一種民用飛機(jī)短艙O—DUCT反推結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

楊青青

【摘 要】短艙是飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的重要組成部分，提供反推力是短艙的主要功能之一。本文對一種新型設(shè)計(jì)的O型反推的結(jié)構(gòu)和維修性進(jìn)行分析，并將其與傳統(tǒng)型反推進(jìn)行對比。O型反推對于降低飛機(jī)總重量、簡化維修等方面有很大幫助，但維修性方面可能不及傳統(tǒng)D型反推。

【關(guān)鍵詞】短艙，O型反推，阻氣門

【Abstract】Nacelle is an important part of aircraft propulsion system， of which its main function is to create reverse thrust. This paper focus on analysis of the configuration design and maintainability of thrust reverser with the new O-duct concept， as well as the comparison with traditional thrust reverser. O-duct is considered to be helpful for reducing weight of whole aircraft and simplifying maintenance. However， it is not as good as D-duct in maintainability.

【Key words】Nacelle； O-duct； Block door

1 短艙結(jié)構(gòu)介紹

民用飛機(jī)短艙一般由進(jìn)氣道、風(fēng)扇罩、反推、排氣系統(tǒng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)安裝部件組成，主要為動(dòng)力裝置提供安裝空間及實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置推進(jìn)等功能。

提供反推力是短艙的主要功能之一，確保飛機(jī)降落時(shí)，飛機(jī)能夠減速。當(dāng)FADEC下達(dá)打開指令并且飛機(jī)電源可用時(shí)，①在正常打開情況下打開反推； ②中斷起飛的情況下打開反推； ③在正常收起情況下收起反推。同時(shí)，防止飛行過程中在向前的推力下因疏忽而打開反推，以及萬一飛機(jī)失去動(dòng)力，確保反推處于收起/打開的位置。

反推力組件包括外罩體結(jié)構(gòu)和內(nèi)固定結(jié)構(gòu)，其中外罩體結(jié)構(gòu)為外涵道以外的結(jié)構(gòu)部分，包括移動(dòng)罩，格柵，滑軌，阻氣門及機(jī)構(gòu)，扭力盒，為飛機(jī)提供反推力。內(nèi)固定結(jié)構(gòu)位于反推外罩體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，為發(fā)動(dòng)機(jī)本體提供保護(hù)，同時(shí)為發(fā)動(dòng)機(jī)本體的維護(hù)提供通路。外罩體結(jié)構(gòu)常見的設(shè)計(jì)形式有D-duct和O-duct。

2 傳統(tǒng)的反推形式

D-duct是比較傳統(tǒng)、廣泛使用的反推形式，A320neo及B787等飛機(jī)上都采用了這種設(shè)計(jì)。D 型反推主要結(jié)構(gòu)有：鉸鏈/支座/鉸鏈梁（Hinge-beam），移動(dòng)罩體（Translating Cowl），格柵（Cascades），阻氣門（Block door），鎖（Cowl latches），內(nèi)罩體（IFS），前扭力盒框（FWD Frame/Torque box），外V-blade，內(nèi)V-blade，鎖梁（latch beam）。

3 O-DUCT反推結(jié)構(gòu)

與傳統(tǒng)的、通過鉸鏈與吊掛相連不同，O 型反推無法像D 型反推一樣通過左右罩體打開維護(hù)，只能采用主罩體向后滑動(dòng)，且由于內(nèi)罩體最大剖面在中間，故內(nèi)罩體分為兩段，前段采用開啟形式，后段采用后滑移形式。“O-Duct”反推結(jié)構(gòu)與吊掛相連采用的是滑軌，同時(shí)作為整體“O”形結(jié)構(gòu)，省去傳統(tǒng)D 型反推在6點(diǎn)方位的鎖梁。另外，結(jié)構(gòu)零件上還減去了副系桿/托架、鎖梁以及副鎖。

O-duct內(nèi)裝有10個(gè)經(jīng)過聲學(xué)處理的阻氣門，阻氣門機(jī)構(gòu)在反推打開時(shí)展開，擋住外涵道氣流向后排出，使得外涵道氣流通過格柵向前排出產(chǎn)生反推力。飛行正常飛行狀態(tài)時(shí)，阻氣門機(jī)構(gòu)收起在內(nèi)消聲壁板下側(cè)，為外涵道提供光滑的氣動(dòng)表面。當(dāng)飛機(jī)開啟反推狀態(tài)時(shí)，反推作動(dòng)筒推動(dòng)滑動(dòng)罩向后滑出，帶動(dòng)阻氣門機(jī)構(gòu)打開阻擋住外涵道氣流，形成反推力。

與A380飛機(jī)的設(shè)計(jì)相比，阻氣門的內(nèi)側(cè)尾端連桿被鉸接在內(nèi)部固定的結(jié)構(gòu)上，連桿也因此暴露在流經(jīng)的氣流中。O-duct阻氣門的機(jī)械構(gòu)件中，沒有暴露在氣流中的牽引連桿，這種設(shè)計(jì)可以提高動(dòng)力裝置的氣動(dòng)性能。

4 維修性對比

在發(fā)動(dòng)機(jī)維修過程中，往往需要打開短艙以提供一個(gè)開放的空間。而當(dāng)采用了新型短艙的飛機(jī)，其維修與傳統(tǒng)的方式有著顯著不同。例如，當(dāng)維修核心機(jī)時(shí)，首先要打開風(fēng)扇罩，斷開齒形環(huán)，向后移動(dòng)平移罩，露出核心罩，接著釋放前核心罩鎖來打開核心罩，并向后方移動(dòng)后核心罩。

由于O-duct的設(shè)計(jì)，當(dāng)它處于維修的狀態(tài)時(shí)，無法完全接近低壓渦輪孔探區(qū)域（LPT BSI），是因?yàn)椋?/p>

-雖可以快速接近發(fā)動(dòng)機(jī)核心區(qū)域但是無法到達(dá)低壓渦輪區(qū)域

-LPT BSI需要覆蓋所有的七級渦輪葉片

O-duct采用新型的設(shè)計(jì)，但這可能意味著更高的維修成本：

-與D-duct相比，打開CFM56-5B/7B發(fā)動(dòng)機(jī)的D-duct平均需要30分鐘

-采用O-duct結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)在維護(hù)時(shí)，接近低壓渦輪孔探區(qū)域比CFM56-5B/7B發(fā)動(dòng)機(jī)需要花費(fèi)更長的時(shí)間

因此，從維修性來看，O-duct的表現(xiàn)要差于D-duct。

5 結(jié)論

根據(jù)本文的描述，O-Duct反推結(jié)構(gòu)作為新型的短艙形式，結(jié)構(gòu)相對D-Duct簡單，并且以電力驅(qū)動(dòng)反推取代液壓驅(qū)動(dòng)，對于降低飛機(jī)總重量、簡化維修等方面有很大幫助。但同時(shí)也應(yīng)看到，因?yàn)镺-Duct反推力結(jié)構(gòu)的開啟形式復(fù)雜，會(huì)引起維修性的降低。

[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint