DE102021202275A1

DE102021202275A1 - Rekonfigurierbare Ausströmdüse für eine Gasturbinenmaschine

Info

Publication number: DE102021202275A1
Application number: DE102021202275.8A
Authority: DE
Inventors: David L. Sutterfield; Todd S. Taylor; Jack D. Petty; Andrew Sanderson; Bryan H. Lerg
Original assignee: Rolls Royce Corp; Rolls Royce North American Technologies Inc
Current assignee: Rolls Royce Corp; Rolls Royce North American Technologies Inc
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2021-09-30
Also published as: US11408368B2; US20210301760A1

Abstract

Eine Antriebseinheit enthält eine Gasturbinenmaschine, die entlang einer Achse angeordnet ist, und ein Abgassystem, das mit der Gasturbinenmaschine verbunden ist. Die Gasturbinenmaschine enthält einen Maschinenkern, der dazu eingerichtet ist, einen Kernstrom abzugeben, und einen Fan, der dazu eingerichtet ist, von dem Maschinenkern angetrieben zu werden, um einen Bypassstrom abzugeben. Das Abgassystem empfängt die gemischten Bypass- und Kernströme von der Gasturbinenmaschine.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Gasturbinenmaschinen und im Speziellen Ausströmdüsen zur Verwendung mit Gasturbinenmaschinen.
HINTERGRUND
Gasturbinenmaschinen werden zum Antrieb von Flugzeugen, Wasserfahrzeugen, Stromgeneratoren und dergleichen verwendet. Gasturbinenmaschinen enthalten typischerweise einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine. Der Verdichter verdichtet in die Maschine gesaugte Luft und führt der Brennkammer Hochdruckluft zu. In der Brennkammer wird Brennstoff mit der Hochdruckluft vermischt und gezündet. Produkte der Verbrennungsreaktion in der Brennkammer werden in die Turbine geleitet, wo Arbeit zum Antrieb des Verdichters und manchmal auch einer Abtriebswelle entnommen wird. Restprodukte der Verbrennung werden aus der Turbine abgeführt und können in einigen Anwendungen Schub bereitstellen.
Ausströmdüsen können Größe und Form haben, um den Maschinenbetrieb zu optimieren. Eine größere Ausströmdüsenfläche kann die Geschwindigkeit der Abluft reduzieren und die Lärmemissionen der Maschine senken. Die Form der Ausströmdüse kann den aus der Maschine austretenden Abgasstrom optimieren, um den Wirkungsgrad der Maschine zu erhöhen und den Schub zu verbessern. In einigen Anwendungen mischt die Ausströmdüse die heiße Abluft aus der Turbine mit kühlerer Bypasskanal-Luft.
Unterschall-Ausströmdüsen haben typischerweise eine konvergente Form, die beim Drosseln eine Ausdehnung der Gase auf atmosphärischen Druck stromabwärts der Ausströmdüse bewirkt. Dies erzeugt einen gewissen Schub aus dem Ungleichgewicht zwischen dem statischen Druck bei der Verengung des Auslasses und dem atmosphärischen Druck. Überschall-Auslasse können eine konvergent-divergente Form haben, um eine Überschallströmung der Auslassgase zu erzeugen. Der konvergente Abschnitt der Ausströmdüse kann so bemessen sein, dass die Strömung so gedrosselt wird, dass die Strömung an der Verengung Schallgeschwindigkeit hat. Der divergente Abschnitt der Ausströmdüse kann eine weitere Ausdehnung der Gase innerhalb der Düse ermöglichen und beschleunigt die Strömung bis zum Überschall.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale und Kombinationen davon umfassen.
Eine Antriebseinheit für ein Flugzeug kann eine Gasturbinenmaschine und einen Maschinenkern enthalten. Die Gasturbinenmaschine kann entlang einer Achse angeordnet sein und einen Maschinenkern, der dazu eingerichtet ist, einen Kernstrom abzugeben, und einen Fan enthalten, der dazu eingerichtet ist, von dem Maschinenkern angetrieben zu werden, um einen Bypassstrom abzugeben. Das Abgassystem kann mit der Gasturbinenmaschine verbunden sein, um gemischte Bypass- und Kernströme von der Gasturbinenmaschine zu empfangen
In einigen Ausführungsformen kann das Abgassystem eine statische Außenstruktur, eine Lärmmanagementstruktur und eine Schubumkehreinheit enthalten. Die statische Außenstruktur kann um die Achse herum angeordnet sein, um eine äußere Grenzfläche eines primären Abgassystem-Strömungspfades bereitzustellen. Die Lärmmanagementstruktur kann einen Stopfen enthalten, der eine innere Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfades definiert und der für eine Bewegung entlang der Achse befestigt sein kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Lärmmanagementstruktur dazu eingerichtet sein, sich axial in Bezug zu der statischen Außenstruktur zwischen einer nach vorne verschobenen Startposition, einer nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und einer nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu verschieben, um eine rekonfigurierbare Ausströmdüse bereitzustellen. Die rekonfigurierbare Ausströmdüse kann eine variable Düsenverengungsfläche des Abgassystems einstellen, um von der Gasturbinenmaschine während des Betriebs der Gasturbinenmaschine erzeugten Lärm zu variieren.
In einigen Ausführungsformen kann die Schubumkehreinheit eine Vielzahl von Schwenkklappen enthalten. Die Vielzahl von Schwenkklappen können dazu eingerichtet sein, in Bezug zur Außenstruktur um eine Schwenkachse zwischen einer Aufbewahrungsanordnung und einer Schubumkehranordnung zu schwenken. In der Aufbewahrungsanordnung können die Vielzahl von Schwenkklappen in die statische Außenstruktur eingreifen, um einen Abschnitt der äußeren Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfades bereitzustellen. In der Schubumkehranordnung kann jede Schwenkklappe zumindest einen Teil der Strömung entlang des primären Abgassystem-Strömungspfades blockieren, um zumindest einen Teil der Strömung aus dem primären Abgassystem-Strömungspfad herauszuleiten und Umkehrschub zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen können die Vielzahl von Schwenkklappen eine Kante haben, die eine der inneren Grenzfläche des Stopfens entsprechende Form hat. Die entsprechende Form jeder Schwenkklappe kann der Kante ermöglichen, in die innere Grenzfläche einzugreifen, wenn die Vielzahl von Schwenkklappen in der Schubumkehranordnung sind.
In einigen Ausführungsformen kann der Stopfen einen Stopfenkörper und eine Vielzahl von Streben enthalten. Der Stopfen kann sich axial zwischen einer Nase und einem begrenzenden Ende erstrecken, das axial von der Nase beabstandet ist. Die Vielzahl von Streben können sich von dem Stopfenkörper radial nach außen zu der statischen Außenstruktur erstrecken.
In einigen Ausführungsformen kann die Lärmmanagementstruktur ferner eine Vielzahl von Aktuatoreinheiten enthalten. Die Vielzahl von Aktuatoreinheiten können so angeordnet sein, dass sie sich zwischen der Vielzahl von Streben und der statischen Außenstruktur erstrecken und diese miteinander verbinden. Die Vielzahl von Aktuatoreinheiten können dazu eingerichtet sein, den Stopfen zwischen der nach vorne verschobenen Startposition, der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu wechseln.
In einigen Ausführungsformen kann jede der Vielzahl von Aktuatoreinheiten einen Aktuator, eine Führungsbahn und mindestens einen Schlitten enthalten. Der Aktuator kann ein erstes Ende, das mit einem radial äußeren Ende einer entsprechenden Strebe aus der Vielzahl von Streben verbunden ist, und ein mit der statischen Außenstruktur verbundenes zweites Ende aufweisen. Die Führungsbahn kann mit der statischen Außenstruktur verbunden sein. Der mindestens eine Schlitten kann mit dem radial äußeren Ende der entsprechenden Strebe verbunden und an der Führungsbahn befestigt sein, um sich axial entlang der Führungsbahn zu verschieben. In einigen Ausführungsformen kann der Aktuator dazu eingerichtet sein, den mindestens einen Schlitten axial entlang der Führungsbahn zu bewegen, um den Stopfen zwischen der nach vorne verschobenen Startposition, der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu wechseln.
In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Streben mindestens drei Streben enthalten. Die drei Streben können in Umfangsrichtung um die Achse beabstandet sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Schwenkklappen mindestens drei Schwenkklappen enthalten. Die drei Schwenkklappen können in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Streben der Vielzahl von Streben angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Streben mindestens vier Streben enthalten. Die vier Streben können in Umfangsrichtung um die Achse beabstandet sein.
In einigen Ausführungsformen können die nach vorne verschobene Startposition und die nach vorne verschobene Schubumkehrposition im Wesentlichen die gleiche Position entlang der Achse sein. In einigen Ausführungsformen kann die nach vorne verschobene Startposition des Stopfens eine maximale Düsenverengungsfläche zwischen der äußeren Grenzfläche der statischen Außenstruktur und der inneren Grenzfläche des Stopfens bereitstellen.
