排气风门和飞行器的制作方法

1.本发明属于航空技术领域，涉及一种用于飞行器的排气风门，该排气风门用于飞行器排气装置，可调节排气量并降低排气口对飞行器气动性能的影响。另外，本发明还涉及一种包括该排气风门的飞行器。


背景技术：

2.飞行器上涉及多种形式的进气口和排气口。根据功能需求，部分进气口/排气口(进风口/排风口)设置有风门，用以实现进气口/排气口的打开或闭合。在例如部分大型商用客机上，不仅进气口设有风门，而且排气口也设有风门，通过这些风门开口的大小来调节流过进气风道/排气风道的冲压空气的流量，以便满足制冷包散热量的需求并尽可能节约燃油消耗。
3.对于飞行器排气风门，目前主要有两种设计形式：一种是全敞开式，另外一种采用转动门板控制风门的打开和关闭。由于排气风门直接通向飞行器的机体外部，排气口设置在机体气动外表面，因此全敞开式的排气风门对飞行器的气动性能产生不利影响，并且无法根据排气风量调节风门大小。而对于采用转动门板控制风门的开关，虽然风门关闭时可实现局部气动表面的光顺，但由于门板打开时凸出于机体气动外表面，其对气动性能的影响与全敞开式风门相比更为严重，并且门板需要非常高的刚度来抵抗气动力，这增加了排气风门的整体结构的重量。
4.在中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所于2016年12月5日提交的、公告号为cn 206243490 u的实用新型专利中，介绍了一种排气风门及具有排气风门的飞行器，该排气风门将控制风门开关的门板设置于排气管路内部，避免了风门打开时对气动性能的不利影响，且可对气流流道的大小进行调节。然而这种排气风门在飞行器的气动外表面仍存在开口，并未完全消除对气动性能的影响，并且由于其中的滑轨需要一定的长度，导致该风门结构对空间大小要求较高。
5.因此，迫切需要优化现有排气风门的结构，以便提供一种改进的排气风门，该排气风门能够克服现有技术中存在的一个或多个缺点。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种排气风门，该排气风门利用调节风门和折叠式风门门板封闭了飞行器气动表面的排气口，基本上消除了排气风门对飞行器的气动性能的影响，并且通过折叠式构造减少了排气风门的安装所需要的空间。
7.根据本发明的一个方面，提出了一种排气风门，该排气风门设置在排气管路的出口处，并且可以包括：
8.调节风门，调节风门的第一端联接(例如铰接)到排气管路以围绕枢转轴线枢转，
9.风门门板，风门门板包括折叠式构造，并且风门门板的第一端枢转地联接到排气管路，而风门门板的第二端铰接到调节风门的第二端，以及
10.作动机构，作动机构附连到调节风门，以使风门门板跟随调节风门在使排气管路的出口完全闭合的第一状态和排气管路的出口完全打开的第二状态之间转变。
11.该排气风门的风门门板采用折叠的方式打开或关闭，减少了风门打开或关闭时的行程，降低了排气风门所需的空间大小，更加有利于飞行器内部各系统部件的协调布置。
12.根据本发明的上述方面，较佳地，风门门板可以包括第一门板和第二门板，第一门板经由第一铰接部联接到排气管路，而第二门板经由第二铰接部铰接到调节风门，并且第一门板和第二门板经由第三铰接部铰接在一起。通过这种构造，简化了折叠式风门门板的构造，并且提高了作动时的可靠性。
13.根据本发明的上述方面，较佳地，在风门门板从第一状态切换到第二状态期间，第一门板和第二门板能够朝向排气管路的内部折叠。
14.由于风门门板向内折叠，以便使排气风门打开，没有伸出到飞行器的气动表面以外，从而降低了对飞行器的气动性能的影响。
15.根据本发明的上述方面，较佳地，第一门板和第二门板的形状能够配合，以完全闭合排气管路的出口。
16.这样，使得围绕局部排气管路的出口的气动外表面完全平顺或平滑，进一步避免了排气风门对飞行器气动性能的影响。
17.根据本发明的上述方面，较佳地，作动机构可以包括以下中的任一种：伸缩式液压缸、伸缩式气压缸、直线电机。
18.通过这些能够实现直线往复运动的作动机构，能够提高排气风门的打开和关闭效率，并且不涉及复杂的运动路径，从而便于更精确地控制调节风门以及因此风门门板的打开大小，并将其保持在期望的位置或状态处。
