航空发动机反推力装置和航空发动机的制作方法

1.本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种航空发动机反推力装置和航空发动机。


背景技术：

2.反推力装置是大型运输机和大型客机短舱的重要组成部件，其主要功能是通过改变发动机排气流动方向来获得反向推力，使飞机高效可靠地减速，显著缩短飞机的着陆滑跑距离，在潮湿和结冰的跑道上的作用尤为突出，可降低飞机对机场的要求，提高机场的使用效率；同时，反推力装置还可以应用于飞机的中断起飞，提高飞机工作的安全性。
3.目前，广泛应用在大涵道比涡扇航空发动机上的反推力装置为叶栅式反推力装置，该反推力装置包括阻流门和拉杆，阻流门在拉杆的作用下发生偏转，并最终堵塞反推外涵道气流，外涵道气流经阻流门折流后通过叶栅向斜前方排出，从而产生反推力。其中，拉杆为反推装置的重要运动构件。目前，大部分反推力装置中的拉杆位于外涵道内，与核心机舱罩连接。在发动机为正推力状态时反推力来源于发动机的外涵喷管，拉杆设置于外涵道内会对外涵道气流产生扰流作用，增加外涵气流损失，降低外涵气动性能，并最终增加发动机耗油率。
4.需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种航空发动机反推力装置和航空发动机，以减少对外涵道内气流的扰动。
6.根据本发明的一个方面，提供一种航空发动机反推力装置，包括：
7.第一外罩，包括外罩本体和与外罩本体连接的叶栅；
8.第二外罩，设置于第一外罩的下游，且被配置为相对于第一外罩运动以使第二外罩具有打开叶栅的第一位置和关闭叶栅的第二位置；
9.核心机外罩，设置于第二外罩的内部，且其外壁与第二外罩的内壁之间形成外涵道；
10.阻流门，其靠近第一外罩的一端可转动地连接于第二外罩的内壁，以在第二外罩的带动作用下运动并具有打开外涵道的收回位置和封堵外涵道的展开位置；
11.连接杆组，可转动地连接于阻流门的远离第一外罩的一端和第一外罩之间，且连接杆组在阻流门处于收回位置时收拢至贴向阻流门的位置；和
12.弹性件，设置于阻流门和连接杆组之间，弹性件被配置为使阻流门相对于第一外罩的运动包括与第二外罩保持相对固定的第一阶段和相对于第二外罩转动的第二阶段。
13.在一些实施例中，还包括设置于第二外罩的内壁的限位装置，阻流门在第一阶段
内运动时顶靠在限位装置上。
14.在一些实施例中，连接杆组包括：
15.第一连接杆，与第一外罩可转动地连接；和
16.第二连接杆，其一端与第一连接杆可转动地连接，其另一端与阻流门的远离第一外罩的一端可转动地连接。
17.在一些实施例中，阻流门设有第一凹槽，阻流门处于收回位置时第一连接杆嵌入第一凹槽中。
18.在一些实施例中，第二连接杆设有第二凹槽，阻流门处于收回位置时第一连接杆嵌入第二凹槽中。
19.在一些实施例中，第二外罩的内壁设有第三凹槽，阻流门处于收回位置时第二连接杆嵌入第三凹槽中。
20.在一些实施例中，还包括连接座，连接座与阻流门连接，第二连接杆与连接座连接，弹性件设置于连接座和第二连接杆之间。
21.在一些实施例中，连接座的远离第二外罩的一侧设有第一斜面，第二连接杆的与连接座连接的一端设有第二斜面，第一斜面和第二斜面被构造为给第二连接杆相对于连接座的转动提供空间。
22.在一些实施例中，弹性件包括扭簧，扭簧的两端分别连接在连接座上，扭簧的中间部分搭接在第二连接杆上。
23.在一些实施例中，还包括连接轴和第一衬套，连接轴安装在连接座上，第二连接杆可转动地安装于连接轴上，第一衬套套设在连接轴的外周，扭簧套设在第一衬套的外周。
24.根据本发明的另一个方面，提供一种航空发动机，包括上述的航空发动机反推力装置。
