BR102016030219A2 - Engine assembly, method for operating a motor, aircraft and engine - Google Patents

Description

“CONJUNTO DE MOTOR, MÉTODO PARA OPERAR UM MOTOR, AERONAVE E MOTOR” Antecedentes [001] Esta descrição refere-se a motores de turbina a gás, e mais particularmente, a um método e sistema para configurar motores de turbina a gás que têm múltiplos ventiladores a reduzir uma relação de pressão de ventilador.

[002] Pelo menos alguns turbofans de alto desvio conhecidos têm ventiladores muito grandes. A turbina de baixa pressão (LPT) é tipicamente acoplada ao ventilador em uma configuração de acionamento direto. Consequentemente, para um ventilador muito grande, a LPT gira relativamente devagar, o que leva a um alto carregamento e um eficiência reduzida. Um método conhecido para tentar solucionar esse problema é o uso de motores distribuídos, por exemplo, múltiplos ventiladores menores. Entretanto, tal solução exige equipamento adicional, tal como, porém, sem limitação, engrenagens cônicas, ou equipamento de transmissão de potência lateral, sendo que ambos adicionam peso e complexidade à aeronave.

Breve Descrição [003] Em uma realização, um conjunto de motor de turbina a gás inclui um motor de turbina a gás que inclui um conjunto de rotor que tem um eixo geométrico de rotação e um eixo de potência configurado para girar em torno do eixo geométrico de rotação. O conjunto de motor de turbina a gás também inclui um primeiro ventilador acoplado ao eixo de potência e um segundo ventilador acoplado ao eixo de potência de modo coaxial com o primeiro ventilador e o motor de turbina a gás. O segundo ventilador é deslocado de modo axial na dianteira do primeiro ventilador. O conjunto de motor de turbina a gás também inclui um primeiro duto de ventilador configurado para direcionar uma primeira corrente de ar para o primeiro ventilador. O conjunto de motor de turbina a gás também inclui um segundo duto de ventilador configurado para direcionar uma segunda corrente de ar para o segundo ventilador. As aberturas de saída do primeiro e do segundo dutos de ventilador são configuradas para direcionar as correntes de ar de ventilador em uma direção do eixo geométrico de rotação.

[004] Em outra realização, um método para operar um motor de turbina a gás inclui fornecer um motor de turbina a gás que inclui um conjunto de rotor que tem um eixo geométrico de rotação, sendo que o motor de turbina a gás inclui um eixo de potência configurado para girar em torno do eixo geométrico de rotação. O método também inclui acoplar um primeiro ventilador ao eixo de potência e acoplar um segundo ventilador ao eixo de potência de modo coaxial com o primeiro ventilador e o motor de turbina a gás, sendo que o segundo ventilador é deslocado de modo axial na dianteira do primeiro ventilador. O método inclui adicionalmente posicionar um primeiro duto de ventilador para direcionar uma primeira corrente de ar para o primeiro ventilador e posicionar um segundo duto de ventilador para direcionar uma segunda corrente de ar para o segundo ventilador, em que a segunda corrente de ar é diferente da primeira corrente de ar. O método inclui adicionalmente posicionar uma primeira e uma segunda aberturas de saída para direcionar uma corrente de gases de escape do motor de turbina a gás em uma direção do eixo geométrico de rotação.

[005] Em ainda outra realização, uma aeronave alimentada por um ou mais motores turbofan de alto desvio inclui um núcleo do motor configurado para gerar uma corrente de gases de escape de alta pressão e alta temperatura e uma turbina configurada para acionar uma pluralidade de ventiladores com o uso da corrente de gases de escape de núcleo do motor, em que a pluralidade de ventiladores é coaxial uns em relação aos outros e cada ventilador comprime uma corrente de ar separada.

Breve Descrição das Figuras [006] As Figuras 1 a 10 mostram realizações exemplificativas do método e sistema descritos no presente documento.

[007] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um motor de turbina a gás exemplificativo.

[008] A Figura 2 é uma vista em perspectiva vista da parte traseira de um conjunto de motor de turbina a gás de acordo com uma realização exemplificativa da presente revelação.

[009] A Figura 3 é uma vista em perspectiva vista da parte dianteira do conjunto de motor de turbina a gás mostrado na Figura 2.

[010] A Figura 4 é uma vista de elevação lateral do conjunto de motor de turbina a gás em uma realização da presente revelação.

[011] A Figura 5 é uma vista de elevação lateral de um conjunto de motor de turbina a gás de acordo com outra realização da presente revelação.