19.根据本发明的上述方面，较佳地，作动机构可以包括：
20.接头，接头将作动机构联接到飞行器；
21.作动杆，作动杆的长度可伸缩，使得通过作动杆的伸长或缩回实现调节风门围绕枢转轴线枢转；以及
22.筒体，筒体与作动杆配合并容纳作动杆，以实现作动杆的伸长或缩回。
23.这样，借助作动杆的伸长或缩回来直接控制调节风门的旋转，而不需要附加的部件，能够直接且可靠地实现调节风门以及风门门板的打开和闭合，操作效率高并且可靠性高。
24.根据本发明的上述方面，较佳地，作动机构能够使风门门板保持在位于第一状态与第二状态之间的任意位置处。
25.这样，作动器驱动调节风门以及风门门板打开(或闭合)到不同的程度，以调节排气口的大小，从而适应不同的排气量需求。
26.根据本发明的上述方面，较佳地，在第一状态中，风门门板的外表面可以与周围的飞行器的气动外形面齐平。
27.同样地，这使得围绕局部排气管路的出口的气动外表面完全平顺或平滑，进一步避免了排气风门对飞行器气动性能的影响。
28.根据本发明的上述方面，为了进一步优化排气管路的出口周围的气密性以及气动性能，较佳地，风门门板的周缘可以设有密封件。
29.根据本发明的另一方面，提出了一种飞行器，该飞行器包括以上方面中任一项所述的排气风门。
30.本发明中的排气风门利用折叠式门板封闭了飞行器气动表面的排气口，折叠式风门门板由作动机构驱动，采用向内折叠的方式打开或关闭。这种结构包括但不限于以下列出的优点：
31.a)该排气风门在关闭状态下，局部气动外表面完全平顺，避免了排气对飞行器气动性能的影响，而在开启状态下，由于风门门板向内打开，没有伸出到飞行器的气动表面以外，从而也尽量降低了对气动性能的影响；
32.b)作动机构可驱动风门打开到不同的程度，以调节排气口的大小，从而适应不同的排气量需求；
33.c)该排气风门采用折叠的方式打开或关闭，减少了风门门板打开或关闭时的行程，降低了排气风门所需的空间大小，更加有利于飞行器内部各系统部件的协调布置。
34.由此，通过本发明的排气风门能够满足使用要求，克服了现有技术的缺点并且实现了预定的目的。
附图说明
35.为了进一步清楚地描述根据本发明的排气风门，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，在附图中：
36.图1是根据本发明的非限制性实施例的排气风门的结构示意图，其中，风门门板处于第一状态；
37.图2是根据本发明的非限制性实施例的排气风门的另一结构示意图，其中，风门门板处于第二状态；以及
38.图3是根据本发明的非限制性实施例的排气风门的又一结构示意图，其中，风门门板处于第三状态。
39.上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。
40.图中的附图标记在附图和实施例中的列表：
41.100-排气风门，包括：
42.10-调节风门，包括：
43.10a-枢转轴线；
44.11-第一端
45.12-第二端
46.20-风门门板，包括：
47.21-第一端；
48.22-第二端；
49.23-第一门板；
50.24-第二门板；
51.20a-第一铰接部；
52.20b-第二铰接部；
53.20c-第三铰接部；
54.30-作动机构，包括：
55.31-接头；
56.32-作动杆；
57.33-筒体；
58.200-排气管路，包括：
59.201-出口。
具体实施方式
60.应当理解，除非明确地指出相反，否则本发明可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示及说明书中描述的具体装置仅是本文公开和限定的发明构思的示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，否则所公开的各种实施例涉及的具体取向、方向或其它物理特征不应被视为限制。
61.通常，飞行器上设有排气管路，该排气管路与飞行器内部排气系统连接，用于将系统排出的气体引流到飞行器外部。排气管路另一端可以位于飞行器气动外表面，并设置有排气风门，以控制排气管路与外部环境的连通或闭合。
