帶有噴射冷卻系統(tǒng)的飛行器和噴射冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種帶有渦輪風扇發(fā)動機組件的飛行器，其具有至少一個壓縮機、環(huán)繞渦輪發(fā)動機且限定機艙和渦輪發(fā)動機之間的環(huán)形旁通管道的機艙、具有至少一個可移動控制表面的推力反向器、配置成選擇性地鎖閉推力反向器和噴射冷卻系統(tǒng)的推力反向器鎖閉系統(tǒng)。
【專利說明】帶有噴射冷卻系統(tǒng)的飛行器和噴射冷卻系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明的背景
當代飛行器發(fā)動機可包括推力反向器系統(tǒng)以在降落期間幫助降低飛行器速度。典型的推力反向器包括可移動元件，其在有效位置使傳遞通過發(fā)動機的氣流的至少一部分反向。當代飛行器還可特征為推力反向器鎖閉系統(tǒng)以將推力反向器鎖閉就位。推力反向器鎖閉系統(tǒng)可暴露于高溫，其可超過其環(huán)境限制。
[0002]本發(fā)明的簡要描述
在一方面，本發(fā)明的實施例涉及一種具有渦輪風扇發(fā)動機組件的飛行器，其具有:具有至少一個壓縮機的渦輪發(fā)動機;具有至少一個可移動控制表面、可移動到反向位置和從反向位置移出的推力反向器;可操作地聯(lián)接到推力反向器且配置成選擇性地鎖閉推力反向器的推力反向器鎖閉系統(tǒng);具有預冷器的放氣系統(tǒng)，預冷器流體地聯(lián)接到渦輪發(fā)動機的該至少一個壓縮機以從該至少一個壓縮機放氣且冷卻放氣；以及噴射冷卻系統(tǒng)，其流體地聯(lián)接到推力反向器鎖閉系統(tǒng)和預冷器，且配置成將熱環(huán)境空氣從推力反向器鎖閉系統(tǒng)轉移到預冷器。
[0003]在另一方面，本發(fā)明的實施例涉及一種噴射冷卻系統(tǒng)，其用于冷卻具有放氣系統(tǒng)的飛行器中的噴氣發(fā)動機組件的推力反向器鎖閉系統(tǒng)，放氣系統(tǒng)具有預冷器，其流體地聯(lián)接渦輪發(fā)動機以從渦輪發(fā)動機放氣且冷卻放氣，且噴射冷卻系統(tǒng)具有空氣供應管道，其將推力反向器鎖閉系統(tǒng)流體地聯(lián)接到預冷器，且配置成將環(huán)境空氣從推力反向器鎖閉系統(tǒng)供應到預冷器以冷卻推力反向器鎖閉系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的簡要描述在圖中:
圖1是帶有多個發(fā)動機組件的飛行器的側視圖。
[0005]圖2是可包括在圖1的飛行器中的帶有推力反向器的渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件的一部分的不意圖。
[0006]圖3是可包括在圖1的飛行器中的渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件的一部分的示意圖。
[0007]圖4是可包括在圖1的飛行器中的鎖閉系統(tǒng)、放氣系統(tǒng)和噴射冷卻系統(tǒng)的透視圖。
[0008]圖5是預冷器和噴射冷卻系統(tǒng)的不例的透視圖。
[0009]圖6A是圖5的噴射冷卻系統(tǒng)的噴射管的示意圖。
[0010]圖6B是根據本發(fā)明的另一實施例的備選噴射管。
[0011]圖6C是根據本發(fā)明的另一實施例的又一備選噴射管的示意圖。
[0012]本發(fā)明的實施例的描述
圖1示出具有機身4的飛行器2，機身4帶有從機身4朝外延伸的機翼組件6。一個或多個渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件8可聯(lián)接到飛行器2以因此提供推進力。吊架10(在圖3中更清楚地示出)可配置成用于將噴氣發(fā)動機組件8中的一個緊固到飛行器2的一部分。在圖示的示例中，每一個噴氣組件8可操作地聯(lián)接到機翼組件6。雖然已經圖示了商用飛行器2，但是可預見到本發(fā)明的實施例可在任何類型的飛行器中使用，例如，不限于固定翼、旋轉翼、火箭、私人飛行器，以及軍用飛行器。
[0013]如圖2中更清楚地示出，每一個渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件8可包括渦輪發(fā)動機16、風扇組件18和機艙20。為了清楚起見，機艙20的部分已經被去掉。機艙20環(huán)繞渦輪發(fā)動機16且限定通過渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件8的環(huán)形氣流通路或環(huán)形旁通管道，以限定如通過箭頭21所示的大體前到后的旁通氣流通路。
