CN103370522A - 壳组件 - Google Patents

Abstract

一种用于涡轮风扇发动机的组件包括：第一壳部件，其包括尾部；和可平移壳部件，其包括构造成容纳在该尾部内的前部。可平移壳部件构造成能够相对于第一壳部件在第一操作位置(其中，前部容纳在第一壳部件的尾部内)与第二操作位置(其中，前部的比在第一操作位置中小的部分容纳在尾部内)之间移动。可平移壳部件构造成与涡轮风扇发动机的核心壳合作以限定具有排出喷嘴的风扇管的部分，并且可平移壳部件构造成限定在排出喷嘴附近的流控制位置，该流控制位置与控制风扇管区域相关。

Description

壳组件

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年9月30日申请的美国临时专利申请No.61/388,346的优先权，该临时专利申请的公开通过引用而全部并入本文。

技术领域

本公开大致涉及涡轮风扇发动机，并且更具体地涉及用于提供在涡轮风扇发动机中的可变风扇喷嘴的壳(cowl)组件。

背景技术

典型地，涡轮风扇发动机包括风扇组件、封入环形核心壳的核心燃气涡轮发动机、和围绕核心燃气涡轮发动机的部分的风扇罩(nacelle)。风扇罩径向向外地与环形核心壳隔开，使得核心壳与风扇罩形成具有排放区域的风扇喷嘴管。

典型地，某些涡轮风扇发动机包括推力反向器组件。推力反向器组件包括第一固定壳和可相对于第一壳轴向平移的第二壳。当第二壳重新定位时，空气流从风扇喷嘴管通过推力反向器组件排放。

固定区域风扇喷嘴决定风扇操作参数。风扇喷嘴管的喷嘴区域典型地被选择以主要在巡航时保护风扇失速裕度(stall margin)并且优化风扇效率。如在本文中使用的，术语“巡航”在本文中使用以主要意指航空器行进的水平(level)部分(例如，在此飞行燃料效率为最高)。巡航典型地发生在飞行包线(flight envelope)的航空器上升阶段与航空器下降阶段之间，它通常是航空器飞行中的主要部分。

如在本文中公开的，可期望改变风扇喷嘴区域以允许在爬升的顶部的更高的推力，同时容许风扇更高效地操作并且在起飞、巡航和下降怠速功率(idle power)时更安静。因而，如在本文中公开的，本公开的技术效果提供改变风扇喷嘴区域以提供任务燃料燃烧、发动机推力、和航空器噪声中的改善的能力中的一个或更多个。

发明内容

本文中公开的示范实施例提供用于涡轮风扇发动机组件的壳组件，该涡轮风扇发动机组件包括核心燃气涡轮发动机、和外接核心燃气涡轮发动机的核心壳。

在一个方面中，用于涡轮风扇发动机的组件包括：第一壳部件，其包括尾部；和可平移壳部件，其包括构造成容纳在第一壳部件的尾部内的前部。可平移壳部件构造成可相对于第一壳部件在第一操作位置(其中，前部容纳在第一壳部件的尾部内)与第二操作位置(其中，前部的比在第一操作位置中小的部分容纳在尾部内)之间移动。可平移壳部件构造成与涡轮风扇发动机的核心壳合作以限定具有排出喷嘴的风扇管的至少部分，并且可平移壳部件构造成限定在排出喷嘴附近的流控制位置。流控制位置与控制风扇管区域(fan duct area)相关。

在另一个方面中，控制涡轮风扇发动机组件的风扇管区域的方法包括提供可平移壳部件，其与涡轮风扇发动机的核心壳合作以限定具有排出喷嘴的风扇管的至少部分，并且限定在排出喷嘴附近的流控制位置。流控制位置与控制风扇管区域相关。方法包括相对于第一壳部件在第一操作位置与第二操作位置之间移动可平移壳部件，以改变在流控制位置处的控制风扇管区域的幅度。

