CN107878733A - 用于飞行器尾部安装的风扇组件的平移风扇叶片 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种安装至飞行器尾部区段的风扇区段。风扇区段限定径向方向、轴向方向以及周向方向。风扇区段包括大体上沿着纵向轴线延伸的轴，和能够绕着纵向轴线与轴一起旋转的多个风扇叶片。各个风扇叶片沿着径向方向限定外端部。多个风扇叶片中的一个或更多个将相应的外端部从第一径向位置平移至第二径向位置。
Description
技术领域
本发明大体上涉及飞行器尾部区段的风扇区段。
背景技术
飞行器和发动机设计面临日益朝向较低燃料消耗和排放驱使的挑战。提高飞行器效率的一种已知解决方案是在飞行器的尾部区段处或附近安装混合电气风扇区段。
然而，类似于常规的翼下风扇构造，尾部安装的风扇组件的直径受飞行器在起飞滑跑和着陆期间的可用的离地间隙限制。已知的解决方案是使用较小直径的风扇。然而，较小的风扇直径可不从飞行器机身捕获流体边界层的期望部分，或者可为了尾部安装的风扇组件的增加的重量和复杂性而牺牲太多的推力输出。
因此，存在对安装至飞行器尾部区段的风扇组件的需要，该风扇组件可克服由于飞行器离地间隙引起的风扇直径约束。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。
本公开涉及一种安装至飞行器尾部区段的风扇区段。风扇区段限定径向方向、轴向方向以及周向方向。风扇区段包括大体上沿着纵向轴线延伸的轴，和能够绕着纵向轴线与轴一起旋转的多个风扇叶片。各个风扇叶片沿着径向方向限定外端部。多个风扇叶片中的一个或更多个将相应的外端部从第一径向位置平移至第二径向位置。
本公开的又一方面涉及一种飞行器，其包括风扇区段、包括燃气涡轮发动机的动力装置，以及在前端部与后端部之间延伸的机身。
技术方案1. 一种风扇区段，其安装至飞行器尾部区段，所述风扇区段限定径向方向、轴向方向以及周向方向，所述风扇区段包括：
轴，其大体上沿着纵向轴线延伸；以及
多个风扇叶片，其能够绕着所述纵向轴线与所述轴一起旋转，其中各个风扇叶片沿着所述径向方向限定外端部，并且其中所述多个风扇叶片中的一个或更多个将相应的外端部从第一径向位置平移至第二径向位置。
技术方案2. 根据技术方案1所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片中的一个或更多个将相应的外端部沿着所述轴向方向从第一轴向位置平移至第二轴向位置。
技术方案3. 根据技术方案1所述的风扇区段，其特征在于，所述风扇区段还包括：
毂，其中所述毂包括护套，其中所述护套沿着所述径向方向至少部分地设置在所述毂内，并且其中所述护套将所述多个风扇叶片中的一个或更多个沿着所述径向方向从所述护套向内和向外平移。
技术方案4. 根据技术方案3所述的风扇区段，其特征在于，所述护套联接于所述轴。
技术方案5. 根据技术方案1所述的风扇区段，其特征在于，各个风扇叶片包括沿着所述径向方向布置的多个嵌套部分，其中所述多个嵌套部分沿着所述径向方向从彼此向内和向外平移。
技术方案6. 根据技术方案5所述的风扇区段，其特征在于，各个风扇叶片包括至少两个嵌套部分。
技术方案7. 根据技术方案1所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片包括第一多个风扇叶片和第二多个风扇叶片，其中所述第一多个风扇叶片沿着所述纵向轴线与所述第二多个风扇叶片间隔，其中所述第一多个风扇叶片和所述第二多个风扇叶片处于反转布置。
技术方案8. 根据技术方案1所述的风扇区段，其特征在于，所述第二径向位置定位成近似等于所述毂的外直径。
技术方案9. 根据技术方案8所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片沿着所述径向方向向内平移至表示所述第一径向位置的减小至少25％的位置。
技术方案10. 根据技术方案1所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片中的一个或更多个在起飞操作模式期间将相应的外端部从所述第一径向位置平移至所述第二径向位置。
技术方案11. 根据技术方案1所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片包括至少三个风扇叶片。
技术方案12. 根据技术方案1所述的风扇区段，其特征在于，所述风扇区段还包括：
