ES2709750T3 - Tobera de escape variable para motor a reacción y procedimiento de variación de la tobera - Google Patents

Abstract

Una tobera (14) de escape variable para un motor (1) a reacción, comprendiendo la tobera (14) una porción (16) aguas arriba, unos medios (18) de aleta que pueden conectarse de manera pivotante al motor (1) a reacción a través de la porción (16) aguas arriba, comprendiendo los medios (18) de aleta una porción (16') aguas abajo que forma un borde (19') lineal aguas abajo, estando dispuestos los medios (20, 20h) de accionamiento para accionar dichos medios (18) de aleta para la variación del área (A1, A2) de sección transversal de las toberas (14) entre una primera posición y una segunda posición, los medios (18) de aleta comprenden medios (24, 62) de aleta de conformación para formar el área (A1, A2) de sección transversal y medios (26) de aleta intermedios, estando interpuesto entre dichos medios (24, 62) de aleta de conformación, en la que dichos medios (26) de aleta intermedios comprenden un miembro (27) de aleta central y miembros (28) de aleta deslizantes dispuestos en lados opuestos del miembro (27) de aleta central, en la que los medios (24) de aleta de conformación, el miembro (27) de aleta central y los miembros (28) de aleta deslizante tienen superficies (22, 22') deslizantes en contacto continuo durante dicha variación, caracterizada porque los miembros (28) de aleta deslizante están inclinados.

Description

DESCRIPCION

Tobera de escape variable para motor a reaccion y procedimiento de variacion de la tobera

Campo tecnico

La presente invencion se refiere a una tobera de escape variable para un motor a reaccion segun el preambulo de la reivindicacion 1. La invencion tambien se refiere a una aeronave que comprende una tobera de escape variable y un procedimiento para variar una tobera de escape variable para un motor a reaccion.

Antecedentes tecnicos

Los motores a reaccion son ampliamente utilizados para alimentar aeronaves. Los motores a reaccion proporcionan potencia propulsora al generar una corriente de gas a alta velocidad que se expulsa hacia atras a traves de una tobera de escape. Las toberas de escape variables convergentes-divergentes se usan comunmente en aeronaves. Una tobera de escape variable convergente-divergente comprende una porcion convergente con un area de seccion transversal decreciente seguida por una porcion divergente con un area de seccion transversal creciente. La tobera de escape variable convergente-divergente comprende, entre la porcion convergente y la porcion divergente, un area de seccion transversal llamada area de garganta de la tobera y, al final de la porcion divergente (donde el escape sale de la tobera), un area de seccion transversal llamada el area de salida de la tobera.

El area de garganta de la tobera y el area de salida de la tobera optima de una tobera de escape convergentedivergente variable depende de una variedad de factores, tales como las condiciones ambientales de temperatura y presion, y el flujo de masa de gas de escape, que depende de la condicion de operacion del motor. En los motores a reaccion, en particular, los motores que tienen algun tipo de aumento de empuje, como un posquemador, es deseable provocar una variacion del area de la garganta de la tobera y del area de salida del flujo de la tobera para mantener un alto rendimiento del motor en un amplio rango de condiciones operativas. El area de salida de la tobera dividida por el area de la garganta de la tobera se denomina relacion de area de la tobera. Una relacion ideal del area de la tobera permite que los gases de combustion conviertan la presion en energfa cinetica con la mayor eficiencia.

La tobera de escape convergente-divergente variable comprende aletas interconectadas moviles entre una primera posicion, en la que juntas definen un area minima de la garganta de la tobera y un area de salida minima de la tobera, y una segunda posicion, en la que se definen conjuntamente un area de garganta de la tobera maxima y un area de salida de tobera maxima.

Un problema asociado con toberas de escape convergente-divergente variable es que el desplazamiento de las aletas moviles resultara en huecos entre las aletas y las aletas adyacentes. Estos huecos causaran fugas en los gases de escape, lo que genera vortices y reduce la eficiencia de las toberas y, en consecuencia, el rendimiento del motor a reaccion.

Otro problema asociado con toberas de escape convergente-divergente variables es que la forma geometrica de la seccion transversal de la garganta y la forma geometrica de la seccion transversal de salida, visto hacia un plano perpendicular al eje central CL, cambia durante la variacion de la tobera entre la primera posicion y la segunda posicion. Esto hace que el flujo de gases de escape a traves de la tobera de escape no sea optimo y que el ruido de la tobera variable aumente.

Un dispositivo de poscombustion es un componente adicional de un motor a reaccion. Su proposito es proporcionar un aumento en el empuje, generalmente para vuelo supersonico, despegue, etc. La parte delantera de la tobera variable convergente-divergente comprende una seccion de transicion para la conexion al dispositivo de poscombustion, que generalmente es circular en seccion transversal. La seccion de transicion de la tobera altera la forma de una seccion transversal circular a una seccion transversal poligonal. Una forma de proporcionar la seccion de transicion es alterar suavemente la forma del dispositivo de poscombustion per se mecanizando el material del dispositivo de poscombustion, lo que implica un alto peso. Por lo tanto, tal area de transicion es deseable ya que una forma circular de la parte trasera de la tobera da como resultado un flujo no optimo de gases de escape a traves de la tobera de escape, en donde el ruido de la tobera variable aumentana, especialmente porque los aviones modernos no necesitan tener un fuselaje/gondola que es circular. Una tobera con una forma circular de la parte trasera implica una conexion complicada a una tobera exterior poligonal.