In einigen Ausführungsformen kann die nach hinten verschobene Reiseflugposition des Stopfens eine minimale Düsenverengungsfläche zwischen der äußeren Grenzfläche der statischen Außenstruktur und der inneren Grenzfläche des Stopfens bereitstellen. Die minimale Düsenverengungsfläche kann kleiner als die maximale Düsenverengungsfläche sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Stopfen dazu eingerichtet ist, sich axial zwischen einer Vielzahl von Positionen zu verschieben. Die Vielzahl von Positionen kann zwischen der nach vorne verschobenen Startposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Abgassystem zur Verwendung mit einer Gasturbinenmaschine eine statische Außenstruktur, eine Lärmmanagementstruktur und ein Schubumkehreinheit enthalten. Die statische Außenstruktur kann um eine Achse angeordnet sein, um eine äußere Grenzfläche eines primären Abgassystem-Strömungspfades des Abgassystems bereitzustellen. Die Lärmmanagementstruktur kann einen Stopfen enthalten, der eine innere Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfads definiert und für eine Bewegung entlang der Achse befestigt ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Lärmmanagementstruktur dazu eingerichtet sein, sich in Bezug zu der statischen Außenstruktur zwischen einer nach vorne verschobenen Startposition, einer nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und einer nach hinten verschobenen Reiseflugposition axial zu verschieben, um eine rekonfigurierbare Ausströmdüse bereitzustellen. Die rekonfigurierbare Ausströmdüse kann eine variable Düsenverengungsfläche des Abgassystems einstellen.
In einigen Ausführungsformen kann die Schubumkehreinheit eine Vielzahl von Schwenkklappen enthalten. Die Vielzahl von Schwenkklappen können dazu eingerichtet sein, in Bezug zu der Außenstruktur um eine Schwenkachse zwischen einer Aufbewahrungsanordnung und einer Schubumkehranordnung zu schwenken. In der Aufbewahrungsanordnung können die Vielzahl von Schwenkklappen einen Abschnitt der äußeren Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfads bereitstellen. In der Schubumkehranordnung kann jede Schwenkklappe zumindest einen Teil der Strömung entlang des primären Abgassystem-Strömungspfads blockieren, um zumindest einen Teil der Strömung aus dem primären Abgassystem-Strömungspfad heraus zu leiten und Umkehrschub zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Schwenkklappen eine der inneren Grenzfläche des Stopfens in der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition entsprechende Form haben. Die korrespondierende Form kann an einer Stelle radial innerhalb der Vielzahl von Schwenkklappen sein, sodass die Vielzahl von Schwenkklappen in den Stopfen eingreifen, wenn die Vielzahl von Schwenkklappen in der Schubumkehranordnung sind.
In einigen Ausführungsformen kann der Stopfen einen Stopfenkörper und eine Vielzahl von Streben enthalten. Der Stopfenkörper kann sich axial zwischen einer Nase und einem begrenzenden Ende erstrecken. Die Vielzahl von Streben kann sich von dem Stopfenkörper radial nach außen zu der statischen Außenstruktur erstrecken.
In einigen Ausführungsformen kann die Lärmmanagementstruktur ferner eine Vielzahl von Aktuatoren enthalten. Die Vielzahl von Aktuatoren können so angeordnet sein, dass sie sich zwischen der Vielzahl von Streben und der statischen Außenstruktur erstrecken und diese miteinander verbinden. Die Vielzahl von Aktuatoren können dazu eingerichtet sein, den Stopfen zwischen der nach vorne verschobenen Startposition, der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu wechseln.
In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Streben mindestens drei Streben enthalten. Die drei Streben können in Umfangsrichtung um die Achse beabstandet sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Schwenkklappen mindestens drei Schwenkklappen enthalten. Die Vielzahl von Schwenkklappen können in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Streben der Vielzahl von Streben angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Streben mindestens vier Streben enthalten. Die vier Streben können in Umfangsrichtung um die Achse beabstandet sein.
In einigen Ausführungsformen können die nach vorne verschobene Startposition und die nach vorne verschobene Schubumkehrposition im Wesentlichen die gleiche Position entlang der Achse sein. In einigen Ausführungsformen kann die nach vorne verschobene Startposition des Stopfens eine maximale Düsenverengungsfläche zwischen der äußeren Grenzfläche der statischen Außenstruktur und der inneren Grenzfläche des Stopfens bereitstellen.
In einigen Ausführungsformen kann die nach hinten verschobene Reiseflugposition des Stopfens eine minimale Düsenverengungsfläche zwischen der äußeren Grenzfläche der statischen Außenstruktur und der inneren Grenzfläche des Stopfens bereitstellen. Die minimale Düsenverengungsfläche kann kleiner als die maximale Düsenverengungsfläche sein.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren mehrere Schritte enthalten. Das Verfahren kann Bereitstellen eines Abgassystems zur Verwendung mit einer Gasturbinenmaschine enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann das das Abgassystem eine statische Außenstruktur, eine Lärmmanagementstruktur und eine Schubumkehreinheit enthalten. Die statische Außenstruktur kann um eine Achse angeordnet sein, um eine äußere Grenzfläche eines primären Abgassystem-Strömungspfads des Abgassystems bereitzustellen. Die Lärmmanagementstruktur kann einen Stopfen enthalten, der um die Achse angeordnet ist, um eine innere Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfads bereitzustellen. Der Stopfen kann zur Bewegung entlang der Achse in Bezug zu der statischen Außenstruktur befestigt sein, um eine rekonfigurierbare Ausströmdüse bereitzustellen. Die Schubumkehreinheit kann eine Vielzahl von Schwenkklappen enthalten, die dazu eingerichtet sind, in Bezug zu der Außenstruktur um eine Schwenkachse zu schwenken.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Anweisen des Stopfens, sich axial entlang der Achse in Bezug zu der statischen Außenstruktur in eine nach vorne verschobene Startposition zu verschieben, enthalten. Die nach vorne verschobene Startposition kann eine maximale Düsenverengungsfläche der rekonfigurierbaren Ausströmdüse bereitstellen.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Anweisen des Stopfens, sich axial entlang der Achse in Bezug zu der statischen Außenstruktur in eine nach hinten verschobene Reiseflugposition zu verschieben, enthalten. Die nach hinten verschobene Reiseflugposition kann eine minimale Düsenverengungsfläche der rekonfigurierbaren Ausströmdüse bereitstellen.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Anweisen des Stopfens, sich entlang der Achse in Bezug zur statischen Außenstruktur in eine nach vorne verschobene Schubumkehrposition zu verschieben, und Anweisen der Schwenkklappen, sich von einer Aufbewahrungsanordnung in eine Schubumkehranordnung zu bewegen, wenn der Stopfen in der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition ist, enthalten. Die Schwenkklappen können sich von der Aufbewahrungsanordnung in die Schubumkehranordnung bewegen, um zumindest einen Teil der Strömung entlang des primären Abgassystem-Strömungspfads zu blockieren und zumindest einen Teil der Strömung aus dem primären Abgassystem-Strömungspfad herauszuleiten und einen Umkehrschub zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Bereitstellen einer Steuerung enthalten. Die Steuerung kann mit dem Abgassystem verbunden sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, als Reaktion auf eine erste Eingabe den Stopfen anzuweisen, sich axial entlang der Achse in die nach vorne verschobene Startposition zu verschieben. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, als Reaktion auf eine zweite Eingabe den Stopfen anzuweisen, sich axial entlang der Achse in die nach hinten verschobene Reiseflugposition zu verschieben. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, als Reaktion auf eine dritte Eingabe den Stopfen anzuweisen, sich axial entlang der Achse in die nach vorne verschobene Schubumkehrposition zu verschieben und die Vielzahl von Schwenkklappen anzuweisen, um die Achse in die Schubumkehranordnung zu schwenken.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen deutlicher hervorgehen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Flugzeugs, die zeigt, dass das Flugzeug ein Flugwerk und eine Antriebseinheit mit einer mit dem Flugwerk verbunden Gasturbinenmaschine und ein Abgassystem enthält, das mit der Gasturbinenmaschine verbunden ist, um Abgasprodukte von der Gasturbinenmaschine zu empfangen und die Abgasprodukte zu leiten, um das Flugwerk anzutreiben;
