用于飞行器的推进发动机制造技术

本申请提供了一种具有构造成安装到飞行器上的推进发动机的用于飞行器的推进系统。推进发动机包括在操作期间限定电机尖端速度的电机。推进系统还包括可围绕电动推进发动机的中心轴线与电机一起旋转的风扇。风扇限定风扇压力比RFP，且包括多个风扇叶片，每个风扇叶片限定风扇叶片尖端速度。电动推进发动机限定风扇叶片尖端速度与电机尖端速度之比，其在方程1.01x RFP–0.311的百分之二十内，使得推进发动机可在期望的效率下操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于飞行器的推进发动机
本申请大体上涉及一种包括电动推进发动机的飞行器推进系统。
技术介绍
常规商业飞行器大体上包括机身、一对机翼，以及提供推力的推进系统。推进系统通常包括至少两个飞行器发动机，例如涡扇喷气发动机。每个涡扇喷气发动机安装到飞行器的相应一个机翼，例如在与机翼和机身分离的机翼下方的悬挂位置。此构造允许涡扇喷气发动机与不受机翼和/或机身的冲击的单独的自由流气流相互作用。此构造能够降低进入每个相应的涡扇喷气发动机的入口的空气内的湍流量，对飞行器的净推进力有积极的影响。然而，包括涡扇喷气发动机的飞行器上的阻力对飞行器的净推进推力有影响。飞行器上的阻力的总量，包括表面摩擦(skinfriction)、形状和引发的阻力，大体上与接近飞行器的空气自由流速度与由于飞行器上的阻力产生的飞行器下游的尾流的平均速度之间的差异成比例。已经提出对抗阻力的影响和/或改善涡扇喷气发动机的效率的系统。例如，某些推进系统并入边界层吸入系统以传送形成边界层的相对低流动空气的一部分穿过例如机身和/或机翼从涡扇喷气发动机的风扇区段上游进入涡扇喷气发动机中。尽管此构造可通过再激励飞行器下游的边界层空气流来减小阻力，但来自进入涡扇喷气发动机的边界层的相对较慢移动的空气流大体上具有非均匀或扭曲的速度分布。结果，此涡扇喷气发动机可经历最小化或消除飞行器上的减小阻力的任何利益的效率损失。因此，包括用于减小飞行器上的阻力大小的一个或多个部件的推进系统将是有用的。更具体而言，包括用于减小飞行器上的阻力大小而不会引起飞行器发动机效率的任何实质性降低的有效推进发动机的推进系统将是特别有益的。专利技术内容本专利技术的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本专利技术的实践而得知。在本申请内容的一个示例性实施例中，提供了一种具有机身和后端的飞行器的推进系统。推进系统包括构造成安装到飞行器上的推进发动机。推进发动机限定中心轴线，且包括电机，电机限定在推进发动机的操作期间的电机尖端速度。推进发动机还包括可通过电机围绕推进发动机的中心轴线旋转的风扇。风扇限定风扇压力比(RFP)，并且包括多个风扇叶片。每个风扇叶片在推进发动机的操作期间限定风扇叶片尖端速度，推进发动机限定风扇叶片尖端速度与电机尖端速度之比。在推进发动机的操作期间，风扇叶片尖端速度与电机尖端速度之比在以下方程的百分之二十内：1.01xRFP–0.311。在本专利技术的示例性方面中，提供一种用于操作用于飞行器的推进系统的方法。推进系统包括推进发动机，其包括电机和风扇。电机限定电机尖端速度，并且风扇限定风扇尖端速度。该方法包括操作推进发动机的风扇，以限定大于一且小于大约三的风扇压力比(RFP)。风扇叶片尖端速度与电机尖端速度之比在方程1.01xRFP–0.311的百分之二十内。参考以下描述和所附权利要求书，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本专利技术的实施例，且连同所述描述一起用于解释本专利技术的原理。附图说明本说明书中参考附图针对所属领域的普通技术人员阐述了本专利技术的完整和能够实现的公开内容，包括其最佳模式，在附图中：图1是根据本申请的各种示例性实施例的飞行器的俯视图。图2是图1中的示例性飞行器的左舷视图。图3是安装到图1中的示例性飞行器上的燃气涡轮发动机的横截面示意图。图4是根据本申请的示例性实施例的后发动机的横截面示意图。图5为根据本申请的示例性实施例的图4中的示例性后发动机的电动机的横截面放大示意图。图6是沿图5中的线6-6截取的图5中的示例性电动机的轴向示意图。图7是根据本申请内容的另一个示例性实施例的后发动机的横截面示意图。具体实施方式现在将详细参考本申请内容的当前实施例，其一个或多个实施例在附图中说明。详细描述中使用数字和字母标号来指代图中的特征。图中和描述中使用相同或类似的标示来指代本专利技术的相同或类似部分。如本说明书所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一部件与另一部件而并非意图表示各个部件的位置或重要性。术语“前”和“后”是指基于实际或预期行进方向的部件的位置。例如，“前”可表示基于飞行器的预期行进方向的飞行器的前部，且“后”可表示基于飞行器的预期行进方向的飞行器的后部。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。举例来说，“上游”是指流体流出的方向，而“下游”是指流体流到的方向。本申请大体上针对具有构造成用于期望的效率和功率密度的风扇和电动机的电动推进发动机。本申请内容的专利技术人发现，协调尖端速度比(即，电机尖端速度相对于风扇叶片尖端速度)与风扇压力比(RFP)可提供跨过电动推进发动机的风扇尺寸和电动机尺寸的一定范围上的效率和功率密度的期望提高。