BR102016021773A2

BR102016021773A2 - sistema de propulsão para uma aeronave que tem uma fuselagem e ventoinha de ingestão de camada limite

Info

Publication number: BR102016021773A2
Application number: BR102016021773A
Authority: BR
Inventors: Wayne Miller Brandon; David Murrow Kurt; Michael Marrinan Patrick; Lee Becker Thomas
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2017-04-25
Also published as: CA2943469A1; CN106996336A; JP2017071387A; CA2943469C; US10017270B2; JP6387062B2; US20170101191A1; CN106996336B; EP3153401A1

Abstract

sistema de propulsão para uma aeronave que tem uma fuselagem e ventoinha de ingestão de camada limite. trata-se de um sistema de propulsão para uma aeronave que tem um motor traseiro configurado para ser montado à aeronave em uma extremidade traseira da aeronave. o motor traseiro inclui uma ventoinha giratória em torno de um eixo geométrico central do motor traseiro que tem uma pluralidade de pás de ventoinhas anexada a um eixo de ventoinha. o motor traseiro também inclui uma nacela que circunda a pluralidade de pás de ventoinhas e um sistema de suporte estrutural para a montagem do motor traseiro na aeronave. o sistema de suporte estrutural se estende a partir da fuselagem da aeronave, através do eixo de ventoinha e até a nacela quando o motor traseiro é montado na aeronave. o motor traseiro pode aumentar um impulso útil da aeronave quando montado na aeronave.

Description

“SISTEMA DE PROPULSÃO PARA UMA AERONAVE QUE TEM UMA FUSELAGEM E VENTOINHA DE INGESTÃO DE CAMADA LIMITE” Campo da Invenção [0001] A presente matéria se refere, de modo geral, a um sistema de propulsão de aeronave que inclui um motor traseiro.

Antecedentes da Invenção [0002] Uma aeronave comercial convencional inclui, de modo geral, uma fuselagem, um par de asas e um sistema de propulsão que fornece impulso. O sistema de propulsão inclui tipicamente pelo menos dois motores de aeronave, tais como motores a jato de turbofan. Cada motor a jato de turbofan é montado em uma asa respectiva dentre as asas da aeronave, tal como em uma posição suspensa embaixo da asa, separada da asa e da fuselagem. Tal configuração permite que os motores a jato de turbofan interajam com fluxos de ar de corrente livre separados que não são impactados pelas asas e/ou pela fuselagem. Essa configuração pode reduzir uma quantidade de turbulência dentro do ar que entra em uma entrada de cada respectivo motor a jato de turbofan, o que tem um efeito positivo em um impulso de propulsão útil da aeronave.

[0003] No entanto, uma resistência ao avanço na aeronave que inclui os motores a jato de turbofan também tem um efeito no impulso de propulsão útil da aeronave. Uma quantidade total de resistência ao avanço na aeronave, que inclui atrito de pele, forma e resistência ao avanço induzida, é geralmente proporcional a uma diferença entre uma velocidade de corrente livre de ar que se aproxima da aeronave e uma velocidade média de um turbilhonamento de ar a jusante da aeronave que é produzido devido à resistência ao avanço na aeronave.

[0004] Foram propostos sistemas para neutralizar os efeitos de resistência ao avanço e/ou para aprimorar uma eficiência dos motores a jato de turbofan. Por exemplo, certos sistemas de propulsão incorporam sistemas de ingestão de camada limite para direcionar uma porção de ar que se move relativamente devagar que forma uma camada limite através, por exemplo, da fuselagem e/ou das asas, para dentro dos motores a jato de turbofan a montante de uma seção de ventoinha dos motores a jato de turbofan. Embora essa configuração possa reduzir a resistência ao avanço através da reenergização do fluxo de ar de camada limite a jusante da aeronave, o fluxo de ar que se move relativamente da camada limite que entra no motor a jato de turbofan tem, de modo geral, um perfil de velocidade não uniforme ou distorcido. Como resultado, tais motores a jato de turbofan podem presenciar uma perda de eficiência que minimiza ou neutraliza quaisquer benefícios de resistência ao avanço reduzida na aeronave.

[0005] Consequentemente, um sistema de propulsão que inclui um ou mais componentes para reduzir uma quantidade de resistência ao avanço na aeronave seria útil. Mais particularmente, um sistema de propulsão que inclui um ou mais componentes para reduzir uma quantidade de resistência ao avanço na aeronave sem ocasionar quaisquer diminuições substanciais em uma eficiência dos motores de aeronave seria especificamente benéfico.

Descrição Resumida da Invenção [0006] Os aspectos e vantagens da invenção serão apresentados em parte na descrição a seguir, ou podem ser evidenciados a partir da descrição ou podem ser aprendidos através da prática da invenção.

[0007] Em uma realização exemplificadora da presente revelação, um sistema de propulsão para uma aeronave que tem uma fuselagem é fornecido. O sistema de propulsão inclui um motor traseiro configurado para ser montado na aeronave em uma extremidade traseira da aeronave. O motor traseiro define um eixo geométrico central e inclui uma ventoinha giratório em torno do eixo geométrico central do motor traseiro. A ventoinha inclui uma pluralidade de pás de ventoinhas anexadas a um eixo de ventoinha. O motor traseiro também inclui uma nacela que circunda a pluralidade de pás de ventoinhas da ventoinha e se estender em torno da linha média da aeronave na extremidade traseira da aeronave quando o motor traseiro é montado na aeronave. O motor traseiro também inclui um sistema de suporte estrutural para a montagem do motor traseiro na aeronave. O sistema de suporte estrutural se estende a partir da fuselagem da aeronave, através do eixo de ventoinha e até a nacela quando o motor traseiro é montado na aeronave.