锁定机构，其中所述锁定机构将所述风扇叶片沿着所述周向方向定位在固定位置。
技术方案13. 根据技术方案1所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片中的各个限定节距轴线，并且其中所述多个风扇叶片均绕着它们相应的节距轴线旋转。
技术方案14. 一种包括风扇区段的飞行器，所述飞行器包括：
动力装置，其中所述动力装置包括燃气涡轮发动机；
机身，其在前端部与后端部之间延伸；以及
风扇区段，其中所述风扇区段包括：
轴，其大体上沿着纵向轴线延伸；以及
多个风扇叶片，其能够绕着所述纵向轴线与所述轴一起旋转，其中各个风扇叶片沿着所述径向方向限定外端部，并且其中所述多个风扇叶片中的一个或更多个将相应的外端部从第一径向位置平移至第二径向位置。
技术方案15. 根据技术方案14所述的飞行器，其特征在于，所述风扇区段的所述第一径向位置限定在所述机身的流体边界层内。
技术方案16. 根据技术方案14所述的飞行器，其特征在于，所述动力装置还包括：
电动动力系，其用以将电能分配至所述风扇区段。
技术方案17. 根据技术方案14所述的飞行器，其特征在于，所述风扇区段的所述多个风扇叶片中的一个或更多个将相应的外端部沿着所述轴向方向从第一轴向位置平移至第二轴向位置。
技术方案18. 根据技术方案14所述的飞行器，其特征在于，所述风扇区段还包括：
毂，其中所述毂包括护套，其中所述护套沿着所述径向方向至少部分地设置在所述毂内，并且其中所述护套将所述多个风扇叶片中的一个或更多个沿着所述径向方向从所述护套向内和向外平移。
技术方案19. 根据技术方案14所述的飞行器，其特征在于，所述风扇区段从所述机身摄取流体边界层的至少一部分。
技术方案20. 根据技术方案14所述的飞行器，其特征在于，所述风扇区段沿着所述飞行器的平均线安装。
本发明的这些及其它的特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同描述用于阐释本发明的原理。
附图说明
包括针对本领域技术人员的其最佳模式的本发明的完整且开放的公开在参照附图的说明书中阐述，在该附图中：
图1A为示出处于第一半径的多个风扇叶片的飞行器尾部安装的风扇区段的示例性实施例的透视图；
图1B为示出处于第二半径的多个风扇叶片的图1A的风扇区段的示例性实施例的透视图；
图2A为图1A的风扇区段的示例性实施例的截面视图；
图2B为图2A的风扇区段的示例性实施例的截面视图；
图3A为处于第一半径的风扇区段的风扇叶片的示例性实施例的透视图；
图3B为处于第二半径的图3A的风扇叶片的示例性实施例的透视图；
图4A为并入处于第一半径的图3A的风扇叶片的风扇区段的示例性实施例的透视图；
图4B为包括处于第二半径的图3B的风扇叶片的图4A的风扇区段的示例性实施例的透视图；
图5A为示出处于第一半径和第一轴向位置的多个示例性平移风扇叶片的风扇区段的示例性实施例的透视图；
图5B为处于第二半径和第二轴向位置的图5A的的风扇区段的示例性实施例的透视图；
图6为包括尾部安装的风扇区段的示例性实施例的飞行器的示例性实施例的俯视图；以及
图7为图5中示出的示例性飞行器的左舷侧视图。
附图标记在本说明书和附图中的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。
部件列表
90动力装置
92燃气涡轮发动机
94电动动力系
95能量储存装置
96发电机
97功率调节器
98通信设备
100风扇区段
102径向平移的风扇叶片
103径向固定的风扇叶片
104毂
105护套
106轴
108纵向轴线
109垂直基准线
110第一多个风扇叶片
112第二多个风扇叶片
119风扇叶片的根部
120风扇叶片的外端部
121第一径向位置
122第二径向位置
130第一轴向位置
131第二轴向位置
132嵌套部分
134风扇叶片的表面
135第一嵌套部分
136第二嵌套部分
137第三嵌套部分
140锁定机构
142销(用于140)。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，其一个或更多个实例在附图中示出。各个实例经由阐释本发明提供，而不限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，可在本发明中作出改型和变型，而不脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，意图是，本发明覆盖归入所附权利要求和它们的等同物的范围内的此类改型和变型。
