用于短舱进气道的平移导流叶片的制作方法

本发明的示例性实施方式总体上涉及用于涡扇飞行器短舱的空气动力流动控制，更具体而言涉及位于超短舱的前唇缘上的平移导流叶片。

背景技术：

涡扇发动机广泛应用于大型商用飞行器。随着发动机变得更大并且风扇变得更宽，容纳风扇的短舱必须变得更短才能实现降低燃料燃烧。然而，更短的短舱特别是由此产生的更短进气道意味着，在诸如高迎角或侧风条件等不利条件下，流动更有可能在短进气道的前边缘的后方分离。短进气道的更小前边缘半径以及其他特性使得当进入发动机的气流必须在近似正交风扇面的方向上迎头之前转向时，气流更难保持附着。如果流动在短舱前边处缘分离，则在风扇面产生的扭曲是不可取的。分离流动可能会降低性能，增加噪声，并且需要更重的支撑结构来减轻空气动力引起的振动。现有的解决方案包括简单地使进气道变长。另选地，也可以采用较早的短舱设计的吹入式舱门。然而，使进气道更长在许多应用中并不是可行的选择，因为它由于产生过多的阻力和重量而使大型发动机效率降低。吹入式舱门增加了飞行器运行发出的噪音，而且结构复杂。因此，期望的是为进气道流量控制提供另选解决方案，该解决方案克服现有技术解决方案的限制并提供更好的性能。

技术实现要素：

如这里描述的，飞行器发动机短舱上的流动控制系统结合平移导流叶片叶栅，这些叶片被支撑成从短舱的前边缘延伸。至少一个致动器联接至所述平移导流叶片叶栅，以使该叶栅从缩回位置平移至伸出位置。

所公开的示例性实施方式提供了一种方法，该方法通过使每个发动机短舱上的多个平移导流叶片在进气道圆周的至少下象限中伸出而进行超短涡扇发动机短舱上的进气道流动控制，从而适应短舱的高迎角。

附图说明

所希望的特征、功能和优点能够在本公开的各种示例性实施方式中独立地实现，或者可以在另外其它实施方式中进行组合，参考如下描述和附图能够看到其进一步细节。

图1是具有涡扇发动机的商用飞行器的示意性表示；

图2a是安装在飞行器机翼上时涡扇发动机短舱的示意性细节，其中平移导流叶片的叶栅的示例性实施方式位于伸出位置；

图2b是在一个平移导流叶片分段的示例性实施方式展开的情况下的短舱的局部剖视图，展示了平移导流叶片分段和短舱的相对尺寸；

图2c是位于展开位置的平移导流叶片分段的第一详细侧剖视图；

图2d是第二详细上限角示意图，示出了位于展开位置的平移导流叶片分段的特征；

图2e是第三详细下限角示意图，示出了位于展开位置的平移导流叶片分段的特征；

图3a是进气道短舱和发动机的前示意图，其中平移导流叶片的叶栅位于收起或缩回位置；

图3b是短舱和发动机的侧视图，其中平移导流叶片的叶栅位于收起或缩回位置；

图3c是短舱和发动机的后示意图，其中平移导流叶片的叶栅位于收起或缩回位置；

图3d是示出了位于收起位置的平移导流叶片分段的特征的详细侧剖视图；

图4a是短舱和发动机的前示意图，其中平移导流叶片分段位于部分展开位置；

图4b是短舱和发动机的侧视图，其中平移导流叶片的叶栅位于部分展开位置；

图4c是短舱和发动机的后示意图，其中平移导流叶片的叶栅位于部分展开位置；

图4d是示出了位于部分展开位置的平移导流叶片的特征的详细侧剖视图；

图5a是进气道短舱和发动机的前示意图，其中平移导流叶片的叶栅位于完全展开位置；

图5b是短舱和发动机的侧视图，其中平移导流叶片的叶栅位于完全展开位置；

图5c是机舱和发动机的后示意图，其中平移导流叶片的叶栅位于完全展开位置；

图6是涡扇发动机与机身相邻地安装在机翼上时的前视图，其中平移导流叶片的叶栅位于完全展开位置；

图7是示出了用于具有短进气道的涡扇发动机中的流动控制的方法的流程图。

具体实施方式

这里描述的示例性实施方式提供了在超短舱进气道中针对逆流条件使多个元件转盘叶片平移，以解决发动机风扇面流动畸变问题。多个元件转盘叶片是一种可展开的空气动力结构，该结构具有变化翼型区段的叶片叶栅，这些变化翼型区段从短舱的前边缘延伸出以在诸如侧风和高迎角之类的异常条件下降低或消除来自于进气道内部轮廓的流动分离。所得到的可变几何形状进气道解决了分离流动的低速和高迎角问题，同时通过缩回到短舱前边缘中的凹部中仍然保留较短的短舱以维持大型发动机的巡航性能和总体最佳性能。

