用于飞行器机舱的推力反向器叶栅
技术领域
本发明涉及一种用于飞行器涡轮喷气发动机的机舱的推力反向器叶栅。
背景技术
涡轮喷气发动机机舱通常具有基本上管状的结构，该结构包括涡轮喷气发动机上游的进气口、旨在围绕涡轮喷气发动机的风扇的中间段、旨在围绕涡轮喷气发动机的燃烧室并且可能包封推力反向装置的下游段。通常，机舱可能终止于喷嘴，喷嘴的出口位于涡轮喷气发动机的下游。
现代机舱旨在容纳双流式涡轮喷气发动机，该双流式涡轮喷气发动机适于经由旋转风扇的叶片产生热气流(主流)和冷气流(副流)，该冷气流通过环形通道(也称为流道)在涡轮喷气发动机外部循环，该环形通道形成在涡轮喷气发动机的整流罩和机舱的内壁之间。
两个气流都在机舱后部从涡轮喷气发动机喷出。在飞行器着陆过程中，推力反向器的作用是通过将涡轮喷气发动机喷出的至少一部分空气向前重新定向来提高飞行器的制动能力。
在该阶段期间，推力反向器阻挡冷流的流道的至少一部分，并且将该流朝向机舱的前部引导，从而产生反向推力，该反向推力增加飞行器的轮子和减速板的制动。
通常，推力反向器的结构包括推力反向器罩，该罩一方面在反向喷气位置和另一方面在直接喷气位置之间是可移位的，在反向喷气位置，罩在机舱中打开用于被转向的气流的通道，在直接喷气位置，罩关闭该通道。
在具有叶栅叶片的推力反向器的情况下，也称为推力反向器叶片或叶栅，气流的重新定向由叶栅叶片执行，叶栅叶片与至少部分地阻塞空气循环流道的推力反向器襟翼相关联，罩仅具有滑动功能，其目的在于露出或覆盖这些推力反向器叶栅。
以已知的方式，推力反向器叶栅安装在至少一个端框架上，该端框架将由叶片提供的反向推力传递到整个推力反向器结构，该推力反向器结构又附接到包括涡轮喷气发动机的推进单元。
然而，根据已知的在模具周围包模成型预浸渍织物的制造方法制造的推力反向器叶栅由于易于分层的层压件的构造而相当脆弱。它们也是昂贵的。
还存在使用具有短的或不连续的随机分布的纤维的材料并被热压或注射的制造方法，如专利US2016186689中所述。
该文献描述了通过共同加固的加强件，包括预加固的紧固凸缘和预加固的叶片，而制造的推力反向器叶栅。加强件由连续纤维增强的聚合物构成，而叶片由不连续纤维增强的热塑性树脂构成。
然而，现有技术的这些方法允许非常有限的机械特性，影响叶栅的空气动力学性能及其轻的重量。
发明内容
本发明的目的在于通过提出一种用于飞行器涡轮喷气发动机的机舱的推力反向器叶栅来解决所有或部分这些缺点，该叶栅提供了高机械特性和良好的空气动力学性能，同时允许制造复杂的几何结构。
本发明涉及一种用于飞行器机舱的推力反向器叶栅，其包括具有第一表面和第二表面的多个叶片。叶片连结到梁，梁连接到旨在将推力反向器叶栅紧固在机舱上的紧固凸缘。
根据本发明，叶片的空气动力学表面中的至少一个衬有至少一个纤维网，该纤维网包括多个预浸渍有树脂的纤维片。纤维片彼此叠置，平行于叶片的空气动力学表面定位，彼此平行并且根据不同方向定向。
叶片的空气动力学表面对应于在使用推力反向器期间被气流吹过的表面，也就是说，这些叶片的内弧面和外弧面。