如本文中使用的是，用语"第一"、"第二"和"第三"可以可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，并且不旨在表示独立构件的位置或重要性。
用语"上游"和"下游"是指相对于流体通道中的流体流的相对方向。例如，"上游"是指流体流自的方向，而"下游"是指流体流至的方向。
大体上提供定位在飞行器尾部区段上的风扇区段，其包括多个平移风扇叶片。包括多个平移风扇叶片的风扇区段可通过将风扇叶片从第一半径沿径向平移至第二半径来克服由于飞行器离地间隙引起的风扇直径约束。飞行器尾部安装的风扇区段包括联接于毂的多个风扇叶片和轴，其中风扇叶片的径向端部从第一径向位置平移至第二径向位置。包括多个平移风扇叶片的风扇区段可提供大风扇直径，以从飞行器机身的表面捕获和激励低动量边界层流体，同时移除由于在起飞滑跑和着陆期间的离地间隙引起的对风扇直径尺寸的约束。
现在参照附图，图1A和图1B为安装到飞行器(见图6和图7)的尾部区段上的风扇区段100的示例性实施例的透视图。如将在下面参照图6和图7更详细地描述的，风扇区段100可在飞行器的机身的后端之上摄取和重新激励边界层气流，风扇区段100安装至该后端部。风扇区段100大体上限定径向方向R和周向方向C，以及纵向轴线108。风扇区段100包括多个风扇叶片102，其能够绕着纵向轴线108与轴106一起旋转。各个风扇叶片102限定沿着径向方向R的外端部120和根部119。风扇区段100的至少一个风扇叶片102将外端部120从第一径向位置121(图1A中示出)平移至第二径向位置122(图1B中示出)。对于描绘的实施例而言，多个风扇叶片102中的各个风扇叶片102联接于毂104并且沿着周向方向C布置。毂104和轴106能够绕着纵向轴线108旋转，并且更具体而言，多个风扇叶片102中的各个能够绕着纵向轴线108与轴106一起旋转。尽管在下面大体上参照安装至飞行器机身尾部区段的开放式转子风扇区段进一步描述，但是本公开也适用于涵道风扇和螺旋桨。此外，对燃气涡轮发动机的提及可包括涡轮机构造，如但不限于涡轮风扇、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴以及涡轮喷气发动机。
风扇叶片102的外端部120为相对于纵向轴线108沿着径向方向R的风扇叶片102的最外部分(例如，翼型件末端)。风扇叶片102的根部119为相对于纵向轴线108沿着径向方向R的风扇叶片102的最内部分。在图1A和图1B中示出的实施例中，第一径向位置121是指风扇叶片102在其最外位置处的外端部120。第二径向位置122是指风扇叶片102在其最内位置处的外端部120。对于描绘的实施例而言，风扇叶片102大体上沿着径向方向R在延伸位置(在第一径向位置121处)与缩回位置(在第二径向位置122处)之间平移。值得注意地，对于描绘的实施例而言，当处于缩回位置时，风扇叶片102的外端部120定位在毂104近侧，使得第二径向位置122可近似等于毂104的外直径。然而，应当认识到的是，尽管未描绘，但是在其它示例性实施例中，第二径向位置122可小于毂104的外直径，使得风扇叶片102在处于缩回位置时完全地缩回在毂104内。此外，应当认识到的是，取决于风扇区段100的特定构造，至少在某些实施例中，第二径向位置122可小于第一径向位置121的大约一半。
然而，应当认识到的是，尽管对于图1A和图1B中描绘的实施例而言，风扇叶片102在移动至缩回位置(图1B)时大致完全地缩回在毂104内，但是在其它实施例中，缩回位置可指风扇叶片102的任何其它适合的位置，其中风扇叶片102沿着径向方向R向内移动。更具体而言，缩回位置可指任何其它适合的位置，其中风扇叶片102的外端部120定位在风扇叶片102在处于延伸位置(图1A)时的外端部120内侧。因此，缩回位置可表示风扇叶片102在处于第一径向位置121时的半径减小25％，风扇叶片102在处于第一径向位置121时的半径减小40％，风扇叶片102在处于第一径向位置121时的半径减小50％，或风扇叶片102在处于第一径向位置121时的半径的任何其它适合的减小。
平移风扇区段100可为了待安装至飞行器的尾部区段的大直径风扇而提供必要量的离地间隙，同时避免风扇叶片102在起飞或着陆期间与地面接触。例如，风扇区段100可将风扇叶片102的外端部120沿着径向方向R从延伸位置平移至缩回位置，其中风扇叶片120移动至第二径向位置122，这可在起飞或着陆期间提供足够的离地间隙。