[012] A Figura 6 é uma vista de elevação lateral de um conjunto de motor de turbina a gás de acordo com outra realização da presente revelação.

[013] A Figura 7 é uma vista de elevação lateral de um conjunto de motor de turbina a gás de acordo com outra realização da presente revelação.

[014] A Figura 8A é uma vista axial que observa a traseira de um conjunto de motor de turbina a gás.

[015] A Figura 8B é uma vista de elevação lateral do conjunto de motor de turbina a gás mostrado na Figura 8A.

[016] A Figura 9 é uma vista plana de um conjunto de motor de turbina a gás 900 de acordo com outra realização exemplificativa da presente revelação.

[017] A Figura 10 é uma vista em perspectiva de uma aeronave que pode ser usada com os vários conjuntos de motor de turbina a gás descritos no presente documento.

[018] Embora recursos específicos de várias realizações possam ser mostrados em algumas Figuras e não em outras, isso se dá somente por conveniência. Qualquer recurso de qualquer Figura pode ser referenciada e/ou reivindicada em combinação com qualquer recurso de qualquer outra Figura.

[019] A menos que indicado de outra forma, as Figuras fornecidas no presente documento são destinadas a ilustrar os recursos das realizações da revelação. Acredita-se que esses recursos sejam aplicáveis em uma ampla variedade de sistemas que compreendem uma ou mais realizações da revelação. Assim, as Figuras não são destinadas a incluir todos os recursos convencionais, conhecidos por aqueles de habilidade comum na técnica, a serem exigidos para a prática das realizações reveladas no presente documento.

Descrição Detalhada [020] A seguinte descrição detalhada ilustra realizações da revelação por meio de exemplo e não por meio de limitação. Considera-se que a revelação tenha aplicação geral em máquinas giratórias em aplicações industriais, comerciais e residenciais.

[021] As realizações de um motor de turbina a gás de alto desvio que incluem uma pluralidade de ventiladores coaxiais são descritas no presente documento. Fornecer dois ou mais ventiladores que comprimem diferentes correntes de ar ajuda a aperfeiçoar uma eficiência propulsiva que está normalmente associada com a propulsão distribuída. Entretanto, esse benefício é alcançado sem a complicação de engrenagens cônicas, ou equipamento de transmissão de potência lateral. Nessas realizações, as entradas, escapes e dutos interconectados de ventilador são integrados com uma estrutura de asa e/ou fuselagem para ingestão de camada limite (BLI) e/ou benefícios de sustentação.

[022] Motores de turbina a gás turbofan de alto desvio podem ter ventiladores muito grandes. A turbina de baixa pressão (LPT) é tipicamente acoplada ao ventilador em uma configuração de acionamento direto. Consequentemente, para um ventilador muito grande, a LPT gira relativamente devagar, o que leva a um alto carregamento e uma eficiência reduzida. Em uma realização, o ventilador é dividido em múltiplos ventiladores coaxiais que comprimem correntes de ar separadas para gerar impulso, o tamanho total do ventilador é reduzido, e o turbofan de alto desvio pode ser integrado sob a asa enquanto se respeita as exigências de instalação de rotação/plano terrestre e se permite o uso de uma ou mais LPTs que possam operar em velocidades maiores que uma única LPT que aciona um único ventilador de grande diâmetro.

[023] A descrição seguinte se refere às Figuras em anexo, nas quais, na ausência de uma representação contrária, os mesmos números em Figuras diferentes representam elementos similares.

[024] A Figura 1 é uma vista de elevação lateral de um motor de turbina a gás 100. O motor de turbina a gás 100 inclui um gerador de gás ou núcleo do motor 102 que inclui um compressor de alta pressão (HPC) 104, um conjunto de combustor 106 e uma turbina de alta pressão (HPT) 108 em uma relação de fluxo em série axial em um rotor de núcleo do motor 110 que gira em torno de um eixo de núcleo do motor 112. O motor de turbina a gás 100 também inclui um compressor intensificador ou de baixa pressão 113, um ventilador 114, e uma turbina de baixa pressão 120 disposta em uma relação de fluxo axial em um rotor de motor de potência 122 que gira em torno de um eixo de motor de potência 126.

[025] Durante a operação, o ar flui ao longo de um eixo geométrico central 128 e o ar comprimido é suprido ao compressor de alta pressão 104. O ar altamente comprimido é entregue ao conjunto de combustor 106. O fluxo de gás de escape (não mostrado na Figura 1) do conjunto de combustor 106 aciona as turbinas 108 e 120, e a turbina 120 aciona o compressor intensificador 113, se presente, e o ventilador 114 por meio do eixo 126. O motor de turbina a gás 100 também inclui um invólucro de contenção de ventilador 140.

