CN107416188B - 用于飞机的电动推进发动机 - Google Patents

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CN107416188B CN201710232781.0A CN201710232781A CN107416188B CN 107416188 B CN107416188 B CN 107416188B CN 201710232781 A CN201710232781 A CN 201710232781A CN 107416188 B CN107416188 B CN 107416188B
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Abstract

一种用于飞机(10)的推进系统(100)包括构造成在飞机(10)的后端处安装到飞机(10)上的电动推进发动机。电动推进发动机包括可围绕电动推进发动机的中心轴线(302)旋转的风扇(304)。风扇(304)包括以机械的方式联接到功率齿轮箱(336)上的风扇轴(330)。电动推进发动机还包括电动马达(334)，其具有传动轴，其中电动马达(334)通过传动轴(332)联接到功率齿轮箱(336)上。电动马达(334)通过功率齿轮箱(336)使风扇(304)旋转。传动轴包括用于适应电动马达(334)和功率齿轮箱(336)的未对齐的柔性元件。

Description

用于飞机的电动推进发动机
技术领域
本主题大体涉及包括电动推进发动机的飞机推进系统。
背景技术
传统的商业飞机大体包括机身、一对机翼和提供推力的推进系统。推进系统典型地包括至少两个飞机发动机，诸如涡轮风扇喷气发动机。各个涡轮风扇喷气发动机安装到飞机的相应的一个机翼上，诸如在机翼下方的悬浮位置，与机翼和机身分开。这种构造允许涡轮风扇喷气发动机与不受机翼和/或机身的影响的单独的自由流空气流相互作用。这个构造可降低进入各个相应的涡轮风扇喷气发动机的入口的空气内的湍流量，这对飞机的净推力有积极作用。
但是，包括涡轮风扇喷气发动机的飞机上的阻力也对飞机的净推力有影响。飞机上的总阻力量(包括外皮摩擦、外形和引起的阻力)大体与接近飞机的空气的自由流速度和飞机下游的尾流的速度之间的差(由于飞机上的阻力而产生)成比例。
已经提出了用以对抗阻力效应和/或改进涡轮风扇喷气发动机的效率的系统。例如，某些推进系统结合边界层吸入系统，以使例如在机身和/或机翼上形成边界层的一部分移动较慢的空气在涡轮风扇喷气发动机的风扇区段的上游发送到涡轮风扇喷气发动机中。虽然这个构造可通过重新激励飞机下游的边界层空气流来减小阻力，但进入涡轮风扇喷气发动机的、来自边界层的移动较慢的空气流大体具有不均匀或扭曲的速度分布。因此，这样的涡轮风扇喷气发动机可经历效率损失，从而最大程度地减小或消除飞机上的阻力减少所产生的任何好处。
因此，一种包括用于减少飞机上的阻力量的一个或多个构件的推进系统将是有用的。更具体地，一种包括用于减少飞机上的阻力量的一个或多个构件，而不导致飞机发动机的效率有任何实质性降低的推进系统将是特别有益的。
发明内容
将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为明显的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。
在本公开的一个示例性实施例中，提供一种用于飞机的推进系统，飞机具有结构部件。推进系统包括构造成安装到飞机上的电动推进发动机。电动推进发动机限定中心轴线，并且包括风扇，风扇可围绕电动推进发动机的中心轴线旋转且包括风扇轴。电动推进发动机另外包括通过风扇轴以机械的方式联接到风扇上的功率齿轮箱，以及具有传动轴的电动马达。电动马达通过传动轴联接到功率齿轮箱上，电动马达构造成通过功率齿轮箱使风扇旋转。传动轴包括用于适应电动马达和功率齿轮箱的未对齐的柔性元件。
在本公开的另一个示例性实施例中，提供一种用于安装到飞机上的边界层吸入风扇，飞机具有后端和结构部件。边界层吸入风扇包括风扇，风扇可围绕边界层吸入风扇的中心轴线旋转，并且包括风扇轴。边界层吸入风扇另外包括通过风扇轴以机械的方式联接到风扇上的功率齿轮箱，以及包括传动轴的电动马达。电动马达通过传动轴联接到功率齿轮箱上，电动马达构造成通过功率齿轮箱使风扇旋转。传动轴包括用于适应电动马达和功率齿轮箱之间的未对齐的柔性元件。
技术方案1. 一种用于飞机的推进系统，所述飞机具有结构部件，所述推进系统包括：
构造成安装到所述飞机上的电动推进发动机，所述电动推进发动机限定中心轴线，并且包括：
风扇，其可围绕所述电动推进发动机的中心轴线旋转，并且包括风扇轴；
通过所述风扇轴以机械的方式联接到所述风扇上的功率齿轮箱；
电动马达，其包括传动轴，所述电动马达通过所述传动轴联接到所述功率齿轮箱上，所述电动马达构造成通过所述功率齿轮箱使所述风扇旋转，所述传动轴包括用于适应所述电动马达和功率齿轮箱的未对齐的柔性元件。
技术方案2.根据技术方案1所述的推进系统，其特征在于，所述柔性元件包括波纹部。
技术方案3.根据技术方案1所述的推进系统，其特征在于，所述柔性元件包括成对的波纹部。
技术方案4.根据技术方案1所述的推进系统，其特征在于，所述柔性元件包括扭力减振器。
技术方案5.根据技术方案4所述的推进系统，其特征在于，所述扭力减振器包括接收在花键联接件内的花键轴，以及其中，所述扭力减振器进一步包括定位在所述花键轴和花键联接件之间的减振材料。
技术方案6.根据技术方案5所述的推进系统，其特征在于，所述减振材料包括弹性材料。
技术方案7.根据技术方案5所述的推进系统，其特征在于，所述传动轴的柔性元件的花键轴包括前部节段和后部节段，其中，所述前部节段和所述后部节段各自包括花键部分，以及其中，所述前部节段和所述后部节段的花键部分至少部分地接收在所述花键联接件内。
技术方案8.根据技术方案1所述的推进系统，其特征在于，所述电动推进发动机构造成边界层吸入风扇。
技术方案9. 根据技术方案1所述的推进系统，其特征在于，所述电动推进发动机构造成沿着所述飞机的中线安装到所述飞机上。
技术方案10. 根据技术方案1所述的推进系统，其特征在于，所述推进系统进一步包括：