有利地，叶片完全由至少一个纤维网在其整个厚度上构成。换句话说，叶片完全由纤维片构成，也就是说，它们包括在其整个厚度上的纤维片。因此，在这种构造中，至少一个纤维网至少局部地限定了叶片的厚度。实际上，叶片可以在其整个厚度上由叠置的纤维片的集合体形成，或者根据另一构造，由形成第一纤维网的纤维片的基本预制件或芯形成，该第一纤维网用作支撑件，该支撑件随后在第二步骤中在其空气动力学表面上覆盖有纤维网。
有利地，叶片通过由纤维网形成的连接区域连结到梁，该纤维网以连续方式布置在至少所述叶片与相关联相邻梁的接合部上，优选地至少从叶片到所述叶片与相关联相邻梁的接合区域。
叶片和相邻梁的连接区域通过所述叶片的至少一个纤维网在相邻梁部分上的延伸而形成。纤维片彼此叠置，平行于连接区域的空气动力学表面定位，并且根据不同的方向定向。
根据特定的技术特征，梁和/或紧固凸缘至少在其表面处并且至少局部地包括纤维网7。
在特定的构造中，梁和/或紧固凸缘完全由纤维网形成，也就是说，它们由至少一个纤维网在其整个厚度上构成。
可替代地且优选地，梁和/或紧固凸缘通过具有连续纤维的复合材料与至少局部地布置在表面处的至少一个纤维网之间的组合形成，该纤维网包括彼此叠置、彼此平行地定位且根据不同方向定向的纤维片。
根据一个特定的技术特征，紧固凸缘大部分(也就是说超过50％)甚至完全由纤维片构成，这些纤维片彼此叠置形成网，平行于凸缘的表面和相邻表面以及与凸缘连接的表面定位，并且根据不同的方向定向。
根据有利的技术特征，叶片具有可变的厚度。
优选地，一个叶片的厚度以其最小厚度的1至15倍之间的系数变化，这允许产生执行空气动力学轮廓。厚度沿着气流的方向变化，也就是说从叶片的前缘到后缘变化。
根据一个变型，纤维的比例高于由纤维网形成的复合材料的总体积的50％。
根据另一个变型，纤维的比例在由纤维网形成的复合材料的总体积的60％的范围内。
根据另一变型，纤维片具有包括在0.1mm和0.4mm之间的厚度、包括在15mm和60mm之间的长度和包括在10mm和40mm之间的宽度。
根据另一变型，纤维片包括编织纤维，以形成预浸渍有树脂的纤维片的编织垫。
根据一个变型，用作包封纤维并固结叶栅的基质的树脂是热固性基质。优选地，纤维被截留在热固性基质内，例如来自环氧化物、苯并噁嗪、聚酯、双马来酰亚胺族。
根据另一个变型，树脂可以是热塑性树脂。优选地，在这种情况下，纤维被截留在一种或几种热塑性基质中，例如聚酰胺、聚丙烯、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)族。
因此，本发明提供了一种用于飞行器涡轮喷气发动机的机舱的推力反向器叶栅，其具有高机械特性和良好的空气动力学性能。
它还允许制造复杂的几何形状，并且比现有技术的那些更便宜。
实际上，可以使叶片的形状(例如，类似于“C”形或类似于“U”形)及其前缘的形状(倒圆的或具有尖锐的脊)以及叶片从一个边缘到另一个边缘的厚度更容易变化。
这允许产生执行空气动力学轮廓。
附图说明
本发明的其它特征和优点将在阅读以下描述时显现，以下描述仅作为示例提供，参考：
图1示出根据本发明的实施例的推力反向器叶栅；
图2详细示出包括由纤维片的堆叠或叠层构成的纤维网的叶片部分；
图3示出叶片和梁之间的连接区域；
图4示出根据可能实施例的叶片形状；
图5示出根据另一可能实施例的叶片形状；
图6示出紧固凸缘和叶片之间的连接的示例；
图7示出其中两个单元中的一个单元被纤维网围绕的叶片；