Un ejemplo de una tobera de escape conocido se divulga en el documento GB-A1-984925. El documento GB-A1-984925 divulga un dispositivo de valvula para controlar el flujo de fluido a traves de un conducto anular y puede aplicarse, por ejemplo, para controlar el flujo de aire a traves de un conducto anular dispuesto alrededor de un motor a reaccion de turbina de gas. El dispositivo de valvula comprende una pluralidad de placas que estan dispuestas una al lado de la otra y estan pivotadas entre sf en sus lados de manera que forman un miembro divergente de angulo de apice variable. Un extremo del dispositivo de valvula esta conectado de manera pivotante a una pared circular del conducto anular. Se estan disponiendo piezas hidraulicas para mover el otro extremo del dispositivo de valvula con respecto al conducto anular. El movimiento se realiza entre una posicion cerrada en la que el flujo a traves del conducto anular es relativamente pequeno (o cero) y una posicion abierta, en la que dicho flujo es relativamente grande. La porcion divergente del dispositivo de valvula es circular en seccion transversal en un extremo, y es rectangular en seccion transversal en su extremo opuesto. Sin embargo, la forma geometrica del dispositivo de valvula no es la misma durante la variacion del elemento de valvula entre la posicion cerrada y la posicion abierta. Los documentos US5813609 y US2005/210861 muestran una tobera de escape variable de acuerdo con la tecnica anterior. Las toberas de escape variables convergentes-divergentes de hoy en dfa tambien tienen una estructura compleja porque comprenden muchos componentes que se mueven entre sf Esto hace que las toberas de escape variables convergentes-divergentes sean costosas de disenar, fabricar, mantener y operar.

Como consecuencia de ello, a la luz de los inconvenientes anteriores, hay una necesidad de una tobera de escape variable mejorada para un motor a reaccion con el aumento de rendimiento de la tobera y que es menos costoso de disenar, fabricar, mantener y operar.

Un objeto es proporcionar una tobera de escape variable con una seccion transversal de la garganta y una seccion transversal de salida que asumira la misma forma geometrica en cada una de dichas posiciones.

Un objeto es proporcionar una tobera variable que se pueda conectar a un motor a reaccion (y/o posquemador) que presente una seccion transversal circular.

Un objeto es reducir el ruido de una tobera de escape variable.

Un objeto es proporcionar una tobera de escape variable a prueba de fallos.

Los anteriores y otros objetos y ventajas de la presente invencion seran evidentes para los expertos en la tecnica, en vista de la siguiente descripcion detallada, tomada en conjuncion con las reivindicaciones adjuntas y los dibujos adjuntos.

Sumario de la invencion

Esto ha sido resuelto por la tobera de escape variable para un motor a reaccion de acuerdo con las caractensticas de la reivindicacion 1.

Esto tambien ha sido resuelto por la aeronave que comprende una tobera de escape variable segun las caractensticas de la reivindicacion 9 y el procedimiento para variar una tobera de escape variable para un motor a reaccion de acuerdo con las etapas de la reivindicacion 10.

De manera adecuada, la tobera de escape variable comprende una porcion aguas arriba, medios de aleta de forma pivotante conectables al motor a reaccion a traves de la porcion de aguas arriba, en que los medios de aleta comprenden una porcion corriente abajo que forma un borde lineal aguas abajo, medios de accionador estando dispuestos para accionar dichos medios de aleta para la variacion del area de seccion transversal de las toberas, es decir, el area (que se extiende en un plano transversal a la extension longitudinal de la tobera) dentro de la tobera definida por los lados internos de dichos medios de aleta, entre una primera posicion y una segunda posicion. Dichos medios de aleta estan inclinados. La tobera comprende medios de aleta de conformacion para formar el area de seccion transversal, y medios de aleta adyacentes en la direccion circunferencial que tienen superficies deslizantes en contacto continuo durante dicha variacion. Dichos medios de aleta comprenden medios de aleta intermedios, que estan interpuestos entre dichos medios de aleta de conformacion. Los medios de aleta tambien comprenden un miembro de aleta central y miembros de aleta deslizantes dispuestos en lados opuestos del miembro de aleta central. El extremo aguas arriba puede estar constituido por la parte convergente de una tobera, un motor a reaccion o un dispositivo de poscombustion. En este contexto, el "contacto continuo" se define por el hecho de que los medios de aleta de conformacion y los medios de aleta intermedios estan en contacto entre sf en cada posicion entre la primera posicion y la segunda posicion. La primera posicion puede ser una posicion maxima y la segunda posicion puede ser una posicion minima. El contacto continuo se logra debido a que los medios de aleta de conformacion se superponen y actuan sobre los medios de aleta intermedios y porque dicha variacion se proporciona mediante dichos medios de accionamiento de tal manera que se proporciona una fuerza hacia el interior que contrarresta la fuerza de la corriente de chorro del motor a reaccion durante el uso. Los medios de aleta tambien pueden estar inclinados.

De este modo no hay lagunas ocurriran entre medios de aleta y su aleta adyacente a los medios durante dicha variacion. Esto evitara la fuga de gases de escape. La prevencion de fugas de gases de escape aumentara la eficiencia de las toberas y, en consecuencia, aumentara el rendimiento del motor a reaccion. El consumo de energfa de los motores a reaccion y el ruido de la tobera de escape variable tambien se reducen. El hecho de que cada medio de aleta comprende un borde aguas arriba con una forma arqueada proporciona a la parte anterior la forma circular de la tobera, lo que hace que la tobera sea facil de conectar a un quemador posterior (circular).

El hecho de que el miembro de aleta deslizante este inclinado reduce el riesgo de huecos entre los medios de aleta durante dicha variacion. De este modo, se evita aun mas la fuga de gases de escape y, a su vez, aumenta la eficiencia de las toberas y el rendimiento del motor a reaccion. Tambien se reduce el ruido de la tobera de escape variable.

Preferentemente, los medios de aleta de conformacion borde lineal aguas abajo forman un angulo. De esta manera, la seccion transversal de las toberas de escape variables asumira la misma forma en cada una de dichas posiciones. A su vez, el flujo de gases de escape a traves de la tobera de escape se optimiza y el ruido de la tobera variable se reducira.