62.图1是根据本发明的非限制性实施例的排气风门100的结构示意图，其中，风门门板20处于第一状态；图2是根据本发明的非限制性实施例的排气风门100的另一结构示意图，其中，风门门板20处于第二状态。
63.如图所示并且作为本发明的非限制性实施例，排气风门100可以设置在排气管路200的出口201处，并且可以主要包括调节风门10、风门门板20和作动机构30。
64.调节风门10可以是大致平板状的结构，并且调节风门10的周缘的形状与其安装位置处的排气管路200的横截面的形状相适应。
65.在附图示出的实施例中，排气管路200可以具有大致矩形的横截面，因此，调节风门10可以是大致矩形的薄板或薄片形状。
66.调节风门10可以包括第一端11和第二端12。如图所示，第一端11可以联接到排气管路200，例如铰接到排气管路200的内壁以围绕枢转轴线10a枢转，而第二端12可以借助第二铰接部20b铰接到风门门板20。
67.另外，调节风门10的一侧(例如朝向排气管路200的出口201的侧面)可以设有联接机构，用于连接到作动机构30，而调节风门10的另一侧可以是光滑的表面。在调节风门10打开或部分打开的状态中，调节风门10的该光滑的侧表面可以充当排气管路200在该部分处的侧壁。
68.应当理解，根据本发明，排气管路200的闭合和打开(包括部分打开)主要经由调节风门10来实现，并且通过改变调节风门10围绕枢转轴线10a枢转的角度，使调节风门10打开到不同的程度，以调节排气口的大小，从而适应不同的排气量需求。
69.风门门板20可以包括折叠式构造，其中，风门门板20的第一端21枢转地联接到排气管路，而风门门板20的第二端22铰接到调节风门10的第二端12。风门门板20可以是大致平板状的结构，在附图示出的实施例中，排气管路200可以具有大致矩形的横截面，因此，风门门板20可以是大致矩形的薄板或薄片形状。在图1所示的第一状态中，风门门板20的外表面与周围的飞行器的气动外形面(在附图中以虚线示意性地示出)基本齐平。
70.例如，在附图示出的实施例中，风门门板20可以布置在调节风门10的下游，紧邻排气管路200的出口201，并且可以是包括两个部件的折叠式构造。具体地，风门门板20可以包括铰接在一起的第一门板23和第二门板24。
71.另外，如图所示，排气管路200的出口201处的侧壁可以相应地增大，以利用容纳调节风门10和风门门板20。
72.图3是根据本发明的非限制性实施例的排气风门100的又一结构示意图，其中，风门门板20处于第三状态。
73.如图3中清楚地示出的，第一门板23可以经由第一铰接部20a联接到排气管路200，以围绕第一铰接部20a可枢转。第二门板24经由第二铰接部20b铰接到调节风门10，并且相对于调节风门10可枢转。第一门板23和第二门板24可以经由第三铰接部20c铰接在一起，并且能够在预定的角度范围内枢转。这样，在调节风门10的拉动下，第一门板23和第二门板24能够相对运动。例如，第一门板23和第二门板24能够从彼此成直线对齐的第一状态旋转到相对于彼此成钝角以及进一步地成锐角的第三状态(见图3)，并且可以相对于彼此继续枢转到第二状态，即排气管路200的出口201完全打开的状态(见图2)。
74.作为较佳实施例，第一门板23和第二门板24的形状能够彼此配合，即彼此具有互补的形状，以完全闭合排气管路200的出口201。
75.在风门门板20从第一状态切换到第二状态期间，第一门板23和第二门板24可以朝向排气管路200的内部(即朝向排气管路200的上游)折叠。例如，在第三铰接部20c处可以设有旋转约束机构，以限制第一门板23和第二门板24相对于彼此围绕第三铰接部20c向内(即朝向朝向排气管路200的内部)成角度旋转。
76.作为非限制性实施例，在第一门板23和第二门板24的面向调节风门10的侧面上可以设有加强结构，例如加强肋，并且第一门板23和第二门板24上的加强肋的末端可以彼此抵靠，使得第一门板23和第二门板24只能向内成角度。
77.作为较佳实施例，风门门板20的周缘可以设有密封件，例如围绕风门门板20的周缘设置的密封条。在第一状态中，密封条可以布置在风门门板20与排气管路200的出口201的周缘之间，以改善气密性能。