图8示出在梁上具有U形向后折叠的叶片；
图9示出制造紧固凸缘的几种方式。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的用于飞行器机舱的推力反向器叶栅1。
推力反向器叶栅1包括多个连结到梁3、4的叶片2。梁3、4连结到旨在将推力反向器叶栅1紧固在机舱上的紧固凸缘5。
推力反向器叶栅1可以是直的或转向流叶栅：
所谓的“直”反向推力叶栅1包括空气动力学叶片2，也称为叶片装置，以及没有任何空气动力学升力的基本上平面的梁3：叶片2的空气动力推力定向在纵向于叶栅1的径向平面中；
在所谓的“转向”反向推力叶栅1的情况下，叶片装置2产生相对于叶栅1沿径向方向转向的反向推力并且梁3保持基本上平面，或者叶片装置2产生纵向反向推力并且梁3形成为产生横向反向推力，它们两者的总和提供转向的反向推力。
作为示例，图1示出了所谓的“直”反向推力叶栅1。
梁的数量不是限制性的，只要存在至少一个梁。通常，叶片2以梯状方式布置，和/或布置在梁3的任一侧上。叶片2也可仅设置在梁3的一侧上。
此外，可以使用仅具有两个框架梁的叶栅1，并且还可以具有多达七个甚至十五个梁3的叶栅。
更具体地，根据该特定实施例，叶片2在叶栅1的两个梁3、4之间在同一排10中彼此平行地设置。
叶片2包括表面6a、6b，表面6a、6b平行于空气动力学表面设置，并分别构成叶片2的内弧面和外弧面。“内弧”面指的是叶片2的内表面，即在其使用期间朝向冷流道定向的表面，而“外弧”面指的是叶片的与内弧面相对的外表面并且在其使用期间主要朝向机舱外部定向。
梁3、4沿纵向方向Y延伸，该纵向方向Y基本上垂直于与叶片2的横向方向平行的横向方向X。
推力反向器叶栅1包括两个侧梁3和中心梁4，其将两排10的叶片2分开。一排10的叶片2彼此平行并对齐。
一排叶片10被侧梁3和中心梁4包围。
紧固凸缘5沿着横向方向X延伸并且设置在叶片排10的任一侧上。两个叶片2可以被集成到紧固凸缘5。
两个侧梁3和两个紧固凸缘5形成围绕叶片2的外周框架12。
推力反向器叶栅1可选地包括紧固装置(未示出)沿着两个侧梁3的附接件。
叶片2引导气流并使其沿纵向方向Y转向，同时在叶片2上产生推力。
梁3、4引导气流并且可能使气流在横向方向X上转向。
施加在叶片2和梁3、4上的所有空气动力都在外围框架12中被吸收，并通过紧固凸缘5上的连接件传递到推力反向器的结构。
根据本发明，至少叶片2的表面6a、6b衬有纤维网7，每个纤维网包括多个预浸渍有树脂的纤维片8，如图2所示。换言之，纤维网7由在厚度方向上至少具有一层纤维片的纤维片8的集合体和叠层形成。
纤维片8彼此叠置，根据彼此平行的表面定位，并根据不同的方向定向，也就是说，其纤维在这些表面上具有与相邻片的纤维方向不同的方向。纤维片8彼此叠置，同时彼此偏移。
纤维片8形成不连续的、单向的和/或编织的纤维片，其根据平行于构成推力反向器叶栅1的元件的表面且尤其平行于叶栅1的空气动力学表面的方向布置。
更具体地说，在优选的构造中，纤维片形成板条，或纤维板条，通过形成片8的封闭轮廓的至少一个周边边缘限定在其周边，片8的每个纤维优选通过在片8的宽度上跨过片8而从周边边缘的一个边缘无任何间断地延伸到另一个边缘。
