无导管推力产生系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于飞行器的无导管推力产生系统，该飞行器包括机身、连接到机身并从机身向外延伸的机翼，以及安装到机翼的发动机。该发动机包括限定中心线轴线的涡轮机、风扇和具有出口喷嘴的排气区段。涡轮机限定中心线轴线。风扇连接到涡轮机并设置在涡轮机的上游。风扇设置为围绕中心线轴线旋转。在发动机操作期间，排气流从排气区段的出口喷嘴排出。排气流限定在排气区段的下游方向上的平均流动方向。平均流动方向与涡轮机的中心线轴线限定大于零的第一角度，使得中心线轴线相对于排气流的平均流动方向沿着竖直方向向下定向。气流的平均流动方向沿着竖直方向向下定向。气流的平均流动方向沿着竖直方向向下定向。

【技术实现步骤摘要】
无导管推力产生系统


[0001]本公开涉及一种用于飞行器的发动机。特别地，本公开涉及涡轮风扇发动机涡轮机械相对于排气空气动力学流动路径的相对轴向对准。

技术介绍

[0002]燃气涡轮发动机通常包括涡轮机和转子组件。燃气涡轮发动机，例如涡轮风扇发动机，可用于飞行器推进。在涡轮风扇发动机的情况下，转子组件可以配置为风扇组件。其他类型的发动机包括螺旋桨风扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机和无导管涡轮发动机。
[0003]本公开的专利技术人已经发现，在某些无导管涡轮发动机中，没有导管发动机进气口会导致风扇面出现气流对准问题，这会对系统的声学和空气动力学性能产生负面影响。因此，本公开的专利技术人已经发现改进无导管涡轮发动机设计以解决这些问题将在本领域中受到欢迎。
附图说明
[0004]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且有效的公开，包括其最佳模式，其中：
[0005]图1是根据本主题的各种实施例的具有示例性无导管风扇发动机的飞行器的一部分的立体视图。
[0006]图2是根据本主题的各种实施例的具有示例性无导管风扇发动机的飞行器的侧视图。
[0007]图3是无导管风扇发动机的部分透明侧视图，并示出了穿过无导管风扇发动机的流动路径。
[0008]图4是无导管风扇发动机的排气区段的下游部分的部分透明侧视图。
[0009]图5是无导管风扇发动机的替代排气区段的下游部分的部分透明侧视图。
[0010]图6是飞行器的机翼的一部分的立体视图，示出了沿机翼的上表面延伸的挂架(pylon)的一部分。
[0011]图7是挂架的立体分离视图，其中导向轮叶安装在挂架上。
具体实施方式
[0012]现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的类似或相似的标号已用于指代本公开的类似或相似的部分。
[0013]此处使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或说明”。在此描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或有利于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。
[0014]如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0015]术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机进气口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
[0016]术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流出的方向，“下游”是指流体流向其的方向。
[0017]除非本文另有规定，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征间接联接、固定或附接。
[0018]除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用。
[0019]在本文整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不导致与其相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由一个或多个术语(例如“约”、“近似”和“基本上”)修饰的值，不限于指定的精确值。在至少某些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度，或者用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在1、2、4、10、15或20％的裕度内。这些近似裕度可应用于单个值、限定数值范围的任一端点或两个端点，和/或端点之间范围的裕度。