De manera adecuada, los medios de aleta de conformacion recubren medios de aleta adyacente dentro de las areas definidas por las superficies de deslizamiento. Ademas, el miembro de aleta central se superpone a los miembros de aleta deslizante dentro de areas definidas por las superficies deslizantes. En este contexto, "superposiciones" se define por el hecho de que los medios de aleta de conformacion y los miembros de aleta central estan dispuestos en una periferia exterior de la tobera de escape variable y se apoya en los miembros de aleta deslizante que estan dispuestos en una periferia interior de la tobera de escape variable. La distancia entre la periferia exterior e interior en direccion radial puede definirse preferentemente como la mitad del grosor de medios de aleta de conformacion y el miembro de aleta central mas la mitad del grosor de un miembro de aleta deslizante. Preferentemente, cada lmea de periferia imaginaria se define, asf como se extiende centralmente en cada medio de aleta y la chapa metalica del miembro de aleta y paralela a su plano. Preferentemente, los medios de aleta de conformacion estan dispuestos fuera de una lmea de periferia imaginaria y los medios de aleta adyacentes estan dispuestos dentro de la lmea de periferia imaginaria.

Esto reducira aun mas el riesgo de brechas entre medios de aleta y sus medios de aleta adyacentes durante dicha variacion porque medios de aleta de conformacion y los miembros centrales de aleta recubren los elementos de aleta de deslizamiento y contrarrestan la fuerza de la corriente en chorro. Esto, a su vez, evitara aun mas la fuga de gases de escape y, a su vez, aumentara la eficiencia de las toberas y el rendimiento del motor a reaccion. De este modo, se proporciona un sellado entre los medios de aleta.

Preferentemente, los medios de aleta comprenden chapa metalica.

Preferentemente, el medio accionador comprende medios de aleta de conformacion. La fuerza de los medios de aleta de conformacion y los miembros de aleta central que actuan sobre los miembros de aleta deslizante contrarrestan la fuerza de chorro que actua sobre dichos miembros de aleta deslizante. Por lo tanto, proporciona una tobera de escape variable confiable operacionalmente de diseno ngido y simple capaz de variacion continua a cualquier ajuste intermedio deseado entre la primera y la segunda posicion.

De manera adecuada, el numero de los medios de aleta de conformacion es igual al numero de los medios de aleta intermedios.

Por lo tanto, medios de aleta de conformacion siempre se superpondran a dos medios de aleta intermedios adyacentes. De este modo, se reduce adicionalmente el riesgo de huecos entre un medio de aleta y sus medios de aleta adyacentes durante dicha variacion al mismo tiempo que la forma geometrica es de la misma forma durante dicha variacion. Esto evitara aun mas la fuga de gases de escape, lo que a su vez aumentara la eficiencia de las toberas y, en consecuencia, aumentara el rendimiento del motor a reaccion.

En otro aspecto de la invencion los medios de accionador comprenden un accionador alargado. En un aspecto adicional de la invencion, el accionador alargado comprende un hidraulico.

Adecuadamente, el hidraulico conectado de forma rentable al sistema hidraulico del motor a reaccion.

Adecuadamente, dicho borde lineal aguas abajo de la forma de la formacion de medios de aleta exhibe un angulo a de aproximadamente 120°. El angulo a se define entre dos lmeas imaginarias que se extienden en un plano que se extiende esencialmente paralelo a dicha area de seccion transversal. El angulo a tambien puede definirse como un angulo entre dos lmeas imaginarias, cada una de las cuales se encuentra en un plano orientado ortogonalmente en relacion con las superficies deslizantes.

Por lo tanto, proporcionar una tobera de escape variable que es menos compleja en estructura, ya que comprende pocos componentes que se mueven uno respecto al otro. A su vez, esto hace que la tobera de escape variable sea menos costosa de disenar, fabricar, mantener y operar.

En un aspecto adicional de la invencion los medios de aleta comprenden material elastico.

El material elastico hace que los medios de aleta sean capaces de doblarse y capaces de recuperar su forma original despues de la flexion y de ese modo sella dichas superficies de deslizamiento entre sf. Esto reduce el riesgo de brechas entre los medios de aleta durante dicha variacion. De este modo, se evitan aun mas las fugas de los gases de escape y, a su vez, aumentan la eficiencia de las toberas y el rendimiento del motor a reaccion. Tambien se reduce el ruido de la tobera de escape variable.

En aun otro aspecto de la invencion, dicho medios de aleta son conectables de forma pivotante al extremo de aguas arriba con medios de bisagra. Medios de bisagra dispuestos de forma pivotante alrededor de ejes se extienden en un plano esencialmente paralelo a dicha area de seccion transversal.

Dichos medios de bisagra permiten un angulo de rotacion entre dichos medios de aleta y el extremo aguas arriba, que permite la variacion de las toberas de area de seccion transversal entre una primera posicion y una segunda posicion. Por lo tanto, proporciona una tobera de escape variable operacionalmente confiable de diseno ngido y simple que es rentable de fabricar y facil de mantener.

En otro aspecto de la invencion, un sellado esta dispuesto entre los medios de aleta de conformacion y los medios de aleta intermedios, asf como entre el miembro de aleta central y el miembro de aleta deslizante para el sellado de dichas superficies de deslizamiento.

Esto reduce el riesgo de brechas entre los medios de aleta durante dicha variacion. De este modo, se evita aun mas la fuga de gases de escape y, a su vez, aumenta la eficiencia de las toberas y el rendimiento del motor a reaccion. Tambien se reduce el ruido de la tobera de escape variable.

Preferentemente, la tobera de escape variable puede tambien constituir una tobera de escape convergentedivergente variable que comprende una disposicion de aleta frontal y trasera. Los miembros de aleta deslizante frontales estan inclinados para fusionarse con los miembros de aleta deslizante traseros de tal manera que la porcion aguas abajo de los medios de aleta forma un borde lineal aguas abajo. La disposicion de aleta frontal comprende bordes lineales aguas abajo que son paralelos a los bordes lineales aguas arriba de la disposicion de aleta trasera que proporcionan un sellado.