用于安装所述电动马达或所述功率齿轮箱中的至少一个的附连组件，其中，所述附连组件包括用于适应所述电动马达或所述功率齿轮箱的振动的扭力减振器。
技术方案11. 根据技术方案10所述的推进系统，其特征在于，所述电动推进发动机进一步包括风扇框架，以及其中，所述附连组件构造成将所述电动马达安装到所述风扇框架或所述飞机的结构部件中的至少一个上。
技术方案12. 根据技术方案11所述的推进系统，其特征在于，所述电动推进发动机限定轴向方向、径向方向和周向方向，以及其中，所述附连组件的扭力减振器沿着所述电动推进发动机的轴向方向、径向方向和周向方向中的各个提供减振。
技术方案13. 一种用于安装到飞机上的边界层吸入风扇，所述飞机具有后端和结构部件，所述边界层吸入风扇包括：
风扇，其可围绕所述边界层吸入风扇的中心轴线旋转，并且包括风扇轴；
通过所述风扇轴以机械的方式联接到所述风扇上的功率齿轮箱；
电动马达，其包括传动轴，所述电动马达通过所述传动轴联接到所述功率齿轮箱上，所述电动马达构造成通过所述功率齿轮箱使所述风扇旋转，所述传动轴包括用于适应所述电动马达和所述功率齿轮箱之间的未对齐的柔性元件。
技术方案14. 根据技术方案13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述柔性元件包括波纹部。
技术方案15. 根据技术方案13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述柔性元件包括成对的波纹部。
技术方案16. 根据技术方案13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述柔性元件包括扭力减振器。
技术方案17. 根据技术方案16所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述扭力减振器包括接收在花键联接件内的花键轴，以及其中，所述扭力减振器进一步包括定位在所述花键轴和花键联接件之间的减振材料。
技术方案18. 根据技术方案17所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述减振材料包括弹性材料。
技术方案19. 根据技术方案13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述边界层吸入风扇构造成安装在所述飞机的后端处。
技术方案20. 根据技术方案13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述边界层吸入风扇构造成沿着所述飞机的中线安装。
技术方案21. 一种用于飞机(10)的推进系统(100)，所述飞机(10)具有结构部件，所述推进系统(100)包括：
构造成安装到所述飞机(10)上的电动推进发动机，所述电动推进发动机限定中心轴线(302)，并且包括：
风扇(304)，其可围绕所述电动推进发动机的中心轴线(302)旋转，并且包括风扇轴(330)；
通过所述风扇轴(330)以机械的方式联接到所述风扇(304)上的功率齿轮箱(336)；
电动马达(334)，其包括传动轴(332)，所述电动马达(334)通过所述传动轴(332)联接到所述功率齿轮箱(336)上，所述电动马达(334)构造成通过所述功率齿轮箱(336)使所述风扇(304)旋转，所述传动轴(332)包括用于适应所述电动马达(334)和功率齿轮箱(336)的未对齐的柔性元件。
技术方案22. 根据技术方案21所述的推进系统(100)，其特征在于，所述柔性元件包括波纹部(376)。
技术方案23. 根据技术方案21所述的推进系统(100)，其特征在于，所述柔性元件包括成对的波纹部(376)。
技术方案24. 根据技术方案21所述的推进系统(100)，其特征在于，所述柔性元件包括扭力减振器。
技术方案25. 根据技术方案24所述的推进系统(100)，其特征在于，所述扭力减振器包括接收在花键联接件(378)内的花键轴，以及其中，所述扭力减振器进一步包括定位在所述花键轴和所述花键联接件(378)之间的减振材料(380)。
技术方案26. 根据技术方案25所述的推进系统(100)，其特征在于，所述减振材料(380)包括弹性材料。
技术方案27. 根据技术方案25所述的推进系统(100)，其特征在于，所述传动轴的柔性元件的花键轴包括前部节段(382)和后部节段(384)，其中，所述前部节段(382)和所述后部节段(384)各自包括花键部分，以及其中，所述前部节段和所述后部节段的花键部分至少部分地接收在所述花键联接件(378)内。
技术方案28. 根据技术方案21所述的推进系统(100)，其特征在于，所述电动推进发动机构造成边界层吸入风扇(300)。
技术方案29. 根据技术方案21所述的推进系统(100)，其特征在于，所述电动推进发动机构造成沿着所述飞机(10)的中线(15)安装到所述飞机(10)上。
技术方案30. 根据技术方案21所述的推进系统(100)，其特征在于，所述推进系统(100)进一步包括：
用于安装所述电动马达(334)或所述功率齿轮箱(336)中的至少一个的附连组件，其中，所述附连组件包括用于适应所述电动马达(334)或所述功率齿轮箱(336)的振动的扭力减振器。
技术方案31. 根据技术方案30所述的推进系统(100)，其特征在于，所述电动推进发动机进一步包括风扇框架(308)，以及其中，所述附连组件构造成将所述电动马达(334)安装到所述风扇框架(308)或所述飞机(10)的结构部件中的至少一个上。
技术方案32. 根据技术方案31所述的推进系统(100)，其特征在于，所述电动推进发动机限定轴向方向(A2)、径向方向(R2)和周向方向(C2)，以及其中，所述附连组件的扭力减振器沿着所述电动推进发动机的轴向方向(A2)、径向方向(R2)和周向方向(C2)中的各个提供减振。
技术方案33. 一种用于安装到飞机(10)上的边界层吸入风扇(304)，所述飞机(1)具有后端和结构部件，所述边界层吸入风扇(304)包括：
风扇(304)，其可围绕所述边界层吸入风扇(304)的中心轴线(302)旋转，并且包括风扇轴(330)；
通过所述风扇轴(330)以机械的方式联接到所述风扇(304)上的功率齿轮箱(336)；