2 ist eine perspektivische Ansicht der in dem Flugzeug aus 1 enthaltenen Antriebseinheit, die zeigt, dass Maschine einen Maschinenkern, der dazu eingerichtet ist, einen Kernstrom abzugeben, und einen Fan enthält, der dazu eingerichtet ist, von dem Maschinenkern angetrieben zu werden, um einen Bypassstrom abzugeben, und die zeigt, dass das Abgassystem (i) eine statische Außenstruktur, die mit der Gasturbinenmaschine verbunden ist, um die gemischten Kern- und Bypassströme zu empfangen, (ii) eine Lärmmanagementstruktur, die an der statischen Außenstruktur zur Bewegung entlang der Achse zwischen einer nach vorne verschobenen Startposition, einer nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und einer nach hinten verschobenen Reiseflugposition befestigt ist, um eine rekonfigurierbare Ausströmdüse bereitzustellen, die eine variable Düsenverengungsfläche des Abgassystems steuert, (iii) und eine Schubumkehreinheit enthält, die in die statische Außenstruktur integriert ist und die gemischten Abgasprodukte, die durch die rekonfigurierbare Ausströmdüse strömen, umleitet, um Umkehrschub bereitzustellen;
3 ist eine Querschnittsansicht des Abgassystems der Antriebseinheit aus 2, die die Lärmmanagementstruktur in der nach vorne verschobenen Startposition zeigt, um eine maximale Düsenverengungsfläche der rekonfigurierbaren Ausströmdüse bereitzustellen, und die die Schubumkehreinheit in einer Aufbewahrungsanordnung zeigt, in der Schwenkklappen der Schubumkehreinheit geschlossen sind und einen Abschnitt einer äußeren Grenzfläche der statischen Außenstruktur definieren;
4 ist eine Querschnittsansicht des Abgassystems der Antriebseinheit aus 2, die die Lärmmanagementstruktur zeigt, die axial nach hinten von der nach vorne verschobenen Startposition in die nach hinten verschobene Reiseflugposition verschoben ist, um eine minimale Düsenverengungsfläche der rekonfigurierbaren Ausströmdüse und die Schubumkehreinheit in der Aufbewahrungsanordnung bereitzustellen;
5 ist eine Querschnittsansicht des Abgassystems der Antriebseinheit aus 2, die die Lärmmanagementstruktur zeigt, die axial nach vorne von der nach hinten verschobenen Reiseflugposition in die nach vorne verschobene Schubumkehrposition verschiebt und die Schubumkehreinheit in einer Schubumkehranordnung zeigt, in der die Schwenkklappen so eingesetzt sind, dass die Schwenkklappen in einen in der Lärmmanagementstruktur enthaltenen Stopfen eingreifen, um die Abgasprodukte aus einem primären Strömungspfad des Abgassystems heraus umzuleiten;
6 ist eine Querschnittsansicht des Abgassystems an einer anderen Umfangsposition als die 4-5, die zeigt, dass die Lärmmanagementstruktur ferner eine Vielzahl von Aktuatoreinheiten enthält, die sich zwischen einer Vielzahl von in dem Stopfen enthaltenen Streben und der statischen Außenstruktur erstrecken und diese miteinander verbinden, um den Stopfen zwischen der nach vorne verschobenen Startposition, der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu wechseln;
7 ist eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform eines Abgassystems zur Verwendung mit dem Flugzeug aus 1, die zeigt, dass das Abgassystem (i) eine statische Außenstruktur, (ii) eine sich verschiebende Lärmmanagementstruktur, die einen Stopfen mit einem Stopfenkörper und mindestens drei Streben aufweist, die sich von dem Stopfenkörper radial nach außen erstrecken und mit der Außenstruktur der Ausströmdüse verbinden, und (iii) eine Schubumkehreinheit enthält, die mindestens zwei Schwenkklappen, die zwischen den Streben der Lärmmanagementstruktur angeordnet sind, und eine Vielzahl von Blockierklappen aufweist, die so angeordnet sind, dass sie mindestens einen Teil des Abgasstroms zu den Schwenkklappen umleiten; und
8 ist eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform eines Abgassystems zur Verwendung mit dem Flugzeug aus 1, die zeigt, dass das Abgassystem (i) eine statische Außenstruktur, (ii) eine sich verschiebende Lärmmanagementstruktur, die einen Stopfen mit einem Stopfenkörper und mindestens vier Streben aufweist, die sich von dem Stopfenkörper radial nach außen erstrecken und mit der Außenstruktur des Abgassystems verbinden, und (iii) eine Schubumkehreinheit enthält, die zwei, drei oder vier Schwenkklappen aufweisen kann, die so angeordnet sind, dass sie sich effizient zwischen den Streben der Lärmmanagementstruktur erstrecken.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Um das Verständnis der Grundsätze der Offenbarung zu fördern, wird nun auf eine Anzahl beispielhafter Ausführungsformen Bezug genommen, die in den Zeichnungen illustriert sind, und diese werden in einer spezifischen Sprache beschrieben.
Eine Antriebseinheit 12 für ein Flugzeug 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält eine Gasturbinenmaschine 14 und ein mit der Gasturbinenmaschine 14 verbundenes Abgassystem 16, wie in den 1 und 2 gezeigt. Die Gasturbinenmaschine 14 enthält einen Fan 18 und einen Maschinenkern 20 mit einem Verdichter, einer Brennkammer und einer Turbine, die axial entlang einer Achse 11 angeordnet sind, wie in 3 dargestellt. Der Maschinenkern 20 ist dazu eingerichtet, einen Kernstrom 21 abzugeben, während der Fan 18 dazu eingerichtet ist, von dem Maschinenkern 20 angetrieben zu werden, um einen Bypassstrom 19 abzugeben, der Schub zum Antreiben eines Flugzeugs 10 bereitstellt. Das Abgassystem 16 ist mit der Gasturbinenmaschine 14 verbunden, um die Bypass- und Kernströme 19, 21 in einem kombinierten Abgasstrom 22 von der Gasturbinenmaschine 14 zu empfangen. Das Abgassystem 16 hat eine variable Düsenverengungsfläche 38, die verändert werden kann, um den kombinierten Abgasstrom 22 für niedrige Lärmemissionen, wie z. B. bei Start und Landung, oder für einen erhöhten Wirkungsgrad der Maschine, z. B. im Reiseflug, zu optimieren.
Das Abgassystem 16 enthält eine statische Außenstruktur 26, eine Lärmmanagementstruktur 28 und eine Schubumkehreinheit 30, wie in den 2-6 gezeigt. Die statische Außenstruktur 26, oder Düsenrohr 26, ist um die Achse 11 angeordnet, um eine äußere Grenzfläche 34 eines primären Abgassystem-Strömungspfads 33 bereitzustellen. Die Lärmmanagementstruktur 28 enthält einen Stopfen 40, der um die Achse 11 angeordnet ist, um eine innere Grenzfläche 36 des primären Abgassystem-Strömungspfades 33 bereitzustellen. Der Stopfen 40 ist zur Bewegung entlang der Achse 11 befestigt, um die variable Düsenverengungsfläche 38 des Abgassystems 16, die zwischen der äußeren Grenzfläche 34 des Düsenrohrs 26 und der inneren Grenzfläche 36 des Stopfens 40 gebildet ist, zu steuern. Die Schubumkehreinheit 30 ist in das Düsenrohr 26 integriert, um einen Abschnitt der äußeren Grenzfläche 34 bereitzustellen, wenn in einer Aufbewahrungsanordnung, wie in den 3 und 4 gezeigt. Die Schubumkehreinheit 30 ist auch dazu eingerichtet, in den Stopfen 40 einzugreifen, um den gemischten Abgasstrom 22 in dem Strömungspfad 33 zu blockieren, um Umkehrschub bereitzustellen, wenn in einer Schubumkehranordnung, wie in 5 gezeigt.
Für Flugzeuge mit Überschallgeschwindigkeit gibt es verschiedene Lärmvorschriften, die den von den Gasturbinenmaschinen der Flugzeuge erzeugten Betrag an Lärm begrenzen. Diese Lärmvorschriften können vom Gewicht des Flugzeugs abhängig sein und nicht von der Größe der Maschine. Daher kann es für ein leichteres Flugzeug 10, das dazu ausgelegt ist, bei Überschallgeschwindigkeiten zu fliegen, notwendig sein, den von der Maschine 14 beim Start erzeugten Lärm steuern, um die Lärmvorschriften zu erfüllen, und ebenso muss es in der Lage sein, die Beschleunigung der Abgasprodukte 22 im Reiseflug zu erhöhen, um Überschallgeschwindigkeiten zu erreichen.
Zur Steuerung des von der Maschine 14 erzeugten Lärms an verschiedenen Punkten des Flugzyklus des Flugzeugs 10 ist der Stopfen 40 dazu eingerichtet, sich axial in Bezug zum Düsenrohr 26 zwischen einer nach vorne verschobenen Startposition, wie in 3 gezeigt, einer nach hinten verschobenen Reiseflugposition, wie in 4 gezeigt, und einer nach vorne verschobenen Schubumkehrposition, wie in 5 gezeigt, zu verschieben. Auf diese Weise stellen das Düsenrohr 26 und die Lärmmanagementstruktur 28 zusammen eine rekonfigurierbare Ausströmdüse 24 bereit, wie in den 2-6 gezeigt. Die rekonfigurierbare Ausströmdüse 24 stellt die variable Düsenverengungsfläche 38 des Abgassystems 16 ein, um den von der Gasturbinenmaschine 14 erzeugten Lärm während des Betriebs der Gasturbinenmaschine 14 an verschiedenen Punkten des Flugzyklus des Flugzeugs 10 wie Start und Landung zu steuern.
Wenn der Stopfen 40 in der nach vorne verschobenen Startposition ist, stellen die äußere Grenzfläche 34 und die innere Grenzfläche 36 eine konvergente Düsenform mit einer maximalen Düsenverengungsfläche 38A bereit, wie in 3 gezeigt. Die maximale Düsenverengungsfläche 38A ermöglicht einen höheren Massenstrom von Abgasprodukten 22 bei einer geringeren Geschwindigkeit durch die rekonfigurierbare Ausströmdüse 24, was zu geringeren Lärmemissionen führt. Die geringeren Lärmemissionen können hilfreich sein, um bestimmte Lärmanforderungen für den Betrieb in Bodennähe und im Tiefflug, wie z. B. bei Start und Landung, zu erfüllen. Die Lärmanforderungen können als ein Beispiel bestimmte Zonen um Flughäfen wie Wohngebiete betreffen. Eine vergrößerte Verengungsfläche kann die Effizienz des Antriebssystems im Unterschall- oder transsonischen Betrieb erhöhen, während ein Überlaufen des Einlasses oder Wechselwirkungen mit anderen Flugzeugstrukturen den Luftwiderstand erhöhen würden.