[026] A Figura 2 é uma vista em perspectiva que observa a traseira de um conjunto de motor de turbina a gás 200 de acordo com uma realização exemplificativa da presente invenção. A Figura 3 é uma vista em perspectiva vista da parte dianteira do conjunto de motor de turbina a gás 200. Na realização exemplificativa, um motor de turbina a gás 202 inclui um ou mais conjuntos de rotor (não mostrados na Figura 2 ou 3) em que cada conjunto de rotor gira em torno de um eixo geométrico de rotação 204 e um ou mais eixos de potência (não mostrados na Figura 2 ou 3) são configurados para girar em torno do eixo geométrico de rotação 204. Um primeiro ventilador 206 é acoplado a um eixo de potência respectivo dentre os um ou mais eixos de potência e um segundo ventilador 208 é acoplado a um eixo de potência respectivo dentre os um ou mais eixos de potência de modo coaxial com o primeiro ventilador 206 e o motor de turbina a gás 202. Em algumas realizações, o primeiro ventilador 206 é acionado por uma primeira LPT através de um primeiro eixo de potência dos um ou mais eixos de potência e o segundo ventilador 208 é acionado por uma segunda LPT através de um segundo eixo de potência dos um ou mais eixos de potência. Em uma realização, a primeira e a segunda LPTs são realizadas em uma única turbina que tem um estator giratório e um rotor giratório, cada um acoplado a um eixo respectivo e cada um acionando um primeiro ventilador e um segundo ventilador respectivo. Em outras realizações, ambos os ventiladores 206 e 208 são acionados por uma única LPT através de um único eixo ou por múltiplos eixos com o uso de uma caixa de engrenagens. Na realização exemplificativa, o segundo ventilador 208 é deslocado de modo axial na dianteira do primeiro ventilador 206. Conforme descrito no presente documento, tanto o primeiro ventilador 206 quanto o segundo ventilador 208 são acoplados ao único eixo de potência. Em uma realização, o eixo de potência é uma estrutura monolítica à qual tanto o primeiro ventilador 206 quanto o segundo ventilador 208 são acoplados. Em uma realização alternativa, o eixo de potência não é monolítico, e pode incluir rolamentos de intervenção, caixas de engrenagens, acoplamentos, e semelhantes.

[027] Conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3 o segundo ventilador 208 é deslocado de modo axial na dianteira do primeiro ventilador 206, com o segundo ventilador 208 posicionado na dianteira do motor de turbina a gás 202 e o primeiro ventilador 206 posicionado na traseira do motor de turbina a gás 202. Entretanto, de acordo com outras realizações da presente revelação, o segundo ventilador 208 e o primeiro ventilador 206 são ambos posicionados na dianteira do motor de turbina a gás 202. Em ainda outras realizações, o segundo ventilador 208 e o primeiro ventilador 206 são ambos posicionados na traseira do motor de turbina a gás 202.

[028] Uma primeira entrada de ventilador 210 é configurada para direcionar uma primeira corrente de ar para o primeiro ventilador 206. Na realização exemplificativa, a primeira entrada de ventilador 210 inclui uma abertura de entrada 212 de um primeiro duto de ventilador 213. A abertura de entrada 212 é formada por um rebordo voltado para dianteira 215 do primeiro duto de ventilador 213. Uma segunda entrada de ventilador 216 é configurada para direcionar uma segunda corrente de ar para o segundo ventilador 208.Na realização exemplificativa, a segunda entrada de ventilador 216 inclui uma abertura de entrada 218 de um segundo duto de ventilador 219. A primeira entrada de ventilador 210 e a segunda entrada de ventilador 216 são configuradas para canalizar o fluxo para os respectivos primeiro ventilador 206 e segundo ventilador 208 em relação aos planos de rotação dos mesmos de maneira mais ortogonal possível. Em alguns modos de operação um ângulo de ataque das entradas 212 e 218 pode introduzir componentes de vetor não axial para os fluxos de entrada. Entretanto, tais componentes de vetores são tipicamente de curta duração e fornecem apenas magnitudes de velocidade limitadas nas direções não axiais. Em algumas realizações, palhetas ou direcionadores de fluxo (não mostrados) são usados para endireitar a primeira ou a segunda corrente de ar no primeiro duto de ventilador 213 e/ou no segundo duto de ventilador 219.