电动马达(334)，其包括传动轴(332)，所述电动马达(334)通过所述传动轴(332)联接到所述功率齿轮箱(336)上，所述电动马达(334)构造成通过所述功率齿轮箱(336)使所述风扇(304)旋转，所述传动轴(332)包括用于适应所述电动马达(334)和所述功率齿轮箱(336)之间的未对齐的柔性元件。
技术方案34. 根据技术方案33所述的边界层吸入风扇(304)，其特征在于，所述柔性元件包括波纹部。
技术方案35. 根据技术方案33所述的边界层吸入风扇(304)，其特征在于，所述柔性元件包括成对的波纹部。
参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图结合在此说明书中且构成其一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用来阐明本发明的原理。
附图说明
在说明书中对本领域普通技术人员阐述本发明的完整和能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书参照了附图，其中：
图1是根据本公开的多种示例性实施例的飞机的俯视图。
图2是图1的示例性飞机的左舷视图。
图3是安装到图1的示例性飞机上的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。
图4是根据本公开的示例性实施例的后部发动机的示意性横截面图。
图5是根据本公开的示例性实施例的可结合在图4的示例性后部发动机中的附连组件的特写示意性横截面图。
图6是沿着图5中的线6-6得到的图5的示例性附连组件的横截面图。
图7是根据本公开的另一个示例性实施例的可结合在图4的示例性后部发动机中的附连组件的特写示意性横截面图。
图8是根据本公开的再一个示例性实施例的附连组件以及根据本公开的示例性实施例的传动轴的特写示意性横截面图，它们各自可结合在图4的示例性后部发动机中。
图9是根据本公开的另一个示例性实施例的可结合在图4的示例性后部发动机中的传动轴的特写示意性横截面图。
图10是沿着图9中的线10-10得到的图9的示例性传动轴的一部分的示意性横截面图。
部件列表
10飞机
12机身
14纵向中心线
15中线
16鼻部区段
18尾部区段
20机翼
22左舷
24右舷
26前缘副翼
28后缘副翼
30竖向稳定器
32方向舵副翼
34水平稳定器
36升降舵副翼
38机身的外表面
100推进系统
102喷气发动机
104喷气发动机
106BLI风扇
108发电机
110能量存储装置
200涡轮风扇喷气发动机
201纵向或轴向中心线
202风扇区段
204核心涡轮发动机
206外壳
208入口
210低压压缩机
212高压压缩机
214燃烧区段
216高压涡轮
218低压涡轮
220喷气排气区段
222高压轴/轴杆
224低压轴/轴杆
226风扇
228叶片
230盘
232促动部件
234功率齿轮箱
236机舱
238风扇壳或机舱
240出口导叶
242下游区段
244旁通空气流道
246空气
248入口
250第一部分空气
252第二部分空气
254燃烧气体
256定子导叶
258涡轮转子叶片
260定子导叶
262涡轮转子叶片
264风扇喷嘴排气区段
300BLI风扇
302中心线轴线
304风扇
306机舱
308结构支承系统
310支柱
312前部支承部件
314外部机舱
316后部支承部件
318尾锥
320舱壁
322空气流道
324内壳
326喷嘴
328风扇叶片
330风扇轴
332传动轴
334电动马达
335柔性元件
336齿轮箱
338第一附连组件
340第二附连组件
342第一附连部件
344第二附连部件
346附连接口
348减振材料
350第一附连部件的齿部
352第二附连部件的齿部
354前部唇缘
356后部唇缘
358弹簧部件
360延伸部件
362风扇框架上的支架
364电动马达上的支架
366太阳齿轮
368环形齿轮
370行星齿轮
372第二附连组件的附连部件
374波纹部
376传动轴上的波纹部
378花键联接件
380减振材料
382前部节段
384后部节段
386：382的花键轴区段
388：384的花键轴区段
390：386的齿部
392：378的齿部。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，在附图中示出实施例的一个或多个示例。详细描述使用数字和字母标号来指示图中的特征。在图和描述中使用相同或相似标号来指示本发明的相同或相似部件。
如本文使用，用语“第一”、“第二”和“第三”可互换地用来区分一个构件与另一个构件，而不意于表示单独的构件的位置或重要性。用语“前”和“后”指的是基于实际或预计行驶方向的构件的相对位置。例如，“前”可指示基于飞机的预计行驶方向的飞机的前面，而“后”则可指示基于飞机的预计行驶方向的飞机的后面。
本公开提供一种后部发动机，它包括电动马达、功率齿轮箱和风扇。本公开的发明人已经发现，可能必要的是，安装电动马达和/或功率齿轮箱，以便适应振动和发明人已经发现在后部发动机的运行期间可作用于这样的构件的其它力。另外，本公开的发明人已经发现可能必要的是，在连接电动马达和功率齿轮箱的传动轴中包括柔性元件，以适应发明人已经发现可在后部发动机的运行期间形成的这些构件的潜在未对齐。
现在参照附图，其中相同标号在图中指示相同元件，图1提供可结合本发明的多种实施例的示例性飞机10的俯视图。图2提供图1中示出的飞机10的左舷视图。如图1和2中共同显示的那样，飞机10限定延伸通过其中的纵向中心线14、竖向方向V、侧向方向L、前端16和后端18。此外，飞机10限定中线15，中线15在飞机10的前端16和后端18之间延伸。如本文使用，“中线”指的是沿着飞机10的长度延伸的中点线，不考虑飞机10的附属物(诸如下面论述的机翼20和稳定器)。