[0014]可移動到反向位置和從反向位置移出的帶有至少一個可移動元件的推力反向器可用于改變旁通氣流的方向。在反向位置中，可移動元件可配置成使旁通氣流的至少一部分反向。存在獲得渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件8上的反推力的若干方法。出于示例性目的，已經圖示了可在渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件8中使用的推力反向器22的一個示例。推力反向器22包括至少一個可移動控制表面或可移動元件24?？梢苿釉?4已經圖示為外部整流罩的可滑動部分，其能夠關于機艙20的前部軸向運動。液壓促動器26可聯(lián)接到可移動元件24，以移動可移動元件24到反向位置和從反向位置移出。如圖所示，在反向位置中，可移動元件24限制可移動元件24和渦輪發(fā)動機16之間的環(huán)形旁通區(qū)域，其還打開可移動元件24和機艙20的前部之間的一部分，使得空氣流動通路可如由箭頭30所示地反向。可包括可選的偏轉器或襟翼，以幫助引導在可移動元件24和機艙20的在前部分之間的氣流通路。推力反向器22通過使旁通氣流的至少一部分反向改變推力的方向。將理解，可利用任何數(shù)目的多個促動器來將可移動元件移動到反向位置中。
[0015]圖3示出渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件8的一部分，其帶有假想畫出的機艙20。戽斗40可位于利用箭頭21圖示的旁通氣流的通路內。戽斗40可定位成使得利用箭頭21圖示的移動通過渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件8的旁通氣流的一部分將轉移到戽斗40中。放氣系統(tǒng)41可包括預冷器42，其流體地聯(lián)接到渦輪發(fā)動機8的至少一個壓縮機43以從該至少一個壓縮機43放氣且冷卻放氣。將理解，渦輪發(fā)動機8可具有包括高壓壓縮機和低壓壓縮機的若干壓縮機，且預冷器42可流體地聯(lián)接到多個壓縮機。例如，預冷器42可流體地聯(lián)接到渦輪發(fā)動機的低壓壓縮機和高壓壓縮機兩者。在這種情況中，來自低壓壓縮機的放氣可用于冷卻來自高壓壓縮機的放氣。
[0016]該放氣典型地具有高溫和高壓，且必須在飛行器2的其他系統(tǒng)中使用之前冷卻。預冷器42可用作換熱器的部分，用來在放氣使用之前冷卻放氣。預冷器42可操作地聯(lián)接到戽斗40，使得轉移到戽斗40中的旁通氣流的部分行進到預冷器42。來自戽斗40的該旁通空氣可用來通過將空氣吹過預冷器42而冷卻放氣。在傳遞通過預冷器42后，旁通空氣可通過預冷器排氣裝置44放出。
[0017]推力反向器鎖閉系統(tǒng)46可操作地聯(lián)接到推力反向器22，且可配置成通過接合鉤或將推力反向器22緊固就位的一些其他裝置而選擇性地將推力反向器22鎖閉就位。當未鎖閉時，推力反向器鎖閉系統(tǒng)46可使用液壓或機電促動器以將推力反向器22移動回到用于鉤或其他攔阻裝置接合的位置。將理解，推力反向器鎖閉系統(tǒng)46的操作可取決于所使用的推力反向器的類型，且因此可采取多種形式。推力反向器鎖閉系統(tǒng)46可安裝在吊架10上且可暴露于熱環(huán)境空氣，這可導致推力反向器鎖閉系統(tǒng)46的失效或性能退化。在具有大于35攝氏度的環(huán)境溫度的日子里，包括旁通氣流通路的風扇空氣溫度可為大約80攝氏度。通過渦輪風扇噴氣發(fā)動機組件8額外地加熱的吊架10可達到超過110攝氏度的溫度。該溫度可超過推力反向器鎖閉系統(tǒng)46的操作要求。
[0018]冷卻系統(tǒng)48可聯(lián)接到推力反向器鎖閉系統(tǒng)46，且可用于降低推力反向器鎖閉系統(tǒng)46的溫度。更特別而言，冷卻系統(tǒng)48可為噴射冷卻系統(tǒng)，其可流體地聯(lián)接到推力反向器鎖閉系統(tǒng)46和預冷器42，且可配置成將來自推力反向器鎖閉系統(tǒng)46的熱環(huán)境空氣轉移到預冷器42。圖4提供推力反向器鎖閉系統(tǒng)46、噴射冷卻系統(tǒng)48和預冷器42的示例性透視圖以幫助觀察冷卻系統(tǒng)48 ο例如，噴射冷卻系統(tǒng)48可包括空氣供應管道50，其流體地聯(lián)接推力反向器鎖閉系統(tǒng)46和預冷器42?？諝夤艿?0可配置成將來自推力反向器鎖閉系統(tǒng)46的熱環(huán)境空氣供應到預冷器42?？諝夤艿?0可采取任何合適的形式和形狀。