附图说明

图1是包括示范壳组件的示范航空器涡轮风扇发动机组件的示意图。

图2是示出在第一操作位置中的示范壳组件的局部剖面侧视图。

图3是示出在第二操作位置中的示范壳组件的局部剖面侧视图。

图4是示出在第三操作位置中的示范壳组件的局部剖面侧视图。

图5是示出在第三操作位置中的另一个示范壳组件的局部剖面侧视图。

具体实施方式

图1示出示范涡轮风扇发动机组件10。在示范实施例中，涡轮风扇发动机组件10包括核心燃气涡轮发动机20。在示范实施例中，涡轮风扇发动机组件10包括环形核心壳22，其延伸环绕核心燃气涡轮发动机20并且包括径向外表面15。在又一实施例中，涡轮风扇发动机组件10还包括入口30、第一出口29、和第二出口34。

在一个实施例中，风扇罩24围绕风扇组件16，并且与核心壳22径向向外隔开。罩24包括径向外表面23和径向内表面25。风扇管26大致限定于核心壳22的径向外表面15与罩24的径向内表面25之间。

在操作期间，空气流进入入口30，流动通过风扇组件16，并且向下游排放。空气流的第一部分被引导通过核心燃气涡轮发动机20、压缩、与燃料混合、并且点燃，以产生从核心燃气涡轮发动机20通过第二出口34排放的燃烧气体。在向前的推力操作中，空气流的第二部分28被引导向下游通过风扇管26，并且从风扇管26通过第一出口29(也称为风扇排出喷嘴)排放。在示范实施例中，如在下文更详细地说明的，罩24包括壳组件100。

参考图2-5，在示范实施例中，壳组件100包括限定罩24的部分的可平移壳部件102。在示范实施例中，可平移壳部件102可移动地联接至固定的第一壳组件104。图2示出示范实施例的局部剖面侧视图，其示出在第一操作位置中(即收起)的可平移壳部件102。图3是示范实施例的局部剖面侧视图，其示出在第二操作位置中(即部分平移)的可平移壳部件102。图4是示范实施例的局部剖面侧视图，其示出在第三操作位置中(即完全展开)的可平移壳部件102。图5描述另一个示范实施例，其中，可平移壳部件102在第三操作位置中(即完全展开)。

在示范实施例中，致动器组件110联接至可平移壳部件102，以相对于第一壳部件104在大致轴向方向上选择性地平移壳部件102。在示范实施例中，致动器组件110位于通过罩24限定的区域的部分内。在示范实施例中，致动器组件110可被电气地、气压地、或液压地供能，以在操作位置之间平移壳部件102。

示范实施例包括第一壳部件104，其包括尾部114；和可平移壳部件102，其包括可在大小方面设置成或构造成伸缩地容纳在第一壳部件104的尾部114内的前部112。可平移壳部件102可相对于第一壳部件104至少在第一操作位置(见图2)(其中，前部112的大致全部被容纳在尾部114内)与第二操作位置(见图3)(其中，前部112中的某些，但是小于在第一操作位置中的量，被容纳在尾部114内)之间可操作地移动。在示范实施例中，可平移壳部件102和第一壳部件104在大小方面设置成并且/或者构造成最小化在重叠部分处的罩24的外表面上的梯级。

可平移壳部件102在大小方面设置成并且/或者构造成与核心壳22合作以限定具有风扇排出喷嘴29的风扇管26的至少部分。此外，可平移壳部件102在大小方面设置成并且/或者构造成限定在风扇排出喷嘴29附近的流控制位置120，其中，流控制位置120与控制风扇管区域相关。例如，当可平移壳部件102在第一操作位置中时，控制风扇管区域由图2中的箭头A表示。当可平移壳部件102在第二操作位置中时，如图3所描述的，控制风扇管区域如通过箭头A与箭头B之间的间隙所描绘地增大。因而，可平移壳部件102相对于第一壳部件104在第一操作位置与第二操作位置之间的移动可起作用，以改变在流控制位置120处的控制风扇管区域的幅度。如图3中所描述的，流控制位置120大致保持在风扇喷嘴引出口处或附近，即使存在流控制区域中的变化并且存在风扇管的长度的相关增长(如通过距离D描述的)。因而，可平移壳部件102与核心壳22合作以提供可变风扇喷嘴，以提供改善的风扇效率。如图3中示出的，可利用密封部件158以当可平移壳在第二操作位置中时最小化空气泄漏。

在示范实施例中，风扇管26中的空气流处于低马赫数(即小于音速)，并且大致收敛至在风扇排出喷嘴29处或附近的控制流区域。尽管附图仅部分地示出可平移壳部件，但在示范实施例中，整个可平移壳移动以改变控制风扇管区域。