具体地说，专利技术人发现，期望的效率可通过将电动推进发动机的尖端速度比配置在方程1.01xFP–0.311的大约百分之二十(20％)内来实现。现在参看附图，其中相同的附图标记在全部图中表示相同元件，图1提供了可包括本专利技术的各种实施例的示例性飞行器10的俯视图。图2提供图1中图示的飞行器10的左舷侧视图。如图1和图2中共同示出的，飞行器10限定延伸穿过其中的纵向中心线14、竖直方向V、侧向方向L、前端16和后端18。而且，飞行器10限定在飞行器10的前端16和后端18之间延伸的等分线15。如本说明书所使用，“等分线”指沿飞行器10的长度延伸的中点线，不考虑飞行器10的附属物(例如下面讨论的机翼20和稳定器)。此外，飞行器10包括从飞行器10的前端16朝飞行器10的后端18纵向地延伸的机身12，以及一对机翼20。如本说明书所使用，术语“机身”大体上包括飞行器10的所有主体，例如飞行器10的尾翼。这些机翼20中的第一个相对于纵向中心线14从机身12的左舷侧22侧向向外延伸，这些机翼20中的第二个相对于纵向中心线14从机身12的右舷侧24侧向向外延伸。所描绘的示例性实施例的机翼20中的每一个都包括一个或多个前缘襟翼26以及一个或多个后缘襟翼28。飞行器10还包括具有用于偏航控制的舵翼32的竖直稳定器30和一对水平稳定器34，每个水平稳定器34具有用于俯仰控制的升降襟翼36。机身12另外包括外表面或表面38。然而，应了解，在本申请的其它示例性实施例中，飞行器10可另外或可选择地包括稳定器的任何其它合适的配置，所述稳定器可以或者可以不沿竖直方向V或水平/侧向方向L直接延伸。图1和图2的示例性飞行器10包括推进系统100，在本说明书中称作“系统100”。示例性系统100包括一个或多个飞行器发动机和一个或多个电推进发动机。例如，所描述的实施例包括多个飞行器发动机以及电推进发动机，每个飞行器发动机配置成安装到飞行器10，例如安装到一对机翼20中的一个。更具体地，对于所描述的实施例，飞行器发动机被构造成以翼下构型附接到并且悬吊在机翼20下方的燃气涡轮发动机、或者被构造成涡扇喷气发动机102、104。此外，电推进发动机配置成安装在飞行器10的后端，因此所描述的电推进发动机可称作“后发动机”。此外，所描绘的电推进发动机被配置为吸收和消耗在飞行器10的机身12上形成边界层的空气。因此，所描绘的示例性后发动机可以被称为边界层吸入(BLI)风扇106本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞行器的推进系统，所述飞行器包括机身和后端，所述推进系统包括：构造成安装在所述飞行器上的推进发动机，所述推进发动机限定中心轴线，且包括：在所述推进发动机的操作期间限定电机尖端速度的电机；以及围绕所述推进发动机的中心轴线可与所述电机一起旋转的风扇，所述风扇限定风扇压力比(RFP)且包括多个风扇叶片，每个风扇叶片在所述推进发动机的操作期间限定风扇叶片尖端速度，所述推进发动机限定风扇叶片尖端速度与电机尖端速度之比；其中在所述推进发动机的操作期间，所述风扇叶片尖端速度与电机尖端速度之比在以下方程的百分之二十内：1.01x RFP–0.311。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.19 US 15/1323041.一种用于飞行器的推进系统，所述飞行器包括机身和后端，所述推进系统包括：构造成安装在所述飞行器上的推进发动机，所述推进发动机限定中心轴线，且包括：在所述推进发动机的操作期间限定电机尖端速度的电机；以及围绕所述推进发动机的中心轴线可与所述电机一起旋转的风扇，所述风扇限定风扇压力比(RFP)且包括多个风扇叶片，每个风扇叶片在所述推进发动机的操作期间限定风扇叶片尖端速度，所述推进发动机限定风扇叶片尖端速度与电机尖端速度之比；其中在所述推进发动机的操作期间，所述风扇叶片尖端速度与电机尖端速度之比在以下方程的百分之二十内：1.01xRFP–0.311。2.根据权利要求1所述的推进系统，其中所述风扇叶片尖端速度与电机尖端速度之比在以下方程的百分之十内：1.01xRFP–0.311。3.根据权利要求1所述的推进系统，其中所述风扇压力比RFP在所述电动推进发动机的操作期间大于一且小于大约三。4.根据权利要求1所述的推进系统，其中所述推进系统是电动推进发动机，所述电机是电动机，且所述风扇可由所述电动机围绕所述电动推进发动机的中心轴线旋转。5.根据权利要求4所述的推进系统，还包括：机械地联接到所述电机上的动力变速箱，所述风扇机械地联接到所述动力变速箱上，且可由所述电机通过所述动力变速箱围绕所述电动推进发动机的中心轴线旋转。6.根据权利要求5所述的推进系统，其中所述动力变速箱限定大约1:1到大约1:5之间的变速比。7.根据权利要求5所述的推进系统，其中所述风扇沿所述电动推进发动机的中心轴线定位在所述动力变速箱前方，且所述电机沿所述电动推进发动机的中心轴线定位在所述风扇前方。8.根据权利要求5所述的推进系统，其中所述动力变速箱沿所述电动推进发动机的中心轴线定位在所述风扇前方，且沿所述电动推进发动机的中心轴线定位在所述电机前方，且所述风扇沿所述电动推进发动机的中心轴线定位在所述电机前方。9.根据权利要求4所述的推进系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA尼尔加思，RM冯雷尔，BW米勒，PM马里南，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US