[发明专利]飞机喷嘴

说明书

本发明涉及飞机喷嘴。公开了一种用于燃气涡轮发动机的可变面积排气喷嘴的挡板。所述挡板包括支撑结构和连接到所述支撑结构的气体防护件，其中，所述支撑结构是波纹状的，以适应所述气体防护件在波纹方向上的热膨胀。

技术领域

本文所述的技术涉及飞机排气喷嘴，并且更具体而言，涉及用于燃气涡轮发动机的可变面积排气喷嘴的挡板（flap）。

背景技术

在一些飞机中使用的燃气涡轮发动机包括具有可变面积排气喷嘴的排气系统。可变面积排气喷嘴可包括铰接式的挡板或瓣（petal），其可相对于彼此移动来改变排气喷嘴的面积，以控制发动机操作状态并且优化飞机的推进。

用于可变面积排气喷嘴的常规挡板包括整体式或装配式的气体防护件，该气体防护件具有一体地固定并且连接到其的支柱（backbone）。该气体防护件可以在一端处绕发动机的静态壁或可变面积排气喷嘴的另一个挡板的端部可枢转。所述支柱可以被连接到燃气涡轮发动机的致动器臂，用于选择性地改变气体防护件的位置。

所述气体防护件通常呈板的形式，该板具有：气体流路表面，其暴露于喷嘴的排气流中的热燃烧气体；以及处于较冷环境中的后侧表面（其包括所述支柱）。由于气体防护件相对于支柱的热膨胀所引起的应变，跨两个表面的这种温差可导致挡板的故障，例如在挡板的气体防护件和支柱之间的连接处的破裂。

虽然已知增加挡板的厚度以便增加其对热应变的弹性，但是这具有增加挡板的总重量及其制造成本的缺点。因此，已开发了其他布置结构以增加挡板对热应变的弹性。特别地，已知提供具有气体防护件的挡板，该气体防护件包括在使用中被（不可移动地）固定到支柱的多个互锁区段。

这种设计的一个缺点在于，部件的数量增加，并且因此，组装时间以及在操作期间失去一个或多个部件的风险增加。

因此，用于燃气涡轮发动机的替代性的可变面积排气喷嘴仍然是被关注的领域。

发明内容

根据本文所述的技术的一个方面，提供了一种用于燃气涡轮发动机的可变面积排气喷嘴的挡板，所述挡板包括支撑结构和连接到所述支撑结构的气体防护件；其中，所述支撑结构是波纹状的，以适应所述气体防护件在波纹方向上的热膨胀。

所述支撑结构可以具有多个波纹，所述多个波纹呈在所述波纹方向上延伸的交替的峰和谷的形式。所述气体防护件可以具有基本上平面的表面，并且所述支撑结构可以在所述气体防护件的平面方向上是顺应性（compliant）的。

所述支撑结构可以在第一波纹方向上具有第一多个波纹，并且在第二波纹方向上具有第二多个波纹。第一多个波纹和第二多个波纹可以重叠。所述第一多个波纹和第二多个波纹可以形成接触点的第一网格，所述支撑结构在所述接触点的第一网格处连接到所述气体防护件。

所述支撑结构可以是顺应性的，使得所述第一网格中的接触点之间的间距变化，以适应所述气体防护件的热膨胀。在所述气体防护件的第一温度下，所述第一网格中的相邻接触点可以第一距离分离；以及当所述支撑结构由于所述气体防护件在高于所述第一温度的第二温度下的热膨胀而经受施加的力时，所述第一网格中的所述相邻接触点可以移动，使得它们以大于所述第一距离的第二距离分离。

所述第一多个波纹和第二多个波纹可以形成接触点的第二网格，所述支撑结构在所述接触点的第二网格处连接到安装件例如背板或壳体壁。第一网格的接触点的移动可以是相对于第二网格的接触点。

在波纹状的支撑结构和气体防护件之间可以限定有空间。该空间可以被构造成允许冷却流体在其中流动。

所述气体防护件可以包括多个冷却孔，其从所述气体防护件的防护表面穿过所述气体防护件延伸到所述气体防护件的流路表面。所述冷却孔可以被构造成允许冷却流体从支撑结构和防护表面之间的空间流动到流路表面。尽管已关于挡板本身描述了本文所述的技术，但是将会理解的是，本文所述的技术可更广泛地应用于排气喷嘴本身。