平移风扇区段100可进一步提供风扇叶片102的径向位置的调节，以在飞行条件改变时(例如，在起飞，或爬升，或巡航，或接近，或着陆，或流体边界层状态的改变等期间)从飞行器机身更有效捕获流体边界层。例如，风扇叶片102可沿着径向方向R平移至部分缩回位置。更具体而言，风扇叶片102可沿着径向方向R向内平移至表示风扇叶片102在处于第一径向位置121时的半径减小25％，风扇叶片102在处于第一径向位置121时的半径减小33％，或风扇叶片102在处于第一径向位置121时的半径减小50％的位置。此外，应当认识到的是，风扇叶片102可沿径向方向R进一步向内平移至缩回位置与延伸位置之间的任何其它适合的位置。
对于参照附图描绘且在本文中描述的各种实施例而言，风扇区段100可包括可变节距风扇，其中各个平移风扇叶片102和各个径向固定风扇叶片103(在下面更详细地描述)能够绕着节距轴线P(如图5A和图5B中示出)相对于毂104旋转。各个风扇叶片102,103可由操作性地联接于风扇叶片102,103的促动部件或可共同地改变风扇叶片102,103的节距的促动部件来绕着节距轴线P独立地旋转。风扇叶片102,103可旋转到“羽化”位置，即，风扇叶片102,103可绕着节距轴线P旋转，以减少流体阻力。在一个实施例中，平移风扇叶片102可与径向固定风扇叶片103不同地共同地改变节距。风扇叶片102,103可在不处于操作时(例如，在风扇叶片102,103为周向固定的时，或者在平移风扇叶片102处于径向向内位置时)被羽化。
现在参照图2A和图2B，提供了风扇区段100的示例性实施例的轴向截面视图，其包括关于图1A和图1B描述的示例性实施例的方面。然而，图2A和图2B的示例性风扇区段100包括毂104，还包括护套105，护套105大体上沿着径向方向R至少部分地设置在毂104内。更具体而言，描绘的风扇区段100包括多个护套105，其中各个护套105联接于相应的平移风扇叶片102。各个护套105将相应的风扇叶片102从护套105向内和向外沿着径向方向R从延伸位置平移至缩回位置，在该延伸位置，风扇叶片102处于第一径向位置121(图2A中示出)，在该缩回位置，风扇叶片102处于第二径向位置122(图2B中示出)。各个护套105可包括促动器、弹簧、齿轮驱动装置，或液压或气动装置等，以将风扇叶片102从第一径向位置121延伸或缩回至第二径向位置122(未示出)。此外，风扇区段100可包括锁定机构，以将风扇叶片102锁定就位。锁定机构可能够与促动器一起操作，或者作为备选，可能够与风扇叶片102一起直接操作。例如，锁定机构可为能够与风扇叶片102一起操作的气动、液压或电促动的销或夹具。
在图2A和图2B中示出的实施例中，护套105联接于风扇区段100的轴106。然而，在其它实施例中，护套105可附加地或备选地联接于毂104。此外，应当认识到的是，护套105可联接于风扇叶片102的根部119。在又一些实施例中，护套105可联接在风扇叶片102的一侧或更多侧上，使得风扇叶片102在护套105内滑动，平移或铰接。例如，护套105可在护套105内限定凹槽、槽口、铁轨或轨道，风扇叶片102可沿着该凹槽、槽口、铁轨或轨道沿着径向方向R平移。
现在参照图3A和图3B，提供了根据本公开的另一示例性实施例的平移风扇叶片102的示例性实施例。对于图3A和图3B的实施例而言，风扇叶片102包括多个径向嵌套部分132。多个径向嵌套部分132中的一个或更多个沿着径向方向R从彼此向内和向外平移，以将风扇叶片102从延伸位置(其中外端部120处于第一径向位置121(图3A中示出))平移至缩回位置(其中外端部120处于第二径向位置122(图3B中示出))。多个径向嵌套部分132可类似于关于图2A和图2B示出和描述的护套105来构造。例如，促动器、弹簧、齿轮驱动装置，或液压或气动装置等可将多个径向嵌套部分132从第一径向位置121延伸或缩回或锁定至第二径向位置122。
在图3A和图3B中示出的实施例中，多个嵌套部分132包括三个部分132，其中的一个或更多个沿着径向方向R从另一个向内和向外平移。具体而言，对于描绘的实施例而言，风扇叶片102包括第一部分135、第二部分136以及第三部分137，它们中的各个大体上沿着径向方向R布置。当风扇叶片102处于延伸位置时，第一部分135、第二部分136以及第三部分137中的各个大致上从彼此向外定位。相比之下，当风扇叶片102移动至缩回位置时，第三部分137大致上定位在第二部分136内，并且第二部分136大致上定位在第一部分135内。