[0019]可構想到預冷器42、推力反向器鎖閉系統(tǒng)46和噴射冷卻系統(tǒng)48可具有各種設計、形狀和定位。例如，圖5示出備選預冷器142、推力反向器鎖閉系統(tǒng)146和噴射冷卻系統(tǒng)148，其類似于先前描述的那些，且因此，類似部件將利用類似標記增加100標識，其中，應當理解，除非另外說明，否則類似部件的描述應用于預冷器142、推力反向器鎖閉系統(tǒng)146和噴射冷卻系統(tǒng)148。如圖所示，空氣供應管道150可包括噴射管152。預冷器142的外部可以以任何適當方式安裝至噴射管152，包括可利用緊固件以將噴射管152附連到預冷器142的外部145。噴射管152可具有對接部分154，其與預冷器142流體地聯(lián)接以建立從噴射管152到預冷器142的氣流連通，且將推力反向器鎖閉系統(tǒng)46的溫度降低到操作參數(shù)內。預冷器142可利用縮放噴嘴形狀來創(chuàng)造局部低壓區(qū)域以確保空氣僅沿著從推力反向器鎖閉系統(tǒng)146到預冷器142的方向轉移。在縮放噴嘴中，氣體的膨脹引起壓力在擴散管道附近下降。該壓力可比推力反向器鎖閉系統(tǒng)146的壓力更低且因此阻止上游行進。
[0020]預冷器142的外部145可定形為帶有凹口143，其可接收噴射管152的一部分。更特別而言，在圖示示例中，凹口圖示為接收對接部分154。這可幫助保持對接部分154就位，使得流體連通可在預冷器142和噴射冷卻系統(tǒng)148之間形成。還構想到對接部分154可以以任何適當方式可操作地聯(lián)接到預冷器142，使得建立預冷器142和噴射冷卻系統(tǒng)148之間的流體連通，且空氣可從噴射管152流動到預冷器142。圖6A更清楚地示出噴射管152可具有對應開口 156以建立從噴射管152到預冷器142內的氣流。將理解，可包括任何數(shù)目的開口，且開口的大小和形狀可以以任何方式形成。可構想到，對接部分154和預冷器142可具有對應開口以建立從噴射管152到預冷器142中的氣流。雖然預冷器142內的開口沒有圖示，但是將理解，預冷器142也可具有合適的(多個)開口以用于允許流體進入其中。
[0021]圖6B示出備選噴射管252，其類似于先前描述的噴射管152，且因此，類似部件將利用類似標記增加100標識，其中將理解，除非另外說明，否則類似部件的描述應用于噴射管252。如圖所示的噴射管252不纏繞在預冷器142的側周圍，且僅與預冷器142的一側對接。將理解，對接部分254可纏繞在預冷器142的任何合適部分周圍，包括對接部分254可完全地包圍預冷器142。例如，圖6C示出備選噴射管352，其類似于先前描述的噴射管152，且因此，類似部件將利用類似標記增加200標識，其中將理解，除非另外說明，否則類似部件的描述應用于噴射管352。噴射管352的對接部分354可纏繞在整個預冷器142周圍。以此方式，可與預冷器142的所有側建立流體連通。備選地，雖然噴射管352纏繞在預冷器142周圍，但是僅一部分可與預冷器142流體連通。
[0022]上文所述的實施例提供多種益處，包括推力反向器鎖閉系統(tǒng)可被高效且有效地冷卻。否則推力反向器鎖閉系統(tǒng)可超過推力反向器鎖閉系統(tǒng)的工作溫度限制。實施例增加非常有限的重量，且能夠滿足小的吊架系統(tǒng)的間隙要求。上文中所述的實施例允許在不可能出現(xiàn)反向氣流的情況下的冷卻鎖閉系統(tǒng)。
[0023]對于沒有描述的范圍，各種實施例的不同特征和結構可如根據需要彼此組合地使用。可不在所有實施例中說明的一個特征不意味著解釋為其可不存在，而是為了描述的簡潔而這樣做。因此，不同實施例的各種特征可根據需要混合和匹配以形成新的實施例，而不管該新的實施例是否清楚地描述。本文中所述的特征的所有組合和排列由該公開內容覆至
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[0024]該書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領域技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請專利的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權利要求的字面語言不同的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質差異的等同結構要素，則意在使這些其它示例處于權利要求的范圍內。
[0025]零件清單 2 飛行器 4 機身
6 機翼組件 8 發(fā)動機組件 10 吊架 16 渦輪發(fā)動機 18 風扇組件
20機艙
21旁通氣流
22推力反向器 24 可移動元件 26 液壓促動器 30 箭頭
40戽斗
41放氣系統(tǒng)
42預冷器
43壓縮機
44預冷器排氣裝置 46 鎖閉系統(tǒng)
48 噴射冷卻系統(tǒng) 50 空氣供應管道 142預冷器 143 凹口 145外部 146鎖閉系統(tǒng) 148噴射冷卻系統(tǒng) 150空氣供應管道 152噴射管154對接部分
156開口250空氣供應管道252噴射管254對接部分
256開口350空氣供應管道352噴射管354對接部分
356開口。
【主權項】