优选地，叶片2完全由纤维网7构成，也就是说，叶片2的芯11和表面6a、6b包括纤维网7。
如图3所示，叶片2通过由纤维网7形成的连接区域9a、9b连结到梁3、4。有利地，连接区域9a、9b完全由纤维网7形成。
连接区域9a、9b延长叶片2并覆盖梁3、4的部分P。因此，叶片2的表面6a、6b在梁3、4的表面上延长。
连接区域9a、9b由一定厚度的纤维片8形成。
连接区域9a、9b具有向内弯曲的形状，并且在叶片2和梁3、4之间形成物质桥，从而加强其附接。
连接区域9a、9b允许将叶片2紧固到梁3、4，同时延长叶片2的空气动力学表面。因此，实现了空气动力学表面的连续性。
根据该示例，每个叶片2通过四个连接区域9a、9b延长。
实际上，每个叶片2通过设置在叶片2的每一端处的两个第一连接区域9a延长，以将叶片2的相同侧、这里是内弧面侧，连接到在所述叶片2的任一侧上的相邻梁3、4，同时考虑到一个叶片2连接到彼此平行的两个梁3、4。
类似地，每个叶片2由两个第二连接区域9n延长，所述第二连接区域9n设置在叶片2的每一端处，并与两个第一连接区域9a相对，以将叶片2的相同侧、这里是外弧面侧，连接到相邻梁3、4。
连接区域9a、9b的功能是将叶片2紧固到梁3、4。它们提供了与已知的紧固相比增强了的紧固。
梁3、4和/或紧固凸缘5衬有纤维网7。
根据可能的构造，梁3、4和/或紧固凸缘5在其整个厚度上完全由纤维网7构成。
根据另一变型，梁3、4和/或紧固凸缘5包括由连续纤维构成的芯，纤维是单向纤维和/或编织纤维，梁3、4的芯部分地或完全地被源自叶片2的不连续纤维网7覆盖，并且该纤维网在梁3、4的暴露于叶栅1的单元13中的部分中延伸或延长(部分地或完全地覆盖该表面)。
推力反向器叶栅1包括由两个叶片2和梁3、4的部分限定的单元13。
根据优选实施例，纤维网7系统地围绕推力反向器叶栅1的每个单元13，并确保叶片2与梁3、4的连接区域9a、9b中的物质的连续性。
在叶栅1的单元13中，纤维网7以连续的方式铺衬表面，并且特别地：相对于叶栅1位于单元13的最前面或上游的第一叶片2的表面6b、朝向梁3、4中的一个的连接表面9b、与相关联的单元13相对并邻近叶片2的端部的所述梁的表面、界定单元13的第二叶片2的连接区域9a的表面、相对于叶栅1位于单元13下游的该第二叶片2的表面6a、位于第二叶片另一端的连接区域9a的表面、相关联的相邻梁的表面、位于单元13的上游叶片的表面6b的连接区域9b的表面。
每个叶片2包括凹面6a和凸面6b，它们都均匀地覆盖有纤维网7。当叶栅1紧固在机舱上时，凹面6a在其使用期间通常朝向机舱的上游定向。
推力反向器叶栅1由复合材料制成，该复合材料由通过有机基质(热固性树脂，例如环氧树脂、苯并噁嗪或BMI或其类似物，或者热塑性树脂，例如聚酰胺、聚丙烯、PEI、PEEK、PAEK或其类似物)结合的纤维构成。
优选地，复合材料中纤维的体积比高于复合材料总体积的50％。优选地，其高于复合材料总体积的55％。
有利地，纤维的体积比在复合材料的总体积的60％的范围内。
纤维片8可由单向纤维或编织纤维的片构成，由碳或玻璃或聚芳酰胺纤维或这些材料的混合物或其它材料构成。
纤维片8大部分被组织成厚度包括在0.1mm和0.4mm之间(即相当于0.15kg/m2至0.5kg/m2)的薄层。