Wenn der Stopfen 40 in der nach hinten verschobenen Reiseflugposition ist, stellen die äußere Grenzfläche 34 und die innere Grenzfläche 36 eine konvergent-divergente Düsenform mit einer minimalen Düsenverengungsfläche 38B bereit, wie in 4 gezeigt. Die minimale Düsenverengungsfläche 38B ermöglicht Strömungsbeschleunigung der Abgasprodukte 22 und erhöhte Maschineneffizienz, beispielsweise bei Flugzeuggeschwindigkeiten oberhalb von Mach 1.0. Die minimale Düsenverengungsfläche 38B kann die rekonfigurierbare Ausströmdüse 24 veranlassen, Lärm mit größeren Dezibel-Leveln als bei der maximalen Düsenverengungsfläche 38A zu erzeugen. Demnach kann der Stopfen 40 bei höheren Höhen und/oder außerhalb von Lärmschutzzonen in der nach hinten verschobenen Reiseflugposition sein.
Wenn der Stopfen 40 in der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition ist, ist der Stopfen 40 axial vorn positioniert, so dass die Schubumkehreinheit 30 von der Aufbewahrungsanordnung in die Schubumkehranordnung wechseln und in den Stopfen 40 eingreifen kann, wie in 5 gezeigt. Die Schubumkehreinheit 30 umfasst eine Vielzahl von Schwenkklappen 74, 76, die dazu eingerichtet sind, in Bezug zum Düsenrohr 26 um eine Schwenkachse 73 zwischen den verschiedenen Anordnungen zu schwenken. Die Anordnung der Schwenkklappen 74, 76 ermöglicht es der rekonfigurierbaren Ausströmdüse 24, auf einfache Weise zwischen den verschiedenen Düsenformen zu wechseln, während sie gleichzeitig in der Lage ist, bei Bedarf Schubumkehr bereitzustellen.
Wenn die Schubumkehreinheit 30 in der Aufbewahrungsanordnung ist, greift die Vielzahl von Schwenkklappen 74, 76 in das Düsenrohr 26 ein, um einen Abschnitt der äußeren Grenzfläche 34 des primären Abgassystem-Strömungspfads 33 bereitzustellen. Jede Schwenkklappe 74, 76 greift in das Düsenrohr 26 ein, um die im Düsenrohr 26 ausgebildeten Öffnungen 58, 59 zu schließen, so dass die Abgasprodukte 22 axial nach hinten durch das Abgassystem 16 strömen.
Wenn die Schubumkehreinheit 30 in der Schubumkehranordnung ist, wurden die Schwenkklappen 74, 76 um die Schwenkachse 73 geschwenkt, um die im Düsenrohr 26 ausgebildeten Öffnungen 58, 59 zu öffnen und zumindest einen Teil der gemischten Strömung 22 entlang des primären Abgassystem-Strömungspfads 33 zu blockieren. Jede Schwenkklappe 74, 76 erstreckt sich in den Strömungspfad 33 und durch die entsprechende Öffnung 58, 59, um zumindest einen Teil der Strömung 22 durch die Öffnungen 58, 59 aus dem primären Abgassystem-Strömungspfad 33 zu leiten und Umkehrschub zu erzeugen.
In der beispielhaften Ausführungsform ist jede der Schwenkklappen 74, 76 so geformt, dass sie den Stopfen 40 aufnimmt, wenn der Stopfen 40 in der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition ist, wie in 5 gezeigt. An einer Stelle radial innen an jeder Schwenkklappe 74, 76 hat jede Schwenkklappe 74, 76 eine der inneren Grenzfläche 36 des Stopfens 40 entsprechende Form. Die Schwenkklappen 74, 76 entsprechen der Form der inneren Grenzfläche 36 des Stopfens 40, so dass die Schwenkklappen 74, 76 in den Stopfen 40 eingreifen können, wenn der Stopfen 40 in der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition ist und die Vielzahl von Schwenkklappen 74, 76 in der Schubumkehranordnung sind.
In der beispielhaften Ausführungsform ist jede Schwenkklappe 74, 76 so geformt, dass sie eine Aussparung 87 enthält, wie in 5 gezeigt. Die Aussparung 87 ist so bemessen, dass sie den Stopfen 40 aufnimmt, wenn der Stopfen 40 in der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition ist und die Schubumkehreinheit 30 in der Schubumkehranordnung ist.
In der beispielhaften Ausführungsform ist die nach vorne verschobene Startposition und die nach vorne verschobene Schubumkehrposition des Stopfens 40 im Wesentlichen die gleiche Position entlang der Achse 11. Auf diese Weise kann die Schubumkehreinheit 30 bei Start und Landung aus Sicherheitsgründen von der Aufbewahrungsanordnung in die Schubumkehranordnung oder umgekehrt gewechselt (umgeschaltet) werden.
In der beispielhaften Ausführungsform ist der Stopfen 40 auch dazu eingerichtet, sich axial in eine beliebige Position einer Vielzahl von Positionen zwischen der nach vorne verschobenen Startposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu verschieben. Die Vielzahl von Positionen entsprechen unterschiedlichen variablen Düsenverengungsflächen für das Abgassystem 16.
Wenden wir uns wieder der Lärmmanagementstruktur 28 zu; der Stopfen 40 enthält einen Stopfenkörper 44 und eine Vielzahl von Haltestreben 46, 48, wie in 6 gezeigt. Der Stopfenkörper 44 erstreckt sich axial zwischen einer Nase 50 und einem begrenzenden Ende 52, das axial hinter der Nase 50 angeordnet und von dieser beabstandet ist. Die innere Grenzfläche 36 des primären Abgassystem-Strömungspfades 33 ist durch eine Außenfläche des Stopfenkörpers 44 gebildet, der sich zwischen der Nase 50 und dem begrenzenden Ende 52 erstreckt. Die Vielzahl von Haltestreben 46, 48 erstrecken sich von dem Stopfenkörper 44 radial nach außen zu dem Düsenrohr 26 und sind in Umfangsrichtung um die Achse 11 angeordnet und von dieser beabstandet.
In den beispielhaften Ausführungsformen enthält die Vielzahl von Streben 46, 48 mindestens zwei Streben 46, 48, wie in 6 gezeigt. Die Streben 46, 48 sind in Umfangsrichtung um die Achse 11 gleichmäßig voneinander beabstandet. Die im Düsenrohr 26 ausgebildeten Öffnungen 58, 59 sind in Umfangsrichtung von den Streben 46, 48 versetzt, so dass sie den Schwenkklappen 74, 76 der Schubumkehreinheit 30 ermöglichen, zwischen den Aufbewahrung- und Schubumkehranordnungen zu wechseln.
In einigen Ausführungsformen können die Streben 46, 48 mit geringerem Abstand zueinander angeordnet sein. In solchen Ausführungsformen wären die Schwenkklappen 74, 76 entsprechend dimensioniert, um der Größe der im Düsenrohr 26 gebildeten Öffnungen 58, 59 zu entsprechen, wenn in der Aufbewahrungsanordnung, und um sich durch die Öffnungen 58, 59 erstrecken zu können, wenn in der Schubumkehranordnung.
In einigen Ausführungsformen kann Stopfen 40 lediglich eine Strebe 46, 48 enthalten. In anderen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Streben 46, 48 mehr als zwei Streben enthalten, wie in den 7 and 8. Gezeigt.
In der beispielhaften Ausführungsform enthält der Stopfenkörper 44 eine innenliegende Mittelkörperhaltestruktur (nicht gezeigt), die durch die Abgasprodukte in dem Strömungspfad 33 aufgebrachte Lasten aufnimmt. Die innenliegende Mittelkörperhaltestruktur überträgt die Last auf die Streben 46, 48 und nach außen auf das Düsenrohr 26. Die innere Grenzfläche 36 bildet eine Außenhaut, die die innenliegende Mittelkörperhaltestruktur umgibt und die Haltestruktur von den Abgasprodukten 22 in dem Strömungspfad 33 abschirmt.
Jede Strebe 46, 48 enthält eine innenliegende Haltestruktur (nicht gezeigt) die an einem ersten Ende 54 der Strebe 46, 48 mit der innenliegenden Mittelkörperhaltestruktur des Stopfenkörpers 44 verbindet und an einem zweiten Ende 56 der Strebe 46, 48 mit der Außenstruktur 26 verbindet. Die innenliegende Haltestruktur ist dazu eingerichtet, auf den Stopfen 40 aufgebrachte Lasten auf die Außenstruktur 26 zu übertragen. Eine Außenhaut 57 umgibt die innenliegende Haltestruktur und bildet eine Außenfläche 57 der Strebe 46, 48.
In der beispielhaften Ausführungsform enthält die Lärmmanagementstruktur 28 ferner eine Vielzahl von Aktuatoreinheiten 42, wie in 6 gezeigt. Die Aktuatoreinheiten 42 sind so angeordnet, dass sie sich zwischen der Vielzahl von Streben 46, 48 und der statischen Außenstruktur 26 erstrecken und diese miteinander verbinden, um den Stopfen 40 zwischen der nach vorne verschobenen Startposition, der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu wechseln.
Die Vielzahl von Aktuatoreinheiten 42 enthält jeweils einen Aktuator 66, eine Führungsbahn 68 und mindestens einen Schlitten 70, wie in 6 gezeigt. Der Aktuator 66 hat ein mit dem Düsenrohr 26 verbundenes erstes Ende 65, und ein zweites Ende 67, das mit dem radial äußeren Ende 56 der entsprechenden Strebe 46, 48 aus der Vielzahl von Streben 46, 48 verbunden ist. In der beispielhaften Ausführungsform sind das erste und das zweite Ende 65, 67 des Aktuator 66 Bolzengelenke. Die Führungsbahn 68 ist mit der statischen Außenstruktur 26 verbunden, während der Schlitten 70 mit dem radial äußeren Ende 56 der entsprechenden Strebe 46, 48 verbunden ist. Die Führungsbahn 68 ist an der statischen Außenstruktur 26 befestigt, um von dem Stopfen 40 empfangene Lasten auf die Außenstruktur 26 zu übertragen. Der Schlitten 70 ist an der Führungsbahn 68 befestigt, um sich axial entlang der Führungsbahn 68 zu verschieben.