En aun otro aspecto de la invencion, los bordes de aguas abajo de la tobera de escape que forman dicha area son simetricos.

De esta manera es mas facil de integrar dos motores a reaccion en una aeronave.

La presente invencion por supuesto no esta en modo alguno restringida a las realizaciones preferidas descritas anteriormente, pero muchas posibilidades de modificaciones, o combinaciones de las realizaciones descritas de la misma, debe ser evidente para una persona con experiencia ordinaria en la tecnica sin apartarse de la idea basica de la invencion como se define en las reivindicaciones adjuntas. La tobera de escape variable convergentedivergente segun la invencion tambien puede constituir una tobera para reducir la firma de infrarrojos o de la seccion transversal del radar de la tobera. Otros objetivos, realizaciones y ventajas de la presente invencion se describen con mayor detalle en la descripcion y en las reivindicaciones de patente adjuntas.

Breve descripcion de los dibujos

La invencion se describira a continuacion con referencia a realizaciones de la presente invencion y los dibujos esquematicos que se acompanan, en los que:

La figura 1 muestra una vista lateral de un motor a reaccion que comprende una tobera de escape variable convergente-divergente segun un aspecto de la presente invencion.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una tobera de escape variable convergente-divergente en una primera realizacion y en una primera posicion segun un aspecto de la presente invencion.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva de una tobera de escape variable convergente-divergente en una primera realizacion y en una segunda posicion segun un aspecto de la presente invencion,

La figura 4 muestra una vista en perspectiva de una tobera de escape variable convergente-divergente en una segunda realizacion y en una primera posicion segun un aspecto de la presente invencion.

La figura 5 muestra una vista en seccion transversal de una tobera de escape variable convergente-divergente de acuerdo con un aspecto diferente de la presente invencion.

Las figuras 6a-g muestran vistas en seccion transversal de toberas de escape variables convergentesdivergentes de acuerdo con diferentes aspectos de la presente invencion,

Las figuras 7a-d muestran vistas ampliadas de toberas de escape variables convergentes-divergentes de acuerdo con diferentes aspectos de la presente invencion, tomadas en la seccion transversal A-A en la figura 2, La figura 8 muestra una vista en seccion transversal de una tobera de escape variable convergente-divergente de acuerdo con un aspecto de la presente invencion.

La figura 9 muestra una tobera de escape variable convergente-divergente de acuerdo con un aspecto de la presente invencion integrada en un fuselaje,

La figura 10a muestra una tobera de escape variable convergente-divergente de acuerdo con un aspecto de la presente invencion encerrada por una tobera de escape exterior,

Las figuras 10b-c muestran una tobera de escape variable convergente-divergente de acuerdo con otros aspectos de la presente invencion, y

Las figuras 11a-b muestra diagramas de flujo de un procedimiento para hacer variar una tobera de escape variable convergente para un motor a reaccion segun la presente invencion.

Descripcion detallada de las realizaciones

En lo sucesivo, se describiran realizaciones de la presente invencion en detalle por medio de ejemplos con referencia a los dibujos adjuntos, en aras de la claridad y la comprension de la invencion algunos detalles sin importancia se eliminan de los dibujos. Se pueden haber utilizado los mismos numeros de referencia para las mismas o caractensticas similares a lo largo de la descripcion de las realizaciones que se describen a continuacion. La figura 1 muestra un motor 1 a reaccion que comprende una entrada 2 de aire, una seccion 4 de compresor, una seccion 6 de combustion, una seccion 8 de turbina y una seccion 10 de escape. El aire 12 entra en el motor 1 a reaccion a traves de la entrada 2 de aire, comprimiendose cuando pasa a traves de la seccion 4 de compresor. El aire 12 se calienta para la funcionalidad de generacion de energfa en la seccion 6 de combustion. Luego pasa a traves de la seccion 8 de turbina en una funcion de extraccion de energfa y finalmente se desaloja a traves de la seccion 10 de escape. La seccion 10 de escape comprende la tobera 14 de escape variable de acuerdo con un aspecto de la presente invencion. Se puede proporcionar un dispositivo 9 de poscombustion entre la seccion 8 de turbina y la seccion 10 de escape.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una tobera 14 de escape variable de acuerdo con una primera realizacion y en una primera posicion. La tobera 14 de escape variable es una tobera convergente-divergente. La tobera 14 de escape variable se describira con referencia a la figura 2 y a la figura 3, cada uno de los cuales muestra una vista en perspectiva de una tobera 14 de escape variable de acuerdo con la primera realizacion y en una primera y segunda posicion respectivamente. La tobera 14 de escape variable tambien se describira con referencia a la figura 10b y la figura 10c que muestra la tobera 14 de escape variable de acuerdo con otros aspectos de la invencion. La tobera 14 de escape variable convergente-divergente para un motor 1 a reaccion comprende un extremo 16 aguas arriba con una forma redonda. La tobera 14 de escape variable convergente-divergente comprende una pluralidad de medios 18 de aleta, que estan dispuestos circunferencialmente alrededor y se extienden a lo largo (y/o esencialmente paralelos con) un eje central CL del extremo 16 aguas arriba. La pluralidad de los medios 18 de aleta se puede conectar de manera pivotante (con bisagras) al extremo 16 aguas arriba. Cada medio de aleta 18 comprende un borde 19 aguas arriba con una forma arqueada y un borde 19' aguas abajo con una forma lineal. La tobera 14 de escape variable convergente-divergente comprende ademas medios 20 de accionamiento que estan dispuestos para accionar dicha pluralidad de medios 18 de aleta, para la variacion de la primera area A1 de seccion transversal de las toberas 14 convergentes-divergentes (como se ve en la figura 4), entre la primera posicion y la segunda posicion, y la segunda area A2 de seccion transversal (como se ve en la figura 3), entre la primera posicion y la segunda posicion. La primera area A1 de la seccion transversal es el area de la seccion transversal de la garganta de la tobera (la porcion de la garganta entre la porcion convergente y la porcion divergente) y la segunda area A2 de seccion transversal es el area de la seccion transversal de la salida de la tobera. Los medios 20 de accionamiento estan dispuestos para operar todos los medios 18 de aleta simultaneamente. La primera area A1 de seccion transversal y la segunda area A2 de seccion transversal se pueden variar individualmente. Los medios 18 de aleta en la porcion convergente son ajustables individualmente en posicion angular con respecto al extremo 16 aguas arriba por rotacion de los medios 18 de aleta alrededor de un eje L1 y los medios 18 de aleta en la porcion divergente son ajustables individualmente en posicion angular con respecto a la porcion convergente por rotacion de los medios 18 de aleta alrededor de un eje L2. Los medios 18 de aleta definen un area de escape maxima en la primera posicion y un area de escape minima en la segunda posicion.