[029] O conjunto de motor de turbina a gás 200 também inclui uma primeira saída de ventilador 221 e uma segunda saída de ventilador 225. A primeira saída de ventilador 221 inclui uma abertura de saída 220 definida por um rebordo voltado para traseira 227 do primeiro duto de ventilador 213. A segunda saída de ventilador 222 inclui uma abertura de saída 220 definida por um rebordo voltado para traseira 229 do segundo duto de ventilador 219. Conforme usada no presente documento, uma porção de entrada do primeiro e do segundo dutos de ventilador se estende, de modo geral, a partir de uma abertura de entrada respectiva até, aproximadamente, um primeiro plano de rotação 214 do primeiro ventilador 206 ou um segundo plano de rotação 219 do segundo ventilador 208. Uma porção de saída do primeiro e do segundo dutos 213 e 219, se estende, de modo geral, aproximadamente, a partir do plano 214 ou 219 até um respectivo ventilador abertura de saída 220 ou 222. Em algumas realizações, entretanto, fluxos de gases de escape de núcleo do motor e fluxo de saída de ventilador podem ser misturados, o que resulta nos fluxos do primeiro fluxo de saída de ventilador e/ou do segundo fluxo de saída de ventilador que contém pelo menos alguns produtos de combustão do escape do núcleo do motor. Uma primeira saída de ventilador 220 é configurada para direcionar um primeiro fluxo de saída de ventilador de modo decrescente axial em uma direção 223 substancialmente paralelo ao eixo geométrico de rotação 204. Uma segunda saída de ventilador 222 é configurada para direcionar um segundo fluxo de saída de ventilador de modo decrescente axial em uma direção 223 substancialmente paralelo ao eixo geométrico de rotação 204. Entretanto, devido ao fluxo de saída do segundo ventilador 208 ser encaminhado ao redor do primeiro ventilador 206 e do primeiro duto de ventilador 210, inicialmente, o segundo fluxo de saída de ventilador é direcionado de modo decrescente axial na direção 223 substancialmente paralelo ao eixo geométrico de rotação 204 e, então, é virado para seguir uma superfície externa do primeiro duto de ventilador 210. Uma saída de escape de núcleo do motor 226 é configurada para direcionar uma corrente de gases de escape do núcleo do motor102 (mostrado na Figura 1) na direção 223.

[030] A Figura 4 é uma vista de elevação lateral do conjunto de motor de turbina a gás 200 em uma realização da presente revelação. Na realização exemplificativa, o conjunto de motor de turbina a gás 200 é ilustrado com o primeiro ventilador 206 posicionado na traseira do motor de turbina a gás 202 e com o segundo ventilador 208 posicionado na dianteira do motor de turbina a gás 202. Nessa configuração, a segunda abertura de entrada de ventilador 218 é axissimétrica e a primeira entrada de ventilador 212 é deslocada em relação à segunda abertura de entrada de ventilador 218 para acomodar o segundo fluxo de saída de ventilador que é canalizado ao redor da primeira abertura de entrada de ventilador 212.

[031] A Figura 5 é uma vista de elevação lateral de um conjunto de motor de turbina a gás 500 de acordo com outra realização da presente revelação. Na realização exemplificativa, um primeiro ventilador 502 e um segundo ventilador 504 são posicionados em uma extremidade dianteira 505 de uma porção de motor de turbina a gás 506 do conjunto de motor de turbina a gás 500. O primeiro ventilador 502 e o segundo ventilador 504 são coaxiais um em relação ao outro e em relação à porção de motor de turbina a gás 506. Uma primeira entrada 508 associada com o primeiro ventilador 502 e uma segunda entrada 510 associada com o segundo ventilador 504 são paralelas uma em relação à outra e direcionam fluxos separados de ar de entrada para um ventilador respectivo dentre o primeiro ventilador 502 e o segundo ventilador 504. Um primeiro duto de ventilador 512 canaliza o fluxo de entrada a partir da primeira entrada 508, ao redor do segundo ventilador 504 para o primeiro ventilador 502. Um fluxo de saída do primeiro ventilador 502 é canalizado por um primeiro duto 514 que passa na traseira de modo axial por um núcleo do motor 516 da porção de motor de turbina a gás 506. Um segundo duto de ventilador 518 canaliza o fluxo de entrada a partir da segunda entrada 510, diretamente no segundo ventilador 504. Um fluxo de saída do segundo ventilador 504 é canalizado por um segundo duto 520 ao redor da traseira de modo axial do primeiro ventilador 502 e que passa pelo núcleo do motor 516 de modo radialmente para fora do primeiro duto 514. Um escape do núcleo do motor 516 é canalizado de modo paralelo traseiro axial para uma linha central de motor ou um eixo geométrico de rotação 522.