[0008] Em outra realização exemplificadora da presente revelação, uma ventoinha de ingestão de camada limite para ser montada em uma aeronave em uma extremidade traseira da aeronave é fornecida. A ventoinha de ingestão de camada limite inclui uma ventoinha giratória em torno de um eixo geométrico central da ventoinha de ingestão de camada limite. Sendo que a ventoinha inclui uma pluralidade de pás de ventoinhas anexadas ao eixo de ventoinha. A ventoinha de ingestão de camada limite também inclui uma nacela que circunda a pluralidade de pás de ventoinhas da ventoinha e um sistema de suporte estrutural para a montagem do motor traseiro na aeronave. O sistema de suporte estrutural se estende a partir da fuselagem da aeronave, através do eixo de ventoinha e até a nacela quando o motor traseiro é montado na aeronave.

[0009] Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente invenção serão mais bem compreendidos com referência à descrição e às reivindicações em anexo a seguir. Os desenhos em anexo, que são incorporados a essa especificação e constituem uma parte da mesma, ilustram realizações da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

Breve Descrição das Figuras [0010] Uma revelação completa e capacitadora da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, direcionada a um indivíduo de habilidade comum na técnica, é apresentada no relatório descritivo, que faz referências às figuras em anexo, em que: [0011] A Figura 1 é uma vista de topo de uma aeronave, de acordo com várias realizações exemplificadoras da presente revelação.

[0012] A Figura 2 é uma vista de bombordo da aeronave exemplificadora da Figura 1.

[0013] A Figura 3 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor de turbina a gás montado na aeronave exemplificadora da Figura 1.

[0014] A Figura 4 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor traseiro, de acordo com uma realização exemplificadora da presente revelação.

[0015] A Figura 5 é uma vista em corte transversal esquemática do motor traseiro exemplificador da Figura 4, visto ao longo de uma linha central axial do motor traseiro exemplificador da Figura 4.

[0016] A Figura 6 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor traseiro, de acordo com outra realização exemplificadora da presente revelação.

[0017] A Figura 7 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor traseiro, de acordo com ainda outra realização exemplificadora da presente revelação.

Descrição Detalhada da Invenção [0018] Agora, será feita referência em detalhes às presentes realizações da invenção, um ou mais exemplos das quais são ilustrados nos desenhos em anexo. A descrição detalhada utiliza designações numéricas e de letras para se referir aos recursos nos desenhos. Designações em comum ou semelhantes nos desenhos e na descrição foram usadas para se referir a partes em comum ou semelhantes da invenção. Conforme usado no presente documento, os termos “primeiro”, “segundo” e “terceiro” podem ser usados de maneira intercambiável para distinguir um componente de outro e não têm como intenção significar uma localização ou um grau de importância dos componentes individuais. Os termos “a montante” e “a jusante” se referem à direção relativa em relação ao fluxo de fluido em uma rota de fluido. Por exemplo, “a montante” se refere à direção a partir da qual o fluido flui, e “a jusante” se refere à direção para a qual o fluido flui.

[0019] Referindo-se agora aos desenhos, em que números idênticos indicam os mesmos elementos ao longo das figuras, a Figura 1 fornece uma vista de topo de uma aeronave exemplificadora 10, conforme várias realizações da presente invenção podem incorporar. A Figura 2 fornece uma vista de bombordo da aeronave 10, conforme ilustrado na Figura 1. Conforme mostrado nas Figuras 1 e 2 coletivamente, a aeronave 10 define uma linha central longitudinal 14 que se estende através da mesma, uma direção vertical V, uma direção lateral L, uma extremidade frontal 16 e uma extremidade traseira 18. Além disso, a aeronave 10 define uma linha média 15 que se estende entre a extremidade frontal 16 e a extremidade traseira 18 da aeronave 10. Conforme usado no presente documento, a “linha média” se refere a uma linha de ponto intermediário que se estende ao longo de um comprimento da aeronave 10, sem se levar em consideração os apêndices da aeronave 10 (tais como as asas 20 e os estabilizadores discutidos abaixo).

[0020] Além disso, a aeronave 10 inclui uma fuselagem 12 que se estende longitudinalmente a partir da extremidade frontal 16 da aeronave 10 em direção à extremidade traseira 18 da aeronave 10, e um par de asas 20. Conforme usado no presente documento, o termo “fuselagem” inclui, de modo geral, todo o corpo da aeronave 10, tal como uma empenagem da aeronave 10. A primeira de tais asas 20 se estende lateralmente para fora em relação à linha central longitudinal 14 a partir de um bombordo 22 da fuselagem 12 e a segunda de tais asas 20 se estende lateralmente para fora em relação à linha central longitudinal 14 a partir de um estibordo 24 da fuselagem 12. Cada uma das asas 20 para a realização exemplificadora ilustrada inclui uma ou mais flapes de borda dianteira 26 e uma ou mais flapes de borda posterior 28. A aeronave 10 inclui adicionalmente um estabilizador vertical 30 que tem uma flape de leme de direção 32 para o controle de guinada, e um par de estabilizadores horizontais 34, em que cada um tem um flape de elevador 36 para o controle de passo. A fuselagem 12 inclui adicionalmente uma superfície ou pele externa 38. Deve-se compreender, no entanto, que nas outras realizações exemplificadoras da presente revelação, a aeronave 10 pode, adicional ou alternativamente, incluir qualquer outra configuração adequada de estabilizador que pode ou não se estender diretamente ao longo da direção vertical V ou direção horizontal/lateral L.