纤维片7具有圆形或卵形或多边形形状。
纤维片8具有包括在10mm和40mm之间的宽度和包括在15mm和60mm之间的长度。
纤维片8沿随机方向设置，并且它们的最大尺寸根据平行于由纤维网7构成的推力反向器叶栅1的外表面的线条设置，例如叶片2的表面6a、6b。
因此，细长的、叠置的和交叉的刨花形式的纤维片8以连续的方式铺衬叶片2的表面6a、6b，梁3、4的表面的至少一部分以及叶片2和梁3、4之间的连接区域9a、9b。
可替代地，纤维片8包括编织纤维，其可以是平纹丝织物、缎纹织物或斜纹织物。
当树脂是热固性树脂时，用于制造推力反向器叶栅1的方法包括在模具中热压的步骤。
根据其它变型，覆盖每个叶片2的至少一个表面的纤维网7的组在相关联梁3、4的至少一部分P上延长并覆盖该部分。换句话说，叶片2的纤维网7的连接部连接在梁3、4的表面上，这允许在空气动力学形状和产生的空气动力学推力允许的任何时候，简化叶片2上的纤维网7的布置方式以及与梁3、4的连接部。
根据图7中所示的第一变型，两个单元中的一个单元13在内侧上(即与由其限定的内部空间相对)由纤维网7围绕。由纤维网7围绕的单元13均匀地分布在整个叶栅1上，特别地，在此，由纤维网围绕的所述单元以五点形布置。
根据图8中示出的另一变型，叶片2在相邻梁3、4上具有纤维网的“U”形向后折叠。为了确保由纤维网7产生的结构增强的均匀性，这些纤维网7的“U”形向后折叠被布置成覆盖整个叶栅1上的叶片2的相同表面6a、6b，例如每个叶片2的内弧面或外弧面。换句话说，叶片2的表面6a、6b衬有纤维网7，该纤维网在每个叶片2的任一侧上在相邻梁上延伸，然后在每个单元13的水平处具有类似“U”形形状。在这种构造中，优选的是，这些纤维网特别地覆盖整个叶栅1上的叶片2的相同表面6a、6b，以使由所述纤维网7确保的结构增强均匀化。
根据图8的变型，在梁3、4的水平处的“U”形向后折叠仅覆盖单元13的梁的侧面的一部分。
根据可替代或补充变型(未示出)，在梁3、4的水平处的“U”形向后折叠被延长直到下一个叶片的根部，从而完全覆盖相关单元13的梁的侧面。该变型促进了上游叶片与梁的连接的填充，而不需要铺设附加的纤维网7。
图4示出了根据一个可能实施例的叶片2沿着“C”形向内弯曲轮廓的翼弦方向的横截面。该叶片2在翼弦轮廓的方向上包括两个端部边缘，其中一个15形成前缘，另一个14形成后缘。
根据第一变型，端部边缘中的一个或两个具有基本上尖锐的脊，该脊具有平坦部分，如图4中的附图标记14所示。根据另一变型，基本上尖锐的脊构成内弧面和外弧面的端部而没有平坦边缘。
根据另一变型，端部边缘中的一个或两个具有倒圆形状，如图4中的附图标记15所示。
图4的叶片2具有恒定的厚度。
根据图5中所示的另一变型，叶片2可具有沿翼弦的可变厚度。
在该示例中，叶片2的厚度在叶片2的两端之间的中心区域16处比在其前缘15处大。
优选地，叶片2的厚度沿叶片的翼弦以其最小厚度的1倍至15倍之间的系数变化，也就是说，最小厚度允许产生执行空气动力学轮廓。
根据沿翼弦具有可变厚度的叶片的一个特定实施例，对于包括在30mm至60mm之间的翼弦长度，如果前缘是倒圆的，则厚度可从在具有约0.3mm曲率半径的前缘的水平处的约0.6mm变化，迅速变化至1mm的厚度，然后逐渐增大至约3mm或4mm的最大厚度，最后在后缘附近减小到约0.3mm和0.5mm。