此外，飞机10包括机身12和一对机翼20，机身12从飞机10的前端16沿纵向朝飞机10的后端18延伸。如本文使用，用语“机身”大体包括飞机10的所有本体，诸如飞机10的尾翼。这样的机翼20中的第一机翼相对于纵向中心线14从机身12的左舷22沿侧向向外延伸，而这样的机翼20中的第二机翼相对于纵向中心线14从机身12的右舷24沿侧向向外延伸。所描绘的示例性实施例的各个机翼20包括一个或多个前缘副翼26和一个或多个后缘副翼28。飞机10进一步包括：竖向稳定器30，其具有用于偏转控制的方向舵副翼32；以及成对的水平稳定器34，它们各自具有用于桨距控制的升降舵副翼36。机身12另外包括外表面或外皮38。但应当理解的是，在本公开的其它示例性实施例中，飞机10可另外或备选地包括任何其它适当构造的稳定器，它可或可不直接沿着竖向方向V或水平/侧向方向L延伸。
图1和2的示例性飞机10包括推进系统100，本文称之为“系统100”。示例性系统100包括飞机发动机和电动推进发动机，或者改为包括成对的飞机发动机，它们各自构造成安装到成对机翼20中的一个上。更具体地，对于所描述的实施例，飞机发动机构造成燃气涡轮发动机，或者改为构造成涡轮风扇喷气发动机102、104，其按翼下构造附连到机翼20上且悬浮在机翼20下方。另外，电动推进发动机构造成安装在飞机10的后端处，并且因此所描绘的电动推进发动机可称为“后部发动机”。另外，所描绘的电动推进发动机构造成吸入和消耗空气，空气在飞机10的机身12上面形成边界层。因此，所描绘的示例性后部发动机可称为边界层吸入(BLI)风扇106。BLI风扇106在机翼20和/或喷气发动机102、104后部的位置处安装到飞机10上。具体地，对于所描述的实施例，BLI风扇106在后端18处不动地连接到机身12上，使得BLI风扇106在后端18处结合到尾部区段中或者与融合在一起，并且使得中线15延伸通过其中。但应当理解的是，在其它实施例中，电动推进发动机可按任何其它适当的方式构造而成，而且可不必构造成后部风扇或BLI风扇。
仍然参照图1和2的实施例，在某些实施例中，推进系统进一步包括可与喷气发动机102、104一起运行的一个或多个发电机108。例如，喷气发动机102、104中的一个或两者可构造成将来自旋转轴(诸如LP轴或HP轴)的机械功率提供给发电机108。另外，发电机108可构造成将机械功率转换成电功率。对于所描述的实施例，推进系统100包括用于各个喷气发动机102、104的发电机108，而且还包括功率调节器109和能量存储装置。发电机108可将电功率发送给功率调节器109，功率调节器109可使电能转变成恰当形式，并且将能量存储在能量存储装置110中，或者将电能发送给BLI风扇106。对于所描述的实施例，发电机108、功率调节器109、能量存储装置110和BLI风扇106全部都连接到电连通总线111上，使得发电机108可与BLI风扇106和/或能量存储装置110处于电连通，而且使得发电机108可对能量存储装置110或BLI风扇106中的一个或两者提供电功率。因此，在这种实施例中，推进系统100可表示燃气-电动推进系统。
但应当理解的是，图1和2中描绘的飞机10和推进系统100仅仅以示例的方式提供，而且在本公开的其它示例性实施例中，可提供具有按任何其它适当的方式构造而成的推进系统100的任何其它适当的飞机10。例如，应当理解，在多种其它实施例中，BLI风扇106可备选地定位在后端18附近的任何适当的位置处。另外，在另外的其它实施例中，电动推进发动机可不定位在飞机10的后端处，并且因而可不构造成“后部发动机。”例如，在其它实施例中，电动推进发动机可结合到飞机10的机身中，并且因而构造成POD发动机，或者“装在吊舱内的发动机”。另外，在另外的其它实施例中，电动推进发动机可结合到飞机10的机翼中，并且因而可构造成“混合机翼发动机”，或者可按翼下构造安装。另外，在其它实施例中，推进系统100可不包括例如功率调节器109和/或能量存储装置110，而是改为发电机(一个或多个)108可直接连接到BLI风扇106上。
现在参照图3，在至少某些实施例中，喷气发动机102、104可构造成高旁通涡轮风扇喷气发动机。图3是示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机200的示意性横截面图，本文称之为“涡轮风扇200”。在多种实施例中，涡轮风扇200可表示喷气发动机102、104。如图3中显示的那样，涡轮风扇200限定轴向方向A1(平行于为了参照而提供的纵向中心线201而延伸)和径向方向R1。大体上，涡轮风扇200包括风扇区段202和设置在风扇区段202下游的核心涡轮发动机204。
大体描绘的示例性核心涡轮发动机204包括基本管状外壳206，它限定环形入口208。外壳206以连接流关系封闭：压缩机区段，其包括增压器或低压(LP)压缩机210和高压(HP)压缩机212；燃烧区段214；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮216和低压(LP)涡轮218；以及喷气排气喷嘴区段220。高压(HP)轴或轴杆222将HP涡轮216传动地连接到HP压缩机212上。低压(LP)轴或轴杆224将LP涡轮218传动地连接到LP压缩机210上。
对于所描述的实施例，风扇区段202包括可变桨距风扇226，它具有多个风扇叶片228，它们以间隔开的方式联接到盘230上。如所描绘的那样，风扇叶片228从盘230大体沿着径向方向R1向外延伸。由于风扇叶片228操作性地联接到构造成共同一致地改变风扇叶片228的桨距的适当的促动部件232上，各个风扇叶片228可相对于盘230围绕变桨轴线P旋转。风扇叶片228、盘230和促动部件232可通过功率齿轮箱234的 LP轴224围绕纵向轴线12共同旋转。功率齿轮箱234包括多个齿轮，以使LP轴224的旋转速度降到更高效的旋转风扇速度。
仍然参照图3的示例性实施例，盘230由可旋转前轮毂236覆盖，可旋转前轮毂236在空气动力学轮廓上设置成促进流通过多个风扇叶片228。另外，示例性风扇区段202包括环形风扇壳或外部机舱238，其沿周向包围风扇226和/或核心涡轮发动机204的至少一部分。应当理解，机舱238可构造成相对于核心涡轮发动机204由多个沿周向间隔开的出口导叶240支承。此外，机舱238的下游区段242可在核心涡轮发动机204的外部部分上面延伸，以便限定它们之间的旁通空气流道244。