Dichos medios 18 de aleta en la porcion convergente son conectables de forma pivotante al extremo 16 aguas arriba con medios 29 de bisagra y dichos medios 18 de aleta en la porcion divergente esta conectado de forma pivotante a la porcion 18 convergente con medios 29 de bisagra como se muestra en la figura 3. Los medios de aleta comprenden material elastico. Por ejemplo, los medios 18 de aleta comprenden material ceramico, acero, aluminio, titanio, aleacion de mquel u otros materiales, que son lo suficientemente flexibles para permitir que los medios 18 de aleta se flexionen cuando la tobera 14 de escape variable convergente-divergente se ajusta entre la primera y la segunda posicion. Preferentemente, los medios 18 de aleta tambien comprenden material resistente al calor debido a que los medios 18 de aleta se someten a alto calor de la corriente de chorro de los motores 1 a reaccion.

Los medios 18 de aleta respectiva comprende medios 24 de aleta de conformacion y medios 26 de aleta intermedios. Dichos medios 26 de aleta intermedios estan interpuestos entre los medios 24 de aleta de conformacion. Los medios 26 de aleta intermedios comprenden un miembro 27 de aleta central y un miembro 28 de aleta deslizante en cada lado del miembro 27 de aleta central. Cada medio 24 de aleta de conformacion, cada miembro 27 de aleta central y cada miembro 28 de aleta deslizante comprenden una superficie 22, 22' de deslizamiento dispuesta en contacto continuo con los medios 18 de aleta adyacentes durante dicha variacion. La corriente de chorro del motor 1 a reaccion, durante el uso, tiende a presionar los miembros 28 de aleta deslizante radialmente hacia fuera. Por lo tanto, los miembros 28 de aleta deslizante tambien son lo suficientemente ngidos para resistir las cargas de presion de la corriente de chorro del motor 1 a reaccion durante el uso.

Los respectivos medios 24 de aleta de conformacion comprenden una lmea de doblado. Las porciones en cada lado de la lmea de flexion estan sesgadas. Los miembros 27 de aleta central son planos y los miembros 28 de aleta deslizante estan inclinados. Los miembros 28 de aleta deslizante estan inclinados de manera que encajan entre los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 27 de aleta central, lo que hace que la tobera l4 de escape convergente-divergente variable sea menos propensa a las fugas. Los respectivos miembros 28 de aleta deslizante estan inclinados entre una primera porcion hacia arriba del extremo A y una primera porcion aguas abajo del extremo B y tambien entre una segunda porcion aguas arriba del extremo C y una segunda porcion aguas abajo del extremo D. Los miembros 18 de aleta deslizante en la parte convergente estan inclinados de tal manera que el borde 19 aguas abajo en la primera porcion aguas arriba del extremo A se fusiona con el motor 1. Los bordes 19' aguas abajo en la primera porcion aguas abajo del extremo B y los bordes 19 aguas arriba en la segunda porcion aguas arriba del extremo C estan alineados entre sf de manera que son colineales. Los miembros 18 de aleta deslizante se inclinan entre la segunda porcion aguas arriba del extremo C y la segunda porcion aguas abajo del extremo D de tal manera que el borde 19' aguas abajo en la segunda porcion aguas abajo del extremo D es colineal con una lmea lineal LL. El miembro 27 de aleta central puede ser arqueado en la primera porcion aguas arriba del extremo A. El borde agujas arriba de los medios 18 de aleta en la porcion divergente de la tobera 14 es lineal. El borde aguas abajo de los medios 18 de aleta en la porcion divergente esta en angulo. Por lo tanto, el borde aguas arriba de la tobera 14 no es paralelo con el borde aguas abajo.

Los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 27 de aleta central esta dispuesto para estar en dicho contacto continuo con los miembros 28 de aleta deslizante adyacentes de tal manera que los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 27 de aleta central, dentro de un area definida por dicha superficie 22, 22' de deslizamiento, se superpone a los miembros 28 de aleta deslizante.

El numero total de medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 27 de aleta central es preferentemente igual al numero de los miembros 28 de aleta deslizante. Preferentemente, el numero de medios 24 de aleta de conformacion es seis, el numero de miembros 27 de aleta central es seis y el numero de miembros 28 de aleta deslizante es doce. Los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 27 de aleta central de la tobera 14 variable convergente-divergente estan constituidos por dichos medios 20 accionadores. El miembro 28 de aleta deslizante se presiona hacia fuera contra los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 27 de aleta central durante el uso. El borde 19' aguas abajo de dichos medios 24 de aleta de conformacion tiene una forma en angulo con un angulo a. Dicho angulo a es preferentemente de aproximadamente 120°. De este modo, la tobera 14 de escape variable convergente-divergente tiene una segunda seccion A2 transversal hexagonal. Una forma hexagonal reduce las perdidas aerodinamicas de la tobera 14 de escape variable convergente-divergente. Dicha primera area A1 y dicha segunda area A2 son simetricas. Realizaciones descritas en las figuras 2 y 3 no comprenden elementos de sellado adicionales (ver figura 4).