In der beispielhaften Ausführungsform enthält jede Aktuatoreinheit 42 mindestens drei Schlitten 70, 71, 72, wie in 6 gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann die Aktuatoreinheit 42 zwei Schlitten enthalten. In anderen Ausführungsformen kann die Aktuatoreinheit 42 mehr als drei Schlitten enthalten.
In der beispielhaften Ausführungsform befinden sich die Aktuatoreinheiten 42 zwischen der äußeren Grenzfläche 34 und einer äußeren Gondeloberfläche 35 des Abgassystems 16, wie in 2 gezeigt. Die äußere Gondeloberfläche 35 ist so angeordnet, dass sie sich um die Achse 11 erstreckt und die anderen Komponenten des Abgassystems 16 umschließt. Die Aktuatoreinheiten 42 sind zwischen der Oberfläche 34 und der äußeren Gondeloberfläche 35 außerhalb des Strömungspfads 33 positioniert, um die Aktuatoreinheiten 42 vor den Abgasprodukten 22 im Strömungspfad 33 zu schützen. Durch die Positionierung der Aktuatoreinheiten 42 außerhalb des Strömungspfades 33 wird außerdem ein aerodynamischer Strömungspfad 33 für die Abgasprodukte 22 bereitgestellt.
Der Aktuator 66 ist dazu eingerichtet, die Schlitten 70, 71, 72 entlang der Führungsbahn 68 zu verschieben, um den Stopfen 40 zwischen der nach vorne verschobenen Startposition, der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu wechseln. In der beispielhaften Ausführungsform ist der Aktuator 66 ein hydraulischer Linearaktuator. In anderen Ausführungsformen kann es sich bei dem Aktuator 66 um einen anderen Typ von LinearAktuator handeln. In einigen Ausführungsformen kann der Aktuator 66 ein pneumatischer Aktuator oder ein anderer geeigneter Aktuator sein.
Die Schubumkehreinheit 30 enthält die Vielzahl von Schwenkklappen 74, 76 und einen Aktuator (nicht dargestellt). Die Schwenkklappen 74, 76 sind so geformt, dass sie die Öffnungen im Düsenrohr 26 schließen und einen Abschnitt der äußeren Grenzfläche 34 des Strömungspfads 33 bereitstellen. Der Aktuator ist mit dem Düsenrohr 26 verbunden und ist dazu eingerichtet, die Schwenkklappen 74, 76 zwischen der Aufbewahrungs- und der Schubumkehranordnung zu wechseln.
In einigen Ausführungsformen kann die Schubumkehreinheit 30 auch eine Sperre enthalten (nicht dargestellt). Die Sperre kann dazu eingerichtet sein, den Aktuator daran zu hindern, die Schwenkklappen 74, 76 zwischen den verschiedenen Anordnungen zu wechseln.
Jede Schwenkklappe 74, 76 hat eine Innenfläche 80 und eine Außenfläche 81, wie in 5 gezeigt. Jede Fläche 80, 81 erstreckt sich zwischen einer Vorderkante 84 und einer Hinterkante 86, die axial hinter der Vorderkante 84 und von dieser beabstandet ist.
Wenn die Schwenkklappen 74, 76 in der Aufbewahrungsanordnung sind, greifen die Kanten 84, 86 der Klappen 74, 76 in den äußeren Rand der im Düsenrohr 26 gebildeten Öffnungen 58, 59 ein. Auf diese Weise verschließen die Klappen 74, 76 die Öffnungen 58, 59, so dass die Innenfläche 80 den Abschnitt der äußeren Grenzfläche 34 des Strömungspfads 33 bereitstellt und die Außenfläche 81 bündig mit der äußeren Gondeloberfläche 35 des Düsenrohres 26 abschließt.
Wenn die Schwenkklappen 74, 76 in der Schubumkehranordnung sind, steht die Hinterkante 86 der inneren Grenzfläche 36 des Stopfens 40 gegenüber und die Vorderkante 84 erstreckt sich durch die entsprechende Öffnung im Düsenrohr 26. Auf diese Weise ist ein Abschnitt der Klappe 74, 76 in den Strömungspfad 33 gewinkelt, so dass die Innenfläche 80 die Abgasprodukte 22 entlang des primären Abgassystem-Strömungspfades 33 blockiert. Der andere Abschnitt der Schwenkklappe 74, 76 ist radial außerhalb der äußeren Gondeloberfläche 35 des Düsenrohrs 26 angeordnet, so dass die Innenfläche 80 weiterhin zumindest einen Teil der Strömung 22 aus dem Strömungspfad 33 herausleitet und Umkehrschub erzeugt.
In der beispielhaften Ausführungsform ist die Hinterkante 86 jeder der Schwenkklappen 74, 76 so geformt, dass sie den Stopfen 40 aufnimmt. Die Hinterkante 86 hat eine entsprechende Form oder Aussparung 87, die mit der inneren Grenzfläche 36 des Stopfens 40 übereinstimmen, wenn die Vielzahl von Schwenkklappen 74, 76 in der Schubumkehranordnung sind. In einigen Ausführungsformen greift die Hinterkante 86 in die innere Grenzfläche 36 des Stopfens 40 ein.
In der beispielhaften Ausführungsform enthält die Antriebseinheit 12 ferner eine Steuerung 88, wie in 6 gezeigt. Die Steuerung 88 ist mit den Aktuatoreinheiten 42 der Lärmmanagementstruktur 28 und dem Aktuator der Schubumkehreinheit 30 verbunden. Die Steuerung 88 ist dazu eingerichtet, die Lärmmanagementstruktur 28 und die Schubumkehreinheit 30 anzuweisen, zwischen den verschiedenen Positionen und Anordnungen als Reaktion auf eine Eingabe eines Benutzers, wie beispielsweise eines das Flugzeug 10 steuernden Piloten, zu wechseln. In anderen Ausführungsformen ist die Steuerung 88 dazu eingerichtet, die Lärmmanagementstruktur 28 und die Schubumkehreinheit 30 anzuweisen, zwischen den verschiedenen Positionen und Anordnung basierend auf dem Flugzyklus der Maschine 14 zu wechseln.
In der beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerung 88 dazu eingerichtet, eine erste Eingabe zu empfangen, die einem Startmodus entspricht. Nach Empfang der ersten Eingabe stellt die Steuerung 88 den Aktuatoren 66 ein elektronisches Signal bereit, um den Stopfen 40 axial nach vorne in die nach vorne verschobene Startposition zu bewegen. Die Steuerung 88 hält den Stopfen 40 in dieser Position bis eine andere Eingabe empfangen wird.
In der beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerung 88 dazu eingerichtet, eine zweite Eingabe zu empfangen, die einem Reiseflugmodus entspricht. Nach Empfang der zweiten Eingabe stellt die Steuerung 88 den Aktuatoren 66 ein Signal bereit, um den Stopfen 40 axial nach hinten in die nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu verschieben. Die Steuerung 88 hält den Stopfen 40 in dieser Position bis eine andere Eingabe empfangen wird.
Die Steuerung 88 kann eine andere Eingabe empfangen, um den Stopfen 40 in einer Position innerhalb der Vielzahl von Positionen zwischen der nach vorn verschobenen Startposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition, inklusive der Startposition und der Reiseflugposition, zu halten und zu stoppen. In einigen Ausführungsformen könnte es vorteilhaft sein, den Stopfen 40 in Bezug zum Düsenrohr 26 in anderen axialen Verschiebepositionen innerhalb der Vielzahl von Positionen zu halten, um die rekonfigurierbare Ausströmdüse 24 für einen bestimmten Punkt in dem Maschinenzyklus oder ein Flugzeugmanöver zu stimmen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 88 dazu eingerichtet sein, den Aktuator 66 anzuweisen, den Stopfen 40 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit innerhalb der Vielzahl von Positionen zu verschieben.
In einigen Ausführungsformen hindert die Steuerung 88 in einigen der Vielzahl von Positionen den Stopfen 40 daran, gestoppt und in Position gehalten zu werden, um Schäden und Verschleiß der rekonfigurierbaren Ausströmdüse 24 zu reduzieren, die durch dynamisches Verhalten hervorgerufen werden, das auftritt, wenn der Stopfen 40 in bestimmten Positionen ist. In anderen Ausführungsformen ist die Steuerung 88 dazu eingerichtet, den Stopfen 40 in jeder der Vielzahl von Positionen zu blockieren und ihn in Position zu halten. Die Vielzahl von Positionen kann eine voreingestellte und endliche Anzahl an Positionen enthalten oder kann eine kontinuierliche unendliche Anzahl an Positionen enthalten.
In einigen Ausführungsformen bewegt die Steuerung 88 den Stopfen 40 schneller durch einige der Vielzahl von Positionen, um Schäden und Verschleiß der rekonfigurierbaren Ausströmdüse 24 zu reduzieren, die durch dynamisches Verhalten hervorgerufen werden, das auftritt, wenn der Stopfen 40 in bestimmten Positionen ist. Die Vielzahl von Positionen kann in unterschiedlichen Formen der rekonfigurierbaren Ausströmdüse 24 resultieren, die konvergent, konvergent-divergent oder eine Übergangsform zwischen konvergent und konvergent-divergent sein können.