在该实施例中，叶片2具有成型的后缘17和倒圆的前缘15。
使用预浸渍纤维片8生产的部件可以容易地包括由于热压模制工艺而逐渐变化的厚度，在热压模制工艺期间，由于纤维片8之间的纤维的不连续性，每个片可以相对于相邻的片移动并且促进逐渐变化的厚度的填充。
叶片2和梁3、4之间的连接半径根据沿翼弦的位置而变化，从而允许使材料量适应力的传递。
换句话说，连接区域9a、9b具有可变的形状和厚度。
梁3、4的高度可以不同于叶片2的翼弦。
如图6所示，紧固凸缘5可连接在叶片2的任何部分上。紧固凸缘5包括孔18，诸如螺钉的紧固元件装配在或拧入该孔中。
紧固凸缘5可位于在梁3、4或周边框架12的边缘或中间处连接的平面或特定表面中。
叶片2或叶片装置不必垂直于梁3、4。
紧固凸缘5的衬面可以根据若干种构造来实现，如图9中三个不同实施例A、B和C所示。
紧固凸缘5的端部衬面由“箱形楔”形托盘来实现，也就是说，被布置成覆盖紧固凸缘5的至少三个脊19。这些可以包括连续的脊，以覆盖具有限定边缘的角度的边缘，如图9所示，或者包括一起形成角度或楔形的伴随的脊，例如基本上彼此垂直的三个脊的交叉点。
根据图9的第一实施例A，示出了展开的紧固凸缘5，纤维网7构成连续的衬面。一旦紧固凸缘5以折叠成“箱形楔”形式，纤维网7就以连续的方式覆盖紧固凸缘5的三个脊19。
根据图9的第二实施例B，紧固凸缘5包括具有一个脊19的可折叠部分20和两个翼片21，当可折叠部分20折叠时，翼片连接到可折叠部分。
根据图9的第三实施例C，紧固凸缘5包括四个翼片21，翼片由纤维网7构成，翼片通过纤维网7连接在一起。
根据一个变型，在叶片2与梁3、4之间的相交部处，或者在叶片2与紧固凸缘5之间的相交部处，或者在梁3、4与紧固凸缘5之间的相交部处，能够插入呈“钉头”形式的纤维堆，以促进体积的填充，同时保持纤维片尽可能平行于部件的外表面。
根据另一可替代或补充变型，连续单向和/或编织纤维的衬面或层可以布置在长表面上，例如布置在梁3、4的整个长度上。
紧固凸缘5也可以具有可变厚度(凸起)，允许在例如围绕紧固件调整厚度的同时限制总质量。
可以局部引入功能材料，例如玻璃织物，作为碳复合材料和相邻部件之间的电流隔离器，或者特定的减摩塑料膜，或者其它材料，或者金属插入物。
本发明还涉及一种用于制造推力反向器叶栅1的方法。
该方法包括制造叶片2、梁3、4和紧固凸缘5的基本预制件的在先步骤。
基本预制件完全由纤维网7构成。基本预制件可以通过包模成型制成。
然后，基本预制件衬有纤维网7以形成推力反向器叶栅1，并且特别地以确保构成推力反向器叶栅1的元件的空气动力学表面的连续性。
然后，应用热压步骤以将形成纤维网7的纤维片8压在基本预制件的表面上，并使它们蠕变以符合基本预制件的几何形状。
根据可能的方法，制造方法不包括制造基本预制件的步骤。
构成推力反向器叶栅1的元件通过纤维片8在彼此上且渐进地覆盖和堆叠而直接获得。推力反向器叶栅1的元件的厚度随着其被形成纤维网7的纤维片8的层覆盖而递增地且渐进地增加。
之后，该制造方法包括热成型步骤。
本发明在前述中作为示例进行了描述。应当理解，本领域技术人员能够在不脱离本发明的范围的情况下实现本发明的不同变型。
