CN104781143A - 由带有反转的风扇的涡轮喷气发动机推进的飞机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由带有反转的风扇的涡轮喷气发动机(10)推进的飞机，所述涡轮喷气发动机纳入在所述飞机的机身(2)后面，并与所述飞机的机身对齐，所述涡轮喷气发动机包括两个气体发生器(12a、12b)和不同的空气吸入口(18a、18b)，其中，所述气体发生器馈送给具有两个反转的涡轮转子(14a、14b)的工作涡轮机(14)，以驱动布置在气体发生器下游的两个风扇(20a、20b)，而空气吸入口用于馈送各气体发生器，所述空气吸入口连接到所述飞机的机身，以便将形成在所述飞机的机身周围的边界层的至少一部分吸入。

Description

由带有反转的风扇的涡轮喷气发动机推进的飞机
技术领域
本发明涉及航空器的一般领域，具体来说，涉及民航飞机的领域，该航空器是由部分地纳入航空器机身内的旁路涡轮喷气发动机推进的。
背景技术
民航飞机一般地配装有安装在机翼下方或机身上的后部位置内的涡轮喷气发动机，而涡轮喷气发动机通过塔架(pylon)固定到机翼或机身。
因为预计在未来的岁月里燃油的成本上涨，所以，发动机制造商正在寻求降低民航飞机的油耗。降低油耗可想到的方法之一是，将发动机至少部分地嵌入到飞机机身内，以消除塔架和发动机的整流罩，由此，减小推进单元的重量并减小其阻力。由此也减小了来自飞机的噪音危害。
此外，在飞行中，边界层形成在飞机机身的周围，并产生空气动力学上的阻力。在过去，尽管人们习惯于认为发动机不应吸入该边界层，以避免风扇中的较高水平的畸变以及发动机的轴中的较高水平的振动，但现在人们认为将该边界层的一部分取入发动机内，便能够减小飞机的空气动力学上的阻力，并能够减小空气被允许进入发动机的速度，由此，实现推进效率的显著提高。
因而，专利文献WO 2010/049610描述了一种飞机架构，该飞机架构具有带有部分地嵌入到飞机机身内的发动机机舱的发动机，以便将一部分的边界层取入。
发明内容
本发明的目的在于提出另一种航空器架构，通过吸入边界层来限制空气动力学上的阻力，从而能减小噪音危害和航空器的燃油消耗。
通过由带有反转的风扇的涡轮喷气发动机推进的飞机来实现上述目的，涡轮喷气发动机纳入在飞机的机身后面，并与飞机的机身对齐，涡轮喷气发动机包括两个气体发生器和不同的空气吸入口，气体发生器馈送给具有两个反转的涡轮转子的工作涡轮机，以驱动布置在气体发生器下游的两个风扇，而空气吸入口用于馈送各气体发生器，所述空气吸入口连接到飞机的机身，以便将形成在飞机的机身周围的边界层的一部分吸入。
本发明的飞机涡轮喷气发动机纳入在机身的后部，并与机身对齐，且不必求助于塔架。其结果是，减小了由涡轮喷气发动机引起的空气动力学上的阻力。此外，涡轮喷气发动机通过空气吸入口将形成在飞机的机身周围的边界层的一部分吸入，剩余部分的边界层则由风扇吸入。由于边界层的速度较低，因此，通过发动机的气体流的进入速度和喷出速度也较低。这带来较高的推进效率和较低水平的噪声危害。
此外，工作涡轮机由两个气体发生器馈送。因此，如果其中一个气体发生器失效，则另一个气体发生器可继续执行该功能。同样地，由于风扇串联地布置，因此，如果其中一个失效，则另一个风扇可接替继续工作。
较佳地，风扇具有与飞机的机身的最大直径基本上相同的外径，由此，能够获得较高的旁通比，以使推进效率更佳。此外，飞机的机身趋于掩罩通向风扇的空气吸入口，由此，保护风扇以避免异物吸入并且限制风扇发出的噪音。
另外较佳地是，气体发生器布置在一次流动通道内，这些一次流动通道形成V形。因而，如果其中一个气体发生器的圆盘爆裂，则不会有碎片冲击另一个气体发生器和风扇。
各一次流动通道可相对于飞机的机身的纵向轴线呈80°至120°的角度。工作涡轮机和风扇有利地定心在飞机的机身的纵向轴线上。
另外较佳地是，可通过紧固到飞机的垂直尾翼上的引擎机舱，使风扇成流线型。
附图说明
从以下参照附图所作的描述中会显现出本发明其它的特征和优点，附图示出了没有限制特征的实施例。在附图中：
图1是本发明的民航飞机的示意立体图；以及
图2示出了沿II-II线剖切的纵向截面中的图1的飞机的涡轮喷气发动机。
具体实施方式
本发明涉及任何航空器，不管是民航飞机还是军用飞机，例如，本发明涉及靶机(drone)和图1所示类型的民航飞机。
图1示出了本发明的民航飞机1。该飞机具有涡轮喷气发动机10，该涡轮喷气发动机10纳入在飞机的机身2后部处，并与飞机的机身2对齐。
如图2更清晰地所示，涡轮喷气发动机10定心在飞机的机身2的纵向轴线X-X上。从气体流动方向的上游到下游，涡轮喷气发动机特别地包括两个不同的气体发生器12a和12b，它们并联地布置并馈送单一的工作涡轮机14。
在公知的方式中，每个气体发生器12a、12b包括低压压缩机、高压压缩机、燃烧室、低压涡轮机和高压涡轮机(图中未示出)。
此外，每个气体发生器12a、12b容纳在相应的一次流动通道16a、16b中。在上述一次流动通道16a及16b之间，这两个一次流动通道较佳地形成V形，该V形沿上游方向打开，而会聚在纵向轴线X-X上。
同样较佳地是，每个容纳气体发生器的一次流动通道16a和16b，相对于飞机的机身的纵向轴线成80°至120°的角度。
混合器(图中未示出)定位在两个一次流动通道16a和16b会聚的区域内。该混合器的功能是将来自两个气体发生器的气体流混合，以形成馈送给工作涡轮机14的单一均匀的气体流。
还设置有用于馈送给各气体发生器的不同的空气入口18a和18b。这些空气入口连接到飞机的机身2，以吸入围绕飞机的机身形成的边界层的至少一部分。更精确地说，空气入口的内壁直接纳入在飞机的机身内。
由两个气体发生器馈送的工作涡轮机14具有两个反转的涡轮机转子14a和14b，用于驱动两个风扇20a和20b的反向转动，这两个风扇20a和20b位于涡轮喷气发动机的后面，并且串联地布置在二次流动通道22内。这些涡轮机转子是同轴的，并且定心在纵向轴线X-X上。工作涡轮机14容纳在位于机身内的结构(图中未示出)内，机身也对定心在纵向轴线X-X上的环形中心体24进行支承。
通过直接紧固到飞机的垂直尾翼上的引擎机舱(nacelle)26，使两个风扇20a和20b成流线型。这些风扇具有与飞机的机身2的最大直径E基本对应的外径D。
因此，风扇的后部位置和它们较大的外径能够通过尚未吸入气体发生器内的边界层的那部分使得风扇馈送有空气。
其结果是，由于边界层的流速相对较小，因此，风扇的转速也维持在相对低的速度，由此，能够提高涡轮喷气发动机的效率，且能够减小发动机发出的噪声。
此外，由于边界层(被气体发生器以及被涡轮喷气发动机的风扇)抽吸，且由于飞机的前部区域较小(涡轮喷气发动机隐藏在飞机的机身后面)，因此，减小了飞机的空气动力学上的阻力。
应该看到，与涡轮喷气发动机相关的设备(图中未示出)可围绕具有可用空间的气体发生器布置。
还应该看到，涡轮喷气发动机失效的主要问题能够得以避免。尤其是，如果一个气体发生器失效，则另一个气体发生器可继续向工作涡轮喷气发动机馈送，以便产生必要的推力。同样地，如果气体发生器的圆盘爆裂，则气体发生器的V形结构能够避免碎片冲击其它的气体发生器，或冲击其中一个风扇。