[0021] A aeronave exemplificadora 10 das Figuras 1 e 2 inclui um sistema de propulsão 100 referido, no presente documento, como o “sistema 100”. O sistema exemplificador 100 inclui um par de motores de aeronave, pelo menos um dos quais montado em cada uma dentre o par de asas 20, e um motor traseiro. Para a realização ilustrada, os motores de aeronave são configurados como motores a jato de turbofan 102, 104 suspensos embaixo das asas 20 em uma configuração embaixo de asa. Adicionalmente, o motor traseiro é configurado como um motor configurado para ingerir e consumir o ar que forma uma camada limite sobre a fuselagem 12 da aeronave 10. Especificamente, o motor traseiro é configurado como uma ventoinha, isto é, uma ventoinha de ingestão de camada limite (BLI) 106, configurado para ingerir e consumir o ar que forma uma camada limite sobre a fuselagem 12 da aeronave 10. A ventoinha de BLI 106 é montada na aeronave 10 em uma localização na parte traseira das asas 20 e/ou dos motores a jato 102, 104, de modo que a linha média 15 se estenda através da mesma. Especificamente, para a realização ilustrada, a ventoinha de BLI 106 é conectada de modo fixo à fuselagem 12 na extremidade traseira 18, de modo que a ventoinha de BLI 106 seja incorporada ou mesclada com uma seção de cauda na extremidade traseira 18. No entanto, deve-se compreender que, em várias outras realizações, algumas das quais serão discutidas abaixo, a ventoinha de BLI 106 pode ser alternativamente posicionada em qualquer localização adequada da extremidade traseira 18.

[0022] Em várias realizações, os motores a jato 102, 104 podem ser configurados para fornecer potência a um gerador elétrico 108 e/ou a um dispositivo de armazenamento de energia 110. Por exemplo, um ou ambos os motores a jato 102, 104 podem ser configurados para fornecer potência mecânica de um eixo de rotação (tal como um eixo de LP ou um eixo de HP) para o gerador elétrico 108. Adicionalmente, o gerador elétrico 108 pode ser configurado para converter a potência mecânica em potência elétrica e fornecer tal potência elétrica para um ou para ambos os dispositivos de armazenamento de energia 110 ou para a ventoinha de BLI 106. Consequentemente, em tal realização, o sistema de propulsão 100 pode ser referido como um sistema de propulsão a gás-elétrico. Deve ser compreendido, no entanto, que a aeronave 10 e o sistema de propulsão 100 ilustrados nas Figuras 1 e 2 são fornecidos apenas a título de exemplo e que, em outras realizações exemplificadoras da presente revelação, pode ser fornecida qualquer outra aeronave adequada 10 que tenha um sistema de propulsão 100 configurado de qualquer outro modo adequado.

[0023] Referindo-se agora à Figura 3, em pelo menos certas realizações, os motores a jato 102, 104 podem ser configurados como motores a jato de turbofan de desvio alto. A Figura 3 é uma vista em corte transversal esquemática de um motor a jato de turbofan de desvio alto exemplificador 200, referido no presente documento como um “turbofan 200”. Em várias realizações, o turbofan 200 pode representar os motores a jato 102, 104. Conforme mostrado na Figura 3, o turbofan 200 define uma direção axial A1 (que se estende paralelamente a uma linha central longitudinal 201 fornecida a título de referência) e uma direção radial R1. De modo geral, o turbofan 200 inclui uma seção de ventoinha 202 e um motor de turbina principal 204 disposto a jusante da seção de ventoinha 202.

[0024] O motor de turbina principal exemplificador 204 ilustrado inclui, de modo geral, um invólucro externo substancialmente tubular 206 que define uma entrada anular 208. O invólucro externo 206 encerra, em uma relação de fluxo em série, uma seção de compressor que inclui um compressor de reforço ou de baixa pressão (LP) 210 e um compressor de alta pressão (HP) 212; uma seção de combustão 214; uma seção de turbina que inclui uma turbina de alta pressão (HP) 216 e uma turbina de baixa pressão (LP) 218; e uma seção de bocal de escape de jato 220. Um eixo ou bobina de alta pressão (HP) 222 conecta de modo acionável a turbina de HP 216 ao compressor de HP 212. Um eixo ou bobina de baixa pressão (LP) 224 conecta de modo acionável a turbina de LP turbine 218 ao compressor de LP 210.

[0025] Para a realização ilustrada, a seção de ventoinha 202 inclui uma ventoinha de passo variável 226 que tem uma pluralidade de pás de ventoinhas 228 acoplada a um disco 230 de um modo espaçado. Conforme ilustrado, as pás de ventoinhas 228 se estendem para fora do disco 230 em geral ao longo da direção radial R1. Cada pá de ventoinha 228 é giratória em relação ao disco 230 em torno de um eixo geométrico de passo P pelo fato de que as pás de ventoinhas 228 são acopladas de modo operacional a um membro de atuação adequado 232 configurado para variar coletivamente o passo das pás de ventoinhas 228 de modo uníssono. As pás de ventoinhas 228, o disco 230 e o membro de atuação 232 são, juntos, giratórios em torno do eixo longitudinal 12 pelo eixo de LP 224 através de uma caixa de engrenagens de potência 234. A caixa de engrenagens de potência 234 inclui uma pluralidade de engrenagens para diminuir a velocidade de rotação do eixo de LP 224 para uma velocidade de ventoinha de rotação mais eficiente.

[0026] Referindo-se ainda à realização exemplificadora da Figura 3, o disco 230 é coberto por uma cabeça frontal giratória 236 arredondada aerodinamicamente para promover um fluxo de ar através da pluralidade de pás de ventoinhas 228. Adicionalmente, a seção de ventoinha exemplificadora 202 inclui um invólucro de ventoinha anular ou nacela externa 238 que circunda circunferencialmente a ventoinha 226 e/ou pelo menos uma porção do motor de turbina principal 204. Deve-se compreender que a nacela 238 pode ser configurada para ser sustentada em relação ao motor de turbina principal 204 por uma pluralidade de lâminas de orientação de saída espaçadas circunferencialmente 240. Além disso, uma seção a jusante 242 da nacela 238 pode se estender sobre uma porção externa do motor de turbina principal 204 de modo a definir uma passagem de fluxo de ar de desvio 244 entre a mesma.