然而，应当认识到的是，在其它实施例中，多个嵌套部分132可包括嵌套到彼此中的两个或四个或五个等部分132。应当认识到的是，更大量的部分132可缓和限定台阶、间隙、波纹、壁的特征，或产生表面中断的其它特征，该表面中断可破坏层流，或者以其它方式促进湍流，或者以其它方式引起横跨风扇叶片102的表面134的流分离。
现在参照图4A和图4B，提供了根据本公开的另一示例性实施例的风扇区段100的示例性实施例。更具体而言，图4A描绘了根据本公开的示例性实施例的风扇区段100，其包括处于延伸位置的一个或更多个平移风扇叶片102，并且图4B描绘了根据本公开的示例性实施例的风扇区段100，其附接于飞行器10，风扇区段100包括处于缩回位置的一个或更多个平移风扇叶片102。图4A和图4B的示例性风扇区段100可以以与以上参照图1A,1B,2A,2B,3A和3B描述的示例性风扇区段100中的一个或更多个大致相同的方式构造。因此，相同或相似的标记可表示相同或相似的部分。
对于图4A和图4B中描绘的风扇区段100的实施例而言，除了多个平移风扇叶片102之外，风扇区段100包括多个固定风扇叶片103。多个平移风扇叶片102中的各个包括相应的多个嵌套部分132，其以与关于图3A和图3B描述的相似的方式构造。在图4A和图4B中示出的实施例中，多个嵌套部分132联接于毂104。在其它实施例中，多个嵌套部分132可联接于轴106。
在风扇区段100的其它实施例中，多个风扇叶片102可包括联接于毂104的嵌套部分132，其中毂104包括至少部分沿径向在毂104内的护套105，如关于图2A和图2B示出和描述的。此外，尽管未描绘，但是嵌套部分132中的一个或更多个可包括用于使此类嵌套部分平移的特征，如一个或更多个促动器、弹簧，或齿轮驱动机构，以将多个嵌套部分132从延伸位置(其中风扇叶片102的外端部120处于第一径向位置121)延伸或缩回至缩回位置(其中风扇叶片102的外端部120处于第二径向位置122)。此外，多个嵌套部分 132和护套105可为单个组件，使得共同组的促动器、弹簧或齿轮驱动系统使多个嵌套部分132和护套105延伸或缩回。
如陈述的，在图4A和图4B中示出的实施例中，风扇区段100包括平移风扇叶片102和径向固定风扇叶片103。如示意性地描绘的，图4B中示出的实施例还可包括锁定机构140，以将风扇叶片102,103沿着周向方向C定位在固定位置(即，风扇区段100不绕着纵向轴线108旋转)。例如，锁定机构140可为销142，其附接于机身12并且能够由促动器延伸到由毂104限定的开口中。锁定机构140还可将至少一个平移风扇叶片102定位在由风扇区段100限定的底部半球内。更具体而言，锁定机构140可将至少一个平移风扇叶片定位成离垂直基准线109为180°，如图4A中描绘的。例如，锁定机构可将至少一个平移风扇叶片102定位成离垂直基准线109大约90°到大约270°之间。此外，图4A和图4B的风扇区段可包括锁定机构(未示出)，用于将平移风扇叶片102中的一个或更多个锁定就位。该构造可向风扇区段100提供足够的离地间隙，同时由于与各个平移风扇叶片102相关联的硬件(例如，与各个平移风扇叶片102相关联的多个嵌套部分132，或护套105，或促动器，弹簧，或齿轮驱动系统)的量而使风扇区段100的复杂性、重量或成本最小化。
仍参照图4A和图4B中示出的实施例，锁定机构140可将平移风扇叶片102在风扇区段100的上止点(TDC)处(即，相对于垂直基准线109为0度)沿着周向方向C定位在固定位置处。例如，在风扇区段100包括三个或更多个风扇叶片102,103的情况下，平移风扇叶片102可定位在TDC处。此外，平移风扇叶片102可在90度到270度之间沿周向锁定。
在图4A和图4B中示出的实施例中，风扇区段100可通过将平移风扇叶片102定位成彼此完全相对来最小化风扇不平衡。在一个实施例中，风扇区段100可将平移风扇叶片102定位在相对于垂直基准线109的0度和180度处。在另一实施例中，风扇区段100可包括六个风扇叶片102,103，其中平移风扇叶片102定位在150度和210度处，并且由完全相对的平移风扇叶片102在330度和30度处平衡，同时还将径向固定的风扇叶片103相对于毂104定位在90度和270度处。