[032] A Figura 6 é uma vista de elevação lateral de um conjunto de motor de turbina a gás 600 de acordo com outra realização da presente revelação. Na realização exemplificativa, um primeiro ventilador 602 e um segundo ventilador 604 são ambos posicionados de modo coaxial em relação um com o outro em uma extremidade traseira 606 do conjunto de motor de turbina a gás 600. Um primeiro duto de ventilador 608 e um segundo duto de ventilador 610 são paralelos. O primeiro ventilador 602 e o segundo ventilador 604 comprimem correntes de ar separadas através dos respectivos dutos de ventilador 608 e 610.

[033] A Figura 7 é uma vista de elevação lateral de um conjunto de motor de turbina a gás 700 de acordo com outra realização da presente revelação. Na realização exemplificativa, um primeiro ventilador 702 é posicionado em uma extremidade traseira 704 do conjunto de motor de turbina a gás 700 e um segundo ventilador 706 é posicionado de modo coaxial com o primeiro ventilador 702 na dianteira do conjunto de motor de turbina a gás 700. Na realização exemplificativa, tanto o primeiro ventilador 702 quanto o segundo ventilador 706 recebem uma corrente de ar respectiva através de uma entrada comum 708, que recebe, inicialmente, a totalidade de ar que entra no primeiro ventilador 702 e no segundo ventilador 706, sendo, então, dividida em um número Mach menor para os respectivos ventiladores, primeiro ventilador 702 e segundo ventilador 706. Um primeiro duto de ventilador 710 e um segundo duto de ventilador 712 são paralelos. O primeiro ventilador 702 e o segundo ventilador 706 comprimem correntes de ar separadas através dos respectivos dutos de ventilador 710 e 712. Onde o primeiro duto de ventilador 710 e o segundo duto de ventilador 712 atravessam 714, o primeiro duto de ventilador 710 e/ou o segundo duto de ventilador 712 podem ser formados de uma pluralidade de ressaltos 716. Cada ressalto 716 é configurado para abastecer uma porção de fluxo de ar total através de cada respectivo ventilador (702, 706).

[034] A Figura 8A é uma vista axial vista da parte traseira de um conjunto de motor de turbina a gás 800. A Figura 8B é uma vista de elevação lateral do conjunto de motor de turbina a gás 800. Na realização exemplificativa, o conjunto de motor de turbina a gás 800 inclui um motor de turbina a gás 802 que inclui uma pluralidade de ventiladores coaxiais 804 em que cada um comprime uma corrente de ar separada. Em algumas realizações, a pluralidade de ventiladores coaxiais 804 é alimentada a partir de uma ou mais turbinas de baixa pressão (LPT) 805 através de respectivos eixos, caixas de engrenagens, acoplamentos e semelhantes. O conjunto de motor de turbina a gás 800 também inclui um conjunto de entrada de ventilador comum 806 que inclui um único duto de entrada comum em formato geralmente oval 808. Uma estrutura de duto interno dentro do conjunto de entrada de ventilador 806 é configurada para dividir o fluxo de ar recebido em um número Mach mais baixo e para direcionar fluxos de ar separados para cada ventilador coaxial 804 dentre a pluralidade de ventiladores coaxiais 804. Em uma realização que tem dois ventiladores coaxiais 804, aproximadamente uma metade do fluxo que entra na abertura de entrada 808 é canalizada par um primeiro ventilador 810 através da primeira abertura 811 e um restante do fluxo que entra na abertura de entrada 808 é canalizado par um segundo ventilador 812 através de uma segunda abertura 813. Ar canalizado para o segundo ventilador 812 é canalizado por canalização interior para o conjunto de entrada de ventilador 806 e a canalização pode ser um anel posicionado de maneira radialmente para fora do ar canalizado por canalização para o primeiro ventilador 810. Em outras realizações, o ar canalizado por canalização para o primeiro ventilador 810 também pode ser circunferencialmente espaçado do ar canalizado por canalização para o segundo ventilador 812. Em várias realizações, os fluxos de ar separados para cada ventilador coaxial 810, 812 dentre a pluralidade de ventiladores coaxiais 804 não são iguais, porém, são com base nas capacidades de diferenciação dos componentes no trem de cada respectivo ventilador 810, 812. Por exemplo, um ventilador menor pode ser usado para uma LPT que não tenha a saída de potência de outras LPTs.