[0027] Deve-se compreender, no entanto, que o motor de turbofan exemplificador 200 ilustrado na Figura 3 é apenas a título de exemplo, e que, em outras realizações exemplificadoras, o motor de turbofan 200 pode ter qualquer outra configuração adequada. Além disso, deve-se compreender que, em outras realizações exemplificadoras, os motores a jato 102, 104 podem, em vez disso, ser configurados como qualquer outro motor aeronáutico adequado.

[0028] Referindo-se agora à Figura 4, uma vista lateral de corte transversal esquemática de um motor traseiro, de acordo com várias realizações da presente revelação, é fornecida. O motor traseiro ilustrado é montado em uma aeronave 10 em uma extremidade traseira 18 da aeronave 10. Especificamente, para a realização ilustrada, o motor traseiro é configurado como uma ventoinha de ingestão de camada limite (BLI) 300. A ventoinha de BLI 300 pode ser configurado substancialmente do mesmo modo que a ventoinha de BLI 106 descrita acima com referência às Figuras 1 e 2 e a aeronave 10 pode ser configurada substancialmente do mesmo modo que a aeronave exemplificadora 10 descrita acima com referência às Figuras 1 e 2. No entanto, em outras realizações, o motor traseiro pode, em vez disso, ser configurado de qualquer outro modo adequado.

[0029] Conforme mostrado na Figura 4, a ventoinha de BLI 300 define uma direção axial A2 que se estende ao longo de um eixo geométrico de linha central longitudinal 302 que se estende através da mesma por referência, assim como uma direção radial R2 e uma direção circunferencial C2 (consultar a Figura 5).

[0030] Em geral, a ventoinha de BLI 300 inclui uma ventoinha 304 giratória em torno do eixo geométrico de linha central 302, uma nacela 306 que se estende em torno de uma porção da ventoinha 304, e um sistema de suporte estrutural 308. A ventoinha 304 inclui uma pluralidade de pás de ventoinhas 310 e um eixo de ventoinha 312. A pluralidade de pás de ventoinhas 310 é anexada ao eixo de ventoinha 312 e espaçada, de modo geral, ao longo da direção circunferencial C2 do motor de turbofan 10 (Figura 5).

[0031] Em certas realizações exemplificadoras, a pluralidade de pás de ventoinhas 310 pode ser anexada de um modo fixo ao eixo de ventoinha 312 ou, alternativamente, a pluralidade de pás de ventoinhas 310 pode ser anexada de modo giratório ao eixo de ventoinha 312. Por exemplo, a pluralidade de pás de ventoinhas 310 pode ser anexada ao eixo de ventoinha 312 de modo que um passo de cada uma dentre a pluralidade de pás de ventoinhas 310 possa ser alterado, por exemplo, de modo uníssono, por um mecanismo de alteração de passo (não mostrado). A alteração do passo da pluralidade de pás de ventoinhas 310 pode aumentar uma eficiência da ventoinha de BLI 300 e/ou pode permitir que a ventoinha de BLI 300 alcance um perfil de impulso desejado. Com tal realização exemplificadora, a ventoinha de BLI 300 pode ser referido como uma ventoinha de BLI de passo variável.

[0032] O eixo de ventoinha 312 é mecanicamente acoplado a uma fonte de potência 314 localizada pelo menos parcialmente dentro da fuselagem 12 da aeronave 10. Em certas realizações exemplificadoras, a ventoinha de BLI 300 pode ser configurada com um sistema de propulsão a gás-elétrico, tal como o sistema de propulsão a gás-elétrico 100 descrito acima com referência à Figura 1. Em tal realização, a fonte de potência 314 pode ser um motor elétrico que recebe potência a partir de um ou ambos dentre um dispositivo de armazenamento de energia ou um gerador elétrico - tal como o dispositivo de armazenamento de energia 110 ou o gerador elétrico 108 das Figuras 1 e 2, em que o gerador elétrico 108 converte a potência mecânica recebida a partir de um ou mais motores de aeronave montados embaixo da asa para potência elétrica. De maneira notável, o motor elétrico pode ser um motor elétrico de carcaça interna giratória ou, alternativamente, pode ser um motor elétrico de carcaça externa giratória. Em qualquer das realizações, o motor elétrico pode incluir adicionalmente uma caixa de engrenagens que acopla mecanicamente o motor elétrico ao eixo de ventoinha 312. Adicionalmente, em ainda outras realizações exemplificadoras, a fonte de potência 314 pode, em vez disso, ser qualquer outra fonte de potência adequada. Por exemplo, a fonte de potência 314 pode ser alternativamente configurada como um motor a gás, tal como um motor de turbina a gás ou motor de combustão interna. Além disso, em certas realizações exemplificadoras, a fonte de potência 314 pode ser posicionada em qualquer outra localização adequada dentro de, por exemplo, a fuselagem 12 da aeronave 10 ou a ventoinha de BLI 300. Por exemplo, em certas realizações exemplificadoras, a fonte de potência 314 pode ser configurada como um motor de turbina a gás posicionado pelo menos parcialmente dentro da ventoinha de BLI 300.

