渦扇發動機的反推力裝置和用于該反推力裝置的反推葉柵的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及飛機發動機的反推力裝置，尤其是渦扇發動機的反推力裝置。本發明進一步涉及反推力裝置中的反推葉柵。
【背景技術】
[0002]首先說明相關技術術語的含義。反推力裝置:指將發動機氣流反向，為飛機減速或降落時提供反向推力的裝置。反推效率:指反向推力與正向推力的比值。
[0003]為縮短飛機著陸滑跑距離，幾乎所有的民用飛機都采用反推力裝置來進行減速，相對于采用輪剎車裝置減速，反推裝置能夠縮短飛機著陸距離縮短近65%。反推力裝置的工作原理是使發動機中正常氣流流動方向發生大于90°的折轉，從而在與正常推力相反的方向上產生推力分量，從而達到使飛機減速的目的。一般來講，由于氣流的折轉不可能達到180°，反向推力大約是正推力的30%左右。
[0004]反推力裝置根據產生反推力的機構大致可分為葉柵式反推力裝置、折流門式反推力裝置和靶式反推力裝置，這三種反推力裝置各有優缺點，其中葉靶式反推力裝置結構和運動機構簡單，但重量較大且氣動和熱載荷較大，一般在渦噴發動機或小涵道比渦扇發動機中采用；折流門式反推力裝置結構機構相對簡單，但反推效率相對較低；葉柵式反推力裝置反推效率最高，但結構相對復雜，是目前大涵道比渦扇發動機主要采用的反推形式。
[0005]CN102877382A針對葉柵式反推力裝置提供一種新的反推移動罩設計方案，當反推力裝置處于工作狀態時，反推移動罩不是沿軸向滑動而是徑向展開以此增加迎風面積從而增加反推力和反推效率。CN102753808A通過在反推力裝置的下游設計一個通氣導管，從而降低了反推力裝置和發動機短艙的外廓尺寸。CN102865156A提供了一種利用公共作動器的可變面積噴管與反推力裝置的方案，利用反推力裝置的作動系統完成對噴管出口面積的調節，即實現了反推機構的作動又可以實現發動機對噴管出口面積調節需求。US6434927B1提供一種葉柵可移動式的反推力裝置方案，當反推處于關閉狀態時，反推葉柵固定部分和可移動部分處于同一軸向位置，當反推打開時，葉柵可移動部分隨阻流門往后移動，該方案減少了葉柵的軸向布置空間，使得發動機更加緊湊，有利于減重。CN201245246Y提供了一種傘狀折流門反推方案，并采用非金屬材料，降低了反推力裝置的重量。
[0006]圖6為專利文獻CN101104441A中的一個附圖，示出了一個示例件航空器渦輪風扇燃氣渦輪發動機10的側視圖，其安裝于航空器機翼12的上表面，并包括推力反向器組件100。核心燃氣渦輪發動機20封裝在環形的核心罩22內，且風扇吊艙24環繞風扇16和核心發動機20的一部分。在圍繞核心燃氣潤輪發動機20的核心罩22的前部與由該處徑向向外間隔開的吊艙24的尾部內表面之間，限定了環形的旁路管道26，即外涵道。在工作時，周圍空氣28進入燃氣渦輪發動機組件10的入口 30并流過風扇16。氣流28的第一部分32被引導穿過核心燃氣渦輪發動機20、進行壓縮、并且與燃料混合，并被點火而用于產生燃燒氣體34，燃燒氣體34從核心燃氣渦輪發動機20的核心噴管36排出。氣流28的第二部分38被引導向下游穿過外涵道26。推力反向器組件100設置在外涵道26的外圍。
[0007]圖7和8為專利f獻CN101614164A中的附圖。如圖7中所示，葉柵組件20被布置在排出開口 15內。葉柵組件20典型地包括多個圓周排列的葉柵段28。圖8示出了典型的用于渦輪風扇式飛機發動機的葉柵式推力反向器10的一些部分。如圖8中所示，當展開推力反向器10時，向后移動平移套筒16并且使其遠離機艙的固定部12的后端，這樣在固定部12和平移套筒16的前端之間提供排出開口 15。為了提供使降落的飛機減速的反向推力，排出開口 15允許扇流從發動機的環形風扇管13 (即外涵道)排出。如圖8中所示，展開平移套筒16的前端附近的多個阻滯門18，以阻滯在環形風扇管13內的扇流的向后流動，并且促使扇流通過排出開口 15流出發動機。如圖8中所示，圓周布置的每一葉柵段28包括多個沿縱向間隔開的葉片25，為了提供反向推力，葉片25被構造成將流出的扇流的方向改變為至少部分地向前的方向，以形成羽流。葉片25典型地被支撐在多個縱向支撐構件26之間。