但应当理解的是，图3中描绘的示例性涡轮风扇发动机200仅仅是示例性的，而且在其它示例性实施例中，涡轮风扇发动机200可具有任何其它适当的构造。另外，应当理解，在其它示例性实施例中，喷气发动机102、104可改为构造成任何其它适当的航空发动机，诸如涡轮推进发动机、涡轮喷气发动机、内燃发动机等。
现在参照图4，提供根据本公开的多种实施例的电动推进发动机的示意性横截面侧视图。所描绘的电动推进发动机在飞机10的后端18处安装到飞机10上，并且构造成吸入边界层空气。因此，对于所描述的实施例，电动推进发动机构造成边界层吸入(BIL)后部风扇(在下文称为“BLI风扇300”)。BLI风扇300可按与上面参照图1和2所描述的BLI风扇106基本相同的方式构造而成，并且飞机10可按与上面参照图1和2所描述的示例性飞机10基本相同的方式构造而成。但应当理解的是，虽然在安装在尾部的BLI风扇的语境中描述电动推进发动机，但在本公开的其它实施例中，电动推进发动机可改为按任何其它适当的方式构造而成。例如，在其它实施例中，电动推进发动机可不是安装在尾部的发动机，而是可构造成吸入自由流空气。
如图4中显示的那样，BLI风扇300限定沿着用于参照的延伸通过其中的纵向中心线轴线302延伸的轴向方向A2，以及径向方向R2和周向方向C2(围绕轴向方向A2延伸的方向，未显示)。另外，飞机10限定延伸通过其中的中线15。
大体上，BLI风扇300包括可围绕中心线轴线302旋转的风扇304和风扇框架308。风扇框架308构造成将BLI风扇300安装到飞机10上，而且对于所描述的实施例大体包括内部框架支承310、多个前部支承部件312、外部机舱314、多个后部支承部件316和尾锥318。如所描绘的那样，内部框架支承310附连到机身12的舱壁(bulk head)320上。多个前部支承部件312附连到内部框架支承310上，并且大体沿着径向方向R2向外延伸到机舱314。机舱314与BLI风扇300的内壳324限定空气流道322，并且至少部分地包围风扇304。另外，对于所描述的实施例，机舱314围绕飞机10的中线15延伸基本三百六十度(360°)。多个后部支承部件316还大体沿着径向方向R2从机舱314延伸到尾锥318，并且在结构上将机舱314连接到尾锥318上。
在某些实施例中，前部支承部件312和后部支承部件316可各自大体沿着BLI风扇300的周向方向C2间隔开。另外，在某些实施例中前部支承部件312可大体构造成入口导叶，并且后部支承部件316可大体构造成出口导叶。如果按这种方式构造，前部支承部件312和后部支承部件316可引导和/或调节通过BLI风扇300的空气流道322的空气流。值得注意的是，前部支承部件312或后部支承部件316中的一个或两者可另外构造成可变导叶。例如，支承部件可包括副翼(未显示)，它定位在支承部件的后端，以引导空气流经过支承部件。
但应当理解的是，在其它示例性实施例中，风扇框架308可改为包括任何其它适当的构造，而且例如，可不包括上面描绘和描述的各个构件。备选地，风扇框架308可包括上面未描绘或未描述的任何其它适当的构件。
BLI风扇300另外在机舱314和尾锥318之间限定喷嘴326。喷嘴326可构造成从流过其中的空气中产生一定量的推力，并且尾锥318可在形状上设置成最大程度地减小BLI风扇300上的阻力量。但是，在其它实施例中，尾锥318可具有任何其它形状，而且可例如在机舱314的后端的前部结束，使得尾锥318在后端处被机舱314封闭。另外，在其它实施例中，BLI风扇300可不构造成产生任何可测推力量，而是改为可构造成吸入来自飞机10的机身12的边界空气层的空气，以及对这种空气添加能量/使这种空气提高速度，以减小飞机10上的总阻力(并且因而提高飞机10的净推力)。
仍然参照图4，风扇304包括多个风扇叶片328和风扇轴330。多个风扇叶片328附连到风扇轴330上，并且大体沿着BLI风扇300的周向方向C2间隔开。如所描绘的那样，对于所描述的实施例，多个风扇叶片328至少部分地被机舱314封闭。
在某些示例性实施例中，多个风扇叶片328可按不动的方式附连到风扇轴330上，或者备选地，多个风扇叶片328可旋转地附连到风扇轴330上。例如，多个风扇叶片328可附连到风扇轴330上，使得多个风扇叶片328中的各个的桨距可由例如桨距改变机构(未显示)同时改变。改变多个风扇叶片328的桨距可提高BLI风扇300的效率，而且/或者可允许BLI风扇300实现期望推力分布。关于这种示例性实施例，BLI风扇300可称为可变桨距BLI风扇。
此外，对于所描述的实施例，风扇304可通过电动马达336围绕BLI风扇300的中心线轴线302旋转。更具体地，对于所描述的实施例，BLI风扇300另外包括以机械的方式联接到电动马达336上的功率齿轮箱338，其中风扇304以机械的方式联接到功率齿轮箱338上。例如，对于所描述的实施例，风扇轴330延伸到功率齿轮箱338，并且联接到功率齿轮箱338上，并且电动马达336的传动轴340延伸到功率齿轮箱338，而且也联接到功率齿轮箱338上。因此，对于所描述的实施例，风扇304可借助电动马达336通过功率齿轮箱338来围绕BLI风扇300的中心轴线302旋转。
功率齿轮箱338可包括任何类型的齿轮系统，以改变传动轴340和风扇轴330之间的旋转速度。例如，功率齿轮箱338可构造成星形齿轮系、行星齿轮系，或任何其它适当的齿轮系构造。另外，功率齿轮箱338可限定齿轮比，如本文使用，齿轮比指的是传动轴340的旋转速度与风扇轴330的旋转速度的比率。
仍然参照图4的示例性实施例，电动马达334位于功率齿轮箱336的前部，并且功率齿轮箱336进而位于风扇304的前部。这种构造可允许电动马达334有利地定位成在运行期间接收电功率。值得注意的是，在某些示例性实施例中，BLI风扇300可构造有燃气-电动推进系统，诸如上面参照图1和2所描述的燃气-电动推进系统100。在这种实施例中，电动马达334可接收来自能量存储装置或发电机(诸如图1和2的能量存储装置110或发电机108)中的一个或两者的功率。
此外，仍然参照图4，BLI风扇300另外包括附连组件，其用于安装电动马达334或功率齿轮箱336中的至少一个，或者更具体地，用于将电动马达334或功率齿轮箱336中的至少一个安装到风扇框架308或飞机的结构部件(例如，飞机10的舱壁320)中的至少一个上。还如图4中描绘的那样，以及如将在下面更详细论述的那样，传动轴332在电动马达334和功率齿轮箱336之间延伸，并且包括用于适应电动马达334和功率齿轮箱336的未对齐的柔性元件335。