78.这样，由于风门门板20向内打开，没有伸出到飞行器气动表面以外，从而降低了对气动性能的影响。另外，该排气风门100采用折叠的方式打开或关闭，减少了风门门板20打开或关闭(闭合)时的行程，降低了排气风门100所需的空间大小，更加有利于飞行器内部各系统部件的协调布置。
79.应当理解，根据本发明，风门门板20主要用于使排气管路200的出口201处的气动表面与周围完全平顺，排气管路200的闭合和打开(包括部分打开)以及排气流量大小的调节主要经由调节风门10来实现(如上所述)。
80.在附图示出的示例中，作动机构30可以在调节风门10的上部附连到调节风门10。这样，作动机构30可以使调节风门10围绕枢转轴线10a转动，进而使风门门板20跟随调节风门10的转动，在其中排气管路200的出口完全闭合的第一状态和其中排气管路200的出口完全打开的第二状态之间转变。
81.将作动机构30附连到调节风门10的上部是有利的，这样能够利用小的作动行程实现调节风门10的更大范围的转动。
82.当风门门板20处于第一状态，即关闭状态时，不允许气体排出，如图1所示，风门门板20与周围结构一起形成光顺的气动表面，从而避免了排气口对飞行器气动性能的不利影响。
83.当需要排气时，在作动机构30的拉动下，调节风门10可以围绕枢转轴线10a向左旋转，进而带动第一门板23和第二门板24逐渐折叠，调节风门10成为排气管路200的侧壁的一部分，例如与周围排气管路200的侧壁一起形成排气出口。风门门板20通过折叠的方式打开，可以减少风门门板20打开时的行程，减少排气风门100所需的空间大小。
84.应当理解，虽然在结合附图描述的实施例中风门门板20包括铰接在一起的两个门板，即第一门板23和第二门板24，但是显然，在替代实施例中可以采用其余数量的门板，例如铰接在一起的三个门板或四个门板等，这些门板可以按照手风琴的方式进行打开和折叠，而不脱离本发明的范围。同样地，虽然在附图示出的实施例中，排气管路200具有大致矩形的横截面，因此调节风门10和风门门板20也具有大致矩形的薄板或薄片形状。然而，本领域技术人员可以设想其余横截面形状的排气管路200，例如，圆形和椭圆形截面形状等。此时，调节风门10和风门门板20也具有相应的配合形状，以实现排气管路200的完全闭合。
85.作动机构30可以是本领域已知的任何作动机构，特别是线性作动机构，例如但不限于：伸缩式液压缸、伸缩式气压缸、直线电机等，只要其能够带动调节风门10围绕枢转轴线10a往复运动即可。
86.在附图示出的实施例中，作动机构30是线性作动器，并且可以主要包括：接头31、作动杆32和筒体33。对于液压或气动作动器的实施例，该作动机构还可以包括附图中未示出的蓄能器等。
87.接头31可以将作动机构30联接到飞行器，例如将作动机构30铰接地联接到飞行器的机身结构，以支承作动机构30，并允许其角向位置变化。
88.作动杆32的长度可伸缩，使得通过作动杆32的伸长或缩回实现调节风门10的旋转，并且筒体33与作动杆32配合并容纳作动杆32。同样地，作动杆32铰接地联接到调节风门10以允许它们之间的角度变化。
89.蓄能器中可以储存有压缩气体或液体，并且经由相应的管路和控制阀来控制作动机构的操作。
90.较佳地，作动机构30能够使风门门板20保持在位于第一状态与第二状态之间的任意位置处，例如可以保持在图1、2和3中示出的位置中，以及在这些位置之间的任何位置处。
91.作为示例，作动杆32可以借助活塞配合到筒体33中，并且借助液体或气态来致动作动杆32。这种结构是本领域已知的，因此本发明不再详细描述。
92.如本文所用的表示方位或取向的术语“上游”和“下游”以及用于表示顺序的用语“第一”、“第二”等仅仅是为了使本领域普通技术人员更好地理解以较佳实施例形式示出的本发明的构思，而非用于限制本发明。除非另有说明，否则所有顺序、方位或取向仅用于区分一个元件/部件/结构与另一个元件/部件/结构的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、操作顺序、方向或取向。例如，在替代实施例中，“第一风门”可以是“第二风门”，并且“第一状态”可以是“第二状态”。
93.综上所述，根据本发明的实施例的排气风门100克服了现有技术中的缺点，实现了预期的发明目的。