In der beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerung 88 dazu eingerichtet, eine dritte Eingabe zu empfangen, die einem Schubumkehrmodus entspricht. Nach Empfang der dritten Eingabe stellt die Steuerung 88 den Aktuatoren 66 ein Signal zur Verfügung, um den Stopfen 40 axial nach vorne in die nach vorne verschobene Schubumkehrposition zu verschieben. Die Steuerung 88 stellt auch den Aktuatoren der Schubumkehreinheit 30 ein Signal zur Verfügung, um die Schwenkklappen 74, 76 von der Aufbewahrungsanordnung in die Schubumkehranordnung zu schwenken. Die Steuerung 88 hält den Stopfen 40 und die Schwenkklappen 74, 76 in dieser Position/Anordnung bis eine andere Eingabe empfangen wird.
Ein Verfahren zum Verwenden der Antriebseinheit 12 kann mehrere Schritte enthalten. Beim Start empfängt die Steuerung 88 die erste Eingabe, die dem Startmodus entspricht. Die Steuerung 88 weist dann die Aktuatoren 66 an, den Stopfen 40 axial nach vorn entlang der Achse 11 in die nach vorn verschobene Startposition zu verschieben, um die maximale Düsenverengungsfläche 38A der rekonfigurierbaren Ausströmdüse 24 bereitzustellen. Die Steuerung 88 weist die Aktuatoren 66 an, den Stopfen 40 in der nach vorne verschobenen Startposition zu halten, bis eine andere Eingabe empfangen wird.
Nachdem das Flugzeug 10 auf der gewünschten Höhe ist, kann die Steuerung 88 dann die zweite Eingabe empfangen, die dem Reiseflugmodus entspricht. Die Steuerung 88 weist dann die Aktuatoren 66 an, den Stopfen 40 axial nach hinten entlang der Achse 11 in die nach hinten verschobene Reiseflugposition zu verschieben, um die minimale Düsenverengungsfläche 38B der rekonfigurierbaren Ausströmdüse 24 bereitzustellen. Die Steuerung 88 weist die Aktuatoren 66 an, den Stopfen 40 in der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu halten, bis eine andere Eingabe empfangen wird.
Zwischen den Start- und Reiseflugmodi kann die Steuerung 88 eine andere Eingabe empfangen, die die Steuerung 88 veranlasst, die Aktuatoren 66 anzuweisen, den Stopfen 40 in eine andere Position aus einer Vielzahl von Positionen zwischen den Start- und Reiseflugpositionen zu verschieben. Die Steuerung 88 kann die Aktuatoren 66 anweisen, den Stopfen 40 in dieser Position zu halten, bis eine andere Eingabe empfangen wird.
Nach der Landung kann die Steuerung 88 die dritte Eingabe empfangen, die einem Schubumkehrmodus entspricht. Die Steuerung 88 weist dann die Aktuatoren 66 an, den Stopfen 40 entlang der Achse in Bezug zu der statischen Außenstruktur 26 in die nach vorn verschobene Schubumkehrposition zu verschieben. Die Steuerung 88 weist den Aktuator an, die Schwenkklappen 74, 76 von der Aufbewahrungsanordnung in die Schubumkehranordnung zu schwenken, wenn der Stopfen 40 in der nach vorn verschobenen Schubumkehrposition ist. Die Steuerung 88 weist den Stopfen 40 und die Schwenkklappen 74, 76 an, in dieser Position/Anordnung zu halten, bis eine andere Eingabe empfangen wird.
Eine andere Ausführungsform eines Abgassystems 216 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in 7 gezeigt. Das Abgassystem 216 ist dem in den 1-6 gezeigten und hier beschriebenen Abgassystem 16 im Wesentlichen ähnlich. Dementsprechend zeigen ähnliche Bezugszeichen in der 200er-Serie Merkmale an, die dem Abgassystem 16 und dem Abgassystem 216 gemeinsam sind. Die Beschreibung des Abgassystems 16 wird durch Bezugnahme einbezogen, um für das Abgassystem 216 zu gelten, außer in Fällen, in denen sie der spezifischen Beschreibung und den Zeichnungen des Abgassystems 216 widerspricht.
Das Abgassystem 216 enthält eine statische Außenstruktur 226, eine Lärmmanagementstruktur 228 und eine Schubumkehreinheit 230, wie in 7 gezeigt. Die statische Außenstruktur 226 ist um die Achse 11 angeordnet, um eine äußere Grenzfläche 234 bereitzustellen. Die Lärmmanagementstruktur 228 enthält einen Stopfen 240, der um die Achse angeordnet ist, um eine innere Grenzfläche 236 bereitzustellen. Der Stopfen 240 ist zur Bewegung entlang der Achse 11 befestigt, um die zwischen der äußeren Grenzfläche 234 des Düsenrohrs 226 und der inneren Grenzfläche 236 des Stopfens 240 gebildete variable Düsenverengungsfläche 38 zu steuern. Die Schubumkehreinheit 230 ist in das Düsenrohr 226 integriert und dazu eingerichtet, zwischen der Aufbewahrungsanordnung und der Schubumkehranordnung zu wechseln.
Der Stopfen 240 enthält einen Stopfenkörper 244 und eine Vielzahl von Streben 246, 247, 248, wie in 7 gezeigt. Der Stopfenkörper 244 ist umlaufend um die Achse 11 angeordnet. Eine Außenfläche des Stopfenkörpers 244 definiert die innere Grenzfläche 236. Die Vielzahl von Haltestreben 246, 247, 248 erstrecken sich vom Stopfenkörper 244 radial nach außen zum Düsenrohr 226 und sind in Umfangsrichtung um die Achse 11 beabstandet. In den beispielhaften Ausführungsformen enthalten enthält die Vielzahl von Streben 246, 247, 248 drei Streben 246, 247, 248, wie in 7 gezeigt.
Die Schubumkehreinheit 230 enthält eine Vielzahl von Schwenkklappen 274, 276 und eine Blockierklappe 277, wie in 7 angedeutet. Die Vielzahl von Schwenkklappen 274, 276 enthält zwei Schwenkklappen 274, 276, die in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten Streben 246, 247 und den benachbarten Streben 246, 248 angeordnet sind. Die Blockierklappe 277 ist in Umfangsrichtung zwischen den Streben 247, 248 angeordnet und ist dazu eingerichtet, radial nach innen zu schwenken, um in den Stopfen 240 einzugreifen und zumindest einen Teil der Strömung zu blockieren.
In der beispielhaften Ausführungsform kann ein Abschnitt des Düsenrohrs 226 so geformt sein, dass er Kaskaden an der von der Blockierklappe 277 verschlossenen Öffnung enthält. Im Gegensatz zu den Schwenkklappen 274, 276, die sich durch Öffnungen im Düsenrohr 226 erstrecken, um die Abgasprodukte zu leiten und Umkehrschub bereitzustellen, leitet die Blockierklappe 277 den Strom der Abgasprodukte 22 durch die Kaskaden in der Öffnung. Die Kaskaden sind dazu eingerichtet, die Abgasprodukte 22 axial nach vorne zu leiten, um Umkehrschub bereitzustellen.
Die drei Streben 246, 247, 248 sind in Umfangsrichtung um die Achse 11 beabstandet, um Lücken für die entsprechende Schwenkklappe 274, 276 und Blockierklappe 277 bereitzustellen, um dazwischen den Stopfen 240 in Eingriff zu bringen. In der beispielhaften Ausführungsform ist die erste Strebe 246 gleichmäßig weit von der zweiten Strebe 247 und der dritten Strebe 248 beabstandet. Die zweite und dritte Strebe 247, 248 sind mit geringerem Abstand zueinander angeordnet, so dass der Spalt dazwischen kleiner ist.
In der beispielhaften Ausführungsform sind die im Düsenrohr 226 gebildeten Öffnungen in Umfangsrichtung von den Streben versetzt, um es den Schwenkklappen 274, 276 und der Blockierklappe 277 der Schubumkehreinheit 230 zu ermöglichen, zwischen den Aufbewahrungs- und Schubumkehranordnungen zu wechseln.
Eine andere Ausführungsform eines Abgassystems 316 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in 8 gezeigt. Das Abgassystem 316 ist dem in den 1-6 gezeigten und hier beschriebenen Abgassystem 16 im Wesentlichen ähnlich. Dementsprechend zeigen ähnliche Bezugszeichen in der 300er-Serie Merkmale an, die dem Abgassystem 16 und dem Abgassystem 316 gemeinsam sind. Die Beschreibung des Abgassystems 16 wird durch Bezugnahme einbezogen, um für das Abgassystem 316 zu gelten, außer in Fällen, in denen sie der spezifischen Beschreibung und den Zeichnungen des Abgassystems 316 widerspricht.
Das Abgassystem 316 enthält eine statische Außenstruktur 326, eine Lärmmanagementstruktur 328 und eine Schubumkehreinheit 330, wie in 8 gezeigt. Die statische Außenstruktur 326 ist um die Achse 11 angeordnet, um eine äußere Grenzfläche 334 bereitzustellen. Die Lärmmanagementstruktur 328 enthält einen Stopfen 340, der um die Achse angeordnet ist, um eine innere Grenzfläche 336 bereitzustellen. Der Stopfen 340 ist zur Bewegung entlang der Achse 11 befestigt, um die zwischen der äußeren Grenzfläche 334 des Düsenrohrs 326 und der inneren Grenzfläche 336 des Stopfens 340 gebildete variable Düsenverengungsfläche 38 zu steuern. Die Schubumkehreinheit 330 ist in das Düsenrohr 326 integriert und dazu eingerichtet, zwischen der Aufbewahrungsanordnung und der Schubumkehranordnung zu wechseln.
