一种涵道式冲压空气涡轮应急能源系统技术方案

本发明专利技术一种涵道式冲压空气涡轮应急能源系统，属于航空应急动力技术领域。系统的主要作用是在飞机发动机失效或液压能源失效的情况下，利用飞机滑行气流动能，向飞机提供应急液压能源。飞机正常飞行过程，作动筒将舱门关闭并锁定，机身外的气流无法进入机身内，系统处于待命状态。飞机应急工作时，飞机管理计算机向作动筒发出伸出工作信号，作动筒解锁，在弹簧力的作用下将舱门引流组件推出机身外，机身外部气流被引入机身内的涵道内，驱动冲压空气涡轮转动,产生旋转机械能，进而驱动后端液压泵工作，向飞机提供应急液压能源。当气流动能过剩时，溢流阀工作，消耗系统产生的多余高压液压能源，防止系统超转，起到保护作用。

An emergency energy system of ducted ram air turbine

【技术实现步骤摘要】
一种涵道式冲压空气涡轮应急能源系统
冲压空气涡轮被誉为飞机的“最后一根救命稻草”，它属于飞机的应急动力系统，能在飞机失去主动力的情况下，向飞机提供应急能源。本专利技术设计的一种涵道式冲压空气涡轮应急能源系统，能够为飞机提供应急液压能源，保证飞机在发生动力系统故障或液压系统故障下仍然可被操控。
技术介绍
冲压空气涡轮系统为应急动力装置，使用概率较低，飞机正常飞行时，该系统处于“陪飞”待命状态，一旦飞机发生能源系统故障时，要求能够可靠投入工作，为飞机提供应急能源，以保证飞机的可操控性。因此，这类应急动力装置需要被设计为具有重量轻、可靠性高的特点。传统的外伸式冲压空气涡轮系统通常由可调桨式冲压空气涡轮、作动筒、液压泵、控制阀等部分组成。该类冲压空气涡轮气流动能转换效率通常仅为0.2，效率很低。另外，可调桨式冲压空气涡轮结构复杂、重量重，可靠性较低；且由于调桨机构无法做到结构完全对称，冲压空气涡轮高速旋转时会产生较大的自激振动，对飞机结构强度、刚度、疲劳要求较高。作动筒需要将冲压空气涡轮推出到气流外部，同时克服舱门气动阻力，因此，作动筒通常被设计为体积大、重量重。
技术实现思路
本专利技术的目的：设计一种涵道式冲压空气涡轮应急能源系统，满足飞机对应急动力装置重量低、可靠性高的要求。本专利技术的技术方案：一种涵道式冲压空气涡轮应急能源系统，包括作动筒1、舱门引流组件2、冲压空气涡轮3、液压泵4、溢流阀5；作动筒1一端与舱门引流组件2连接，另一端固定在飞机机身上，作动筒1接受飞机管理计算机指令实现展开功能，实现推出舱门引流组件2作用，地面回收时，向作动筒1高压口A注入高压油，可使作动筒1回收，同时回油通过低压口流入低压油液；安装在飞机蒙皮上的舱门引流组件2用于遮盖涵道进气口，平时其处于关闭状态，工作时被作动筒1推开，将机身外的气流引入涵道内；安装在涵道内的冲压空气涡轮3将气流的冲压能转化为旋转机械能，并输出给液压泵4；低压油源通过低压口泵入液压泵4内，液压泵4将旋转机械能转化为液压能，并通过高压口B向机上负载输出高压油源；液压泵4出口端设置一个溢流阀5。优选地，飞机正常飞行过程，作动筒1将舱门关闭并锁定，机身外的气流无法进入机身内，飞机发生故障时，作动筒1接受飞机指令将舱门引流组件2推出机身外，外部气流被引入机身内的涵道内，驱动冲压空气涡轮3转动,产生旋转机械能，进而驱动后端液压泵4工作，向飞机提供应急液压能源；当气流动能过剩时，机上负载需求小于液压泵4产生的液压能，溢流阀5开始工作，将多余的液压油通过回油口溢流至油箱内，以消耗系统产生的多余高压液压能源，防止系统超转。