[0033] Conforme citado brevemente acima, a ventoinha de BLI 300 inclui adicionalmente um sistema de suporte estrutural 308 para a montagem da ventoinha de BLI 300 na aeronave 10. O sistema de suporte estrutural 308 se estende, de modo geral, a partir da fuselagem 12 da aeronave 10, através do eixo de ventoinha 312, e até a nacela 306 da ventoinha de BLI 300 quando a ventoinha de BLI 300 é anexada à aeronave 10. Mais especificamente, o sistema de suporte estrutural 308 inclui, de modo geral, um eixo de suporte 315 que se estende entre uma primeira extremidade 316 e uma segunda extremidade 317. De maneira notável, conforme usado no presente documento, o termo “eixo de suporte” se refere em geral a qualquer membro estrutural, tal como uma viga ou haste de suporte. Na primeira extremidade 316, o eixo de suporte 315 é anexado à fuselagem 12 da aeronave 10 através de uma pluralidade de braços de anexação frontais 318 do eixo de suporte 315. Por exemplo, a pluralidade de braços de anexação frontais 318 do eixo de suporte 315 na primeira extremidade 316 do eixo de suporte 315 pode ser anexada a uma caverna 322 da fuselagem 12 da aeronave 10.

[0034] O eixo de suporte 315 se estende a partir da primeira extremidade 316, na direção para trás, através de pelo menos uma porção do eixo de ventoinha 312. Para a realização ilustrada, o eixo de suporte 315 inclui uma porção de corpo cilíndrica 319 que se estende através de um centro do eixo de ventoinha 312 - em que a porção de corpo cilíndrica 319 do eixo de suporte 315 é concêntrica ao eixo de ventoinha 312. Adicionalmente, a porção de corpo cilíndrica 319 do eixo de suporte 315 sustenta a rotação do eixo de ventoinha 312. Mais particularmente, para a realização ilustrada, um conjunto de mancais é fornecido entre a porção de corpo 319 do eixo de suporte 315 e o eixo de ventoinha 312. O conjunto de mancais exemplificador ilustrado inclui, de modo geral, mancais de rolo 324 posicionados na frente de mancais de esfera 326. Deve-se compreender, no entanto, que, em outras realizações, qualquer outro conjunto de mancais adequado pode ser fornecido entre o eixo de suporte 315 e o eixo de ventoinha 312. Alternativamente, o eixo de ventoinha 312 pode ser sustentado para a rotação de qualquer outro modo adequado, com o uso de qualquer outro conjunto de mancais adequado.

[0035] Referindo-se ainda à Figura 4, o sistema de suporte estrutural 308 inclui adicionalmente um ou mais membros estruturais 328 que se estendem do eixo de suporte estrutural 315 para a nacela 306. Especificamente, para a realização ilustrada, o eixo de suporte estrutural 315 inclui uma pluralidade de braços de anexação traseiros 320 e um anel de suporte cilíndrico 321. A pluralidade de braços de anexação traseiros 320 se estende da porção de corpo cilíndrica 319 do eixo de suporte 315 para o anel de suporte cilíndrico 321, e os um ou mais membros estruturais 328 são anexados ao anel de suporte cilíndrico 321. Adicionalmente, para a realização ilustrada, os um ou mais membros estruturais 328 incluem uma pluralidade de membros estruturais espaçados circunferencialmente 328 anexada à segunda extremidade 317 do eixo de suporte 315, isto é, ao anel de suporte cilíndrico 321. Os um ou mais membros estruturais 328 podem fornecer suporte estrutural à nacela 306 e, por exemplo, a um cone de cauda 330 da ventoinha de BLI 300.

[0036] Para a realização ilustrada na Figura 4, a pluralidade de membros estruturais 328 se estende substancialmente ao longo da direção radial R2 para a nacela 306, para fornecer suporte estrutural à nacela 306. Adicionalmente, embora não seja ilustrado, o membro estrutural 328 pode, em certas realizações, ser espaçado de modo uniforme ao longo da direção circunferencial C2 (Figura 5). Deve-se compreender, no entanto, que o sistema exemplificador de suporte estrutural 308 ilustrado é fornecido apenas a título de exemplo e que, em outras realizações exemplificadoras, qualquer outro sistema de suporte estrutural 308 adequado pode ser fornecido. Por exemplo, em outras realizações exemplificadoras, os membros estruturais 328 podem, em vez disso, definir um ângulo em relação à direção radial R2 e, adicionalmente, podem ser espaçados de modo não uniforme ao longo da direção circunferencial C2. Adicionalmente, o eixo de suporte 315 pode ter qualquer outra configuração adequada. Por exemplo, em outras realizações exemplificadoras, o eixo de suporte 315 pode ser completamente formado por uma porção de corpo cilíndrica, de modo que a porção de corpo cilíndrica seja montada diretamente em uma extremidade frontal na fuselagem 12 da aeronave 10. De modo semelhante, em outras realizações, o eixo de suporte 315 pode não incluir um ou ambos dentre os braços de anexação traseiros 320 ou o anel de suporte cilíndrico 321. Por exemplo, em certas realizações exemplificadoras, os um ou mais membros estruturais 328 podem ser anexados diretamente à porção de corpo cilíndrica 319 do eixo de suporte 315. Além disso, em ainda outras realizações, o sistema de suporte 308 pode incluir recursos de suporte adicionais, por exemplo, recursos de suporte estáticos, posicionados radialmente para dentro do eixo de ventoinha 312 e, por exemplo, dentro do eixo de suporte 315 ou em outro lugar, para fornecer uma quantidade desejada de suporte para o membro estrutural 328 e para a nacela 306.