La figura 4 muestra una vista en perspectiva de una tobera 14 convergente-divergente variable en una segunda realizacion y en una primera posicion. La primera realizacion y la segunda realizacion de la tobera 14 de escape variable convergente-divergente son las mismas excepto que los medios 20h de accionamiento de la tobera 14 de escape variable en la segunda realizacion comprenden un accionador 32 alargado, en esta realizacion un sistema hidraulico, y que la tobera 14 de escape variable convergente-divergente comprende un sellado 36 dispuesto entre los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 28 de aleta deslizante y entre los miembros 27 de aleta central y los miembros 28 de aleta deslizante para sellar dichas superficies 22, 22' de deslizamiento haciendo asf que la tobera 14 de escape variable sea menos propensa a fugas. Los hidraulicos estan conectados entre la porcion divergente y la porcion convergente de la tobera 14. Tambien es posible conectar los hidraulicos entre la porcion divergente de la tobera 14 y el extremo 16 aguas arriba.

La figura 5 muestra una vista en seccion transversal de una tobera 14 de escape variable convergente-divergente en una tercera realizacion de acuerdo con la presente invencion. La tercera realizacion de la tobera 14 de escape variable convergente-divergente es la misma que la primera y la segunda realizacion de la tobera 14 de escape variable convergente-divergente, excepto que los miembros 28 de aleta deslizante estan sobre los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 27 de aleta central y que los miembros 28 de aleta deslizante estan constituidos por dichos medios 20 de accionamiento.

La figura 6a muestra una vista en seccion transversal de una tobera 14 de escape variable convergente-divergente en una cuarta realizacion de acuerdo con la presente invencion. La figura 6b muestra una vista en seccion transversal de una tobera 14 de escape variable convergente-divergente en una quinta realizacion segun la presente invencion. La figura 6c muestra una vista en seccion transversal de una tobera 14 de escape variable convergentedivergente en una sexta realizacion de acuerdo con la presente invencion. La figura 6d muestra una vista en seccion transversal de una tobera 14 de escape variable convergente-divergente en la primera, segunda y tercera realizacion de acuerdo con la presente invencion. La figura 6e muestra una vista en seccion transversal de una tobera 14 de escape variable convergente-divergente en una septima realizacion de acuerdo con la presente invencion. La figura 6f muestra una vista en seccion transversal de una tobera 14 de escape variable convergente-divergente en una forma de realizacion de acuerdo con la presente invencion. La figura 6g muestra una vista en seccion transversal de una tobera 14 de escape variable convergente-divergente en una novena realizacion de acuerdo con la presente invencion.

Las toberas 14 de escape convergente-divergente de seccion transversal variable en la figura 6a es triangular, simetrica y tiene angulos iguales a, la seccion transversal en la figura 6b es cuadrada, simetrica y tiene angulos iguales a, la seccion transversal en la figura 6c es rectangular, simetrica y tiene angulos iguales a, la seccion transversal en la figura 6d es hexagonal, simetrico y tiene angulos iguales a, la seccion transversal en la figura 6e es hexagonal, simetrico y no tiene angulos iguales a, la seccion transversal en la figura 6f es octagonal, simetrico y tiene angulos iguales a, y la seccion transversal en la figura 6g es pentagonal y asimetrico. Dicha primera posicion se muestra en lmeas continuas y dicha segunda posicion se muestra en lmeas discontinuas. Es posible que la seccion transversal de las toberas 14 de escape variable convergente-divergente tenga cualquier forma deseada, proporcionando asf una tobera 14 de escape variable convergente-divergente que sea facil de integrar en un fuselaje 40 (mostrado en la figura 8). Por lo tanto, la necesidad de adaptar el diseno del fuselaje 40 (mostrado en la figura 8) a la forma de la tobera 14 de escape variable convergente-divergente es menos restrictiva, lo que permite una mayor libertad en el diseno del fuselaje 40.

Las figuras 7a - 7d muestran una vista ampliada de una tobera 14 de escape variable convergente-divergente segun diferentes aspectos y en la seccion transversal A-A de la figura 2. La figura 7a muestra la tobera 14 de escape variable convergente-divergente en la primera posicion. Las figuras 7b y 7c muestran la tobera 14 de escape variable convergente-divergente en la segunda posicion. La figura 7d muestra la tobera 14 de escape variable convergente-divergente en una posicion entre la primera y la segunda posicion. Es la porcion divergente que se muestra en la figura 7a-d y se describen a continuacion, pero lo mismo tambien es aplicable para la porcion convergente. Tambien son los medios 24 de aleta de conformacion y el miembro 28 de aleta deslizante que se muestra en la figura 7a-d y se describen a continuacion, pero lo mismo tambien es aplicable para el miembro 27 de aleta central y el miembro 28 de aleta deslizante. Las flechas muestran la direccion de movimiento de los medios 24 de aleta de conformacion. Como se describio anteriormente, la tobera 14 de escape variable convergente-divergente puede comprender un sellado 36 dispuesto entre los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 28 de aleta deslizante, haciendo asf que la tobera 14 de escape variable convergente-divergente sea menos propensa a fugas. El sellado 36 esta unido preferentemente a los medios 24 de aleta de conformacion o integrado con los medios 24 de aleta de conformacion y se desliza a lo largo de la superficie de los miembros 28 de aleta deslizante. Preferentemente, el sellado 36 comprende material ceramico, proporcionando asf un sellado resistente al calor y al desgaste 36. Las juntas 36 en la figura 7c estan arqueadas y la figura 7c muestra dos sellados 36 dispuestos entre los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 28 de aleta deslizante. Es posible que el sellado 36 mostrado en la figura 7a y 7b se disponga de manera movil entre los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 28 de aleta deslizante. Si los medios 24 de aleta de conformacion o los miembros 28 de aleta deslizante comprenden un material no ngido, se puede proporcionar un sello 36' (mostrado en la figura 7d) entre los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 28 de aleta deslizante pueden proporcionarse por medio de bordes arqueados o un simple esparrago de anclaje del borde de los medios 24 de aleta de conformacion.