25.基于上述技术方案，本发明实施例中在阻流门处于收回位置时，连接杆组收拢至贴向阻流门的位置，即连接杆组贴近外涵道的壁面，因此不会影响外涵道内气流的流动，不会增加外涵道气流的气动损失；而且，本发明实施例还包括弹性件，弹性件使得阻流门的运动包括与第二外罩保持相对固定的第一阶段和相对于第二外罩转动的第二阶段，这样有利于保证阻流门在运动过程中的稳定性，提高反推力装置的整体可靠性。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
27.图1为本发明航空发动机反推力装置一个实施例的结构示意图。
28.图2为本发明航空发动机反推力装置一个实施例中阻流门安装于第一外罩的结构示意图。
29.图3为图2中标号a所示部分的放大图。
30.图4为本发明航空发动机反推力装置一个实施例中第三凹槽的结构示意图。
31.图5为本发明航空发动机反推力装置一个实施例中阻流门的结构示意图。
32.图6为本发明航空发动机反推力装置一个实施例中第一斜面和第二斜面的结构示意图。
33.图7为图5中沿b-b截面的剖视图。
34.图8为本发明航空发动机反推力装置一个实施例中弹性件的安装结构示意图。
35.图9为图5中沿c-c截面的剖视图。
36.图10为图5中沿d-d截面的剖视图。
37.图11为本发明航空发动机反推力装置一个实施例中阻流门处于部分展开位置时的结构示意图。
38.图12为本发明航空发动机反推力装置一个实施例中阻流门处于部分展开位置时另一角度的结构示意图。
39.图13为本发明航空发动机反推力装置一个实施例中阻流门处于完全展开位置时的结构示意图。
40.图14为本发明航空发动机反推力装置一个实施例中阻流门处于完全展开位置时另一角度的结构示意图。
41.图中：
42.10、第一外罩；11、外罩本体；12、叶栅；13、安装板；14、第一螺栓；
43.20、第二外罩；21、第三凹槽；22、第一安装座；23、第二螺栓；24、第一螺母；25、轴承；26、第二衬套；27、垫片；
44.30、核心机外罩；40、外涵道；
45.50、阻流门；51、第一门体；52、第二门体；53、连接件；531、第一凹槽；54、第二安装座；
46.60、第一连接杆；
47.70、第二连接杆；71、第二凹槽；72、第二斜面；73、压片；
48.80、弹性件；81、第一端部；82、第二端部；83、中间部；
49.90、限位装置；
50.100、连接座；101、第一斜面；102、连接轴；103、第一衬套；104、第二螺母。
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
53.如图1～14所示，在本发明提供的航空发动机反推力装置的一些实施例中，该反推力装置包括第一外罩10、第二外罩20、核心机外罩30、连接杆组和弹性件80。
54.如图1所示，第一外罩10为发动机内固定不动的部件，第一外罩10包括外罩本体11和与外罩本体11连接的叶栅12。叶栅12连接于外罩本体11的下游。叶栅12为框架式的多孔
结构，叶栅12作为气体流通部件，在气流流经叶栅12时可通过叶栅12上的多个孔流出。
55.第二外罩20设置于第一外罩10的下游，且被配置为相对于第一外罩10运动以使第二外罩20具有打开叶栅12的第一位置和关闭叶栅12的第二位置。
56.第二外罩20在第一位置时，第二外罩20运动至叶栅12的下游，叶栅12的内侧无部件阻挡，因此叶栅12处于打开状态，上游的气流可以通过叶栅12流出。
57.第二外罩20在第二位置时，第二外罩20运动至与叶栅12内外交叠的位置，且第二外罩20位于叶栅12的内侧，因此第二外罩20能够阻挡气流经叶栅12流出，叶栅12处于关闭状态。
58.核心机外罩30设置于第二外罩20的内部，且核心机外罩30的外壁与第二外罩20的内壁之间形成外涵道40。
59.当第二外罩20处于第一位置时，上游的气流可经叶栅12流出形成反向推力；当第二外罩20处于第二位置时，上游的气流经外涵道40流出，形成正向推力。
60.核心机设置在核心机外罩30的内部。
61.阻流门50的靠近第一外罩10的一端可转动地连接于第二外罩20的内壁，以在第二外罩20的带动作用下运动并具有打开外涵道40的收回位置和封堵外涵道40的展开位置。
