带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱的制作方法

1.本实用新型涉及飞机发动机短舱设计领域，特别涉及一种带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱。


背景技术：

2.在飞机发动机短舱领域中，民用飞机在起飞、降落等低速飞行状态时，如果攻角较大或遇到大侧风，发动机短舱唇口容易产生附面层分离。附面层分离后进气畸变骤增，导致发动机性能严重下降，甚至无法正常工作、危及到飞机安全。
3.图1为现有技术中飞机发动机短舱的主视图。图2为现有技术中飞机发动机短舱的侧视图。
4.如图1和图2所示，飞机发动机短舱包括短舱外罩100、进气道20，以及连接短舱外罩100和进气道20的唇口前缘110。
5.现有技术中，用于避免发动机短舱唇口附面层分离的常规方法是在唇口设计时采用适合低速飞行的剖面形状，这将增大短舱在高速巡航飞行的阻力，降低飞机经济性。
6.目前也有通过附加整流格栅等流动控制部件的方法，这种方法的结构均较为复杂，不易应用或者综合效果不佳。
7.此外，还有一些方法通过主动或被动的辅助进、排气控制，也需要额外较复杂的管路等附件，降低可靠性。
8.有鉴于此，本技术发明人设计了一种带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱，以期克服上述技术问题。


技术实现要素：

9.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中发动机短舱唇口容易产生附面层分离，且其解决方案结构复杂，可靠性低，效果不佳等缺陷，提供一种带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱。
10.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
11.一种带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱，其特点在于，所述飞机发动机短舱包括短舱外罩和至少一个扰流片，所述扰流片沿进气的流动方向布置在所述短舱外罩的内侧面上或外侧面上，靠近所述短舱外罩的唇口前缘处；
12.所述扰流片沿所述短舱外罩的周向分布，且位于所述短舱外罩的至少一部分周向区域内。
13.根据本实用新型的一个实施例，所述发动机短舱还包括至少一个驱动装置，所述驱动装置安装在所述短舱外罩的内部，并与所述扰流片一一对应连接；
14.所述驱动装置连接至所述飞机发动机短舱的控制系统，通过所述驱动装置控制所述扰流片从所述短舱外罩的外侧面或内侧面伸出或缩回。
15.根据本实用新型的一个实施例，所述驱动装置包括驱动底座、伸缩杆和驱动控制
系统，所述驱动底座固定在所述短舱外罩的内部，所述伸缩杆的一端安装至所述驱动底座与所述驱动控制系统连接，另一端与对应所述扰流片的后端固定连接，所述驱动控制系统接入所述飞机发动机短舱的控制系统。
16.根据本实用新型的一个实施例，所述扰流片为片状结构。
17.根据本实用新型的一个实施例，所述扰流片的截面形状为矩形、三角形或不规则形状。
18.根据本实用新型的一个实施例，所述扰流片的弦向与所述短舱外罩的进口流动方向之间的夹角小于等于30
°
。
19.根据本实用新型的一个实施例，所述扰流片沿所述短舱外罩的内侧面或外侧面凸出的高度小于等于气流在所述短舱外罩的唇口处形成的附面层的厚度。
20.根据本实用新型的一个实施例，所述扰流片的延伸长度为所述扰流片沿所述短舱外罩的内侧面或外侧面凸出的高度的5-20倍。
21.根据本实用新型的一个实施例，所述扰流片沿所述短舱外罩的内侧面或外侧面凸出的高度为所述短舱外罩的进口直径的0.2％至1％，长度为所述短舱外罩的进口直径的3％至6％。
22.根据本实用新型的一个实施例，所述扰流片的厚度为1-5mm。
23.根据本实用新型的一个实施例，多个所述扰流片组成扰流片阵列，相邻两个所述扰流片沿所述短舱外罩的周向间隔5
°
至20
°
布置。
24.根据本实用新型的一个实施例，多个所述扰流片组成扰流片阵列，所述扰流片陈列布置在所述短舱外罩的周向120
°
范围内。
25.本实用新型的积极进步效果在于：
26.本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱，能够减小低速时进气道畸变，同时在高速时不对短舱产生明显的不利影响。所述飞机发动机短舱的结构简单、便于安装和维护。
27.所述飞机发动机短舱采用的薄片状结构在打开时能够通过流向涡降低流动分离的倾向，从而改善进气道出口流场均匀性。在收起时，薄片状结构不影响短舱的原有性能。
附图说明
28.本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
29.图1为现有技术中飞机发动机短舱的主视图。
30.图2为现有技术中飞机发动机短舱的侧面剖视图。
31.图3为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中扰流片布置在短舱外罩的外侧面的立体图。
32.图4为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中扰流片布置在短舱外罩的内侧面的立体图。
33.图5为图4中a部分的放大图。
34.图6为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中扰流片截面形状的示意图。
35.图7为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中驱动装置的安装示意图。