优选地，冲压空气涡轮3与液压泵4采用同轴布局，直接驱动液压泵4。优选地，作动筒1设有上、下位锁，非工作状态上位锁锁定，作动筒1将舱门引流组件2固定在闭合状态；工作时上位解锁，依靠内置的压缩弹簧的弹力将舱门引流组件2推出，并有下位锁锁定在伸出状态；回收时通过高压油源克服弹簧力，将舱门引流组件2拉回并锁定。优选地，冲压空气涡轮3为多叶片、定桨距角盘式涡轮。优选地，液压泵4为定排量液压泵。优选地，溢流阀5与液压泵4设计为一个整体，或者设置在液压泵4高压口B油路上。本专利技术的有益效果：1)冲压空气涡轮为定桨距角涡轮，避免了调桨机构破坏动平衡问题，有效减小涡轮高速转动时产生的自激振动，对飞机结构和其它设备损伤较小；2)冲压空气涡轮为涵道式、定桨距角涡轮，涡轮气流动能转换效率高于0.6，涡轮效率高、无复杂的调桨机构，有效减小了涡轮尺寸和重量；3)冲压空气涡轮固定在飞机内部的涵道内，作动筒直接推出舱门，无需推出冲压空气涡轮，作动筒的负载力显著减小，可有效减小作动筒体积和重量；4)本专利技术省去了传统的外伸式冲压空气涡轮系统的调桨机构、涡轮锁定机构等功能部件，结构组成简单，可靠性更高。附图说明：图1是本专利技术非工作状态的结构示意图。图2是本专利技术工作状态的结构示意图。具体实施方式如图1、图2所示，一种涵道式冲压空气涡轮应急能源系统，包括作动筒1、舱门引流组件2、冲压空气涡轮3、液压泵4、溢流阀5等部分。作动筒1一端与舱门引流组件2连接，另一端固定在飞机机身上，作动筒1接受飞机管理计算机指令实现展开功能，实现推出舱门引流组件2作用，地面回收时，向作动筒1高压口A注入高压油，可使作动筒1回收，同时回油通过低压口流入低压油液；安装在飞机蒙皮上的舱门引流组件2用于遮盖涵道进气口，平时其处于关闭状态，工作时被作动筒1推开，将机身外的气流引入涵道内；安装在涵道内的冲压空气涡轮3将气流的冲压能转化为旋转机械能，并输出给液压泵4；低压油源通过低压口泵入液压泵4内，液压泵4将旋转机械能转化为液压能，并通过高压口B向机上负载输出高压油源；液压泵4出口端设置一个溢流阀5。飞机正常飞行过程，作动筒1将舱门关闭并锁定，机身外的气流无法进入机身内，飞机发生故障时，作动筒1接受飞机指令将舱门引流组件2推出机身外，外部气流被引入机身内的涵道内，驱动冲压空气涡轮3转动,产生旋转机械能，进而驱动后端液压泵4工作，向飞机提供应急液压能源；当气流动能过剩时，机上负载需求小于液压泵4产生的液压能，溢流阀5开始工作，将多余的液压油通过回油口溢流至油箱内，以消耗系统产生的多余高压液压能源，防止系统超转。冲压空气涡轮3与液压泵4采用同轴布局，直接驱动液压泵4。作动筒1设有上、下位锁，非工作状态上位锁锁定，作动筒1将舱门引流组件2固定在闭合状态；工作时上位解锁，依靠内置的压缩弹簧的弹力将舱门引流组件2推出，并有下位锁锁定在伸出状态；回收时通过高压油源克服弹簧力，将舱门引流组件2拉回并锁定。冲压空气涡轮3为多叶片、定桨距角盘式涡轮。液压泵4为定排量液压泵。溢流阀5与液压泵4设计为一个整体，或者设置在液压泵4高压口B油路上。下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术设计的涵道式冲压空气涡轮应急能源系统设置1个作动筒1、1个舱门引流组件2、1台冲压空气涡轮3、1台液压泵4、1个溢流阀5。其中作动筒1作用为控制引气，工作时伸出，推出舱门引流组件2，将机身外的气流引入冲压空气涡轮涵道内；非工作状态，作动筒1缩回，将舱门引流组件2锁定在闭合状态。