62.阻流门50处于收回位置时，阻流门50贴向第二外罩20的内壁，阻流门50的整体与第二外罩20基本平行，此时阻流门50对外涵道40没有阻挡作用，上游的气流可以正常通过外涵道40流出。
63.阻流门50处于展开位置时，阻流门50运动至可以将外涵道40封堵住的位置，此时气流不能通过外涵道40流出，可以通过叶栅12流出，以产生反推力。
64.连接杆组可转动地连接于阻流门50的远离第一外罩10的一端和第一外罩10之间，且连接杆组在阻流门50处于收回位置时收拢至贴向阻流门50的位置。
65.连接杆组没有与核心机外罩30连接，且在阻流门50处于收回位置时，连接杆组收拢至贴向阻流门50的位置，即连接杆组也基本与阻流门50平行，这样连接杆组相当于和阻流门50一样，均收回到贴近第二外罩20的内壁的位置，相当于位于外涵道40的壁面所在的位置，因此不会对外涵道40内的气流造成扰动，也不会增加外涵道40内气流的气动损失，可以有效保证外涵道的气动性能。
66.弹性件80设置于阻流门50和连接杆组之间，弹性件80被配置为使阻流门50相对于第一外罩10的运动包括与第二外罩20保持相对固定的第一阶段和相对于第二外罩20转动的第二阶段。
67.在第二外罩20从第一位置运动至第二位置的过程中，第二外罩20逐渐远离第一外罩10，第二外罩20的运动会带动阻流门50运动，通过设置弹性件80，使得阻流门50相对于第一外罩10的运动包括两个阶段，在第一阶段内，阻流门50与第二外罩20保持相对固定，即阻流门50和第二外罩20一起相对于第一外罩10向远离第一外罩10的方向平移；而在第二阶段内，随着第二外罩20进一步远离第一外罩10，阻流门50脱离第二外罩20而相对于第二外罩20转动，以进一步实现翻转，运动至封堵外涵道40的展开位置。
68.通过设置弹性件80，可以提高阻流门50在运动过程中的稳定性，提高反推力装置的可靠性。
69.如图2和图3所示，第一外罩10还包括安装板13和第一螺栓14，安装板13通过第一
螺栓14安装在第一外罩10上，安装板13与阻流门50可转动地连接。
70.如图5所示，在一些实施例中，连接杆组包括第一连接杆60和第二连接杆70，第一连接杆60与第一外罩10可转动地连接，第二连接杆70的一端与第一连接杆60可转动地连接，第二连接杆70的另一端与阻流门50的远离第一外罩10的一端可转动地连接。
71.在一些实施例中，反推力装置还包括设置于第二外罩20的内壁的限位装置90，阻流门50在第一阶段内运动时阻流门50顶靠在限位装置90上。
72.通过设置限位装置90，可以使阻流门50在弹性件80的作用下顶靠在限位装置90上，防止阻流门50与第二外罩20发生碰撞。
73.限位装置90包括设置在第二外罩20的内壁的限位柱，限位柱可以为圆柱体形状，便于制造。
74.如图6和图7所示，在一些实施例中，阻流门50包括第一门体51、第二门体52和连接件53，连接件53连接于第一门体51和第二门体52之间。第一门体51和第二门体52可以采用复合材料蜂窝夹芯结构，以降低结构重量并提高结构的刚度。
75.在一些实施例中，阻流门50的连接件53上设有第一凹槽531，阻流门50处于收回位置时第一连接杆60嵌入第一凹槽531中。第一凹槽531自连接件53的靠近核心机外罩30的一侧向远离核心机外罩30的方向延伸。
76.通过将阻流门50设置为两个门体并通过连接件53进行连接的结构形式，可以便于在连接件53上设置第一凹槽531，以在阻流门50和连接杆组收回时将第一连接杆60收回至第一凹槽531中，使第一连接杆60隐藏于阻流门50中，尽量减少占用外涵道40的空间。
77.如图6和图7所示，在一些实施例中，第二连接杆70设有第二凹槽71，阻流门50处于收回位置时第一连接杆60嵌入第二凹槽71中。