根据本文中的各种实施例示出和描述的风扇区段100可使得尾部安装的风扇区段100能够包括大半径平移风扇叶片102，其避免在飞行器起飞和着陆期间与地面接触。此外，可提供足够的离地间隙，同时还使风扇区段100以风扇直径操作，以捕获飞行器机身流体边界层的期望部分。此外，本文中描述的风扇区段100及其各种实施例可使得三个或更多个大半径的风扇叶片能够安装到尾部安装的风扇区段100上，同时维持在起飞和着陆期间的足够的离地间隙。例如，在一个实施例中，风扇叶片102可在起飞或着陆期间处于锁定位置，使得在90度到270度之间的平移风扇叶片102平移至缩回位置，使得它们限定第二径向位置122，其提供足够的离地间隙。在另一实施例中，风扇叶片102可平移至部分缩回位置，使得它们限定第二径向位置122，第二径向位置122小于在处于完全延伸位置时限定的第一径向位置121，使得风扇叶片102可继续在起飞和着陆期间生成推进力，同时还维持足够的离地间隙。
现在参照图5A和图5B，提供了根据本公开的另一示例性实施例的风扇区段100。具体而言，图5A描绘了包括处于延伸位置的多个平移风扇叶片102的示例性风扇区段100，而图5B描绘了包括处于缩回位置的多个平移风扇叶片的示例性风扇区段。图5A和图5B中描绘的示例性风扇区段100可以以与以上参照图1A和图1B描述的示例性发动机大致相同的方式构造。因此，相同或相似的标记可表示相同或相似的部分。
例如，描绘的示例性风扇区段100限定轴向方向A、径向方向R以及周向方向C，并且还包括能够与轴106一起旋转的多个风扇叶片102。然而，对于图5A和图5B中示出的实施例而言，风扇区段100包括可关于本公开的各种实施例应用的反转风扇构造。更具体而言，风扇区段100包括具有第一多个风扇叶片110的前风扇，和包括第二多个风扇叶片112的后风扇。第一多个风扇叶片110沿着第一周向方向C1旋转，并且第二多个风扇叶片112沿着第二周向方向C2旋转。第二周向方向C2与第一周向方向C1相反。
类似于以上描述的实施例，第一多个风扇叶片110和第二多个风扇叶片112中的各个构造为平移风扇叶片102。更具体而言，第一多个风扇叶片110和第二多个风扇叶片112中的各个可在延伸位置(图5A)与缩回位置(图5B) 之间平移。第一多个风扇叶片110和第二多个风扇叶片112的各个平移风扇叶片102限定沿着径向方向R的外端部120和根部119。值得注意地，代替大体上在延伸位置与缩回位置之间沿着径向方向R延伸(见图1-4)，示例性第一多个风扇叶片110和第二多个风扇叶片112在延伸位置与缩回位置之间枢转。因此，图5A和图5B的平移风扇叶片102也可被称为折叠式或铰接式风扇叶片。如描绘的，第一多个风扇叶片110和第二多个风扇叶片112将至少一个风扇叶片102的外端部120从第一轴向位置130和第一径向位置121(在处于延伸位置(图5A中示出)时)平移至第二轴向位置131和第二径向位置122(在处于缩回位置 (图5B中示出) 时)。在图5A和图5B中示出的实施例中，平移风扇叶片102包括铰接机构，以将至少一个风扇叶片102的外端部120通过使外端部120沿着纵向轴线108从第一轴向位置130至第二轴向位置131向前或向后旋转而从第一径向位置121平移至第二径向位置122。
尽管未描绘，但是在本公开的某些实施例中，风扇叶片102可包括促动器、弹簧或齿轮驱动系统，以将风扇叶片102的外端部120通过枢转或旋转风扇叶片102而从第一轴向位置130平移至第二轴向位置131。在风扇叶片102的外端部120相对于纵向轴线108平移时，该运动可被称为轴向平移。此外，尽管图5A和图5B示出了风扇叶片102的外端部120从第一轴向位置130向前或向上游平移至第二轴向位置131，但是风扇区段100可将风扇叶片102的外端部120从第一轴向位置130向下游平移至第二轴向位置131。此外，图5A和图5B的风扇区段100还可包括用于将平移风扇叶片102锁定就位的锁定机构(未示出)。锁定机构可能够直接与风扇叶片102一起操作，或者作为备选，可能够与促动器或铰接装置一起操作。
现在参照图6，提供如可并入本文中描述的风扇区段100的各种实施例的示例性飞行器10的俯视图。此外，图7提供如图6中示出的飞行器10的左舷侧视图。如图6和图7中共同示出的，飞行器10包括动力装置90、机身12以及多个机翼20。飞行器10还包括根据图1-4中示出且在本文中描述的各种实施例的风扇区段100，其定位在关于机身12包括的垂直稳定器30的后部。