1.一種飛行器，包括: 渦輪風扇發(fā)動機組件，包括: 具有至少一個壓縮機的渦輪發(fā)動機； 機艙，其環(huán)繞所述渦輪發(fā)動機且限定所述機艙和所述渦輪發(fā)動機之間的環(huán)形旁通管道，所述機艙延伸貫穿所述渦輪風扇發(fā)動機組件以限定大體前到后的旁通氣流通路； 推力反向器，其具有至少一個可移動控制表面，可移動到反向位置或從反向位置移出，在所述反向位置，所述旁通氣流的至少一部分至少部分地反向；以及 推力反向器鎖閉系統(tǒng)，其可操作地聯(lián)接到所述推力反向器且配置成選擇性地鎖閉所述推力反向器； 具有預冷器的放氣系統(tǒng)，所述預冷器流體地聯(lián)接到所述渦輪發(fā)動機的所述至少一個壓縮機以從所述至少一個壓縮機放氣且冷卻放氣；以及 噴射冷卻系統(tǒng)，其流體地聯(lián)接到所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)和所述預冷器，且配置成將熱環(huán)境空氣從所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)轉移到所述預冷器。2.根據權利要求1所述的飛行器，其特征在于，所述噴射冷卻系統(tǒng)包括空氣供應管道，其流體地聯(lián)接所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)和所述預冷器，且配置成從所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)供應熱環(huán)境空氣到所述預冷器。3.根據權利要求2所述的飛行器，其特征在于，所述空氣供應管道包括噴射管，其用于從所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)供應熱環(huán)境空氣到所述預冷器。4.根據權利要求3所述的飛行器，其特征在于，所述預冷器的外部安裝至所述噴射管。5.根據權利要求4所述的飛行器，其特征在于，所述預冷器的外部包括凹口，其接收所述噴射管的一部分。6.根據權利要求3所述的飛行器，其特征在于，所述噴射管具有對接部分，其與所述預冷器流體地聯(lián)接以建立從所述噴射管到所述預冷器的氣流連通。7.根據權利要求6所述的飛行器，其特征在于，所述對接部分和所述預冷器具有對應開口以建立從所述噴射管到所述預冷器中的氣流。8.根據權利要求6所述的飛行器，其特征在于，所述對接部分纏繞在所述預冷器的外部的至少一部分周圍。9.根據權利要求1所述的飛行器，其特征在于，空氣僅沿從所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)到所述預冷器的方向轉移。10.根據權利要求1所述的飛行器，其特征在于，所述飛行器還包括吊架，其配置成用于將所述發(fā)動機組件緊固到飛行器的一部分，且其中，所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)安裝在所述吊架上。11.一種噴射冷卻系統(tǒng)，其用于冷卻具有放氣系統(tǒng)的飛行器中的噴氣發(fā)動機組件的推力反向器鎖閉系統(tǒng)，所述放氣系統(tǒng)具有預冷器，所述預冷器流體地聯(lián)接所述噴氣發(fā)動機組件以從噴氣發(fā)動機放氣且冷卻放氣，所述噴射冷卻系統(tǒng)包括: 空氣供應管道，其將所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)流體地聯(lián)接到所述預冷器，且配置成將環(huán)境空氣從所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)供應到所述預冷器以冷卻所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)。12.根據權利要求11所述的噴射冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣供應管道包括具有對接部分的噴射管，所述對接部分與所述預冷器流體地聯(lián)接以建立從所述噴射管到所述預冷器的氣流連通。13.根據權利要求12所述的噴射冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述對接部分纏繞在所述預冷器的外部部分周圍。14.根據權利要求13所述的噴射冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述對接部分包圍所述預冷器。15.根據權利要求11所述的噴射冷卻系統(tǒng)，其特征在于，空氣僅沿從所述推力反向器鎖閉系統(tǒng)到所述預冷器的方向轉移。
【文檔編號】F02K1/76GK105829692SQ201380081836
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2013年12月23日
【發(fā)明人】龐強, 鐘國華, 姚立
【申請人】通用電氣公司