[0020]在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有说明，否则此类范围被标识并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
[0021]如本文所用，“第三流”是指能够增加流体能量以产生少量总推进系统推力的非主空气流。第三流的压力比可以高于主推进流(例如，风扇或螺旋桨驱动的推进流)的压力比。推力可以通过专用喷嘴或通过将通过第三流的气流与主推进流或核心空气流混合，例如进入公共喷嘴来产生。
[0022]在某些示例性实施例中，通过第三流的气流的操作温度可以低于发动机的最大压缩机排放温度，更具体地，可以低于350华氏度(例如低于300华氏度，例如低于250华氏度，例如小于200华氏度，并且至少与环境温度一样高)。在某些示例性实施例中，这些操作温度可以促进通过第三流和单独的流体流进出气流的热传递。此外，在某些示例性实施例中，在起飞条件下，或更具体地，在海平面以额定起飞功率、静态飞行速度、86华氏度环境温度操作条件下操作时，通过第三流的气流可以贡献小于总发动机推力的50％(并且至少，例如，总发动机推力的2％)。
[0023]关于排气流的术语“平均流动方向”是指来自特定排气的所有流动的中数平均值(mean average)，考虑到所有这种流动的大小和方向。平均流动方向可以指在稳态操作期间，例如在巡航操作期间的平均流动方向。
[0024]此外，在某些示例性实施例中，通过第三流的气流的方面(例如，气流、混合或排气特性)，以及由此对总推力的上述示例性百分比贡献，可以在发动机操作期间被动地调整或通过使用发动机控制特征(例如燃料流量、电机功率、可变定子、可变进气口导向轮叶、阀、可变排气几何形状或流体特征)有目的地修改，以在广泛的潜在操作条件下调整或优化整体系统性能。
[0025]本公开通常涉及无导管风扇发动机的区段的相对轴向对准。本公开提出了无导管
风扇发动机的无导管风扇相对于发动机中心线的下俯(pitch down)布置。本公开解决了无导管风扇发动机缺少围绕无导管风扇的进气口整流罩或机舱以出于声学和性能原因将进气口流与无导管风扇的风扇面对准的挑战。本文所公开的建议配置可以使无导管风扇的风扇面向下倾斜，以解决无导管风扇在上洗角处遇到的进气口流(这可能是由发动机所附接的机翼的翼型形状引起的)。此外，本文公开的建议配置随后可以将发动机的排气区段与自由气流重新对准，以避免将热气吹到机翼上，并使发动机推力与飞行器的中心线轴线对准。
[0026]另外，本公开的某些示例性实施例另外可以包括工作气体流动路径出口和第三流流动路径出口的倾斜和非轴对称配置，以及具有集成出口导向轮叶的挂架设计。此外，发动机可以包括多个出口导向轮叶，其中一个或多个出口导向轮叶与挂架集成在一起，以便在风扇排气通过挂架时共同工作以使风扇排气去涡旋，并且当空气流接近机翼时最佳地准备空气流。
[0027]如所公开的，该发动机配置能够改进空气动力学、声学和安装性能，特别是在无导管风扇发动机概念的情况下。另外，在此呈现的实施例另外使得能够实现改进的燃料燃烧、功率效率和更轻的发动机重量的发动机配置成为可能。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种限定竖直方向、上游方向和下游方向的飞行器，其特征在于，所述飞行器包括：机身；机翼，所述机翼被连接到所述机身并从所述机身向外延伸；和发动机，所述发动机被安装到所述机翼，其中，所述发动机包括：涡轮机，所述涡轮机限定中心线轴线；风扇，所述风扇被连接到所述涡轮机并设置在所述涡轮机的上游，其中，所述风扇设置为围绕所述中心线轴线旋转；和排气区段，所述排气区段包括出口喷嘴，其中，在所述发动机的操作期间，排气流从所述排气区段的所述出口喷嘴排出，其中，所述排气流限定在所述排气区段的所述下游方向上的平均流动方向，其中，所述排气流的所述平均流动方向与所述涡轮机的所述中心线轴线限定第一角度，所述第一角度大于零，使得所述中心线轴线相对于所述排气流的所述平均流动方向沿着所述竖直方向向下定向。2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，其中，所述第一角度小于或等于10
°
。3.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，其中，所述机身限定机身中心线，其中，所述机身中心线与所述涡轮机的所述中心线轴线限定第二角度，其中，所述第二角度大于或等于1
°
且小于或等于10
°
。4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，其中，所述出口喷嘴限定出口轴线，其中，所述平均流动方向平行于所述出口轴线。5.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，其中，所述出口喷嘴限定出口轴线，其中，所述出口喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：