Der Stopfen 340 enthält einen Stopfenkörper 344 und eine Vielzahl von Streben 346, 347, 348, 349, wie in 8 gezeigt. Die Vielzahl von Haltestreben 346, 347, 348, 349 erstrecken sich vom Stopfenkörper 344 radial nach außen zum Düsenrohr 326 und sind in Umfangsrichtung um die Achse 11 beabstandet. In den beispielhaften Ausführungsformen enthält die Vielzahl von Streben 346, 347, 348, 349 vier gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Achse 11 beabstandete Streben 346, 347, 348, 349 wie in 8 gezeigt.
Die Schubumkehreinheit 330 enthält eine Vielzahl von Schwenkklappen 374, 375, 376, wie in 8 gezeigt. Die Vielzahl von Schwenkklappen 374, 375, 376 enthält drei Schwenkklappen 374, 375, 376, die in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten Streben 346, 347, 348, 349 angeordnet sind. In der beispielhaften Ausführungsform sind die ersten und zweiten Schwenkklappen 374, 375 gleich groß, während die dritte Schwenkklappe 376 so dimensioniert ist, dass sie den Raum zwischen den Streben 346, 348, 349 ausfüllt.
In der beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich die dritte Schwenkklappe 376 zwischen der ersten Strebe 346 und der dritten Strebe 348, um die dazwischen liegenden Lücken zu füllen. Die dritte Schwenkklappe 376 enthält daher eine Aussparung 377, wie in 8 dargestellt. Die Aussparung 377 ist so dimensioniert, dass sie die vierte Strebe 349 empfängt, wenn die Schwenkklappe 376 von der Aufbewahrungsanordnung in die Schubumkehranordnung wechselt.
Die vorliegende Offenbarung ist bezogen auf Flugzeuge 10, die Überschallflug unterstützen. Die Antriebseinheit 12 für das Flugzeug 10 kann das Abgassystem 16 enthalten, das eine integrale Schubumkehreinheit 30 und die Fähigkeit zur Variation der variablen Düsenverengungsfläche aufweist. Die integrierte Schubumkehreinheit 30 mit der rekonfigurierbaren Ausströmdüse 24 kann die Effizienz der Antriebseinheit 12 erhöhen.
Das Abgassystem 16 enthält die statische Außenstruktur 26 und die Lärmmanagementstruktur 28 mit dem sich bewegenden Stopfen 40, die zusammen die rekonfigurierbare Ausströmdüse 24 bereitstellen. Die rekonfigurierbare Ausströmdüse 24 hat eine breite effiziente Spitze über den Betriebsbereich. Die Form der äußeren und inneren Grenzflächen 34, 36 ermöglicht zusammen mit der variablen Düsenverengungsfläche 38 einen effizienten Betrieb im Reiseflug und einen leisen Betrieb beim Start.
Um die variable Düsenverengungsfläche 38 zu steuern wird der Stopfen 40 nach vorn und nach hinten bewegt, um eine große oder maximale Düsenverengungsfläche 38A für den Start, wie in 3 gezeigt, und eine minimale Düsenverengungsfläche 38B für den Reiseflug, wie in 4 gezeigt, bereitzustellen. Die Schwenkklappen 74, 76 der Schubumkehreinheit 30 sind integriert, so dass, wenn der Stopfen 40 für die maximale Düsenverengungsfläche 38A oder max. A8 positioniert ist, die Schwenkklappen 74, 76 in einer Schubumkehranordnung eingesetzt werden können, um den hinteren Maschinenstrom abzusperren und ihn nach vorne zu leiten und damit Umkehrschub bereitzustellen.
Die maximale Düsenverengungsfläche 38A kann variiert werden, indem die Flügel (Schaufeln) oder Streben 46, 48 und Stopfenkörper 44 des Stopfens auf einem Bahnsystem gehalten werden. Das Bahnsystem bzw. die Aktuatoreinheit 42 enthält einen Aktuator, der den Stopfen 40 entlang der Führungsschiene 68 nach vorne und nach hinten bewegt. Die Führungsbahn 68 ist an der Außenstruktur 26 verankert, so dass die Lasten auf den Rahmen des Flugzeugs 10 übertragen werden.
Die Aktuatoreinheit 42 ist am äußeren Ende des Flügels 46, 48 angeordnet, um die Vorteile der kühleren Umgebung während des Betriebs der Maschine 14 zu nutzen. In der beispielhaften Ausführungsform wird der Stopfenkörper 44 von zwei Flügeln 46, 48 gehalten, wie in den 1-6 gezeigt.
In anderen Ausführungsformen wird der Stopfenkörper 244 von drei Flügeln 246, 247, 248 gehalten, wie in 7 gezeigt. In anderen Ausführungsformen wird der Stopfenkörper 44 von vier Flügeln 346, 347, 348, 349 gehalten, wie in 8 gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann der Stopfenkörper 44 von nur einem einzelnen Flügel oder einer einzelnen Strebe gehalten werden.
Diese innere Struktur oder der Stopfen 40 stellt eine physikalische Variation der Abgasverengungs- und -auslassfläche bereit, die steuerbar und wiederholbar ist. Diese Variation kann eine Umgebung für einen effizienten Betrieb der Maschine bereitstellen. Die Formgebung der Streben 46, 48, 246, 247, 248, 346, 347, 348, 349, des Stopfenkörpers 44, 244, 344, der Außenstruktur 26, 226, 326 stellt einen Strömungspfad 33 bereit, der die Leistungsfähigkeit beim Start, Unterschallreiseflug und Überschallreiseflug maximiert. Die Schubumkehreinheit 30 arbeitet mit der rekonfigurierbaren Ausströmdüse 24 und stellt die Fähigkeit bereit, das Flugzeug auf kurzen Landebahnen zu landen, was die gesamte Einheit zu einem hochintegrierten Abgassystem 16 macht.
Die Betätigungseinheiten 42 verwenden Aktuatoren 66 und ein Führungsbahnsystem 68 mit Lagern 70, 71, 72, die sich zwischen der Oberfläche 34 und dem Außenmantel 35 befinden (kühlere Umgebung für hydraulische oder elektrische Aktuatoren), um einen reibungslosen, langlebigen Betrieb zu gewährleisten.
Obwohl die Offenbarung in den vorstehenden Zeichnungen und der Beschreibung illustriert und detailliert beschrieben ist, ist sie als beispielhaft und nicht einschränkend zu betrachten, wobei davon auszugehen ist, dass nur beispielhafte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurden und dass alle Änderungen und Modifikationen, die dem Geist der Offenbarung entsprechen, geschützt werden sollen.

Claims

Eine Antriebseinheit für ein Flugzeug, die Einheit umfassend eine Gasturbinenmaschine, die entlang einer Achse angeordnet ist und einen Maschinenkern, der dazu eingerichtet ist, einen Kernstrom abzugeben, und einen Fan enthält, der dazu eingerichtet ist, von dem Maschinenkern angetrieben zu werden, um einen Bypassstrom abzugeben, und ein Abgassystem, das mit der Gasturbinenmaschine verbunden ist, um gemischte Bypass- und Kernströme von der Gasturbinenmaschine zu empfangen, wobei das Abgassystem enthält: (i) eine statische Außenstruktur, die um die Achse herum angeordnet ist, um eine äußere Grenzfläche eines primären Abgassystem-Strömungspfades bereitzustellen, (ii) eine Lärmmanagementstruktur enthaltend einen Stopfen, der eine innere Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfades definiert und der für eine Bewegung entlang der Achse befestigt ist, wobei die Lärmmanagementstruktur dazu eingerichtet ist, sich axial in Bezug zu der statischen Außenstruktur zwischen einer nach vorne verschobenen Startposition, einer nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und einer nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu verschieben, um eine rekonfigurierbare Ausströmdüse bereitzustellen, die eine variable Düsenverengungsfläche des Abgassystems einstellt, um von der Gasturbinenmaschine während des Betriebs der Gasturbinenmaschine erzeugten Lärm zu variieren, und (iii) eine Schubumkehreinheit, die eine Vielzahl von Schwenkklappen enthält, die dazu eingerichtet sind, in Bezug zur Außenstruktur um eine Schwenkachse zwischen einer Aufbewahrungsanordnung, in der die Vielzahl von Schwenkklappen in die statische Außenstruktur eingreifen, um einen Abschnitt der äußeren Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfades bereitzustellen, und einer Schubumkehranordnung zu schwenken, in der jede Schwenkklappe zumindest einen Teil der Strömung entlang des primären Abgassystem-Strömungspfades blockiert, um zumindest einen Teil der Strömung aus dem primären Abgassystem-Strömungspfad herauszuleiten und Umkehrschub zu erzeugen, wobei die Vielzahl von Schwenkklappen eine Kante haben, die eine der inneren Grenzfläche entsprechende Form hat und in die innere Grenzfläche eingreift, wenn die Vielzahl von Schwenkklappen in der Schubumkehranordnung sind.
Die Antriebseinheit aus Anspruch 1, wobei der Stopfen einen Stopfenkörper, der sich axial zwischen einer Nase und einem begrenzenden Ende erstreckt, und eine Vielzahl von Streben enthält, die sich von dem Stopfenkörper radial nach außen zu der statischen Außenstruktur erstrecken.
