权利要求1所述的航空发动机短舱，其特征在于，所述航空发动机短舱还包括进气道外连接环，所述进气道外连接环用于将所述进气道的外流面与所述风扇机匣外部的风扇罩连接起来。

11.如权利要求9所述的航空发动机短舱，其特征在于，所述进气道内连接环由可伸缩橡胶材料制成。

12.如权利要求10所述的航空发动机短舱，其特征在于，所述进气道外连接环由可伸缩橡胶材料制成。

13.如权利要求1所述的航空发动机短舱，其特征在于，所述航空发动机短舱还包括进气道－吊架过渡段外罩，所述进气道－吊架过渡段外罩用于对进气道的外流面与飞机吊架之间进行平滑过渡。