示例可平移壳部件102包括径向内面板132和径向外面板134，它们布置并且构造成限定它们之间的间隔138。在一个实施例中，可平移壳部件102提供推力反向操作。在示范实施例中，推力反向器部件140相对于在径向内面板132与径向外面板134之间的间隔138而放置，分别地以便被或者不被可平移壳部件102选择性地覆盖。因而，当可平移壳部件102被配置在第一或第二操作位置中时，推力反向器部件140被覆盖，并且可平移壳部件102的移动可利用以如上所述地改变风扇喷嘴管。当可平移壳部件102在第三操作位置中时，推力反向器部件不被覆盖。本领域技术人员将理解，在示范实施例中利用适当的流引导部件和密封件。

在示范实施例中，推力反向器部件140可为包括多个栅(cascade)旋转叶片142的固定栅结构。

在示范实施例中，在操作中，当可平移壳部件102在第一或第二操作位置中的任一个中时，风扇管26中的空气在向前的推力操作中大致引导出风扇排出喷嘴29外。在另一个实施例中，可平移壳部件102移动至第三操作位置中，由此推力反向器部件140不被覆盖并且空气流被引导通过旋转叶片142(也称为通风口(vent))，以提供反向推力。

在示范实施例中，当可平移壳部件102在第三操作位置中时，例如如在图4和图5中描述的，风扇管26被大致堵塞以减少或抑制通过风扇排出喷嘴29的空气流。代替地，空气流在反向推力操作中被引导通过推力反向器部件140。预想可利用常规的堵塞门设计。在其他示范实施例中，可利用混合设计，如在申请人的共同未决的非临时申请第_号(通过案卷号226122-2参考，该申请要求在2012年9月30日申请的临时申请No. 61/388,360的优先权，该临时申请的公开由此通过引用而全部并入)中说明的。

图4描述示范“非堵塞门”型推力反向器，其中，径向内面板132的部分150与核心壳22的径向外表面15合作以大致堵塞通过风扇管26并且离开风扇排出喷嘴29的空气流。图5描述示范“堵塞门型”推力反向器，其中径向内面板132的部分150包括门或可移动部件152，其可操作以移动至风扇管26内，并且与核心壳22的表面15合作以大致堵塞或抑制空气流通过风扇排出喷嘴29离开。

本文中公开的实施例包括用于与涡轮风扇发动机一起使用的示范壳组件100。示范组件100包括：第一壳部件104，其包括尾部114；和可平移壳部件102，其包括在大小方面设置成并且/或者构造成伸缩地容纳在第一壳部件104的尾部114内的前部112。在一个实施例中，可平移壳部件102能够可操作地相对于第一壳部件104至少在第一操作位置(其中，前部112的大致全部容纳在尾部114内)与第二操作位置(其中，前部112中的某些，但是小于全部，容纳在尾部114内)之间移动。在另一个实施例中，示范可平移壳部件102在大小方面设置成并且/或者构造成与涡轮风扇发动机20的核心壳22合作以限定具有风扇排出喷嘴29的风扇管26的至少部分。在又一个实施例中，示范可平移壳部件102在大小方面设置成并且/或者构造成限定在风扇排出喷嘴29附近的流控制位置120，其与控制风扇管区域相关。可平移壳部件102相对于第一壳部件104在第一操作位置与第二操作位置之间的移动起作用，以改变在流控制位置120处的控制风扇管区域的幅度。

在示范实施例中，可平移壳部件102还能够可操作地相对于第一壳部件104移动至第三操作位置中，其中，前部112配置成离开尾部114以提供其间的开口130。

在示范实施例中，可平移壳部件102包括径向内面板132和径向外面板134，它们布置并且构造成限定它们之间的间隔138。示范壳组件100包括推力反向器部件140，其相对于在径向内面板132与径向外面板134之间的间隔138而放置，分别地以便被或者不被可平移壳部件102选择性地覆盖。当可平移壳部件102被配置在第一或第二操作位置中时，推力反向器部件140被覆盖，并且当可平移壳部件102在第三操作位置中时，推力反向器部件140不被覆盖。