[0037] De maneira notável, referindo-se ainda à realização da Figura 4, os um ou mais membros estruturais 328 são anexados à nacela 306, e se estendem do eixo de suporte 315 para a nacela 306, em uma localização na parte traseira da pluralidade de pás de ventoinhas 310. Os um ou mais membros estruturais 328 podem incluir uma pluralidade de membros estruturais 328 que se estendem substancialmente ao longo da direção radial R2, conforme é ilustrado, e espaçados de modo substancialmente uniforme ao longo da direção circunferencial C2 (Figura 5) da ventoinha de BLI 300. Por exemplo, os um ou mais membros estruturais 328 podem incluir três ou mais membros estruturais 328, cinco ou mais membros estruturais 328, oito ou mais membros estruturais 328 ou doze ou mais membros estruturais 328. No entanto, em outras realizações exemplificadoras, os um ou mais membros estruturais 328 podem incluir qualquer número adequado de membros estruturais 328, e podem definir qualquer ângulo adequado com a linha central longitudinal 302. Adicionalmente, em outras realizações exemplificadoras, os um ou mais membros estruturais 328 podem ser espaçados em qualquer configuração adequada ao longo da direção circunferencial C2. Deve-se compreender que, conforme usado no presente documento, os termos de aproximação, tais como “aproximadamente”, “substancialmente” ou “cerca de”, se referem a estar dentro de uma margem de erro de dez por cento.

[0038] Além disso, em pelo menos certas realizações exemplificadoras, os um ou mais membros estruturais 328 podem ser configurados, cada um, como uma lâmina de orientação de saída. Se forem configurados como lâminas de orientação de saída, os um ou mais membros estruturais 328 podem ser configurados para direcionar um fluxo de ar através da ventoinha de BLI 300. Adicionalmente, com tal configuração, os um ou mais membros estruturais 328 podem ser configurados como lâminas de orientação de saída fixadas ou, alternativamente, como lâminas de orientação de saída variáveis. Por exemplo, cada um dentre os um ou mais membros estruturais 328 pode incluir um flape (não mostrado) posicionado em uma extremidade traseira giratória em torno de um eixo geométrico substancialmente radial para variar uma direção em que o membro estrutural (configurado como uma lâmina de orientação de saída) direciona o fluxo de ar.

[0039] Na parte traseira da pluralidade de pás de ventoinhas 310 e na parte traseira dos um ou mais membros estruturais 328 do sistema de suporte estrutural 308, a ventoinha de BLI 300 define adicionalmente um bocal 338 entre a nacela 306 e o cone de cauda 330. O bocal 338 pode ser configurado para gerar uma quantidade de impulso a partir do ar que flui através do mesmo, e o cone de cauda 330 pode ser conformado para minimizar uma quantidade de resistência ao avanço na ventoinha de BLI 300. No entanto, em outras realizações, o cone de cauda 330 pode ter qualquer outro formato e pode, por exemplo, acabar na frente de uma extremidade traseira da nacela 306 de modo que o cone de cauda 330 seja encerrado pela nacela 306 em uma extremidade traseira. Adicionalmente, em outras realizações, a ventoinha de BLI 300 pode não ser configurado para gerar qualquer quantidade mensurável de impulso e, em vez disso, pode ser configurada para ingerir o ar de uma camada limite de ar da fuselagem 12 da aeronave 10 e adicionar energia/aumentar a velocidade de tal ar para reduzir uma resistência ao avanço geral na aeronave 10 (e, desse modo, aumentar um impulso útil da aeronave 10).

[0040] Agora, referindo-se também brevemente à Figura 5, uma vista em corte transversal esquemática simplificada de uma extremidade frontal 336 da ventoinha de BLI 300 é fornecida. Conforme ilustrado, a ventoinha de BLI 300 define uma entrada 334 na extremidade frontal 336 da ventoinha de BLI 300, entre a nacela 306 e a fuselagem 12 da aeronave 10. Conforme mencionado acima, a nacela 306 da ventoinha de BLI 300 se estende em torno da linha média 15 da aeronave 10 e da fuselagem 12 da aeronave 10 na extremidade traseira 18 da aeronave 10. Especificamente, para a realização ilustrada, a entrada 334 da ventoinha de BLI 300 se estende substancialmente trezentos e sessenta graus (360°) na direção circunferencial C2 em torno da linha média 15 da aeronave 10 e da fuselagem 12 da aeronave 10 quando, tal como na realização ilustrada, a ventoinha de BLI 300 é montada na aeronave 10.

[0041] Referindo-se agora à Figura 6, uma ventoinha de BLI 300, de acordo com outra realização exemplificadora da presente revelação, é fornecida. A ventoinha de BLI 300 exemplificadora da Figura 6 pode ser configurada substancialmente do mesmo modo que a ventoinha de BLI 300 exemplificadora descrita acima com referência à Figura 4. Consequentemente, a mesma numeração ou uma numeração semelhante pode se referir aos mesmos componentes ou componentes semelhantes.

[0042] Conforme ilustrado, a ventoinha de BLI 300 exemplificadora da Figura 6 inclui, de modo geral, uma ventoinha 304 giratória em torno de um eixo geométrico de linha central 302, uma nacela 306 que se estende em torno de uma porção da ventoinha 304 e um sistema de suporte estrutural 308. A ventoinha 304 inclui, de modo geral, uma pluralidade de pás de ventoinhas 310 e um eixo de ventoinha 312, com a pluralidade de pás de ventoinhas 310 anexada ao eixo de ventoinha 312. Adicionalmente, a nacela 306 se estende em torno da pluralidade de pás de ventoinhas 310 ao longo da direção circunferencial C2, encerrando a pluralidade de pás de ventoinhas 310.