具体地，对于所描述的实施例，BLI风扇300包括用于将电动马达334安装到风扇框架308上的第一附连组件338和用于也将功率齿轮箱336安装到风扇框架308上的第二附连组件340。值得注意的是，第一附连组件338和第二附连组件340中的各个包括扭力减振器342，以在BLI风扇300的运行期间适应振动，包括电动马达334或功率齿轮箱336的扭力振动。如本文使用，用语“扭力振动”可表示沿着周向方向C2施加的振动或其它力。更具体地，本公开的发明人已经确定了使用具有电动推进发动机(诸如所描绘的BLI风扇300)的电机(例如，电动马达)可因为磁极经过频率而产生扭力振荡，或“脉动”。这些扭力振荡可对安装在近侧的硬件引起不合需要的动态频率响应。因此，对于公开的电动推进装置，减轻扭力振动(或扭力振荡)可为特别合乎需要的。
现在参照图5和6，提供电动推进装置的特写视图，电动推进装置包括将电动马达334安装到风扇框架308上的第一附连组件338。在某些示例性实施例中，电动推进装置可为按与上面参照图4所描述的示例性BLI风扇300基本相同的方式构造而成的BLI风扇300，并且因而相同或相似编号可表示相同或相似部件。但是，在其它实施例中，电动推进装置可按任何其它适当的方式构造而成。
图5提供示例性BLI风扇300的第一附连组件338的特写示意图；并且图6提供沿着图5的线6-6得到的示例性BLI风扇300的第一附连组件338的特写示意图。如所描绘的那样，示例性BLI风扇300限定轴向方向A2、径向方向R2和周向方向C2(参见图6)。另外，BLI风扇300大体包括风扇框架308和以机械的方式联接到传动轴332上的电动马达334。第一附连组件338在电动马达334和风扇框架308之间延伸，并且将电动马达334安装到风扇框架308上。第一附连组件338包括扭力减振器342，以在BLI风扇300的运行期间，适应电动马达334相对于风扇框架308的扭力振动。
特别是对于所描述的实施例，除了沿着BLI风扇300的周向方向C2之外，附连组件的扭力减振器342沿着轴向方向A2和径向方向R2对电动马达334提供减振。例如，所描绘的示例性第一附连组件338包括连接到电动马达334上的第一附连部件343和连接到风扇框架308上的第二附连部件344。第一附连部件343和第二附连部件344共同限定多个交指型(interdigitated)部件组成的附连接口346，其中减振材料348定位至少部分地在交指型部件之间。
例如，具体地参照图6，第一附连部件343包括多个沿周向间隔开的齿部350，它们大体沿着径向方向R2向外延伸。类似地，第二附连部件344包括对应且互补的多个沿周向间隔开的齿部352，它们大体沿着径向方向R2向内延伸。第一附连部件343的齿部350延伸到限定在第二附连部件344的相邻齿部352之间的周向间隙中，并且相反，第二附连部件344的齿部352延伸到限定在第一附连部件343的相邻齿部350之间的周向间隙中。另外，减振材料348定位在第一附连部件343的齿部350和第二附连部件344的齿部352之间。
再次参照图5，第一附连部件343包括大体沿着径向方向R2向外延伸的前部唇缘354，并且第二附连部件344包括大体沿着径向方向R2向内延伸的后部唇缘356。第一附连部件343的前部唇缘354构造成与第二附连部件344对接，并且第二附连部件344的后部唇缘356构造成与第一附连部件343对接。这种构造可防止第一附连部件343相对于第二附连部件344沿着轴向方向A2移动超过预定量。值得注意的是，第一附连组件338进一步包括定位在前部唇缘354和第二附连部件344之间，而且也定位在后部唇缘356和第一附连部件343之间的减振材料348。但是，在其它实施例中，第一附连组件338可改为包括或另外包括任何其它限制沿着轴向方向A2的移动的器件。例如，在其它示例性实施例中，第一附连组件338可包括一个或多个销、螺栓等，它们大体沿着径向方向R2在第一附连部件343和第二附连部件344之间延伸。一个或多个销、螺栓等可封闭在减振材料348内，以允许提供沿着轴向方向A2的减振。
减振材料348可为适合吸收力和/或振动的任何材料。例如，减振材料348可为任何有回弹力的材料，诸如弹性材料。但是，在其它实施例中，可使用任何其它适当的材料或构造。例如，在其它实施例中，扭力减振器342可使用粘性减振或气动减振。例如，在某些实施例中，减振材料348可为油，使得扭力减振器342包括挤压膜减振器，或者其它相似结构。
如所陈述的那样，所描绘的示例性第一附连组件338的扭力减振器342可能能够吸收沿着BLI风扇300的轴向方向A2、径向方向R2和周向方向C2的力。因此，根据本公开的一个或多个实施例的附连组件可能能够通过减小电动马达334(或安装在附近的构件)上的应力量或应变量，来延长例如电动马达334的寿命。
现在参照图7，提供根据本公开的另一个示例性实施例的电动推进发动机的特写视图，电动推进发动机包括将电动马达334安装到风扇框架308上的第一附连组件338。图7中描绘的示例性电动推进发动机可为按与上面参照图4所描述的示例性BLI风扇300基本相同的方式构造而成的BLI风扇300。因此，相同或相似编号可表示相同或相似部件。但是，在其它实施例中，电动推进装置可按任何其它适当的方式构造而成。
图7的示例性BLI风扇300限定轴向方向A2、径向方向R2和周向方向C2(未显示)。另外，BLI风扇300大体包括风扇框架308和以机械的方式联接到传动轴332上的电动马达334。第一附连组件338在电动马达334和风扇框架308之间延伸，并且将电动马达334安装到风扇框架308上。另外，示例性第一附连组件338包括扭力减振器342，以在BLI风扇300的运行期间适应电动马达334相对于风扇框架308的扭力振动。