冲压空气涡轮3为能源转换装置，负责将高速气流的冲压能转化为旋转机械能，为后端的液压泵4提供驱动动力。溢流阀5为安全阀作用，当引入的气流冲压能过剩，液压泵4产生多余液压能源，通过该阀将多余液压能源消耗掉，对液压系统可以起到高压保护作用，可以防止涡轮超转。见图1所示，飞机正常飞行过程，作动筒1将舱门关闭并锁定，机身外的气流无法进入机身内，此时本系统处于“陪飞”待命的非工作状态。见图2所示，飞机发生发电机故障或液压系统故障时，失去主液压能源。此时，作动筒1接受飞机管理计算指令，作动筒伸出，将舱门引流组件2推出机身外，在引流结构的作用下，外部高速气流被引入RAT涵道内，驱动冲压空气涡轮3高速转动,产生旋转机械能。后端液压泵4被驱动开始工作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涵道式冲压空气涡轮应急能源系统，其特征在于：包括作动筒(1)、舱门引流组件(2)、冲压空气涡轮(3)、液压泵(4)、溢流阀(5)；作动筒(1)一端与舱门引流组件(2)连接，另一端固定在飞机机身上，作动筒(1)接受飞机管理计算机指令实现展开功能，实现推出舱门引流组件(2)作用，地面回收时，向作动筒(1)高压口A注入高压油，可使作动筒(1)回收，同时回油通过低压口流入低压油液；安装在飞机蒙皮上的舱门引流组件(2)用于遮盖涵道进气口，平时其处于关闭状态，工作时被作动筒(1)推开，将机身外的气流引入涵道内；安装在涵道内的冲压空气涡轮(3)将气流的冲压能转化为旋转机械能，并输出给液压泵(4)；低压油源通过低压口泵入液压泵(4)内，液压泵(4)将旋转机械能转化为液压能，并通过高压口B向机上负载输出高压油源；液压泵(4)出口端设置一个溢流阀(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种涵道式冲压空气涡轮应急能源系统，其特征在于：包括作动筒(1)、舱门引流组件(2)、冲压空气涡轮(3)、液压泵(4)、溢流阀(5)；作动筒(1)一端与舱门引流组件(2)连接，另一端固定在飞机机身上，作动筒(1)接受飞机管理计算机指令实现展开功能，实现推出舱门引流组件(2)作用，地面回收时，向作动筒(1)高压口A注入高压油，可使作动筒(1)回收，同时回油通过低压口流入低压油液；安装在飞机蒙皮上的舱门引流组件(2)用于遮盖涵道进气口，平时其处于关闭状态，工作时被作动筒(1)推开，将机身外的气流引入涵道内；安装在涵道内的冲压空气涡轮(3)将气流的冲压能转化为旋转机械能，并输出给液压泵(4)；低压油源通过低压口泵入液压泵(4)内，液压泵(4)将旋转机械能转化为液压能，并通过高压口B向机上负载输出高压油源；液压泵(4)出口端设置一个溢流阀(5)。


2.根据权利要求1所述的涵道式冲压空气涡轮应急能源系统，其特征在于：飞机正常飞行过程，作动筒(1)将舱门关闭并锁定，机身外的气流无法进入机身内，飞机发生故障时，作动筒(1)接受飞机管理计算机指令将舱门引流组件(2)推出机身外，外部气流被引入机身内的涵道内，驱动冲压空气涡轮(3)转动,产生旋转机械能，进而驱动后端液压泵(4)工作，向飞机提供应急液压能源；当气流动能过剩时，机上负载需求小于液压泵(...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明智，张再旺，卢岳良，柯兵，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32