[发明专利]可调节面积的推力换向叶片叶栅

说明书

本发明关于一种可调节面积的推力换向叶片叶栅。

本发明是在美国空军授予合同并在政府资助下进行的，美国政府对本发明有一定的权利。

注意力集中在未决的共同转让的美国专利申请“用于调节面积的连杆，推力换向叶片叶栅”，申请人为J·华德，R·斯科特和B·赛尔，以及“带有下垂控制叶片可调面积的推力换向叶片叶栅”申请人为B·赛尔，R·斯科特和A·罗彻，他们同时提出申请并且公开了有关的主题。

若干可转动叶片组成的叶栅用于可选择地分流穿过叶栅的气流是在飞机或其它类似应用中为了取得所要求的推力方向的一种公知技术（方法）。此种系统在某种机动飞行时可提供额外的升力或能与来自涡轮发动机之类的正常推力方向相反，为了在飞机着陆时或其它时候对飞机进行减速。

在对R·E珂辛所颁发的美国专利3100377中示出了一种可变位置的叶片叶栅。在涡轮发动机的出口备有若干可单独转动的叶片来导引发动机的排气即可沿着飞机主轴向后导向，也可向下导向，当飞机在垂直或短距离起飞或滑行机动时，该力垂直于飞机主轴以提供附加向上升力，这些叶片横越这二个位置之间的转动范围，所以，在这二种飞行方式的过渡中提供了若干中间的推力向量。

在向E·D安德逊颁发的美国专利3335960示出了一涡轮发动机出口配置有若干可动叶片，为了减小推力，通过叶片扰流发动机的燃气流来提供推力换向和推力控制。而在先有技术中已知，使用此种可变位置的叶片叶栅，与对准叶片的作动角都按照各自的程序或其它控制信号来提供所要求的综合推力向量和/或燃气出口流动面积。

特别是对于叶片叶栅，其特点在于希望对涡轮发动机或类似的排气流提供推力换向，并且还希望通过叶栅，使综合排气流面积近乎保持不变，为了避免在涡动发动机的操作过程中导致不稳定。这对该领域的专业技术人员完全能理解，在涡轮发动机工作过程中，当发动机排气喷管面积的骤增或骤减分别会导致发动机转子的超速和压缩机叶片的失速。

由若干叶片组成的叶片栅协调一致转动来调正推力方向，可以理解垂直于来自换向叶栅的气流所测得的喷管出口面积应该是叶片角的正弦函数，这样，当叶栅叶片位于与叶栅平面成45°角时，其叶栅出口面积大约为垂直位置（即相对于叶栅平面成90°角）时叶片流通面积的70%。

在实际应用中，气流面积能发生约30%的变动其中可变叶片叶栅从涡轮发动机的排气喷管中的推力逆向和推力机动中用于泄出排气流。

在此类应用中，希望叶栅面垂直飞机主轴线，并使单个叶片齐步转动使排气流导向后方，获得一向前推力的飞行方式。如果排气流横向导出，则就可获得大的横向推力而不是轴向推力，若气流从前方导出，则获得一后推力或逆向推力，对于那些熟悉需要推力换向和应用的人都能理解，二种推力向量之间过渡的时间可能在1～2秒内，尤其在飞机着陆或高速躲避机动飞行时。

正如任何飞机应用情况一样，该领域的设计师总是把减轻重量和筒化结构要求作为优先考虑的目标，当向各个叶片提供灵活定位的多个作动筒装置，它们的重量是比较重且操作起来复杂。我们所需要的是一简单的单作动筒，可变位置的叶片叶栅，该叶栅既能引导气流通过又同时能保持一不变的综合气流面积。

本发明的目的是提供一种改进的排放可换向气流的叶片叶栅，利用它可减轻重量简化结构，同时在相应变推力方向过程中，在整个叶片转动范围内可获得一不变的综合气流面积。

根据本发明，一推力向量排气叶栅片备有若干翼展方向平行的转动叶片，为了有选择地引导气流诸如涡轮发动机的排气流齐步转动，叶栅叶片可在若干气流导向位置之间转动，包括第一位置即向前推力位置，此时叶片偏转引导排气向后排放，第二位置即横向推力位置，此时叶片方向垂直于叶栅结构的总平面，为了把排气直接从叶栅排出，第三位置即向后推力位置，此时，叶片偏转引导排气向前排放。

当叶片转过引导气流或推力换向的转动范围内，本发明要进一步提供避免叶栅综合气流面积有实质改变的装置，按照本发明，一流量调节片邻近叶栅的一末端叶片，气流调节片绕着平行叶栅片枢轴的轴而转动，而且其转动方向与叶栅片的第一、第二、第三位置的转动方向相反。

在工作过程中，当叶栅片在第一，第三位置时，流量调节片与叶栅叶片在翼弦方向对准，从而排气从叶栅内齐步地如所要求的向前或向后排出，当叶栅片移到第二或垂直位置时，则流量调节片以相反方向转动，结果形成一阻挡方向，其中流量调节片在翼弦方向垂直于邻近的叶栅叶片，从而挡住了一部分气流而使综合叶栅气流面保持不变。