另外，除了沿着BLI风扇300的周向方向C2之外，第一附连组件338的扭力减振器342沿着轴向方向A2和径向方向R2对电动马达334提供减振。对于所描述的实施例，扭力减振器342包括一个或多个柔性联接件。具体地，示例性扭力减振器342包括多个柔性联接件，它们沿着BLI风扇300的周向方向C2间隔开(未显示)。如所描绘的那样，各个柔性联接件包括设计成弯曲或挠曲以吸收电动马达334和风扇框架308之间的力的柔性弹簧部件358，以及在风扇框架308上的支架362和弹簧部件358之间延伸且将支架362连接到弹簧部件358上的延伸部件360。弹簧部件358进而在延伸部件360和电动马达334上的支架364之间延伸。弹簧部件358可由能够响应于力而弯曲或挠曲的较有回弹力的材料形成。因此，弹簧部件358可吸收沿着BLI风扇300的径向方向R2，沿着轴向方向A2，以及沿着周向方向C2的力。
现在参照图8，提供根据本公开的示例性实施例的电动推进发动机的特写视图，电动推进发动机包括将功率齿轮箱336安装到风扇框架308上的第二附连组件340。图7中描绘的示例性电动推进发动机可为按与上面参照图4所描述的示例性BLI风扇300基本相同的方式构造而成的BLI风扇300。因此，相同或相似编号可表示相同或相似部件。但是，在其它实施例中，电动推进装置可按任何其它适当的方式构造而成。
图8中描绘的示例性BLI风扇300限定轴向方向A2、径向方向R2和周向方向C2(未显示)。另外，BLI风扇300大体包括以机械的方式联接到传动轴332上的电动马达334(未显示)，传动轴332延伸到功率齿轮箱336且以机械的方式联接到其上。BLI风扇300另外包括风扇框架308和将功率齿轮箱336安装到风扇框架308上的第二附连组件340。第二附连组件340在功率齿轮箱336和风扇框架308之间延伸，并且将功率齿轮箱336安装到风扇框架308上。
对于所描述的实施例，功率齿轮箱336构造成行星齿轮箱，行星齿轮箱大体包括径向内部太阳齿轮366、径向外部环形齿轮368和定位在它们之间的多个行星齿轮370。传动轴332附连到太阳齿轮366上且随其旋转，而风扇304轴则附连到环形齿轮368上且随其旋转。功率齿轮箱336通过多个行星齿轮370安装。具体地，第二附连组件340包括一个或多个附连部件372，它们通过一个或多个销373(可允许行星齿轮370围绕销373相对于附连部件372旋转)连接到行星齿轮370上。
另外，第二附连组件340包括扭力减振器342，以在BLI风扇300的运行期间适应功率齿轮箱336相对于风扇框架308的振动。对于所描述的实施例，扭力减振器342构造成波纹部374，波纹部374形成于第二附连组件340的附连部件372中，位于功率齿轮箱336和风扇框架308之间。在某些实施例中，附连组件可包括多个附连部件372，它们沿着周向方向C2间隔开，以将功率齿轮箱336安装到风扇框架308上。这些附连部件372中的各个可包括波纹部374或其它适当的扭力减振器342。值得注意的是，除了沿着周向方向C2之外的振动，所描绘的示例性扭力减振器342可适应沿着轴向方向A2和径向方向R2的振动。
如所论述的那样，通过吸收本来将作用于电动马达334和/或功率齿轮箱236上的振动和其它力，在第一附连组件338和第二附连组件340中提供扭力减振器342可允许延长电动马达334和功率齿轮箱336的寿命。但应当理解的是，在其它示例性实施例中，第一附连组件338和/或第二附连组件340可具有任何其它适合吸收力或电动马达334和风扇框架308或功率齿轮箱336和风扇框架308之间的振动的构造。例如，在某些示例性实施例中，示例性第二附连组件340可按与上面参照图5至7所描述的示例性第一附连组件338中的一个或多个基本相同的方式构造而成。另外，或备选地，在其它示例性实施例中，第一附连组件338可按与参照图8所描述的示例性第二附连组件340基本相同的方式构造而成。另外，在另外的其它示例性实施例中，第一附连组件338和/或第二附连组件340可按任何其它适合吸收电动马达334或功率齿轮箱336和风扇框架308之间或电动马达334或功率齿轮箱236和结构部件飞机10之间的扭力振动或其它力的方式构造而成。
仍然参照图8，所描绘的示例性传动轴332另外包括用于适应电动马达334和功率齿轮箱336之间的未对齐的柔性元件335。对于所描述的实施例，柔性元件335包括波纹部376。更具体地，对于所描述的实施例，柔性元件335包括成对的波纹部376。包括成对的波纹部376可允许传动轴332适应电动马达334和功率齿轮箱336之间的角度未对齐，以及电动马达334和功率齿轮箱336之间的径向未对齐或轴向移位。本公开的发明人已经发现，根据本文的实施例在BLI风扇300中包括传动轴332可允许BLI风扇300经历某些移动或经受住BLI风扇300本来可能无法承受的其它力。
但应当理解的是，在其它实施例中，传动轴332可包括任何其它适当的柔性元件335。例如，现在参照图9，提供根据本公开的另一个示例性实施例的电动推进发动机的特写视图，电动推进发动机包括具有柔性元件335的传动轴332。图9中描绘的示例性电动推进发动机可为按与上面参照图4所描述的示例性BLI风扇300基本相同的方式构造而成的BLI风扇300。因此，相同或相似编号可表示相同或相似部件。但是，在其它实施例中，电动推进装置可按任何其它适当的方式构造而成。
如图9中描绘的那样，示例性BLI风扇300限定轴向方向A2、径向方向R2和周向方向C2(参见图10)。另外，BLI风扇300大体包括以机械的方式联接到传动轴332上的电动马达334(未显示)，传动轴332延伸到功率齿轮箱336中且以机械的方式联接到其上。传动轴332包括柔性元件335，以适应电动马达334和功率齿轮箱336之间的未对齐。另外，对于所描述的实施例，柔性元件335包括扭力减振器。更具体地，对于所描述的实施例，柔性元件335包括接收在花键联接件378内的花键轴，并且进一步包括定位在花键轴和花键联接件378之间的减振材料380。
具体地，对于所描述的实施例，传动轴332的柔性元件335的花键轴包括前部节段382和单独的后部节段384。传动轴332的前部节段382包括花键轴区段386，而且类似地，传动轴332的后部节段384包括花键轴区段388。传动轴332的前部节段382的花键轴区段386接收在花键联接件378内，并且类似地，后部节段384的花键轴区段388也接收在花键联接件378内。
