由帶有反轉(zhuǎn)的風(fēng)扇的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的飛機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空器的一般領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及民航飛機(jī)的領(lǐng)域，該航空器是由部分地納入航空器機(jī)身內(nèi)的旁路渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的。
【背景技術(shù)】
[0002]民航飛機(jī)一般地配裝有安裝在機(jī)翼下方或機(jī)身上的后部位置內(nèi)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，而禍輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)塔架(pylon)固定到機(jī)翼或機(jī)身。
[0003]因?yàn)轭A(yù)計(jì)在未來(lái)的歲月里燃油的成本上漲，所以，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商正在尋求降低民航飛機(jī)的油耗。降低油耗可想到的方法之一是，將發(fā)動(dòng)機(jī)至少部分地嵌入到飛機(jī)機(jī)身內(nèi)，以消除塔架和發(fā)動(dòng)機(jī)的整流罩，由此，減小推進(jìn)單元的重量并減小其阻力。由此也減小了來(lái)自飛機(jī)的噪音危害。
[0004]此外，在飛行中，邊界層形成在飛機(jī)機(jī)身的周?chē)?，并產(chǎn)生空氣動(dòng)力學(xué)上的阻力。在過(guò)去，盡管人們習(xí)慣于認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)不應(yīng)吸入該邊界層，以避免風(fēng)扇中的較高水平的畸變以及發(fā)動(dòng)機(jī)的軸中的較高水平的振動(dòng)，但現(xiàn)在人們認(rèn)為將該邊界層的一部分取入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，便能夠減小飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)上的阻力，并能夠減小空氣被允許進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的速度，由此，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)效率的顯著提高。
[0005]因而，專(zhuān)利文獻(xiàn)WO 2010/049610描述了一種飛機(jī)架構(gòu)，該飛機(jī)架構(gòu)具有帶有部分地嵌入到飛機(jī)機(jī)身內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙的發(fā)動(dòng)機(jī)，以便將一部分的邊界層取入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出另一種航空器架構(gòu)，通過(guò)吸入邊界層來(lái)限制空氣動(dòng)力學(xué)上的阻力，從而能減小噪音危害和航空器的燃油消耗。
[0007]通過(guò)由帶有反轉(zhuǎn)的風(fēng)扇的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的飛機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)納入在飛機(jī)的機(jī)身后面，并與飛機(jī)的機(jī)身對(duì)齊，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)包括兩個(gè)氣體發(fā)生器和不同的空氣吸入口，氣體發(fā)生器饋送給具有兩個(gè)反轉(zhuǎn)的渦輪轉(zhuǎn)子的工作渦輪機(jī)，以驅(qū)動(dòng)布置在氣體發(fā)生器下游的兩個(gè)風(fēng)扇，而空氣吸入口用于饋送各氣體發(fā)生器，所述空氣吸入口連接到飛機(jī)的機(jī)身，以便將形成在飛機(jī)的機(jī)身周?chē)倪吔鐚拥囊徊糠治搿?br>[0008]本發(fā)明的飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)納入在機(jī)身的后部，并與機(jī)身對(duì)齊，且不必求助于塔架。其結(jié)果是，減小了由渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)引起的空氣動(dòng)力學(xué)上的阻力。此外，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)空氣吸入口將形成在飛機(jī)的機(jī)身周?chē)倪吔鐚拥囊徊糠治?，剩余部分的邊界層則由風(fēng)扇吸入。由于邊界層的速度較低，因此，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體流的進(jìn)入速度和噴出速度也較低。這帶來(lái)較高的推進(jìn)效率和較低水平的噪聲危害。
[0009]此外，工作渦輪機(jī)由兩個(gè)氣體發(fā)生器饋送。因此，如果其中一個(gè)氣體發(fā)生器失效，則另一個(gè)氣體發(fā)生器可繼續(xù)執(zhí)行該功能。同樣地，由于風(fēng)扇串聯(lián)地布置，因此，如果其中一個(gè)失效，則另一個(gè)風(fēng)扇可接替繼續(xù)工作。
[0010]較佳地，風(fēng)扇具有與飛機(jī)的機(jī)身的最大直徑基本上相同的外徑，由此，能夠獲得較高的旁通比，以使推進(jìn)效率更佳。此外，飛機(jī)的機(jī)身趨于掩罩通向風(fēng)扇的空氣吸入口，由此，保護(hù)風(fēng)扇以避免異物吸入并且限制風(fēng)扇發(fā)出的噪音。