参考附图，图1描绘了使用具有超短舱14的高涵道比涡扇发动机12的大型商用飞行器10。平移导流叶片的径向叶栅15被配置成在平移导流叶片分段16中围绕短舱14的前边缘18展开，如图2a所示。前边缘18环绕进气道13，以为涡扇发动机12提供进入短舱14的气流。可伸缩转盘叶片的叶栅15平移，从而可定位在从如在图3a至图3d中看到的收起或缩回位置到如在图2a和图2b和2c中详细地看到的完全展开或伸出位置的范围上。可伸出转盘叶片的叶栅15提供了流动控制系统，以减少进气道中的流动畸变。

每个平移导流叶片分段16具有前缘叶片17a以及由纵向肋19支撑的多个尾缘叶片17b、17c、17d和17e。前缘叶片17a具有与前边缘18的前缘轮廓相匹配的外部轮廓20，由此在缩回位置，可以基本上保持进气道的层流。关闭叶片17f同样具有与前边缘18的轮廓相匹配的外部轮廓21，以在完全伸出位置时提供与平移导流叶片分段16的光滑空气动力过渡，使关闭叶片17f与前边缘18对齐。

虽然在附图中示出为具有共同形状，但是叶片17b-17e可以具有不同翼型形状和翼弦，以适合流动转盘所需的空气动力特性。如图2b所示，可伸出平移转盘叶片分段16的径向叶栅15具有完全伸出长度22，该长度22基于叶片17a至17e的数量和间隔来确定，但是通常为短舱长度24的2.5％至20％。对于所示出的实施方式，使用了前缘叶片17a和四个附加叶片17b-17e。在另选实施方式中，可以采用2到10个叶片。

为了清晰起见，图2d至图2e以另选视图示出了平移导流叶片分段16。整个径向叶栅15可以是单个元件，其从前边缘18延伸作为与连续前缘叶片17a的一个单元或盒。另选地，径向叶栅15可以分成象限，所述象限可单独操作成使平移导流叶片分段16或其他期望分段横跨前边缘18的圆周的一部分，以进行操作排序，如随后将更详细地描述的那样。为了简化说明，这里就单个平移导流叶片分段16提供该描述。

肋19支撑叶片17a-17e以在叶片之间提供流动通道间隔或槽缝26a-26e。平移导流叶片分段16增加了短舱的有效翼弦。

如在图2c和图3d中看到的，肋19由多个轴承28支撑，以从短舱15纵向地伸出以及缩回到短舱14内。诸如辊子30之类的多个致动器(它们可以是接合肋19中的齿条的小齿轮)被接合以使叶栅15中的平移导流叶片分段16伸出或缩回。可以采用步进马达或类似装置来驱动小齿轮，以精确地伸出用于部分和完全伸出的长度。在另选实施方式中，可以采用线性致动器使平移导流叶片分段16伸出和缩回。根据叶栅15所选的构造(单个盒，单独平移导流叶片分段或部分圆周分段)，多个叶片分段16可以通过机械或液压连杆机构互连，并且由分开的致动器驱动的各个肋或分段的数量可以改变。在某些实施方式中，可以采用单个致动器使整个叶栅15伸出。在某些实施方式中，平移导流叶片分段16中的叶片17a-17e中的一个或多个可以可围绕轴线23(在图2c中示出)旋转。

对于所示出的实施方式，前边缘18中的槽状开口32的外部范围(在图2d和2e中最佳地看到，叶栅15通过该开口32伸出和缩回)相对于短舱进气道中心线36具有外部边缘34(参见图2c)，该外部边缘34与短舱前边缘18上的名义巡航状态停滞点38基本对齐。叶栅15因此从该停滞点38向内在径向上内侧，以避免打断短舱14的外部轮廓上的流动，从而降低巡航阻力。前缘叶片17a的外部轮廓20与短舱的前边缘的轮廓的匹配降低了叶栅15缩回以进行巡航条件时进气道内表面上的流动中断，以使巡航时空气动力阻力最小。槽状开口32通向短舱14中的凹部33以容纳叶栅15。