[0043] O sistema de suporte estrutural 308 pode ser configurado de uma maneira semelhante ao sistema de suporte estrutural exemplificador 308 da Figura 4. Por exemplo, o sistema exemplificador de suporte estrutural 308 pode incluir, de modo geral, um eixo de suporte 315 anexado em uma primeira extremidade 316 a uma fuselagem 12 da aeronave 10 e um ou mais membros estruturais 328 anexados a uma segunda extremidade 317 do eixo de suporte 315. Os um ou mais membros de suporte 328 se estendem da segunda extremidade 317 do eixo de suporte 315 para a nacela 306 da ventoinha de BLI 300, para sustentar a ventoinha de BLI 300 e, particularmente, a nacela 306 da ventoinha de BLI 300.

[0044] Adicionalmente, para a realização ilustrada, a ventoinha de BLI 300 inclui uma pluralidade de membros de suporte frontais 340. Os membros de suporte frontais 340 podem ser membros de suporte frontais estruturais que fornecem suporte estrutural e rigidez à ventoinha de BLI 300 e, particularmente, à nacela 306 da ventoinha de BLI 300. Adicionalmente, ou alternativamente, os membros de suporte frontais 340 podem ser configurados como lâminas de orientação de entrada. Especificamente, os um ou mais membros de suporte frontais 340 podem ser conformados e orientados para direcionar e condicionar um fluxo de ar para dentro da ventoinha de BLI 300 para, por exemplo, aumentar uma eficiência da ventoinha de BLI 300, ou reduzir uma distorção do ar que flui para dentro da ventoinha de BLI 300. Em certas realizações exemplificadoras, os um ou mais membros de suporte frontais 340 (configurados como lâminas de orientação de entrada) podem ser configurados como lâminas de orientação de entrada fixas ou, alternativamente, como lâminas de orientação de entrada variáveis. Por exemplo, os membros de suporte frontais 340 podem incluir, cada um, um flape (não mostrado) posicionado em uma extremidade traseira giratória em torno de um eixo geométrico substancialmente radial para variar uma direção em que os membros de suporte frontais 340 (configurados como uma lâmina de orientação de entrada) direcionam um fluxo de ar.

[0045] Além disso, referindo-se agora à Figura 7, uma vista em corte transversal esquemática de uma ventoinha de BLI 300, de acordo com ainda outra realização exemplificadora da presente revelação, é fornecida. A ventoinha de BLI 300 exemplificadora da Figura 7 também pode ser configurada substancialmente da mesma maneira que a ventoinha de BLI 300 exemplificadora da Figura 4, e, portanto, a mesma numeração ou numeração semelhante se refere aos mesmos componentes ou componentes semelhantes.

[0046] No entanto, para a realização da Figura 7, a ventoinha de BLI 300 inclui um estabilizador vertical 30 da aeronave 10 incorporado ao sistema de suporte estrutural 308 da ventoinha de BLI 300. Especificamente, para a realização ilustrada, o estabilizador vertical 30 da aeronave 10 se estende entre a fuselagem 12 da aeronave 10 e a nacela 306 da ventoinha de BLI 300, fornecendo suporte estrutural à ventoinha de BLI 300 ou, especificamente, à nacela 306 da ventoinha de BLI 300. Com tal realização exemplificadora, o estabilizador vertical 30 pode ser configurado como um membro de suporte frontal do sistema exemplificador de suporte estrutural 308 da ventoinha de BLI 300 da Figura 7. Embora não seja ilustrado, em outras realizações exemplificadoras, um estabilizador horizontal (tal como o horizontal estabilizador 34 das Figuras 1 e 2) e/ou qualquer outro estabilizador adequado orientado em qualquer outra direção adequada pode ser adicionalmente ou alternativamente configurado como um membro de suporte frontal para a ventoinha de BLI 300.

[0047] Uma aeronave que inclui uma ventoinha traseira, de acordo com uma realização exemplificadora da presente revelação, pode permitir que a ventoinha traseira gere impulso e/ou adicione energia a uma camada limite de ar da aeronave de um modo eficiente. Especificamente, uma aeronave que inclui um motor traseiro, de acordo com uma realização exemplificadora da presente revelação, pode permitir um fluxo de ar para uma ventoinha da ventoinha de BLI sem necessitar que tal fluxo de ar flua sobre ou em torno de um ou mais membros estruturais localizados na frente de uma pluralidade de pás de ventoinhas da ventoinha.

[0048] Esta descrição escrita utiliza exemplos para descrever a invenção, incluindo o melhor modo, e também para permitir que um indivíduo versado na técnica pratique a invenção, incluindo produzir e utilizar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram aos indivíduos versados na técnica. Tais outros exemplos têm como intenção estarem dentro do escopo das reivindicações se os mesmos incluírem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.