36.图8为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中驱动装置打开扰流片的状态示意图。
37.图9为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中驱动装置收起扰流片的状态示意图。
38.【附图标记】
39.短舱外罩
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100
40.进气道
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20
41.唇口前缘
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110
42.扰流片
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200
43.驱动装置
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300
44.驱动底座
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310
45.伸缩杆
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320
具体实施方式
46.为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
47.现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
48.此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
49.此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。
50.实施例一：
51.图3为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中扰流片布置在短舱外罩的外侧面的立体图。图4为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中扰流片布置在短舱外罩的内侧面的立体图。图5为图4中a部分的放大图。图6为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中扰流片截面形状的示意图。
52.如图3至图6所示，本实用新型公开了一种带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱，其包括短舱外罩100和至少一个扰流片200，扰流片200沿进气的流动方向布置在短舱外罩100的内侧面上或外侧面上，靠近短舱外罩100的唇口前缘110处。扰流片200沿短舱外罩100的周向分布，且位于短舱外罩100的至少一部分周向区域内。
53.优选地，本实施例中扰流片200设置为片状结构。例如优选采用薄片状结构。扰流片200采用的薄片状结构的高度与当地附面层厚度相当，扰流片200的截面形状可以优选为矩形、三角形或不规则形状。例如截面形状近似弯曲的矩形，或者如图6所示的具有特定弯度和厚度分布的翼型。当然此处仅为举例，扰流片200的截面形状可以根据实际需求进行改
进和调整，并不受本实施例的局限，均在本技术的保护范围内。
54.扰流片200布置的位置，在沿流动方向，布置短舱唇口前缘线附近，可以在进口内侧或外侧。在沿周向方向，在容易发生分离的位置布置一个或多个。
55.扰流片200布置的方向，其弦向大致沿着短舱外罩100的进口流动方向，与流动方向夹角小于等于30
°
，即在30
°
以内。多个扰流片组成的阵列可以有相同的方向，也可以是相对的方向或具有不同的方向。
56.另外，扰流片200沿短舱外罩100的内侧面或外侧面凸出的高度小于等于气流在短舱外罩100的唇口处形成的附面层的厚度。扰流片200的延伸长度可以优选为扰流片200沿短舱外罩100的内侧面或外侧面凸出的高度的5-20倍。也就是说，扰流片200凸出高度优选地大约等于气流在唇口处形成的附面层的厚度，延伸长度大约为高度的5-20倍，扰流片200的厚度约1-5mm左右。其可以选择沿着短舱周向可以每间隔5
°
至20
°
布置一个。
57.优选地，每个扰流片200的凸出高度大约为短舱进口直径的0.2％至1％，长度为短舱进口直径的3％至6％。
58.例如，在图3所示实施例中，为了降低短舱在大侧风状态时的进气畸变，可以采用多个扰流片200组成扰流片阵列，相邻两个扰流片200沿短舱外罩100的周向间隔5
°
至20
°
布置。在短舱前缘外侧侧面附近的周向120
°
范围内布置了扰流片阵列，每个扰流片200的凸出高度大约为短舱进口直径的1％，长度为短舱进口直径的6％，截面形状为矩形，厚度为3mm，扰流片方向与发动机轴线夹角均为20
°
，在短舱周向每隔8
°
布置一个，共布置了15个。
59.这样，扰流片200的薄片状结构将在气流中形成流向涡，流向涡的作用能够减小附面层的分离倾向。该实施例在侧风25节时的数值计算结果显示，设置扰流片后，进气道(即短舱外罩100的进口)内流动分离得到改善，进气畸变有所降低。
60.当然，此处关于扰流片200的数量、布置方式等结构设置均为举例，可以根据实际情况进行设置和调整，并不受本实施例的限制，均在本技术的保护范围内。
61.实施例二：
62.图7为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中驱动装置的安装示意图。图8为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中驱动装置打开扰流片的状态示意图。图9为本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱中驱动装置收起扰流片的状态示意图。