在图3a至图3c(关闭或缩回)、图4a至图4c(部分伸出)和图5a至图5c(完全伸出)中顺序地展示了平移导流叶片分段16的叶栅的展开。示例性实施方式通常将在收起/缩回或完全伸出位置操作。然而，在另选实施方式中，可以采用多个部分伸出位置，从而暴露出不同数量的叶片和槽缝以匹配空气动力操作要求。如在该顺序中所显示的，平移导流叶片分段16的整个径向叶栅15的伸出关于短舱进气道中心线36对称。

如在图4d中看到的，部分伸出的平移导流叶片分段16为短舱14提供了中间翼弦延伸。中间叶片17d的轮廓相当于关闭叶片17f的外部轮廓21，以通过使该分段位于部分伸出位置而在短舱前边缘周围提供顺畅流动，并且基本将短舱前边缘中的槽缝32关闭。

图6示出了平移导流叶片分段16的径向叶栅15的对称伸出构造。如图6所示，围绕短舱的象限40a-40d具有不同的空气动力学状态或效应，这些空气动力学状态或效应由飞行器总体迎角、侧风(侧风可以被飞行器的机身42部分地阻挡或减轻)或在飞行器的飞行、起飞或降落期间引发的其它空气动力学现象产生。每个平移导流叶片分裂16都可以单独地操作以伸出和缩回。对于飞行器的高迎角操作，在至少下弦外和下弦内象限40a和40b中的可选择的多组平移导流叶片分段16的展开可能是令人期望的。对于来自飞行器右侧r(在作为飞行器的前视图的附图中为左侧)的强烈弦外侧风，将在下弦外和上弦外象限40a和40d中编组的平移导流叶片分段展开将是令人期望的。类似地，对于来自于飞行器左侧l(附图中右侧)的强烈弦内侧风，将在下弦内和上弦内象限40b和40c中编组的平移导流叶片分段展开可能是令人期望的。然而，机身42的存在可能阻挡左侧侧风流动，因此可能不需要将上弦内象限40c中的平移导流叶片分段展开。对于安装在飞行器左侧的发动机来说，这里的描述对于左右指定来说是相反的。另外，尽管在附图中被示出为相等象限，但是“象限”可以被解释为进气道圆周的任何所选弧形分段。

对于具有一定操作状态或发动机安装构造的飞行器来说，平移导流叶片分段的叶栅可以进行改变以仅仅包括位于下象限40a和40b中的作用装置，或者包括将足以适应所有需要的空气动力学条件的那些象限再加上象限40c和40d的下部分。

这里公开的实施方式提供了如图7所示的用于涡扇发动机超短舱上的进气道流动控制的方法。对于第一预定空气动力学条件，平移导流叶片分段16的叶栅15可以伸出至部分伸出位置(步骤702)。对于第二预定空气动力学条件，平移导流叶片分段16的叶栅15完全伸出(步骤704)。对于预期的预定高迎角条件，每个发动机上的多个平移导流叶片分段16可以通过使每个平移导流叶片分段的肋延伸穿过进气道的前边缘18而至少在进气道圆周的下象限40a、40b中伸出(步骤706)。对于预定弦外侧风分量，多个平移导流叶片分段16可以至少在进气道圆周708的弦外象限40a、40d中伸出(步骤708)。对于预定弦内侧风分量，多个平移导流叶片分段16可以至少在进气道圆周的弦内象限40b、40c中伸出(步骤710)，或者在期望机身阻挡或减轻弦内侧风的情况下，位于上弦内象限中的平移导流叶片分段16可以保持缩回，而只有位于下弦内象限中的平移导流叶片分段16伸出(步骤712)。在超过预定飞行速度和/或将操作降低至低迎角时，所有平移导流叶片分段16均缩回(步骤714)。

