一种民用飞机短舱O—DUCT反推结构设计

时间：2024-05-19

杨青青

【摘要】短舱是飞机推进系统的重要组成部分，提供反推力是短舱的主要功能之一。本文对一种新型设计的O型反推的结构和维修性进行分析，并将其与传统型反推进行对比。O型反推对于降低飞机总重量、简化维修等方面有很大帮助，但维修性方面可能不及传统D型反推。

【关键词】短舱，O型反推，阻气门

【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 短舱结构介绍

民用飞机短舱一般由进气道、风扇罩、反推、排气系统以及发动机安装部件组成，主要为动力装置提供安装空间及实现动力装置推进等功能。

提供反推力是短舱的主要功能之一，确保飞机降落时，飞机能够减速。当FADEC下达打开指令并且飞机电源可用时，①在正常打开情况下打开反推； ②中断起飞的情况下打开反推； ③在正常收起情况下收起反推。同时，防止飞行过程中在向前的推力下因疏忽而打开反推，以及万一飞机失去动力，确保反推处于收起/打开的位置。

反推力组件包括外罩体结构和内固定结构，其中外罩体结构为外涵道以外的结构部分，包括移动罩，格栅，滑轨，阻气门及机构，扭力盒，为飞机提供反推力。内固定结构位于反推外罩体结构的内部，为发动机本体提供保护，同时为发动机本体的维护提供通路。外罩体结构常见的设计形式有D-duct和O-duct。

2 传统的反推形式

D-duct是比较传统、广泛使用的反推形式，A320neo及B787等飞机上都采用了这种设计。D 型反推主要结构有：铰链/支座/铰链梁（Hinge-beam），移动罩体（Translating Cowl），格栅（Cascades），阻气门（Block door），锁（Cowl latches），内罩体（IFS），前扭力盒框（FWD Frame/Torque box），外V-blade，内V-blade，锁梁（latch beam）。

3 O-DUCT反推结构

与传统的、通过铰链与吊挂相连不同，O 型反推无法像D 型反推一样通过左右罩体打开维护，只能采用主罩体向后滑动，且由于内罩体最大剖面在中间，故内罩体分为两段，前段采用开启形式，后段采用后滑移形式。“O-Duct”反推结构与吊挂相连采用的是滑轨，同时作为整体“O”形结构，省去传统D 型反推在6点方位的锁梁。另外，结构零件上还减去了副系杆/托架、锁梁以及副锁。

O-duct内装有10个经过声学处理的阻气门，阻气门机构在反推打开时展开，挡住外涵道气流向后排出，使得外涵道气流通过格栅向前排出产生反推力。飞行正常飞行状态时，阻气门机构收起在内消声壁板下侧，为外涵道提供光滑的气动表面。当飞机开启反推状态时，反推作动筒推动滑动罩向后滑出，带动阻气门机构打开阻挡住外涵道气流，形成反推力。

与A380飞机的设计相比，阻气门的内侧尾端连杆被铰接在内部固定的结构上，连杆也因此暴露在流经的气流中。O-duct阻气门的机械构件中，没有暴露在气流中的牵引连杆，这种设计可以提高动力装置的气动性能。

4 维修性对比

在发动机维修过程中，往往需要打开短舱以提供一个开放的空间。而当采用了新型短舱的飞机，其维修与传统的方式有着显著不同。例如，当维修核心机时，首先要打开风扇罩，断开齿形环，向后移动平移罩，露出核心罩，接着释放前核心罩锁来打开核心罩，并向后方移动后核心罩。

由于O-duct的设计，当它处于维修的状态时，无法完全接近低压涡轮孔探区域（LPT BSI），是因为：

-虽可以快速接近发动机核心区域但是无法到达低压涡轮区域

-LPT BSI需要覆盖所有的七级涡轮叶片

O-duct采用新型的设计，但这可能意味着更高的维修成本：

-与D-duct相比，打开CFM56-5B/7B发动机的D-duct平均需要30分钟

-采用O-duct结構的发动机在维护时，接近低压涡轮孔探区域比CFM56-5B/7B发动机需要花费更长的时间

因此，从维修性来看，O-duct的表现要差于D-duct。

5 结论

根据本文的描述，O-Duct反推结构作为新型的短舱形式，结构相对D-Duct简单，并且以电力驱动反推取代液压驱动，对于降低飞机总重量、简化维修等方面有很大帮助。但同时也应看到，因为O-Duct反推力结构的开启形式复杂，会引起维修性的降低。