Lista De Componentes 10 Aeronave 12 Fuselagem 14 Linha central longitudinal 15 Linha média 16 Seção de nariz 18 Seção de cauda 20 Asas 22 Bombordo 24 Estibordo 26 Flape de borda dianteira 28 Flape de borda posterior 30 Estabilizador vertical 32 Flape de leme de direção 34 Estabilizador horizontal 36 Flape de elevador 38 Superfície externa de fuselagem 100 Sistema de propulsão 102 Motor a jato 104 Motor a jato 106 Ventoinha de BLI 108 Gerador elétrico 110 Dispositivo de armazenamento de energia 200 Motor a jato de turbofan 201 Linha central longitudinal ou axial 202 Seção de ventoinha 204 Motor de turbina principal 206 Invólucro externo 208 Entrada 210 Compressor de baixa pressão 212 Compressor de alta pressão 214 Seção de combustão 216 Turbina de alta pressão 218 Turbina de baixa pressão 220 Seção de escape de jato 222 Eixo/bobina de alta pressão 224 Eixo/bobina de baixa pressão 226 Ventoinha 228 Pás 230 Disco 232 Membro de atuação 234 Caixa de engrenagens de potência 236 Nacela 238 Invólucro de ventoinha ou nacela 240 Lâmina de orientação de saída 242 Seção a jusante 244 Passagem de fluxo de ar de desvio 246 Ar 248 Entrada 250 Primeira porção de ar 252 Segunda porção de ar 254 Gases de combustão 256 Lâmina de estator 258 Pá de rotor de turbina 260 Lâmina de estator 262 Pá de rotor de turbina 264 Seção de escape de bocal de ventoinha 300 Ventoinha de BLI 302 Eixo geométrico de linha central 304 Ventoinha 306 Nacela 308 Sistema de suporte estrutural 310 Pás de ventoinha 312 Eixo de ventoinha 314 Fonte de potência 315 Eixo de suporte 316 1a extremidade de eixo de suporte 317 2a extremidade de eixo de suporte 318 Braços frontais 319 Corpo cilíndrico 320 Braços traseiros 321 Anel de sport cilíndrico 322 Caverna de fuselagem 324 Mancais de rolo 326 Mancais de esfera 328 Membros estruturais 330 Cone de cauda 332 334 Entrada 336 Extremidade frontal de ventoinha de BLI 338 Bocal 340 Membros de suporte frontais 342 344 346 348 350 352 Reivindicações

Claims

1. SISTEMA DE PROPULSÃO PARA UMA AERONAVE QUE TEM UMA FUSELAGEM, sendo que o sistema de propulsão é caracterizado pelo fato de que compreende: um motor traseiro configurado para ser montado na aeronave em uma extremidade traseira da aeronave, em que o motor traseiro define um eixo geométrico central e compreende: uma ventoinha giratória em torno do eixo geométrico central do motor traseiro e que inclui uma pluralidade de pás de ventoinhas anexada a um eixo de ventoinha; uma nacela que circunda a pluralidade de pás de ventoinhas da ventoinha e se estende em torno da linha média da aeronave na extremidade traseira da aeronave quando o motor traseiro é montado na aeronave; e um sistema de suporte estrutural para a montagem do motor traseiro na aeronave que se estende a partir da fuselagem da aeronave, através do eixo de ventoinha e até a nacela quando o motor traseiro é montado na aeronave.

2. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor traseiro é configurado como uma ventoinha de ingestão de camada limite.

3. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de suporte estrutural inclui um eixo de suporte que se estende através do eixo de ventoinha.

4. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o eixo de suporte é concêntrico ao eixo de ventoinha, e em que o sistema de propulsão inclui adicionalmente um conjunto de mancais entre o eixo de ventoinha e o eixo de suporte.

5. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de suporte estrutural inclui adicionalmente um ou mais membros estruturais que se estendem do eixo de suporte estrutural para a nacela.

6. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os um ou mais membros estruturais são configurados, cada um, como uma lâmina de orientação de saída.

7. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de suporte estrutural inclui um ou mais membros estruturais anexados à nacela em uma localização posterior à pluralidade de pás de ventoinhas.

8. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eixo de ventoinha é mecanicamente acoplado a uma fonte de potência localizada pelo menos parcialmente dentro da fuselagem da aeronave.

9. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a fonte de potência é configurada como um motor elétrico.

10. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a fonte de potência é configurada como um motor elétrico de carcaça externa giratória.

11. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sistema de propulsão inclui adicionalmente dois ou mais motores de aeronave, em que os dois ou mais motores de aeronave acionam pelo menos parcialmente um gerador elétrico, e em que a fonte de potência é configurada como um motor elétrico em comunicação elétrica com o gerador elétrico.

12. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ventoinha é configurada como uma ventoinha de passo variável.

13. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a nacela define uma entrada que se estende substancialmente 360 graus em torno da linha média da aeronave quando o motor traseiro é montado na aeronave.

14. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor traseiro é configurado para ser montado em uma aeronave que tem um par de asas, e em que o sistema de propulsão inclui adicionalmente dois ou mais motores de aeronave, cada um dos quais montado em uma dentre o par de asas da aeronave.

15. SISTEMA DE PROPULSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de suporte estrutural é configurado para ser montado em uma caverna da fuselagem da aeronave quando o motor traseiro é montado na aeronave.

16. VENTOINHA DE INGESTÃO DE CAMADA LIMITE para ser montada em uma aeronave em uma extremidade traseira da aeronave, sendo que a ventoinha de ingestão de camada limite é caracterizada pelo fato de que compreende: uma ventoinha giratória em torno de um eixo geométrico central da ventoinha de ingestão de camada limite e que inclui uma pluralidade de pás de ventoinhas anexada a um eixo de ventoinha; uma nacela que circunda a pluralidade de pás de ventoinhas da ventoinha; e um sistema de suporte estrutural para a montagem do motor traseiro na aeronave que se estende a partir da fuselagem da aeronave, através do eixo de ventoinha e até a nacela quando o motor traseiro é montado na aeronave.

17. VENTOINHA DE INGESTÃO DE CAMADA LIMITE, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o sistema de suporte estrutural inclui um eixo de suporte que se estende através do eixo de ventoinha.

18. VENTOINHA DE INGESTÃO DE CAMADA LIMITE, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o eixo de suporte é concêntrico ao eixo de ventoinha, e em que o sistema de propulsão inclui adicionalmente um conjunto de mancais entre o eixo de ventoinha e o eixo de suporte.

19. VENTOINHA DE INGESTÃO DE CAMADA LIMITE, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o sistema de suporte estrutural inclui adicionalmente um ou mais membros estruturais que se estendem do eixo de suporte estrutural para a nacela.

20. VENTOINHA DE INGESTÃO DE CAMADA LIMITE, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que os um ou mais membros estruturais são configurados, cada um, como uma lâmina de orientação de saída.