在示范实施例中，径向内面板132的部分150布置并且构造成使得当可平移壳部件102在第三操作位置中时，风扇管26在风扇排出喷嘴29的前方的位置处被大致堵塞。

在示范实施例中，径向内面板132的部分150包括至少一个可移动堵塞门152。

在示范实施例中，推力反向器部件140包括多个流引导通风口142。

示范实施例包括致动器组件110，其联接至可平移壳部件102，使得致动器组件110构造成并且布置成在第一、第二、和第三操作位置之间移动可平移壳部件102。

在某些实施例中，本文中公开的系统和方法可通过计算机辅助或者存储在计算机可读介质上。

本文中说明的实施例不限于用于实行本文中说明的任务的任何特定系统控制器或处理器。术语控制器或处理器，如在本文中说明的，意图指示任何机器，其能够实行对于实行本文中说明的任务所必要的推算或计算。术语控制器和处理器还意图指示任何机器，其能够接受结构化输入并且依照规定的规则处理输入以产生输出。如本领域技术人员将理解的，还应当注意到，如在本文中使用的短语“构造成”意思是控制器/处理器装备有用于实行本发明的实施例的任务的硬件和软件的结合。术语控制器/处理器，如在本文中使用的，表示中央处理单元、微处理器、微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路、和能够执行本文中说明的功能的任何其他电路或处理器。

本文中说明的实施例可包含一个或更多个计算机可读介质，包括非瞬时性计算机可读存储介质，其中，每个介质在其上包括或者可构造成在其上包括数据或用于处理数据的计算机可执行指令。计算机可执行指令包括数据结构、对象、程序、例行程序、或可通过处理系统存取的其他程序模块，例如与能够实行各种不同功能的通用计算机相关的模块、或与能够实行有限数量的功能的专用计算机相关的模块。本公开的方面在被构造成执行本文中说明的指令时，将通用计算机变为专用计算设备。计算机可执行指令使处理系统实行特定的功能或功能组，并且是用于实现本文中公开的方法的步骤的程序代码装置的示例。而且，可执行指令的特定顺序提供可用于实现此种步骤的相应的动作的示例。计算机可读介质的示例包括随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、可编程只读存储器(“PROM”)、可擦可编程只读存储器(“EPROM”)、电可擦可编程只读存储器(“EEPROM”)，光盘只读存储器(“CD-ROM”)、或能够提供可通过处理系统存取的数据或可执行指令的任何其他设备或构件。

例如在本文中说明的计算机或计算设备具有一个或更多个处理器或处理单元、系统存储器、和某些形式的计算机可读介质。作为示例而非限定，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于信息(例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。通信介质典型地包含在调制数据信号(例如载波或其他传输机制)中的计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其他数据，并且包括任何信息发送介质。上述内容中的任何的结合也可包含在计算机可读介质的范围内。

本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式、并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何设备或系统并且实行任何合并的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括由本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims (22)

1. 一种用于涡轮风扇发动机的组件，包括：

第一壳部件，其包括尾部；

可平移壳部件，其包括构造成容纳在所述第一壳部件的尾部内的前部，

其中，所述可平移壳部件构造成能够相对于所述第一壳部件在第一操作位置与第二操作位置之间移动，在所述第一操作位置中，所述前部容纳在所述第一壳部件的尾部内，在所述第二操作位置中，所述前部的比在所述第一操作位置中小的部分容纳在所述尾部内；并且

其中，所述可平移壳部件构造成与所述涡轮风扇发动机的核心壳合作以限定具有排出喷嘴的风扇管的至少部分，并且所述可平移壳部件构造成限定在所述排出喷嘴附近的流控制位置，其中，所述流控制位置与控制风扇管区域相关。

2. 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述可平移壳部件相对于所述第一壳部件在所述第一操作位置与所述第二操作位置之间的移动起作用，以改变在所述流控制位置处的所述控制风扇管区域的幅度。

3. 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述可平移壳部件的前部构造成伸缩地容纳在所述第一壳部件的尾部内。

4. 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述可平移壳部件还构造成能够相对于所述第一壳部件移动至第三操作位置中，在所述第三操作位置中，所述前部配置成离开所述尾部以提供在所述前部与所述尾部之间的开口。