94.虽然以上结合了较佳实施例对本发明的排气风门进行了说明，但是本技术领域的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行各种修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

技术特征：
1.一种排气风门(100)，所述排气风门设置在排气管路(200)的出口(201)处，并且包括：调节风门(10)，所述调节风门的第一端(11)联接到所述排气管路以围绕枢转轴线(10a)枢转，风门门板(20)，所述风门门板包括折叠式构造，并且所述风门门板(20)的第一端(21)枢转地联接到所述排气管路(200)，而所述风门门板(20)的第二端(22)铰接到所述调节风门(10)的第二端(12)，以及作动机构(30)，所述作动机构附连到所述调节风门(10)，以使所述风门门板(20)跟随所述调节风门(10)在所述排气管路(200)的出口(201)完全闭合的第一状态和所述排气管路(200)的出口(201)完全打开的第二状态之间转变。2.根据权利要求1所述的排气风门(100)，其特征在于，所述风门门板(20)包括第一门板(23)和第二门板(24)，所述第一门板(23)经由第一铰接部(20a)联接到所述排气管路(200)，而所述第二门板(24)经由第二铰接部(20b)铰接到所述调节风门(10)，并且所述第一门板(23)和所述第二门板(24)经由第三铰接部(20c)铰接在一起。3.根据权利要求2所述的排气风门(100)，其特征在于，在所述风门门板(20)从所述第一状态切换到所述第二状态期间，所述第一门板(23)和所述第二门板(24)朝向所述排气管路(200)的内部折叠。4.根据权利要求2所述的排气风门(100)，其特征在于，所述第一门板(23)和所述第二门板(24)的形状能够配合，以完全闭合所述排气管路(200)的出口(201)。5.根据权利要求1-4中任一项所述的排气风门(100)，其特征在于，所述作动机构(30)包括以下中的任一种：伸缩式液压缸、伸缩式气压缸、直线电机。6.根据权利要求1-4中任一项所述的排气风门(100)，其特征在于，所述作动机构(30)包括：接头(31)，所述接头将所述作动机构(30)联接到飞行器；作动杆(32)，所述作动杆的长度可伸缩，使得通过所述作动杆(32)的伸长或缩回来实现所述调节风门(10)围绕所述枢转轴线(10a)枢转；以及筒体(33)，所述筒体与所述作动杆(32)配合并容纳所述作动杆(32)，以实现所述作动杆(32)的伸长或缩回。7.根据权利要求1-4中任一项所述的排气风门(100)，其特征在于，所述作动机构(30)能够使所述风门门板(20)保持在位于所述第一状态与第二状态之间的任意位置处。8.根据权利要求1-4中任一项所述的排气风门(100)，其特征在于，在所述第一状态中，所述风门门板(20)的外表面与周围的飞行器的气动外形面齐平。9.根据权利要求1-4中任一项所述的排气风门(100)，其特征在于，所述风门门板(20)的周缘设有密封件。10.一种包括根据权利要求1-9中任一项所述的排气风门(100)的飞行器。

技术总结
本发明涉及一种排气风门，该排气风门设置在排气管路的出口处，并且包括：调节风门，调节风门的第一端联接到排气管路以围绕枢转轴线枢转，风门门板，风门门板包括折叠式构造，并且风门门板的第一端枢转地联接到排气管路，而风门门板的第二端铰接到调节风门的第二端，以及作动机构，作动机构附连到调节风门，以使风门门板在使排气管路的出口完全闭合的第一状态和排气管路的出口完全打开的第二状态之间转变。该排气风门的风门门板采用折叠的方式打开或关闭，减少了风门打开或关闭时的行程，降低了排气风门所需的空间大小，更加有利于飞行器内部各系统部件的协调布置。另外，本发明还涉及一种包括排气风门的飞行器。及一种包括排气风门的飞行器。及一种包括排气风门的飞行器。


技术研发人员：王明庆 范晓静 钱一彬
受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院
技术研发日：2023.01.19
技术公布日：2023/4/18