78.第二连接杆70呈箱体式结构，既可以减轻连接杆组的整体重量，又可以为第一连接杆60提供容纳空间，在连接杆组收回时，第一连接杆60嵌入第二凹槽71中，可使第一连接杆60的部分隐藏于第二连接杆70中。从图7可以看出，第一连接杆60的一部分隐藏于连接件53的第一凹槽531中，一部分隐藏于第二连接杆70的第二凹槽71中，而第二连接杆70位于阻流门50的下游，第二连接杆70与连接件53基本齐平，因此连接杆组整体隐藏于阻流门50之内，使得连接杆组不会外露于阻流门50之外，连接杆组收回时不会增加对外涵道40的占用。
79.如图4所示，在一些实施例中，第二外罩20的内壁设有第三凹槽21，阻流门50处于收回位置时，第二连接杆70嵌入第三凹槽21中。
80.通过在第二外罩20的内壁设置第三凹槽21，可以使第二连接杆70在收回时嵌入第三凹槽21中，使第二连接杆70隐藏于第二外罩20中，从而使阻流门50可以更贴近第二外罩20，尽量减少占用外涵道40的空间。
81.在一些实施例中，反推力装置还包括连接座100，连接座100与阻流门50连接，第二连接杆70与连接座100连接，弹性件80设置于连接座100和第二连接杆70之间。
82.如图6所示，在一些实施例中，连接座100的远离第二外罩20的一侧设有第一斜面101，第二连接杆70的与连接座100连接的一端设有第二斜面72，第一斜面101和第二斜面72被构造为给第二连接杆70相对于连接座100的转动提供空间。
83.如图6所示，阻流门50处于收回位置时，从阻流门50的靠近核心机外罩30的一侧向远离核心机外罩30的方向看，第一斜面101沿远离第一外罩10的方向逐渐远离核心机外罩
30，第二斜面72沿靠近第一外罩10的方向逐渐远离核心机外罩30。
84.第一斜面101和第二斜面72的倾斜度可以设置为相同，也可以设置为不同。在第二连接杆70相对于阻流门50转动至与阻流门50接触时，第一斜面101和第二斜面72正好贴合。
85.通过设置第一斜面101和第二斜面72，可以在阻流门50处于第一阶段时，使第二连接杆70能够相对于阻流门50转动，直至第一斜面101和第二斜面72相互接触，此时第二连接杆70和阻流门50作为整体相对于第二外罩20转动。
86.如图5所示，连接座100包括底板和设置于底板两侧的侧板，底板设有通孔，以方便第二连接杆70的转动。两侧板分别设有安装孔。
87.如图8所示，在一些实施例中，弹性件80包括扭簧，扭簧的两端分别连接在连接座100上，扭簧的中间部分搭接在第二连接杆70上。
88.扭簧的第一端部81和第二端部82分别插入两侧板的安装孔中，扭簧的中间部83为承压部，中间部83呈u型，中间部83搭接在第二连接杆70上。
89.第二连接杆70上设有压片73，中间部83可以搭接在压片73上，以减轻对第二连接杆70的磨损。压片73可以采用耐磨材料制成，提高使用寿命。
90.在阻流门50处于收回位置时，弹性件80处于被压缩的状态，此时第二外罩20处于第二位置，因此可带动阻流门50回到收回位置，并通过第二外罩20保持在第二位置的力使弹性件80保持被压缩状态。
91.在第二外罩20开始向第一位置运动时，在弹性件80的弹性势能作用下，可将阻流门50压靠在设置于第二外罩20的内壁的限位装置90上，并使阻流门50随着第二外罩20一起运动，此时阻流门50处于第一阶段，与第二外罩20保持相对固定。
92.同时，在阻流门50在第一阶段的运动过程中，第二连接杆70相对于阻流门50转动。在第二连接杆70的第二斜面72与阻流门50的连接座100上的第一斜面101接触时，弹性件80的弹性势能减小，此时随着第二外罩20的进一步运动，阻流门50和第二连接杆70可以作为整体相对于第二外罩20转动，直至阻流门50运动至封堵外涵道40的位置。同时，在阻流门50和第二连接杆70作为整体相对于第二外罩20转动时，虽然弹性件80的弹性势能有所减小，使得阻流门50能够离开第二外罩20并相对于第二外罩20转动，但在此过程中弹性件80的弹性势能的大小仍可以保证第一斜面101与第二斜面72一直保持接触。