Die Antriebseinheit aus Anspruch 2, wobei die Lärmmanagementstruktur ferner eine Vielzahl von Aktuatoreinheiten enthält, die so angeordnet sind, dass sie sich zwischen der Vielzahl von Streben und der statischen Außenstruktur erstrecken und diese miteinander verbinden, um den Stopfen zwischen der nach vorne verschobenen Startposition, der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu wechseln.
Die Antriebseinheit aus Anspruch 3, wobei jede der Vielzahl von Aktuatoreinheiten einen Aktuator mit einem ersten Ende, das mit einem radial äußeren Ende einer entsprechenden Strebe aus der Vielzahl von Streben verbunden ist, und einem mit der statischen Außenstruktur verbundenen zweiten Ende, eine mit der statischen Außenstruktur verbundenen Führungsbahn und mindestens einen Schlitten enthält, der mit dem radial äußeren Ende der entsprechenden Strebe verbunden und an der Führungsbahn befestigt ist, um sich axial entlang der Führungsbahn zu verschieben, und wobei der Aktuator dazu eingerichtet ist, den mindestens einen Schlitten axial entlang der Führungsbahn zu bewegen, um den Stopfen zwischen der nach vorne verschobenen Startposition, der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu wechseln.
Die Antriebseinheit aus Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Streben mindestens drei in Umfangsrichtung um die Achse beabstandete Streben enthält und die Vielzahl von Schwenkklappen mindestens zwei in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Streben der Vielzahl von Streben angeordnete Schwenkklappen enthält.
Die Antriebseinheit aus Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Streben mindestens vier in Umfangsrichtung um die Achse beabstandete Streben enthält und die Vielzahl von Schwenkklappen mindestens zwei Schwenkklappen enthält.
Die Antriebseinheit aus Anspruch 1, wobei die nach vorne verschobene Startposition und die nach vorne verschobene Schubumkehrposition im Wesentlichen die gleiche Position entlang der Achse sind.
Die Antriebseinheit aus Anspruch 1, wobei die nach vorne verschobene Startposition des Stopfens eine maximale Düsenverengungsfläche zwischen der äußeren Grenzfläche der statischen Außenstruktur und der inneren Grenzfläche des Stopfens bereitstellt.
Die Antriebseinheit aus Anspruch 8, wobei die nach hinten verschobene Reiseflugposition des Stopfens eine minimale Düsenverengungsfläche zwischen der äußeren Grenzfläche der statischen Außenstruktur und der inneren Grenzfläche des Stopfens bereitstellt, die kleiner als die maximale Düsenverengungsfläche ist.
Die Antriebseinheit aus Anspruch 9, wobei der Stopfen dazu eingerichtet ist, sich axial zwischen einer Vielzahl von Positionen zwischen der nach vorne verschobenen Startposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu verschieben.
Ein Abgassystem zur Verwendung mit einer Gasturbinenmaschine, das Abgassystem umfassend eine statische Außenstruktur, die um eine Achse angeordnet ist, um eine äußere Grenzfläche eines primären Abgassystem-Strömungspfades des Abgassystems bereitzustellen, eine Lärmmanagementstruktur, die einen Stopfen enthält, der eine innere Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfads definiert und der für eine Bewegung entlang der Achse befestigt ist, wobei die Lärmmanagementstruktur dazu eingerichtet ist, sich in Bezug zu der statischen Außenstruktur zwischen einer nach vorne verschobenen Startposition, einer nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und einer nach hinten verschobenen Reiseflugposition axial zu verschieben, um eine rekonfigurierbare Ausströmdüse bereitzustellen, die eine variable Düsenverengungsfläche des Abgassystems einstellt, und eine Schubumkehreinheit, die eine Vielzahl von Schwenkklappen enthält, die dazu eingerichtet sind, in Bezug zu der Außenstruktur um eine Schwenkachse zwischen einer Aufbewahrungsanordnung, in der die Vielzahl von Schwenkklappen einen Abschnitt der äußeren Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfads bereitstellen, und einer Schubumkehranordnung zu schwenken, in der jede Schwenkklappe zumindest einen Teil der Strömung entlang des primären Abgassystem-Strömungspfads blockiert, um zumindest einen Teil der Strömung aus dem primären Abgassystem-Strömungspfad heraus zu leiten und Umkehrschub zu erzeugen, wobei die Vielzahl von Schwenkklappen eine der inneren Grenzfläche des Stopfens in der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition an einer Stelle radial innerhalb der Vielzahl von Schwenkklappen entsprechende Form haben, wenn die Vielzahl von Schwenkklappen in der Schubumkehranordnung ist.
Das Abgassystem aus Anspruch 11, wobei der Stopfen einen Stopfenkörper, der sich axial zwischen einer Nase und einem begrenzenden Ende erstreckt, und eine Vielzahl von Streben enthält, die sich von dem Stopfenkörper radial nach außen zu der statischen Außenstruktur erstrecken.
Das Abgassystem aus Anspruch 12, wobei die Lärmmanagementstruktur ferner eine Vielzahl von Aktuatoren enthält, die so angeordnet sind, dass sie sich zwischen der Vielzahl von Streben und der statischen Außenstruktur erstrecken und diese miteinander verbinden, um den Stopfen zwischen der nach vorne verschobenen Startposition, der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition und der nach hinten verschobenen Reiseflugposition zu wechseln.
Das Abgassystem aus Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Streben mindestens drei in Umfangsrichtung um die Achse beabstandete Streben enthält und die Vielzahl von Schwenkklappen mindestens zwei in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Streben der Vielzahl von Streben angeordnete Schwenkklappen enthält.
Das Abgassystem aus Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Streben mindestens vier in Umfangsrichtung um die Achse beabstandete Streben enthält und die Vielzahl von Schwenkklappen mindestens zwei Schwenkklappen enthält.
Das Abgassystem aus Anspruch 1, wobei die nach vorne verschobene Startposition und die nach vorne verschobene Schubumkehrposition im Wesentlichen die gleiche Position entlang der Achse sind.
Das Abgassystem aus Anspruch 1, wobei die nach vorne verschobene Startposition des Stopfens eine maximale Düsenverengungsfläche zwischen der äußeren Grenzfläche der statischen Außenstruktur und der inneren Grenzfläche des Stopfens bereitstellt.
Das Abgassystem aus Anspruch 7, wobei die nach hinten verschobene Reiseflugposition des Stopfens eine minimale Düsenverengungsfläche zwischen der äußeren Grenzfläche der statischen Außenstruktur und der inneren Grenzfläche des Stopfens bereitstellt, die kleiner als die maximale Düsenverengungsfläche ist.
Ein Verfahren umfassend Bereitstellen eines Abgassystems zur Verwendung mit einer Gasturbinenmaschine, das Abgassystem enthaltend: (i) eine statische Außenstruktur, die um eine Achse angeordnet ist, um eine äußere Grenzfläche eines primären Abgassystem-Strömungspfads des Abgassystems bereitzustellen, (ii) eine Lärmmanagementstruktur, die einen Stopfen enthält, der um die Achse angeordnet ist, um eine innere Grenzfläche des primären Abgassystem-Strömungspfads bereitzustellen, wobei der Stopfen zur Bewegung entlang der Achse in Bezug zu der statischen Außenstruktur befestigt ist, um eine rekonfigurierbare Ausströmdüse bereitzustellen, und (iii) eine Schubumkehreinheit, die eine Vielzahl von Schwenkklappen enthält, die dazu eingerichtet sind, in Bezug zu der Außenstruktur um eine Schwenkachse zu schwenken, Anweisen des Stopfens, sich axial entlang der Achse in Bezug zu der statischen Außenstruktur in eine nach vorne verschobene Startposition zu verschieben, um eine maximale Düsenverengungsfläche der rekonfigurierbaren Ausströmdüse bereitzustellen, Anweisen des Stopfens, sich axial entlang der Achse in Bezug zu der statischen Außenstruktur in eine nach hinten verschobene Reiseflugposition zu verschieben, um eine minimale Düsenverengungsfläche der rekonfigurierbaren Ausströmdüse bereitzustellen, und Anweisen des Stopfens, sich entlang der Achse in Bezug zur statischen Außenstruktur in eine nach vorne verschobene Schubumkehrposition zu bewegen, Anweisen der Schwenkklappen, sich von einer Aufbewahrungsanordnung in eine Schubumkehranordnung zu bewegen, wenn der Stopfen in der nach vorne verschobenen Schubumkehrposition ist, um zumindest einen Teil der Strömung entlang des primären Abgassystem-Strömungspfads zu blockieren, um zumindest einen Teil der Strömung aus dem primären Abgassystem-Strömungspfad herauszuleiten und einen Umkehrschub zu erzeugen.
Das Verfahren aus Anspruch 19, ferner umfassend Bereitstellen einer mit dem Abgassystem verbunden Steuerung umfasst, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, als Reaktion auf eine erste Eingabe den Stopfen anzuweisen, sich axial entlang der Achse in die nach vorne verschobene Startposition zu verschieben, die Steuerung dazu eingerichtet ist, als Reaktion auf eine zweite Eingabe den Stopfen anzuweisen, sich axial entlang der Achse in die nach hinten verschobene Reiseflugposition zu verschieben, die Steuerung dazu eingerichtet ist, als Reaktion auf eine dritte Eingabe den Stopfen anzuweisen, sich axial entlang der Achse in die nach vorne verschobene Schubumkehrposition zu verschieben und die Vielzahl von Schwenkklappen anzuweisen, um die Achse in die Schubumkehranordnung zu schwenken.