[0011]另外較佳地是，氣體發(fā)生器布置在一次流動(dòng)通道內(nèi)，這些一次流動(dòng)通道形成V形。因而，如果其中一個(gè)氣體發(fā)生器的圓盤(pán)爆裂，則不會(huì)有碎片沖擊另一個(gè)氣體發(fā)生器和風(fēng)扇。
[0012]各一次流動(dòng)通道可相對(duì)于飛機(jī)的機(jī)身的縱向軸線呈80°至120°的角度。工作渦輪機(jī)和風(fēng)扇有利地定心在飛機(jī)的機(jī)身的縱向軸線上。
[0013]另外較佳地是，可通過(guò)緊固到飛機(jī)的垂直尾翼上的引擎機(jī)艙，使風(fēng)扇成流線型。
【附圖說(shuō)明】
[0014]從以下參照附圖所作的描述中會(huì)顯現(xiàn)出本發(fā)明其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖示出了沒(méi)有限制特征的實(shí)施例。在附圖中:
[0015]圖1是本發(fā)明的民航飛機(jī)的示意立體圖；以及
[0016]圖2示出了沿I1-1I線剖切的縱向截面中的圖1的飛機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明涉及任何航空器，不管是民航飛機(jī)還是軍用飛機(jī)，例如，本發(fā)明涉及靶機(jī)(drone)和圖1所示類(lèi)型的民航飛機(jī)。
[0018]圖1示出了本發(fā)明的民航飛機(jī)I。該飛機(jī)具有渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)10，該渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)10納入在飛機(jī)的機(jī)身2后部處，并與飛機(jī)的機(jī)身2對(duì)齊。
[0019]如圖2更清晰地所示，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)10定心在飛機(jī)的機(jī)身2的縱向軸線X-X上。從氣體流動(dòng)方向的上游到下游，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)特別地包括兩個(gè)不同的氣體發(fā)生器12a和12b，它們并聯(lián)地布置并饋送單一的工作渦輪機(jī)14。
[0020]在公知的方式中，每個(gè)氣體發(fā)生器12a、12b包括低壓壓縮機(jī)、高壓壓縮機(jī)、燃燒室、低壓渦輪機(jī)和高壓渦輪機(jī)(圖中未示出)。
[0021]此外，每個(gè)氣體發(fā)生器12a、12b容納在相應(yīng)的一次流動(dòng)通道16a、16b中。在上述一次流動(dòng)通道16a及16b之間，這兩個(gè)一次流動(dòng)通道較佳地形成V形，該V形沿上游方向打開(kāi)，而會(huì)聚在縱向軸線X-X上。
[0022]同樣較佳地是，每個(gè)容納氣體發(fā)生器的一次流動(dòng)通道16a和16b，相對(duì)于飛機(jī)的機(jī)身的縱向軸線成80°至120°的角度。
[0023]混合器(圖中未示出)定位在兩個(gè)一次流動(dòng)通道16a和16b會(huì)聚的區(qū)域內(nèi)。該混合器的功能是將來(lái)自兩個(gè)氣體發(fā)生器的氣體流混合，以形成饋送給工作渦輪機(jī)14的單一均勻的氣體流。
[0024]還設(shè)置有用于饋送給各氣體發(fā)生器的不同的空氣入口 18a和18b。這些空氣入口連接到飛機(jī)的機(jī)身2，以吸入圍繞飛機(jī)的機(jī)身形成的邊界層的至少一部分。更精確地說(shuō)，空氣入口的內(nèi)壁直接納入在飛機(jī)的機(jī)身內(nèi)。
[0025]由兩個(gè)氣體發(fā)生器饋送的工作渦輪機(jī)14具有兩個(gè)反轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子14a和14b，用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)風(fēng)扇20a和20b的反向轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩個(gè)風(fēng)扇20a和20b位于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的后面，并且串聯(lián)地布置在二次流動(dòng)通道22內(nèi)。這些渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子是同軸的，并且定心在縱向軸線X-X上。工作渦輪機(jī)14容納在位于機(jī)身內(nèi)的結(jié)構(gòu)(圖中未示出)內(nèi)，機(jī)身也對(duì)定心在縱向軸線X-X上的環(huán)形中心體24進(jìn)行支承。
[0026]通過(guò)直接緊固到飛機(jī)的垂直尾翼上的引擎機(jī)艙(nacelle) 26，使兩個(gè)風(fēng)扇20a和20b成流線型。這些風(fēng)扇具有與飛機(jī)的機(jī)身2的最大直徑E基本對(duì)應(yīng)的外徑D。
[0027]因此，風(fēng)扇的后部位置和它們較大的外徑能夠通過(guò)尚未吸入氣體發(fā)生器內(nèi)的邊界層的那部分使得風(fēng)扇饋送有空氣。
[0028]其結(jié)果是，由于邊界層的流速相對(duì)較小，因此，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也維持在相對(duì)低的速度，由此，能夠提高渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，且能夠減小發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的噪聲。