93.如图9所示，在一些实施例中，反推力装置还包括连接轴102和第一衬套103，连接轴102安装在连接座100上，第二连接杆70可转动地安装于连接轴102上，第一衬套103套设在连接轴102的外周，扭簧套设在第一衬套103的外周。
94.通过设置第一衬套103，可以有效保护连接轴102，防止弹性件80的收缩对连接轴102造成磨损损伤。弹性件80采用双扭簧时，第一衬套103可以包括独立的两段，分别套装在连接轴102上。
95.连接轴102可以为螺栓或销轴，连接轴102安装在连接座100的两侧板上，采用螺栓作为连接轴102时，可通过第二螺母104进行固定；采用销轴作为连接轴102时，可通过插销进行固定。
96.第二连接杆70通过轴承与连接轴102连接，以实现第二连接杆70与连接座100的可转动连接。
97.如图10所示，在一些实施例中，第二外罩20的内壁上设有第一安装座22，第二门体
52上设有第二安装座54，第二安装座54设有安装通孔，第二螺栓23穿过第一安装座22和第二安装座54，并用垫片27和第一螺母24进行紧固，第二螺栓23的外周可以设置第二衬套26以减轻第二螺栓23和第一安装座22之间的磨损。第二螺栓23与第二安装座54的安装通孔孔壁之间设有轴承25，以实现阻流门50与第二外罩20的可转动连接。
98.第一门体51与第二外罩20之间的可转动连接、第二连接杆70与第一连接杆60之间的可转动连接以及安装板13与阻流门50之间的可转动连接均可以采用与第二门体52与第二外罩20之间的可转动连接相似的连接结构，这里不再详述。
99.下面对本发明航空发动机反推力装置的一个实施例的工作过程进行说明：
100.初始状态下，第二外罩20位于第二位置，叶栅12被关闭，阻流门50处于收回位置，连接杆组也处于收回位置，上游气流经外涵道40流出，形成正向推力。
101.在需要实现反推时，第二外罩20相对于第一外罩10向后平移，阻流门50在第二外罩20的带动作用下也向后运动，在弹性件80的弹性势能作用下，阻流门50贴靠在设置在第二外罩20上的限位装置90上，阻流门50与第二外罩20保持相对固定，阻流门50随第二外罩20向后平移，如图11和图12所示；
102.平移过程中，第二连接杆70相对于阻流门50转动，在第二连接杆70转动至第二斜面72与第一斜面101接触时，阻流门50与第二连接杆70形成一个整体结构共同运动，此时弹性件80的弹性势能减小，阻流门50和第二连接杆70一起相对于第二外罩20转动，在第二外罩20和第一连接杆60的作用下，阻流门50逐渐转动至完全封堵外涵道40的位置，如图13和图14所示，此时第二外罩20运动至第一位置，叶栅12完全打开，上游的气流无法通过外涵道40流出，因此会转向通过叶栅12流出，形成反向推力。
103.通过对本发明航空发动机反推力装置的多个实施例的说明，可以看到本发明航空发动机反推力装置实施例中，在阻流门处于收回位置时，连接杆组也可以收回至贴向阻流门的位置，不会占用外涵道的空间，因此不会对外涵道内的气流造成扰动，有效降低气流的气动损失，改善外涵道的气动性能，并最终降低发动机的耗油率；而且阻流门的运动包括与第二外罩相对固定的第一阶段和相对于第二外罩转动的第二阶段，运动过程中的稳定性更高，可靠性好。
104.基于上述的航空发动机反推力装置，本发明还提出一种航空发动机，该航空发动机包括上述的航空发动机反推力装置。上述各个实施例中航空发动机反推力装置所具有的积极技术效果同样适用于航空发动机，这里不再赘述。
105.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明原理的前提下，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这些修改和等同替换均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。