[0008]總體上，發動機帶有反推力裝置后，會造成重量的大幅增加，其重量約占發動機短艙重量的30%左右，這必然會增加發動機乃至整個飛機的燃油消耗量，因此在保證反推力裝置具有足夠反推效率的同時，保持反推力裝置的重量不增加或有所降低是反推力裝置設計的關鍵。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是解決上述現有技術中的缺陷，即在不增加反推力裝置的重量的情況下提高反推力裝置的反推效率。
[0010]為此，本發明提供一種用于航空器渦扇發動機的反推力裝置中的葉柵陣列，所述葉柵陣列包括沿所述渦扇發動機的軸線縱向間隔地布置、并設置在所述渦扇發動機的外涵道的外周的多個葉柵，兩相鄰葉柵形成葉柵流道，葉柵流道的兩端分別包括入口部分和出口部分，入口部分中氣流流動方向相對發動機軸線的角度形成入口部分的傾斜角Y，所述出口部分中氣流流動方向相對發動機軸線的角度形成出口部分的傾斜角S，所述葉柵和所述葉柵流道構造成使所述外涵道中的氣流流經所述葉柵之后，所述葉柵能夠引導其中的至少第一部分氣流改變流動方向，以形成第一反推力，其中，所述葉柵形成為中空的葉柵，以在葉柵的內部形成沿葉柵的縱向延伸的使氣流能夠流過的葉柵內流道，所述葉柵在靠近外涵道的一端形成葉柵內流道進口，在相反的另一端形成葉柵內流道出口端，所述外涵道中的氣流的第二部分通過葉柵內流道進口進入所述葉柵的葉柵內流道，然后經過葉柵內流道出口端沿氣流噴射角度α噴出而使所述第二部分氣流改變流動方向，以形成第二反推力。
[0011]較佳的，該出口端做成封閉的，在所述出口端上設置至少一個排氣噴嘴噴以沿氣流噴射角度α噴射葉柵內流道中的氣流。
[0012]較佳的，該出口端做成封閉的，在所述出口端上形成至少一個小孔，以沿氣流噴射角度α噴射葉柵內流道中的氣流。
[0013]較佳的，該出口端做成敞開的，以沿氣流噴射角度α噴射葉柵內流道中的氣流。
[0014]較佳的，所述葉柵構造成滿足如下公式:
[0015]0.9Ni ^ N2 ^ N1 - 0.5
[0016]其中，N1表示葉柵外厚度；
[0017]N2表示葉柵內厚度；
[0018]N1和N2的單位是mm。
[0019]較佳的，葉柵內流道進口的端面相對于發動機軸線的角度β滿足如下公式:
[0020]45° ( β 彡 90°
[0021]較佳的，葉柵內流道進口(5)的端面從垂直于葉柵內流道進口的氣流流入方向的平面朝向使所述端面的迎風面增加的方向偏移。
[0022]較佳的，排氣噴嘴的軸線與發動機軸線的夾角形成為排氣噴嘴的氣流噴射角α并滿足如下公式:
[0023]90。< a ^ 135°
[0024]較佳的，在所述葉柵陣列中，在至少一對相鄰的出口部分的傾斜角δ中，上游處的出口部分的傾斜角小于下游處的出口部分的傾斜角。
[0025]較佳的，在所述葉柵陣列中，在至少一對相鄰葉柵內流道出口端的氣流噴射角α中，上游處的葉柵內流道出口端的氣流噴射角小于下游處的葉柵內流道出口端的氣流噴射角。
[0026]較佳的，在所述葉柵陣列中，所述出口部分的傾斜角δ大于90°，在靠近所述外涵道下游的葉柵的內流道出口端的氣流噴射角α與相應的出口部分的傾斜角δ相同，在靠近所述外涵道上游的的葉柵的至少第一個葉柵的內流道出口端的氣流噴射角α小于相應出口部分的傾斜角S。
[0027]較佳的，每個葉柵的排氣噴嘴的個數M不小于3，但不大于10。
[0028]較佳的，排氣噴嘴突伸于葉柵的所述出口端或容置于葉柵的出口端內部而不突伸于葉柵的出口端，并滿足如下公式:
[0029]0.05L! < d < N1
[0030]其中，L1表示葉柵的寬度
[0031]d表示排氣噴嘴的直徑。
[0032]本發明還提供一種包括葉柵陣列的航空器渦扇發動機的反推力裝置，所述反推力裝置設置在發動機的外涵道外周上，所述反推力裝置包括:
[0033]如上所述的沿外涵道外周的至少一部分圓周布置的葉柵陣列；保持所述葉柵陣列的葉柵保持件；分別保持所述葉柵保持件兩端的前保持座和后保持座；在所述葉柵陣列的靠近所述外涵道的反推進口，所述外涵道中的氣流從所述反推進口進入所述葉柵陣列；在葉柵陣列的與反推進口相對的反推出口，所述葉柵陣列中的氣流從所述反推