[035] A Figura 9 é uma vista plana de um conjunto de motor de turbina a gás 900 de acordo com outra realização exemplificativa da presente revelação. Na realização exemplificativa, o conjunto de motor de turbina a gás 900 inclui um motor de turbina a gás 902 que inclui um primeiro ventilador 904 e um segundo ventilador 906. Conforme ilustrado na Figura 9, o segundo ventilador 906 é posicionado na dianteira do primeiro ventilador 904 em um lado oposto do conjunto de motor de turbina a gás 900. O primeiro ventilador 904 e o segundo ventilador 906 são alinhados de modo coaxial ao longo de um eixo geométrico 908 de rotação do conjunto de motor de turbina a gás 900. Ambos primeiro ventilador 904 e segundo ventilador 906 são configurados para comprimir as correntes de ar separadas 910 e 912, respectivamente.

[036] O conjunto de motor de turbina a gás 900 inclui um primeiro conjunto de duto de ventilador 914 e um segundo conjunto de duto de ventilador 916. O primeiro conjunto de duto de ventilador 914 inclui um primeiro duto de ventilador 918 que se estende a partir de uma primeira abertura de entrada de duto de ventilador 920 até, aproximadamente, o primeiro ventilador 904. Um primeiro duto de saída de ventilador 922 se estende, aproximadamente, a partir do primeiro ventilador 904 até uma primeira abertura de saída de duto de ventilador 924. O segundo conjunto de duto de ventilador 916 inclui um segundo duto de ventilador 926 que se estende a partir de uma segunda abertura de entrada de duto de ventilador 928 até, aproximadamente, o segundo ventilador 906. Um segundo duto de saída de ventilador 930 se estende, aproximadamente, a partir do segundo ventilador 906 até uma segunda abertura de saída de duto de ventilador 932.

[037] Em uma realização, a segunda abertura de entrada de duto de ventilador 928 é angulada em relação ao eixo geométrico 928 por um ângulo 934, que é menor ou igual a noventa graus. Em outras realizações, a segunda abertura de entrada de duto de ventilador 928 é angulada em relação ao eixo geométrico 928 por um ângulo 934, que é maior que noventa graus. Em várias realizações, o eixo geométrico 908 é angulado em relação a uma corrente de ar que entra na segunda abertura de entrada de duto de ventilador 928 por um ângulo 936.

[038] Em operação, o conjunto de motor de turbina a gás 900 comprime as correntes de ar separadas 910 e 912 com o uso de ventiladores coaxiais montados no motor de turbina a gás 902. Cada corrente de ar 910 e 912 é canalizada através dos respectivos primeiro conjunto de duto de ventilador 914 e segundo conjunto de duto de ventilador 916. Especificamente, a corrente de ar 910 é canalizada entre a primeira abertura de entrada de duto de ventilador 920 e a primeira abertura de saída de duto de ventilador 924, e a corrente de ar 912 é canalizada entre a segunda abertura de entrada de duto de ventilador 928 e a segunda abertura de saída de duto de ventilador 932. Comprimir as correntes de ar separadas 910 e 912 permite aumentar um fluxo de ventilador para o conjunto de motor de turbina a gás 900 enquanto se mantem ou reduz uma relação de pressão de ventilador.

[039] A Figura 10 é uma vista em perspectiva de uma aeronave 1000. Na realização exemplificativa, a aeronave 1000 inclui uma fuselagem 1002 que inclui um nariz 1004, uma cauda 1006 e um corpo alongado e oco 1008 que se estendem pela mesma. A aeronave 1000 também inclui uma asa 1010 que se estende na direção oposta à fuselagem 1002 em uma direção lateral 1012. A asa 1010 inclui um bordo de ataque dianteiro 1014 em uma direção 1016 de movimento da aeronave 1000 durante voo normal e um bordo de fuga traseiro 1018 em uma borda oposta da asa 1010. A aeronave 1000 inclui adicionalmente pelo menos um motor 1020 configurado para acionar um membro de pá giratória 1022 ou ventilador para gerar impulso. O motor 1020 é acoplado a pelo menos um dentre a asa 1010 e a fuselagem 1002, por exemplo, em uma configuração de impulsão (não mostrada) próximo à cauda 1006.

[040] Será verificado que as realizações acima que tiverem sido descritas em detalhes particulares são meramente exemplificativas ou realizações possíveis, e que há muitas outras combinações, adições, ou alternativas que podem ser incluídas.