5. 根据权利要求4所述的组件，其特征在于，

所述可平移壳部件包括在它们之间限定间隔的径向内面板和径向外面板，并且

推力反向器部件相对于在所述径向内面板与径向外面板之间的所述间隔而放置，以便被或者不被所述可平移壳部件选择性地覆盖，其中，当所述可平移壳部件配置在所述第一或第二操作位置中时，所述推力反向器部件被覆盖，并且当所述可平移壳部件在所述第三操作位置中时，所述推力反向器部件不被覆盖。

6. 根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述径向内面板的部分构造成使得当所述可平移壳部件在所述第三操作位置中时，所述风扇管在所述风扇喷嘴的前方的位置处被大致堵塞。

7. 根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述径向内面板的部分包括至少一个可移动堵塞门。

8. 根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述推力反向器部件包括多个流引导通风口。

9. 根据权利要求4所述的组件，其特征在于，还包括：

致动器组件，其联接至所述可平移壳部件，并且所述致动器组件构造成在所述第一、第二、和第三操作位置之间移动所述可平移壳部件。

10. 根据权利要求9所述的组件，其特征在于，所述可平移壳部件包括布置成在它们之间限定间隔的径向内面板和径向外面板，并且所述组件还包括：

推力反向器部件，其相对于在所述径向内面板与径向外面板之间的所述间隔而放置，以便被或者不被所述可平移壳部件选择性地覆盖，其中，当所述可平移壳部件配置在所述第一或第二操作位置中时，所述推力反向器部件被覆盖，并且当所述可平移壳部件在所述第三操作位置中时，所述推力反向器部件不被覆盖。

11. 根据权利要求10所述的组件，其特征在于，所述径向内面板的部分构造成使得当所述可平移壳部件在所述第三操作位置中时，所述风扇管在所述风扇喷嘴的前方的位置处被大致堵塞。

12. 根据权利要求11所述的组件，其特征在于，所述径向内面板的部分包括至少一个可移动堵塞门。

13. 根据权利要求10所述的组件，其特征在于，所述推力反向器部件包括多个流引导通风口。

14. 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，还包括密封部件，其配置在所述可平移壳部件与所述第一壳部件之间。

15. 一种控制涡轮风扇发动机组件的风扇管区域的方法，所述方法包括：

提供可平移壳部件，其与所述涡轮风扇发动机的核心壳合作以限定具有排出喷嘴的风扇管的至少部分，并且限定在所述排出喷嘴附近的流控制位置，其中，所述流控制位置与控制风扇管区域相关；

相对于第一壳部件在第一操作位置与第二操作位置之间移动所述可平移壳部件，以改变在所述流控制位置处的所述控制风扇管区域的幅度。

16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括将所述可平移壳部件的前部伸缩地容纳在所述第一壳部件的尾部内。

17. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括将所述可平移壳部件相对于所述第一壳部件移动至第三操作位置中，在所述第三操作位置中，所述前部配置成离开所述尾部以提供在所述前部与所述尾部之间的开口。

18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述可平移壳部件包括在它们之间限定间隔的径向内面板和径向外面板，并且所述方法还包括：

使推力反向器部件相对于在所述径向内面板与径向外面板之间的所述间隔而放置，以便被或者不被所述可平移壳部件选择性地覆盖，其中，当所述可平移壳部件配置在所述第一或第二操作位置中时，所述推力反向器部件被覆盖，并且当所述可平移壳部件在所述第三操作位置中时，所述推力反向器部件不被覆盖。

19. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述径向内面板的部分构造成使得当所述可平移壳部件在所述第三操作位置中时，所述风扇管在所述风扇喷嘴的前方的位置处被大致堵塞。

20. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述径向内面板的部分包括至少一个可移动堵塞门。

21. 根据权利要求18所述的组件，其特征在于，所述推力反向器部件包括多个流引导通风口。

22. 一种非瞬时性计算机可读介质，其存储程序指令以控制计算机来实现控制涡轮风扇发动机组件的风扇管区域的方法，所述涡轮风扇发动机组件包括可平移壳部件，其与所述涡轮风扇发动机的核心壳合作，从而限定具有排出喷嘴的风扇管的至少部分，并且限定在所述排出喷嘴附近的流控制位置，其中，所述流控制位置与控制风扇管区域相关，所述方法包括：

相对于第一壳部件在第一操作位置与第二操作位置之间移动所述可平移壳部件，以改变在所述流控制位置处的所述控制风扇管区域的幅度。

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