63.如图7至图9所示，结合图3至图6，本实施例公开了一种带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱，其包括短舱外罩100和至少一个扰流片200，扰流片200沿进气的流动方向布置在短舱外罩100的内侧面上或外侧面上，靠近短舱外罩100的唇口前缘110处。扰流片200沿短舱外罩100的周向分布，且位于短舱外罩100的至少一部分周向区域内。
64.本本实施例所述飞机发动机短舱中，还可以进一步增加设置可以使扰流片200打开和关闭的机构和驱动部件，通过飞行控制系统控制其根据需要伸出或收起。也就是说，所述飞机发动机短舱还可以包括至少一个驱动装置300，驱动装置300安装在短舱外罩100的内部，并与扰流片200一一对应连接。驱动装置300连接至所述飞机发动机短舱的控制系统(图中未示)，通过驱动装置300控制扰流片200从短舱外罩100的外侧面或内侧面伸出或缩回。
65.例如，在飞机发动机短舱内设置驱动装置300，驱动装置300可以选择包括驱动底
座310、伸缩杆320和驱动控制系统(图中未示)，将驱动底座310固定在短舱外罩100的内部结构上，伸缩杆320的一端安装至驱动底座310与所述驱动控制系统连接，另一端与对应扰流片200的后端固定连接，所述驱动控制系统接入所述飞机发动机短舱的控制系统。
66.伸缩杆320可以根据控制系统的信号从驱动底座310中伸出或收缩。例如这种驱动装置可以是电动伸缩杆或液压作动器。
67.相应地，在短舱外罩100的外侧面或内侧面上开设有与扰流片200一一对应的开口，当驱动装置300的伸缩杆320收缩时，扰流片200的前端沿对应的所述开口向内缩回，至少缩回至与短舱外罩100的外侧面或内侧面平齐。当驱动装置300的伸缩杆320伸出时，扰流片200的前端沿对应的所述开口向外伸出，即从短舱外罩100的外侧面或内侧面凸出。
68.飞机在大侧风、大迎角等容易发生流动分离工况飞行时，飞行控制系统可以控制驱动装置300使扰流片200伸出，从而减小流动分离的倾向、降低发动机短舱进气畸变。在巡航工况时，飞行控制系统可控制驱动装置300使扰流片200收起，能够避免扰流片增大飞行阻力。
69.优选地，本实施例中扰流片200设置为片状结构。例如优选采用薄片状结构。扰流片200采用的片状结构的高度与当地附面层厚度相当，扰流片200的截面形状可以优选为矩形、三角形或不规则形状。截面形状近似弯曲的矩形，或者例如图6所示的具有特定弯度和厚度分布的翼型。当然此处仅为举例，扰流片200的截面形状可以根据实际需求进行改进和调整，并不受本实施例的局限，均在本技术的保护范围内。
70.扰流片200布置的位置，在沿流动方向，布置短舱唇口前缘线附近，可以在进口内侧或外侧。在沿周向方向，在容易发生分离的位置布置一个或多个。
71.扰流片200布置的方向，其弦向大致沿着短舱外罩100的进口流动方向，与流动方向夹角小于等于30
°
，即在30
°
以内。多个扰流片组成的阵列可以有相同的方向，也可以是相对的方向或具有不同的方向。
72.另外，扰流片200沿短舱外罩100的内侧面或外侧面凸出的高度小于等于气流在短舱外罩100的唇口处形成的附面层的厚度。扰流片200的延伸长度可以优选为扰流片200沿短舱外罩100的内侧面或外侧面凸出的高度的5-20倍。也就是说，扰流片200凸出高度优选地大约等于气流在唇口处形成的附面层的厚度，延伸长度大约为高度的5-20倍，扰流片200的厚度约1-5mm左右。其可以选择沿着短舱周向可以每间隔5
°
至20
°
布置一个。
73.优选地，每个扰流片200的凸出高度大约为短舱进口直径的0.2％至1％，长度为短舱进口直径的3％至6％。
74.例如，在图3所示实施例中，为了降低短舱在大侧风状态时的进气畸变，可以采用多个扰流片200组成扰流片阵列，相邻两个扰流片200沿短舱外罩100的周向间隔5
°
至20
°
布置。在短舱前缘外侧侧面附近的周向120
°
范围内布置了扰流片阵列，每个扰流片200的凸出高度大约为短舱进口直径的1％，长度为短舱进口直径的6％，截面形状为矩形，厚度为3mm，扰流片方向与发动机轴线夹角均为20
°
，在短舱周向每隔8
°
布置一个，共布置了15个。该实施例在侧风25节时的数值计算结果显示，设置扰流片后，进气道(即短舱外罩100的进口)内流动分离得到改善，进气畸变有所降低。
75.这样，扰流片200的薄片状结构将在气流中形成流向涡，流向涡的作用能够减小附面层的分离倾向。该实施例在侧风25节时的数值计算结果显示，设置扰流片后，进气道(即
短舱外罩100的进口)内流动分离得到改善，进气畸变有所降低。
76.当然，此处关于扰流片200的数量、布置方式等结构设置均为举例，可以根据实际情况进行设置和调整，并不受本实施例的限制，均在本技术的保护范围内。
77.因此，本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱克服了发动机短舱唇口低速时容易发生附面层分离、导致进气畸变过高的问题。
78.综上所述，本实用新型带进气畸变控制结构的飞机发动机短舱，能够减小低速时进气道畸变，同时在高速时不对短舱产生明显的不利影响。所述飞机发动机短舱的结构简单、便于安装和维护。
79.所述飞机发动机短舱采用的薄片状结构在打开时能够通过流向涡降低流动分离的倾向，从而改善进气道出口流场均匀性。在收起时，薄片状结构不影响短舱的原有性能。
80.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。