[041] A linguagem aproximada, conforme usada no presente documento em todo o relatório descritivo e das reivindicações, pode ser usada para modificar qualquer representação quantitativa que pode variar de modo permissível sem resultar em uma mudança na função básica a qual é relacionada. Assim sendo, um valor modificado por um ou termos, como "aproximadamente" ou "substancialmente", não se limita ao valor preciso especificado. Em pelo menos alguns casos, a linguagem de aproximação pode corresponder à precisão de um instrumento para medição do valor. No presente contexto e ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, as limitações de faixa podem ser combinadas e/ou alternadas; tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas contidas nas mesmas, a menos que o contexto ou a linguagem indiquem o contrário.

[042] As realizações acima descritas de um método e sistema para operar um conjunto de motor de turbina a gás que é formado em uma dentre uma pluralidade de diferentes configurações fornece meios confiáveis e rentáveis para aperfeiçoar uma relação de pressão de ventilador total do conjunto de motor de turbina a gás. Mais especificamente, os métodos e sistemas descritos no presente documento ajudam a canalizar uma corrente de ar para um primeiro ventilador de uma pluralidade de ventiladores acionados pelo conjunto de motor de turbina a gás, e uma outra corrente de ar separada para um segundo ventilador dentre a pluralidade de ventiladores. Adicionalmente, os métodos e sistemas acima descritos ajudam a fornecer um benefício de eficiência propulsiva para, por exemplo, uma aeronave sem o uso de equipamento de transmissão lateral, tal como, porém, sem limitação a engrenagens cônicas. Como resultado, o método e sistema descrito no presente documento ajuda a aperfeiçoar a operação de motor de turbina a gás de uma maneira confiável e rentável.

[043] Métodos e sistemas exemplificativos para operar motores de turbina a gás são descritos acima em detalhes. O aparelho ilustrado não se limita às realizações específicas descritas no presente documento, mas, em vez disso, componentes de cada uma podem ser utilizados independente e separadamente de outros componentes descritos no presente documento. Cada componente de sistema também pode ser usado em combinação com outros componentes de sistema.

[044] Esta descrição escrita usa os exemplos para descrever a revelação que incluem o melhor modo e também habilita a qualquer pessoa versada na técnica a praticar a revelação que inclui produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da revelação é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos se destinam a estar dentro do escopo das reivindicações caso possuam elementos estruturais que não os diferenciem da linguagem literal das reivindicações, ou caso os mesmos incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.

Lista de Componentes Reivindicações

Claims (25)

1. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás caracterizado pelo fato de que compreende: um motor de turbina a gás que compreende um conjunto de rotor que tem um eixo geométrico de rotação, e um ou mais eixos de potência configurados para girar em torno do eixo geométrico de rotação; um primeiro ventilador acoplado aos ditos um ou mais eixos de potência; um segundo ventilador acoplado aos ditos um ou mais eixos de potência de modo coaxial com o dito primeiro ventilador e o dito motor de turbina a gás, sendo que o dito segundo ventilador é deslocado de modo axial na dianteira do dito primeiro ventilador; um primeiro duto de ventilador que compreende uma primeira entrada de duto de ventilador, sendo que o dito primeiro duto de ventilador é configurado para direcionar uma primeira corrente de ar para o dito primeiro ventilador; um segundo duto de ventilador que compreende uma segunda abertura de entrada, sendo que o dito segundo duto de ventilador é configurado para direcionar uma segunda corrente de ar para o dito segundo ventilador, em que a segunda corrente de ar é separada da primeira corrente de ar; e um duto de escape configurado para direcionar uma corrente de gases de escape do dito motor de turbina a gás em uma direção do eixo geométrico de rotação.

2. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador e o dito segundo ventilador são ambos acoplados a um eixo de potência diferente dentre os um ou mais eixos de potência.

3. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito conjunto de motor de turbina a gás compreende uma primeira turbina de baixa pressão e uma segunda turbina de baixa pressão, sendo que o dito primeiro ventilador é acoplado à dita primeira turbina de baixa pressão através de um eixo de potência respectivo dentre os um ou mais eixos de potência, sendo que o dito segundo ventilador é acoplado à dita segunda turbina de baixa pressão através de um eixo de potência respectivo dentre os um ou mais eixos de potência.

4. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito conjunto de motor de turbina a gás compreende uma turbina de baixa pressão que compreende um estator giratório e um rotor giratório, em que o dito primeiro ventilador é acoplado à pelo menos um dentre o dito estator giratório e um rotor giratório através de um eixo de potência respectivo dentre os um ou mais eixos de potência, em que o dito segundo ventilador é acoplado ao outro dentre o estator giratório e um rotor giratório através de um eixo de potência respectivo dentre os um ou mais eixos de potência.

5. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador e o dito segundo ventilador estão em extremidades opostas do dito motor de turbina a gás.

6. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador e o dito segundo ventilador estão na dianteira do dito motor de turbina a gás.

7. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador e o dito segundo ventilador estão na traseira do dito motor de turbina a gás.

8. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro duto de ventilador compreende uma pluralidade de aberturas de entrada.

9. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador compreende um primeiro diâmetro e o dito segundo ventilador compreende um segundo diâmetro, sendo que o dito segundo diâmetro é diferente do dito primeiro diâmetro.

10. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre o dito primeiro duto de ventilador e o dito segundo duto de ventilador compreende uma porção de duto atravessada que tem um ou mais ressaltos configurados para canalizar o ar a partir de uma abertura de entrada respectiva para um ventilador respectivo.

11. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador compreende uma porção radialmente interna configurada para extrair trabalho a partir da corrente de gases de escape e uma porção radialmente externa configurada para comprimir uma corrente de ar.

12. CONJUNTO DE MOTOR de turbina a gás, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador compreende um envoltório mediai configurado para separar a dita porção radialmente interna e a dita porção radialmente externa.

13. MÉTODO PARA OPERAR UM MOTOR de turbina a gás caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer um motor de turbina a gás que compreende um conjunto de rotor que tem um eixo geométrico de rotação e um eixo de potência configurado para girar em tornodo eixo geométrico de rotação; acoplar um primeiro ventilador ao eixo de potência; acoplar um segundo ventilador ao eixo de potência de modo coaxial com o primeiro ventilador e o motor de turbina a gás, sendo que o segundo ventilador é deslocado de modo axial na dianteira do primeiro ventilador; posicionar um primeiro duto de ventilador para direcionar uma primeira corrente de ar para o primeiro ventilador, sendo que o primeiro duto de ventilador inclui uma ou mais primeiras aberturas de entrada; posicionar um segundo duto de ventilador para direcionar uma segunda corrente de ar para o segundo ventilador, sendo que o segundo duto de ventilador inclui uma ou mais segundas aberturas de entrada; e posicionar um duto de escape de motor configurado para direcionar uma corrente de gases de escape do motor de turbina a gás em uma direção do eixo geométrico de rotação.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente encaminhar o segundo duto de ventilador ao redor do primeiro duto de ventilador de modo que uma separação entre a primeira corrente de ar e a segunda corrente de ar seja mantida.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente descarregar uma corrente de escape de motor do conjunto de motor de turbina a gás de modo coaxial com o motor de turbina a gás.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente posicionar o primeiro ventilador e o segundo ventilador em extremidades opostas do motor de turbina a gás.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente posicionar o primeiro ventilador e o segundo ventilador na dianteira do motor de turbina a gás.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente posicionar o primeiro ventilador e o segundo ventilador na traseira do motor de turbina a gás.

19. AERONAVE alimentada por um ou mais motores turbofan de alto desvio, sendo que a dita aeronave é caracterizada pelo fato de que compreende: um núcleo do motor configurado para gerar uma corrente de gases de escape de alta pressão e alta temperatura; e uma turbina configurada para acionar uma pluralidade de ventiladores com o uso da corrente de gases de escape de núcleo do motor, em que a dita pluralidade de ventiladores é coaxial uns em relação aos outros, sendo que cada ventilador da pluralidade de ventiladores comprime uma corrente de ar separada.

20. MOTOR, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um primeiro duto de ventilador que compreende uma ou mais primeiras aberturas de entrada, sendo que o dito primeiro duto de ventilador é configurado para direcionar uma primeira corrente de ar para um primeiro ventilador da pluralidade de ventiladores; e um segundo duto de ventilador que compreende uma ou mais segundas aberturas de entrada, sendo que o dito segundo duto de ventilador é configurado para direcionar uma segunda corrente de ar para o dito segundo ventilador.

21. MOTOR, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um duto de escape de motor configurado para direcionar uma corrente de gases de escape do motor de turbina a gás em uma direção do eixo geométrico de rotação.

22. MOTOR, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que uma corrente de escape de motor abandona o conjunto de motor de turbina a gás de modo coaxial com o motor de turbina a gás.

23. MOTOR, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador e o dito segundo ventilador estão posicionados em extremidades opostas do dito motor de turbina a gás.

24. MOTOR, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador e o dito segundo ventilador estão posicionados na dianteira do dito motor de turbina a gás.

25. MOTOR, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro ventilador e o dito segundo ventilador estão posicionados na traseira do dito motor de turbina a gás.