另外，该公开包括根据如下条款的实施方式。

1.一种飞行器发动机短舱上的流动控制系统，该系统包括：

平移导流叶片17a-17e的叶栅15，该叶栅被构造成从短舱14的前边缘18伸出；以及

至少一个致动器30，该至少一个致动器被联接成使所述平移导流叶片的叶栅从缩回位置平移至伸出位置。

2.根据条款1所述的流动控制系统，其中，所述平移导流叶片的叶栅通过多个纵向肋19接合，从而形成平移导流叶片分段16。

3.根据条款1所述的流动控制系统，其中，所述平移导流叶片的叶栅包括2到10个叶片17a-17e。

4.根据条款1所述的流动控制系统，其中，所述平移导流叶片的叶栅包括前缘叶片17a，该前缘叶片17a的外部轮廓20与所述短舱的前边缘的轮廓匹配。

5.根据条款1所述的流动控制系统，其中，所述叶栅穿过所述短舱的前边缘中的槽状开口32平移，该槽状开口具有相对于短舱进气道中心线36位于巡航状态停滞点38处或弦内侧的外边缘34。

6.根据条款1所述的流动控制系统，其中，所述平移导流叶片的叶栅包括关闭叶片17f，该关闭叶片17f的外部轮廓与所述短舱的前边缘的轮廓匹配，所述关闭叶片在伸出位置中时与所述外部轮廓对齐。

7.根据条款1所述的流动控制系统，其中，在伸出位置中，所述平移导流叶片的叶栅的长度包括2.5％到20％的短舱长度。

8.根据条款2所述的流动控制系统，其中，所述平移导流叶片的叶栅的每个平移导流叶片分段都是可单独平移的。

9.根据条款8所述的流动控制系统，其中，所述至少一个致动器包括被接合成使相关的平移导流叶片分段平移的多个致动器。

10.根据条款9所述的流动控制系统，其中，可选组的所述平移导流叶片分段同时地伸出。

11.根据条款10所述的流动控制系统，其中，所述可选组中的至少一组位于短舱进气道的圆周的下象限54a、54b中，其中所述可选组中的所述至少一组适合于适应所述短舱进气道的高迎角。

12.根据条款10所述的流动控制系统，其中，所述可选组中的至少两组位于短舱进气道的圆周的弦外象限54a、54d中，其中所述可选组中的所述至少两组适合于适应所述短舱进气道处的弦外侧风。

13.根据条款10所述的流动控制系统，其中，所述可选组中的至少一组位于短舱进气道的圆周的弦内象限54b、54c中，其中所述可选组中的所述至少一组适合于适应所述短舱进气道处的弦内侧风。

14.一种用于发动机短舱上的进气道流动控制的方法，该方法包括：

通过使所述发动机短舱上的平移导流叶片的叶栅在短舱进气道的至少一个下象限中平移穿过短舱进气道的前边缘中的槽缝而使所述平移导流叶片的叶栅伸出，从而适应所述发动机短舱的高迎角。

15.根据条款14所述的方法，该方法进一步包括使所述短舱进气道的圆周的至少一个弦外象限中的多个平移导流叶片分段伸出，从而适应预定弦外风分量。

16.根据条款11所述的方法，该方法进一步包括使所述短舱进气道的圆周的至少一个弦内象限中的多个平移导流叶片分段伸出，从而适应预定弦内风分量。

17.根据条款14所述的方法，该方法进一步包括在上弦内象限中的多个平移导流叶片保持缩回的情况下使所述短舱进气道的圆周的下弦内象限中的多个平移导流叶片分段伸出，从而适应预定弦内风分量。

18.根据条款14述的方法，该方法进一步包括在超过预定速度或发动机短舱以低迎角操作时使所有平移导流叶片缩回。

19.一种飞行器发动机短舱，该飞行器发动机短舱包括：

短舱14的前边缘18，该前边缘18限定进气道开口13，该进气道开口13用于使空气流入被容纳在所述短舱中的发动机12内；以及

位于所述前边缘上的流动控制系统，该系统包括：

围绕所述前边缘的圆周布置的平移导流叶片17a-17e的叶栅15，所述平移导流叶片的叶栅可在收回位置和伸出位置之间移动，在所述伸出位置，所述平移导流叶片的叶栅从所述短舱的前边缘向前伸出；和

至少一个致动器30，该至少一个致动器被联接成使所述平移导流叶片的叶栅在所述收起位置和所述伸出位置之间平移。

20.根据条款19所述的飞行器发动机短舱，其中，当所述平移导流叶片移动到所述收起位置时，所述平移导流叶片的叶栅被容纳在形成于所述短舱中的凹部33内。

现在，按照专利法规的要求已经详细地描述了本公开的各种实施方式，本领域技术人员将认识到这里公开的具体实施方式的修改和替换。这些修改落入如随后权利要求限定的本公开的范围和含义内。