现在还参照图10，提供沿着图9的线10-10得到的传动轴332的横截面图，传动轴332的前部节段382的花键轴区段386包括多个轴向齿部390，它们大体沿着径向方向R2向外延伸，并且沿着周向方向C2间隔开。类似地，花键联接件378包括多个对应且互补的轴向齿部392，它们大体沿着径向方向R2向内延伸，而且也沿着周向方向C2间隔开。减振材料380在花键轴区段386的轴向齿部390和花键联接件378的轴向齿部392之间延伸，以吸收它们之间的力。如在图9中看到的那样，后部节段384的花键轴区段388还包括多个轴向齿部，它们大体沿着径向方向R2向外延伸。在某些实施例中，减振材料380可为有回弹力的材料，诸如弹性材料。但是，在其它实施例中，减振材料380可为任何其它适当的材料。
包括根据图9和10的示例性实施例的柔性材料的传动轴可适应电动马达334和功率齿轮箱336之间的角度未对齐，以及电动马达334和功率齿轮箱336之间的径向未对齐或轴向移位。另外，包括具有根据图9和10的示例性实施例的柔性元件335的传动轴332可允许传动轴332吸收功率齿轮箱336和电动马达334之间的周向力，即，扭力。本公开的发明人已经发现，根据本文的实施例在BLI风扇300中包括传动轴332可允许BLI风扇300经历某些移动或BLI风扇300本来可能无法承受的其它力。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于飞机的推进系统，所述飞机具有结构部件，所述推进系统包括：
构造成安装到所述飞机上的电动推进发动机，所述电动推进发动机限定中心轴线，并且包括：
风扇，其可围绕所述电动推进发动机的中心轴线旋转，并且包括风扇轴；
通过所述风扇轴以机械的方式联接到所述风扇上的功率齿轮箱；
电动马达，其包括传动轴，所述电动马达通过所述传动轴联接到所述功率齿轮箱上，所述电动马达构造成通过所述功率齿轮箱使所述风扇旋转，所述传动轴包括用于适应所述电动马达和功率齿轮箱的未对齐的柔性元件；以及
用于安装所述电动马达或所述功率齿轮箱中的至少一个的附连组件，其中，所述附连组件包括用于适应所述电动马达或所述功率齿轮箱的振动的减振器。
2.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述柔性元件包括波纹部。
3.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述柔性元件包括成对的波纹部。
4.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述柔性元件包括扭力减振器。
5.根据权利要求4所述的推进系统，其特征在于，所述扭力减振器包括接收在花键联接件内的花键轴，以及其中，所述扭力减振器进一步包括定位在所述花键轴和花键联接件之间的减振材料。
6.根据权利要求5所述的推进系统，其特征在于，所述减振材料包括弹性材料。
7.根据权利要求5所述的推进系统，其特征在于，所述传动轴的柔性元件的花键轴包括前部节段和后部节段，其中，所述前部节段和所述后部节段各自包括花键部分，以及其中，所述前部节段和所述后部节段的花键部分至少部分地接收在所述花键联接件内。
8.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述电动推进发动机构造成边界层吸入风扇。
9.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述电动推进发动机构造成沿着所述飞机的中线安装到所述飞机上。
10.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述减振器为扭力减振器。
11.根据权利要求10所述的推进系统，其特征在于，所述电动推进发动机进一步包括风扇框架，以及其中，所述附连组件构造成将所述电动马达安装到所述风扇框架或所述飞机的结构部件中的至少一个上。
12.根据权利要求11所述的推进系统，其特征在于，所述电动推进发动机限定轴向方向、径向方向和周向方向，以及其中，所述附连组件的扭力减振器沿着所述电动推进发动机的轴向方向、径向方向和周向方向中的各个提供减振。
13.一种用于安装到飞机上的边界层吸入风扇，所述飞机具有后端和结构部件，所述边界层吸入风扇包括：
风扇，其可围绕所述边界层吸入风扇的中心轴线旋转，并且包括风扇轴；
通过所述风扇轴以机械的方式联接到所述风扇上的功率齿轮箱；
电动马达，其包括传动轴，所述电动马达通过所述传动轴联接到所述功率齿轮箱上，所述电动马达构造成通过所述功率齿轮箱使所述风扇旋转，所述传动轴包括用于适应所述电动马达和所述功率齿轮箱之间的未对齐的柔性元件；以及
用于安装所述电动马达或所述功率齿轮箱中的至少一个的附连组件，其中，所述附连组件包括用于适应所述电动马达或所述功率齿轮箱的振动的减振器。
14.根据权利要求13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述柔性元件包括波纹部。
15.根据权利要求13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述柔性元件包括成对的波纹部。
16.根据权利要求13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述柔性元件包括扭力减振器。
17.根据权利要求16所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述扭力减振器包括接收在花键联接件内的花键轴，以及其中，所述扭力减振器进一步包括定位在所述花键轴和花键联接件之间的减振材料。
18.根据权利要求17所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述减振材料包括弹性材料。
19.根据权利要求13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述边界层吸入风扇构造成安装在所述飞机的后端处。
20.根据权利要求13所述的边界层吸入风扇，其特征在于，所述边界层吸入风扇构造成沿着所述飞机的中线安装。
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