仍参照图6和图7，飞行器10限定了延伸穿过其的纵向中心线14、垂直方向V、侧向方向L、前端部16以及后端部18。此外，飞行器10限定在飞行器10的前端部16和后端部18之间延伸的平均线15。如本文中使用的，“平均线”是指沿着飞行器10的长度延伸的中点线，而不考虑飞行器10的附属物(如以下论述的机翼20和稳定器)。
风扇区段100安装在飞行器10的后端部18处。更具体而言，对于描绘的实施例而言，风扇区段100处于垂直稳定器30的后部。此外，描绘的风扇区段100可摄取和消耗在飞行器10的机身12之上形成边界层的空气的至少一部分。具体而言，对于描绘的实施例而言，风扇区段100在后端部18处固定地连接于机身12，使得风扇区段100在后端部18处并入到尾部区段中，并且使得平均线15延伸穿过其。更具体而言，风扇区段100可在尾部区段处定位在机身12的后端部18的区域处，其中来自机身12的外表面38的厚流体边界层产生低动量流体的相对大区域。用以摄取相对低动量边界层流体的、风扇区段100在机身12的后端部18处的放置提高了飞行器10的效率。风扇区段100的平移风扇叶片102可避免在飞行器起飞滑跑和着陆期间与地面接触。在另一实施例中，平移风扇叶片102可将风扇叶片102的外端部120的第一径向位置121定位在流体边界层的100％或其较小部分内，以最大化效率。在又一实施例中，平移风扇叶片102可定位风扇叶片102的外端部120的第二径向位置122，以避免在起飞滑跑或着陆期间的地面接触，并且将第一径向位置121定位在流体边界层的一部分内，这可产生最大效率。例如，平移风扇叶片102可在起飞或着陆期间将外端部120定位在流体边界层的60％，或50％，或45％等内，同时避免与地面接触。更进一步，在边界层条件改变时，风扇区段100可将风扇叶片102的外端部120从第一径向位置121重新定位至第二径向位置122，以最大化效率。
机身12从飞行器10的前端部16朝向飞行器10的后端部18沿纵向延伸，并且包括附接于其的飞行器的多个机翼20。如本文中使用的，用语“机身”大体上包括飞行器10的本体的全部，其包括飞行器10的尾翼或尾部区段。此类机翼20中的第一个相对于纵向中心线14从机身12的左舷侧22沿侧向向外延伸，而此类机翼20中的第二个相对于纵向中心线14从机身12的右舷侧24沿侧向向外延伸。用于描绘的示例性实施例的机翼20中的各个包括一个或更多个前缘襟翼26和一个或更多个后缘襟翼28。机身12还包括包含用于偏航控制的舵襟翼32的垂直稳定器30，和均具有用于俯仰控制的升降襟翼36的一对水平稳定器34。机身12附加地包括外表面或蒙皮38。然而，应当认识到的是，在本公开的其它示例性实施例中，飞行器10可附加地或备选地包括任何其它适合的构造的稳定器，其可或可不直接地沿着垂直方向V或水平/侧向方向L延伸。此类实例包括但不限于T形尾部、十字形尾部、双或三尾部或V形尾部。
包括在图6和图7中示出的飞行器10中的示例性动力装置90包括一个或更多个燃气涡轮发动机92和风扇区段100。一个或更多个燃气涡轮发动机92生成一定量的推力，并且还可产生功率，以驱动风扇区段100。如将认识到的，对于描绘的实施例而言，风扇区段100附接于飞行器的后端部，附接于飞行器的机身。风扇区段100可在飞行器的机身之上摄取和重新激励边界层气流，以提高飞行器的推进效率。尽管风扇区段100描绘为涵道后部发动机(即，包括外机舱)，但是在其它实施例中，风扇区段100可为非涵道风扇区段100。例如，在某些实施例中，风扇区段100可包括一个或更多个风扇叶片102，其在延伸位置与缩回位置之间平移，以增大在起飞和着陆期间的离地间隙。更具体而言，在某些实施例中，风扇区段100可根据以上参照图1-5描述的实施例中的一个或更多个来构造。
仍参照图6和图7，动力装置90还可包括电动动力系94，以将电能转换，储存和分配至风扇区段100。在一个实施例中，发动机92包括发电机，以向飞行器10和风扇区段100提供能量。在另一实施例中，如图6中示出的，动力装置90包括与发动机92分离的至少一个发电机96。例如，发电机96可包括辅助动力单元(APU)，其放置在机翼20内或在飞行器10的后端部18附近在尾翼处。发动机92或发电机96将电能传送至能量存储装置95。储能存储装置95可为例如但不限于电容器、电池，或燃料电池，以储存能量用于以后使用。
能量存储装置95可用于提供能量，以操作风扇区段100，以生成推进力或独立于发动机92的功率输出或旋转速度来平移风扇叶片102的外端部120。例如，风扇区段100可使风扇叶片102平移，或者在发动机92不操作时或在发动机92以减少的功率输出操作时，使用从能量存储装置95传输的能量旋转并且提供推力。