[0029]此外，由于邊界層(被氣體發(fā)生器以及被渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇)抽吸，且由于飛機(jī)的前部區(qū)域較小(渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)隱藏在飛機(jī)的機(jī)身后面)，因此，減小了飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)上的阻力。
[0030]應(yīng)該看到，與渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的設(shè)備(圖中未示出)可圍繞具有可用空間的氣體發(fā)生器布置。
[0031]還應(yīng)該看到，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)失效的主要問(wèn)題能夠得以避免。尤其是，如果一個(gè)氣體發(fā)生器失效，則另一個(gè)氣體發(fā)生器可繼續(xù)向工作渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)饋送，以便產(chǎn)生必要的推力。同樣地，如果氣體發(fā)生器的圓盤(pán)爆裂，則氣體發(fā)生器的V形結(jié)構(gòu)能夠避免碎片沖擊其它的氣體發(fā)生器，或沖擊其中一個(gè)風(fēng)扇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種由帶有反轉(zhuǎn)的風(fēng)扇的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(10)推進(jìn)的飛機(jī)(I)，所述渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)納入在所述飛機(jī)的機(jī)身(2)后面，并與所述飛機(jī)的機(jī)身對(duì)齊，所述渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)包括兩個(gè)氣體發(fā)生器(12a、12b)和不同的空氣吸入口(18a、18b)，其中，所述氣體發(fā)生器饋送給具有兩個(gè)反轉(zhuǎn)的渦輪轉(zhuǎn)子(14a、14b)的工作渦輪機(jī)(14)，以驅(qū)動(dòng)布置在氣體發(fā)生器下游的兩個(gè)風(fēng)扇(20a、20b)，而空氣吸入口用于饋送各氣體發(fā)生器，所述空氣吸入口連接到所述飛機(jī)的機(jī)身，以便將形成在所述飛機(jī)的機(jī)身周?chē)倪吔鐚拥闹辽僖徊糠治搿?br>2.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)扇具有與所述飛機(jī)的機(jī)身的最大直徑(E)基本上相同的外徑(D)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的飛機(jī)，其特征在于，所述氣體發(fā)生器布置在一次流動(dòng)通道(16a、16b)內(nèi)，所述一次流動(dòng)通道(16a、16b)形成V形。
4.如權(quán)利要求3所述的飛機(jī)，其特征在于，各所述一次流動(dòng)通道相對(duì)于所述飛機(jī)的機(jī)身的縱向軸線(X-X)呈80°至120°的角度。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的飛機(jī)，其特征在于，所述工作渦輪機(jī)和所述風(fēng)扇定心在所述飛機(jī)的機(jī)身的縱向軸線(X-X)上。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的飛機(jī)，其特征在于，通過(guò)緊固到飛機(jī)的垂直尾翼(4)上的引擎機(jī)艙(26)，使所述風(fēng)扇成流線型。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種由帶有反轉(zhuǎn)的風(fēng)扇的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(10)推進(jìn)的飛機(jī)，所述渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)納入在所述飛機(jī)的機(jī)身(2)后面，并與所述飛機(jī)的機(jī)身對(duì)齊，所述渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)包括兩個(gè)氣體發(fā)生器(12a、12b)和不同的空氣吸入口(18a、18b)，其中，所述氣體發(fā)生器饋送給具有兩個(gè)反轉(zhuǎn)的渦輪轉(zhuǎn)子(14a、14b)的工作渦輪機(jī)(14)，以驅(qū)動(dòng)布置在氣體發(fā)生器下游的兩個(gè)風(fēng)扇(20a、20b)，而空氣吸入口用于饋送各氣體發(fā)生器，所述空氣吸入口連接到所述飛機(jī)的機(jī)身，以便將形成在所述飛機(jī)的機(jī)身周?chē)倪吔鐚拥闹辽僖徊糠治搿?br>【IPC分類(lèi)】B64D27-14, F23R3-20, F02C6-02, B64D27-20, B64D27-00, B64D33-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104781143
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380058394
【發(fā)明人】F·加雷特
【申請(qǐng)人】斯內(nèi)克馬公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2013年10月29日
【公告號(hào)】CA2890274A1, EP2917108A1, WO2014072615A1