La figura 8 muestra una vista en seccion transversal de una tobera de escape variable convergente-divergente de acuerdo con un aspecto de la presente invencion. La tobera 14 comprende medios 18 de aleta. Los medios 18 de aleta estan conectados al motor 1 a traves de medios de bisagra dispuestos en una porcion 16 aguas arriba de los medios 18 de aleta. Los medios 18 de aleta comprenden un borde 19 aguas arriba que tiene una forma lineal o semicurva o curva (forma geometrica arqueada) vista hacia un plano perpendicular al eje central CL. Los medios 18 de aleta se dividen en una disposicion 60 de aleta frontal y una disposicion 60' de aleta posterior. Las disposiciones 60, 60' de aleta frontal y trasera estan montadas en secciones SEC, cada una de las cuales SEC tiene un extremo lineal (borde 19' aguas abajo). Las secciones SEC juntas forman la forma de las toberas 14. Cada disposicion 60, 60' de aleta comprende aletas 62 de esquina para mantener la forma del area de la seccion transversal (es decir, la forma geometrica) en todas las posiciones entre la primera y la segunda posicion. Cada disposicion 60, 60' de aletas comprende disposiciones 26 de aletas intermedias que comprenden cada aleta 27 central y aletas 28 deslizantes. Las aletas 27 centrales de la disposicion 60' de aleta trasera se hacen planas. El borde 19 aguas arriba de aleta 27 central respectiva de la disposicion 60 de aleta frontal que esta curvada tiene el mismo radio que la curvatura del fundamento del motor, al que se conecta la tobera. Es posible que el borde 19 aguas arriba de la disposicion 60 de aleta frontal sea lineal. Los bordes 19' aguas abajo de las aletas 27 centrales de la disposicion 60' de aleta trasera son lineales. Tambien los bordes 19' aguas abajo de las aletas 27 centrales de la disposicion 60 de aleta frontal son lineales. De esta manera, se logra de manera efectiva la posibilidad de lograr una bisagra sellada sin fugas de gases de escape. La respectiva aleta 28, 28' deslizante de la disposicion 60 de aleta frontal y la disposicion 60' de aleta trasera estan inclinadas de tal manera que la aleta 28 deslizante de la disposicion 60 de aleta frontal esta inclinada para fusionarse con la aleta 28 deslizante de la disposicion 60' de aleta trasera (en la que las respectivas aletas 28 deslizantes estan dispuestas por pares en paralelo paralela al eje central CL). Un par respectivo de aletas 28, 28' deslizantes esta dispuesto en ambos lados de cada par de aletas 27 centrales (frontal y trasera). Sin embargo, la asimetna de cada par de aletas 28 deslizantes se ajusta para girar una contra otra de manera simetrica para alcanzar una conexion sellada entre las aletas 27 centrales y las aletas 28 deslizantes vecinas en ambos lados de la misma. El sesgo respectivo de las aletas 28 deslizantes (posteriores) se ajusta de manera tal que los bordes 19' corriente abajo de los medios 18 de aleta (para cada seccion SEC) formaran una lmea lineal LL. RR es el fundamento circular del motor 1.

La figura 9 muestra dos toberas de escape variables convergentes-divergentes 14 integradas en un fuselaje 40 segun un aspecto.

La figura 10a muestra una tobera 14 de escape variable convergente-divergente de acuerdo con un aspecto encerrado por una tobera 42 de escape exterior. La tobera 14 de escape variable convergente-divergente y la tobera 42 exterior estan unidas entre sf con medios 44 de bisagra. Tambien es posible no unirlos entre sf y en su lugar colocarlos de manera deslizante entre sl

La figura 11a ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento para variar una tobera 14 de escape variable para un motor 1 a reaccion, de acuerdo con un aspecto de la invencion. El procedimiento comienza en la etapa 90. En la etapa 91 se proporciona un procedimiento para variar una tobera 14 de escape variable para un motor 1 a reaccion. En la etapa 92 se completa el procedimiento.

La figura 11b muestra un diagrama de flujo del procedimiento para variar una tobera 14 de escape variable para un motor 1 a reaccion de acuerdo con la presente invencion. El procedimiento comprende las etapas de: 100) Inicio del procedimiento.

a) Proporcionar los medios 18 de aleta (como se describe en las figuras anteriores), colocando los medios 18 de aleta en el extremo 16 aguas arriba a traves de las bisagras. El medio de aleta 18 es oblicuo.

b) Accionar dichos medios 18 de aleta, 24 para la variacion de las toberas 14 en el area de la seccion transversal (A1, A2) entre una primera posicion y una segunda posicion por medio de medios 20, 20h, 24, 27, 62 de accionamiento (como se describe en las figuras anteriores), en la que la pluralidad de medios 18 de aleta comprende medios 24 de aleta de conformacion, miembros 27 de aleta central y miembros 28 de aleta deslizante. Los medios 24 de aleta de conformacion y los miembros 27 de aleta central se superponen y actuan sobre los miembros 28 de aleta deslizante. Los medios de aleta estan hechos de chapa metalica.

El medio 20 de accionamiento comprende un sistema hidraulico.

c) Proporcionar contacto continuo entre los medios 18 de aleta adyacentes a traves de una superficie 22, 22' de deslizamiento (como se describe en las figuras anteriores) de los respectivos medios 18 de aleta durante dicha variacion.

d) Accionar un medio 20, 24, 62 de aleta de conformacion de los medios 18 de aleta por medio de los medios 20 de accionamiento para proporcionar dicha variacion.

e) Proporcionar dicha variacion mediante dichos medios 20, 20h, 24, 27, 62 de accionamiento de tal manera que se proporcione una fuerza F1 interior contrarrestando una fuerza F2 de chorro desde el motor 1 a reaccion durante el uso.

