[发明专利]收敛调节片和同轴弧形阀瓣定位方法及连杆系

说明书

本发明承接（美国）空军部合同，依靠政府资助取得。因此政府对发明享有一定权利。

本发明有关燃气涡轮排气喷管收敛型调节片动作的程序及协调，以及其弧形阀瓣开放等的方法。

燃气涡轮推力转向排气喷管，通常使用调节片或其他活动面引导排气，以产生理想的推力角度和/或排气喷管的气流截面面积。为取得反推力，某些推力转向喷管使用阀和调节片的综合装置，将一个或多个转向调节片放在排气尾流的挡气装置中，而将一个阀瓣或其他结构开放，使排气进入一个大致向前的非主气流通道中。

这种使用一个非主流路和相应阀瓣结构的阻流系统，为避免出现总喷管出气流截面积减小到维持燃气轮机稳定运转需要的最小面积以下，便需要对阻气调节片加以慎重协调。假如在反推力机动中，喷管的总出口截面积减小到这种最低限度以下，由发动机排气所升高的反压，可能造成发动机喘振，或发动机的其他有害不稳定性。

除阀瓣面结构开放定时外，最好阀瓣的打开速度还能适合或超过挡气调节片关闭尾喷流截面积的速度。这一点在阀瓣结构经常静止，而折流调节片在一个范围内转向，以取得正常的前向推力转向和尾向出口截面积控制，这样喷管装置是尤其难做到的。

这种喷管的另一种所希望的特点，是具有故障保护设施，当喷管作动筒或相关连杆系发生故障时，喷管调节片和阀瓣结构自动回复到不转向的正推力定向位置。于是飞机在连杆系发生故障时，就可按正推力状态操纵，从而提高消灭故障的可能性。

在一切飞机元件中，尤其在于推力转向喷管，具体部件的重量和复杂性，对设计者是首要问题，从成本，重量和可靠性的角度考虑，最轻和最简单的装置最受欢迎。

因此本发明的目的，是提出一种方法和装置，对燃气涡轮推力转向排气喷管中的导流调节片和流量调节阀作协调和定位。

本发明的另一目的，是随着导流调节片的动作作出相应协调阀瓣的开度。

本发明的又一目的，是为了防止造成燃气涡轮的不稳定运转，设置相对于喷管尾流截面积对应的流速变化下的开阀速度程序。

本发明的另一目的，是加速阀瓣的静止持续状态和打开状态之间的转变，在静态持续状态中，阀在正常运转范围内，随着调节片的动作反应，保持阀瓣关闭并静止，在打开状态下，开阀瓣速度要大于调节片的关闭速度。

本发明还有一个目的，是阀在允许排气进入逆流通道前，加速阀瓣的全开速度。

在本发明中，有一个用可旋转的半圆筒形的弧形阀瓣调节的排气喷管，用于调节排气流进入反推力通道，一个同旋转轴心的收敛调节片结构，通过相应于喷管正常推力下运转在一个活动范围中的动作，保持喷管的关闭密封状态。当调节片进入阻挡发动机排气尾流的方向时，弧形阀瓣从静止状态加速到开阀的角速度，这角速度超过收敛调节片的运动速度。达到此速度的同时，保持弧形阀瓣的关闭状态，阻止排气进入阀瓣控制的反推力通道。

当收敛调节片达到某个位置，否则其进一步移动会造成喷管出口流截面积过小，甚至小到不能容许时，这时，已加速的弧形阀瓣，按理想的开启速度全速开放，使至少一部分发动机排气进入非主气流通道，当折流调节片继续转移到最后位置上，基本上完全阻挡尾向排气流时，但却保持喷管出口的全部截面积。

本发明还提出一种简单的连杆件，执行上述的运转，其中有一个可随折流调节片活动的凸轮导槽，和一个由与凸轮导槽接触的辊子带动的四杆连杆系。连杆系再驱动固定在弧形阀瓣上的曲轴，使该阀瓣的动作完全随着收敛调节片的动作而动作。本发明的连杆系可执行弧形阀瓣的理想运转，不需单独的作动简或其他驱动装置，从而可简化喷管机构，同时提高其可靠性。

本发明连杆系和凸轮装置的另一优点，是喷管内的压力在收敛调节片上，保持连续施加的“故障后保持打开的”偏压。例如，调节片驱动的作动筒失效时，就可使收敛调节片开放，同时关闭弧形阀瓣，并开放尾流。于是，在正常飞行中发生故障时，使喷管恢复正常的正推力，或保持这状态。

熟悉相关技艺领域的人，通过阅读下面的说明书和附后的权利要求书，参看附图，便可对上面的以及其他的优点有所了解。

图1表示二维推力转向排气喷管的侧面剖视图，喷管有收敛调节片和同心半圆柱弧形阀瓣。

图2表示收敛调节片活动范围内，尾内，反向，和总的喷管气流截面积变化的曲线图。

图3为本发明凸轮连杆系的示意图。

图4为放在弧形阀瓣和喷管静止结构之间的密封装置的细节剖视图。