电动动力系94还可包括功率调节器97，如例如整流器或变压器或交流发电机。然而，应当理解的是，发电机96可包括功率调节器件，其可消除包括单独的功率调节器97(例如，作为发电机96的可变频率发电机系统)。因此，在其它实施例中，发电机96可构造成与能量存储装置95直接通信，而在其间没有单独的功率调节器97。电动动力系94还可包括通信设备98，以将能量分配至风扇区段100，并且将负载需求接收和传送至风扇区段100并将该负载需求从风扇区段100接收和传送。
然而，应当认识到的是，在本公开的其它实施例中，风扇区段100可替代地从包括发动机92的动力装置90接收机械能，发动机92安装在飞行器10的机身12的后端部18处，如例如，在垂直稳定器30处，或在机身12的尾部区段内，或在飞行器10的后端部18处沿着机身12的左舷侧22或右舷侧24安装。发动机92可通过将风扇区段100机械地联接于发动机92(如例如通过将风扇区段100的轴106联接于发动机92的轴和/或齿轮箱)而将机械能传输至风扇区段100。将机械能传输至风扇区段100的发动机92可包括例如涡轮风扇、涡轮喷气发动机，或还向飞行器10提供推进推力的涡轮螺旋桨发动机，或还用以向飞行器10提供电能的涡轮轴发动机(如APU)。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域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并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利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实例。如果这些其它实例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实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，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。
Claims (10)
1. 一种风扇区段，其安装至飞行器尾部区段，所述风扇区段限定径向方向、轴向方向以及周向方向，所述风扇区段包括：
轴，其大体上沿着纵向轴线延伸；以及
多个风扇叶片，其能够绕着所述纵向轴线与所述轴一起旋转，其中各个风扇叶片沿着所述径向方向限定外端部，并且其中所述多个风扇叶片中的一个或更多个将相应的外端部从第一径向位置平移至第二径向位置。
2.根据权利要求1所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片中的一个或更多个将相应的外端部沿着所述轴向方向从第一轴向位置平移至第二轴向位置。
3.根据权利要求1所述的风扇区段，其特征在于，所述风扇区段还包括：
毂，其中所述毂包括护套，其中所述护套沿着所述径向方向至少部分地设置在所述毂内，并且其中所述护套将所述多个风扇叶片中的一个或更多个沿着所述径向方向从所述护套向内和向外平移。
4.根据权利要求3所述的风扇区段，其特征在于，所述护套联接于所述轴。
5.根据权利要求1所述的风扇区段，其特征在于，各个风扇叶片包括沿着所述径向方向布置的多个嵌套部分，其中所述多个嵌套部分沿着所述径向方向从彼此向内和向外平移。
6.根据权利要求5所述的风扇区段，其特征在于，各个风扇叶片包括至少两个嵌套部分。
7.根据权利要求1所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片包括第一多个风扇叶片和第二多个风扇叶片，其中所述第一多个风扇叶片沿着所述纵向轴线与所述第二多个风扇叶片间隔，其中所述第一多个风扇叶片和所述第二多个风扇叶片处于反转布置。
8.根据权利要求1所述的风扇区段，其特征在于，所述第二径向位置定位成近似等于所述毂的外直径。
9.根据权利要求8所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片沿着所述径向方向向内平移至表示所述第一径向位置的减小至少25％的位置。
10.根据权利要求1所述的风扇区段，其特征在于，所述多个风扇叶片中的一个或更多个在起飞操作模式期间将相应的外端部从所述第一径向位置平移至所述第二径向位置。
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