[发明专利]具有平移-旋转叶栅的推力反向器系统和运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及高旁通燃气涡轮发动机，且更具体而言涉及推力反向器系统，其用于高旁通涡轮风扇发动机中，以通过从风扇旁通导管转移空气而提供推力反向。

背景技术

图1示意性地示出现有技术中已知类型的高旁通涡轮风扇发动机10。发动机10示意性地示出为包括机舱12和核心发动机(模块)14。位于核心发动机14的前面的风扇组件16包括桨毂盖鼻部20，其从成阵列的风扇叶片18向前突伸。核心发动机14示意性地示出为包括高压压缩机22、燃烧器24、高压涡轮26和低压涡轮28。进入风扇组件16的大部分空气旁通到发动机10的后面，以产生额外的发动机推力。旁通空气传送通过机舱12和包围核心发动机14的内核心机罩36之间的环形旁通导管30，并且通过风扇出口喷嘴32离开导管30。机舱12限定旁通导管30的径向外边界，并且核心机罩36限定旁通导管30的径向内边界，以及对从核心发动机14向后延伸的一级排气喷嘴38提供后核心机罩过渡表面。

机舱12典型地由限定机舱12的外边界的三个一级元件构成：入口组件12A、与包围风扇叶片18的发动机风扇壳交接的风扇机罩12B，以及位于风扇机罩12B的后面的推力反向器系统12C。推力反向器系统12C包括三个一级构件：安装到机舱12上的平移机罩(平移机罩)34A、安装在机舱12内的叶栅(cascade)34B，以及显示为在叶栅34B的径向内侧的收起位置的阻挡门34C。阻挡门34C适于从其收起位置枢转地展开到展开位置，在该位置，各个阻挡门34C的后端枢转成接合核心机罩36，如图1的上半部中以虚线示出。在这个方面，核心机罩36还可看作推力反向器系统12C的构件。叶栅34B为机舱12的固定结构，而平移机罩34A适于向后平移以暴露叶栅34B和使用连结臂34D将阻挡门34C展开到导管30中，从而使导管30内的旁通空气转移通过暴露的叶栅34B且从而提供推力反向作用。而两个阻挡门34C显示在图1中，但是多个阻挡门34C典型地围绕机舱12周边沿周向间隔开。

在高旁通涡轮风扇发动机10中使用的传统的推力反向器设计中，当不使用推力反向器系统12C时，即在发动机10的正常飞行运行期间，叶栅34B由收起的阻挡门34C覆盖。这个类型的传统的结构的缺陷在于，平移机罩34A必须具有足够的长度和厚度，以容纳固定叶栅34B，这导致减小机舱12或风扇导管区域的总直径，从而导致较高的马赫数和风扇导管损耗。另外，因为阻挡门34C限定风扇导管外流表面的部分，所以门34C产生的表面中断(间隙和阶梯)和导管泄漏可增加空气动力学阻力和减少空气动力学性能。另外，阻挡门34C仅结合有限区域的声学处理，以及在平移机罩声学处理中产生不连续，并且在正常发动机运行期间暴露于会引起损害和磨损的状况。传统的推力反向器的这些方面可显著降低发动机性能、发动机降噪、单位燃料消耗和运行可靠性。

发明内容

本发明提供推力反向器系统和其运行，其适于在航空器中使用的类型的高旁通涡轮风扇发动机。推力反向器系统特别适于用于燃气涡轮发动机中，燃气涡轮发动机具有核心发动机、包围核心发动机的核心机罩、包围核心机罩且包括风扇机罩的机舱，以及由机舱和核心机罩限定且在机舱和核心机罩之间的旁通导管。

根据本发明的第一方面，推力反向器系统包括平移机罩，其安装到机舱上且适于沿燃气涡轮发动机的向后方向平移远离风扇机罩，以在它们之间限定周向开口。平移机罩具有径向内壁，其限定旁通导管的径向外流表面。系统进一步包括：在机舱内的固定结构，其在平移机罩沿向后方向平移时不平移；以及叶栅系统，其安装到机舱上且适于在收起位置和展开位置之间移动。叶栅系统具有前端和相对地设置的后端，并且在叶栅系统从收起位置移动到其展开位置上,叶栅系统沿燃气涡轮发动机的向后方向平移且平移远离风扇机罩。叶栅系统的后端突伸到旁通导管中，并且叶栅系统可运行来在叶栅系统处于其展开位置时通过周向开口转移旁通导管内的旁通空气。叶栅系统的前端适于沿向后方向平移叶栅系统，并且叶栅系统的后端适于初始使后端在前端沿向后方向平移时沿向后方向平移且然后后续围绕前端旋转，使得叶栅节段沿向后方向进一步平移会使叶栅节段移动到其展开位置。