[发明专利]喷管调节片支承装置

说明书

本发明根据美国空军部授予的合同，由政府出资取得发明，因此政府对本发明亨有一定的权利。

本发明与燃气轮机排气喷管调节片的支承关节有关。

燃气轮机排气喷管内的气流导向调节片处在极端荷刻的环境条件中，这些条件对调节片总装置和各个元件的设计标准有很大的影响。在发动机的复燃状态中，排出燃气的温度可能达到4，000°F以上，要求采用耐热材料和内冷却，才能使接触燃气的调节片表面长时间耐受这种高温。根据喷管的运转型式，和当时的发动机功率输出，在这种调节片上作用的燃气静压力，可能达到50磅/英寸²（345千帕斯卡）以上。

还要求这种调节片有较轻的重量，维修及更换时易于拆卸。喷管内典型的狭窄间隙，使工人及工具等都难以进入，更增加了拆卸时的复杂性。

在推力转向排气喷管中横向伸展的调节片的一种设计中，调节片的两展向端部和一对相对的侧壁圆盘连接，圆盘在燃气的正向内静压的影响下，给予调节片展向端一个合力矩，减小调节片中跨弯折的幅度，如同时待准的美国申请案第019，996号中所详述，该申请名称为“排气喷管调节片总成”，由斯多格纳（C.R.Stoner）及马登（W.M.Madden）于1987年2月27日呈递。力矩和剪力在这种横向调节片展向端上合并，在这一区域中的任何关节上，造成形式复杂的应力，需增加增强材料的量，因而增加了重量，才能适应这些力，并使向调节片内输送足够的冷却气体变为复杂。

需要的是一种简单而质轻的关节，将内冷调节片在燃气轮机或类似的发动机排气喷管中固定。

因此，本发明的一个目的，是提出一种装置，将一个折流调节片安装在燃气轮机排气喷管中。

本发明的另一目的，是提出一种支承装置，其中有一个刚性的调节片关节，放在折流调节片的可折卸中间部，和一个离开的支承侧壁件之间。

本发明的又一目的，是提出一种调节片关节，有相当大的内流区域，供将冷却气流从侧壁件的内部，向调节片的可拆卸中间部内引导。

本发明还有一个目的，是将调节片的一个或若干关节，沿调节片展向布置，而同时在调节片的展向中没有任何横向的弯矩。

本发明在两个互相离开的支承侧壁件之间，设置一个简单坚固的关节，和横向伸展的折流调节片的可拆卸的中间部。调节片在侧壁件之间作悬臂式安装，用侧壁件定位，至少将排气气流一部分偏折，对喷管作推力转向，逆行，或截面积控制等等。

调节片部分和相应侧壁件间的关节，还有两组互相离开而平行的铰链状的突块，在侧壁件和调节片可拆卸中间部之间交替放置。每一组交替放置的突块，用一根长销从正对的突块中穿过将其相连，和普通铰链的销钉相似。互相离开的铰链状连接件，提供支承侧壁件和悬臂式调节片中间部之间的简单的不能弯曲的连接。

本发明的调节片关节还在展向上，提供宽大的气流载面，将诸如空气之类的冷却气体，从侧壁件内部向调节片的可拆卸中间部内部引导，而不需降低中间关节的结构的整体性。调节片部分易于从侧壁支承件上拆下，只需将长销从突块组中抽出，将喷管中的已松卸的调节片部分卸下。将这操作的次序颠倒，便可将调节片部分简单而迅速重新固定，不需使用任何复杂的紧固装置等。

本发明关节装置的另一特点，是调节片组装后，各个关节的展向位置，在绝对弯矩为零的地方上。对于表面承受正向静气压的调节片，据发现在悬臂调节片的展向端部上一个反作用力矩，抵销调节片全展向上燃气静压负荷造成的力矩。由于将调节片关节放在中间部分和侧壁件之间合力矩为零的展向位置上，本发明便可减小各个关节元件上的力的大小和复杂性。由于本发明消除了关节上的弯折力，故可减小关节附近的调节结构的重量和尺寸，从而更加扩大内部气流截面，供冷却空气流入调节片内部。本发明的有间距的铰链式的接头，很适合抵抗零力矩展向位置上的剩余单剪力，取得理想的简单可靠而重量轻的装置。

本发明的关节装置的上述及其他的目的和优点，熟悉本技艺领域的人阅读下文叙述和文后的权利要求书，参看附图便可了解。

图1为本发明调节片装置一个侧壁件的等角图。

图2为本发明组装后的调节片中部和侧壁件的展向剖视。

图3在展向端部上有偏置横向力矩的调节片，其展幅横向上弯矩大小的曲线图。

图1示形成燃气轮机（未示）之类2-D推力转向排气喷管侧缘一部分的侧壁件10的等角图。侧壁件10或圆盘可绕枢轴线12旋转，为折流调节片定位，其短片部分如图1中14所示。调节片在排气流中横向通过（图1未示），定位可选择以控制喷管的出口截面积，和排气流向，或二者。