101) Detencion del procedimiento.

La presente invencion, por supuesto, no esta en modo alguno restringida a las realizaciones preferidas descritas anteriormente, pero muchas posibilidades de modificaciones, o combinaciones de las realizaciones descritas, la misma debe ser evidente para una persona con experiencia ordinaria en la tecnica sin apartarse de la idea basica de la invencion como se define en las reivindicaciones adjuntas. Es posible que un hidraulico accione un medio de aleta. Tambien es posible que un hidraulico accione dos o mas medios de aleta. El accionador alargado tambien puede comprender un accionador neumatico. Tambien es posible que los medios de accionamiento comprendan un motor electrico o sean operados por cable. La rotacion de todos los medios de aleta se produce al mismo tiempo, es decir, de forma smcrona. Preferentemente, todos los medios de aleta giran con la misma velocidad angular. Pero tambien es posible que los medios de aleta no giren con la misma velocidad angular, por ejemplo, para toberas asimetricas. Los medios de aleta no necesitan comprender chapa metalica. Pueden ser de forja, ceramica, acero, aluminio, titanio, mquel o tambien aleacion. Los medios de aleta de conformacion no tienen que ser afilados. Pueden tener cualquier forma adecuada en su seccion transversal (vista en un plano transversal a las superficies deslizantes). Pueden tener, por ejemplo, una forma de esquina redondeada.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Una tobera (14) de escape variable para un motor (1) a reaccion, comprendiendo la tobera (14) una porcion (16) aguas arriba, unos medios (18) de aleta que pueden conectarse de manera pivotante al motor (1) a reaccion a traves de la porcion (16) aguas arriba, comprendiendo los medios (18) de aleta una porcion (16') aguas abajo que forma un borde (19') lineal aguas abajo, estando dispuestos los medios (20, 20h) de accionamiento para accionar dichos medios (18) de aleta para la variacion del area (A1, A2) de seccion transversal de las toberas (14) entre una primera posicion y una segunda posicion, los medios (18) de aleta comprenden medios (24, 62) de aleta de conformacion para formar el area (A1, A2) de seccion transversal y medios (26) de aleta intermedios, estando interpuesto entre dichos medios (24, 62) de aleta de conformacion, en la que dichos medios (26) de aleta intermedios comprenden un miembro (27) de aleta central y miembros (28) de aleta deslizantes dispuestos en lados opuestos del miembro (27) de aleta central, en la que los medios (24) de aleta de conformacion, el miembro (27) de aleta central y los miembros (28) de aleta deslizante tienen superficies (22, 22') deslizantes en contacto continuo durante dicha variacion, caracterizada porque

los miembros (28) de aleta deslizante estan inclinados.

2. La tobera segun la reivindicacion 1, en la que el borde (19') lineal corriente abajo del medio de aleta (24) de conformacion esta acodado.

3. La tobera segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios (24) de aleta de conformacion se superponen a los medios (18, 26, 28) de aleta adyacentes dentro de las areas definidas por las superficies (22, 22') deslizantes.

4. La tobera segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el miembro (27) de aleta central se superpone a los miembros (28) de aleta deslizante dentro de las areas definidas por las superficies (22, 22') deslizantes.

5. La tobera segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de accionamiento comprenden medios (24) de aleta de conformacion.

6. La tobera segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho borde (19') lineal corriente abajo de los medios (24) de aleta de conformacion muestra un angulo (a) de aproximadamente 120°.

7. La tobera segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la tobera es una tobera (14) convergentedivergente que comprende una disposicion (60) de aleta frontal y trasera (60'), los miembros (28) de aleta deslizantes delanteros estan inclinados para fusionarse con los miembros (28') de aleta deslizantes traseros de tal manera que la porcion (16') aguas abajo de los medios (19') de aleta forma un borde lineal aguas abajo.

8. La tobera segun la reivindicacion 7, en la que la disposicion (60) de aleta frontal comprende bordes (19') lineales aguas abajo que son paralelos a los bordes (19) lineales aguas arriba de la disposicion (60') de aleta posterior que proporcionan un sellado.

9. Una aeronave que comprende una tobera (14) de escape variable segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 8.

10. Un procedimiento para variar una tobera (14) de escape variable para un motor (1) a reaccion, que comprende las etapas:

a) proporcionar medios (18) de aleta conectables de forma pivotante al motor a reaccion a traves de una porcion aguas arriba de la tobera, en el que dichos medios (18) de aleta comprenden medios (26) de aleta intermedios y medios (24, 62) de aleta de conformacion, en el que los medios (26) de aleta estan interpuestos entre los medios (24, 62) de aleta de conformacion, en donde dichos medios (26) de aleta intermedios comprenden un miembro (27) de aleta central y miembros (28) de aleta deslizantes dispuestos en lados opuestos del miembro (27) de aleta central, en el que los miembros (28) de aleta deslizante estan inclinados,

b) accionar dichos medios (18, 24, 26, 27, 28, 62) de aleta para la variacion de las toberas (14) del area (A1, A2) de seccion transversal entre una primera posicion y una segunda posicion por medio de un medio (20, 20h) de accionamiento,

c) proporcionar contacto continuo entre los medios (18, 24, 26, 27, 28, 62) de aleta adyacentes a traves de una superficie (22, 22') de deslizamiento de los respectivos medios (18, 24, 26, 27, 28, 62) de aleta durante dicha variacion.

11. El procedimiento segun la reivindicacion 10, que comprende ademas la etapa: d) activar los medios (20, 24, 62) de aleta de conformacion para proporcionar dicha variacion.

12. El procedimiento segun la reivindicacion 10 u 11, que comprende ademas la etapa: e) proporcionar dicha variacion mediante dichos medios (20, 20h, 27, 62) de accionamiento de tal manera que se proporciona una fuerza hacia dentro (F1) que contrarresta una fuerza (F2) de chorro del motor (1) a reaccion durante el uso.