Claims (6)

1.一种由带有反转的风扇的涡轮喷气发动机(10)推进的飞机(1)，所述涡轮喷气发动机纳入在所述飞机的机身(2)后面，并与所述飞机的机身对齐，所述涡轮喷气发动机包括两个气体发生器(12a、12b)和不同的空气吸入口(18a、18b)，其中，所述气体发生器馈送给具有两个反转的涡轮转子(14a、14b)的工作涡轮机(14)，以驱动布置在气体发生器下游的两个风扇(20a、20b)，而空气吸入口用于馈送各气体发生器，所述空气吸入口连接到所述飞机的机身，以便将形成在所述飞机的机身周围的边界层的至少一部分吸入。
2.如权利要求1所述的飞机，其特征在于，所述风扇具有与所述飞机的机身的最大直径(E)基本上相同的外径(D)。
3.如权利要求1或2所述的飞机，其特征在于，所述气体发生器布置在一次流动通道(16a、16b)内，所述一次流动通道(16a、16b)形成V形。
4.如权利要求3所述的飞机，其特征在于，各所述一次流动通道相对于所述飞机的机身的纵向轴线(X-X)呈80°至120°的角度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的飞机，其特征在于，所述工作涡轮机和所述风扇定心在所述飞机的机身的纵向轴线(X-X)上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的飞机，其特征在于，通过紧固到飞机的垂直尾翼(4)上的引擎机舱(26)，使所述风扇成流线型。
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