KR20220031759A - 가변 기하구조 스러스터 - Google Patents
가변 기하구조 스러스터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220031759A KR20220031759A KR1020227006823A KR20227006823A KR20220031759A KR 20220031759 A KR20220031759 A KR 20220031759A KR 1020227006823 A KR1020227006823 A KR 1020227006823A KR 20227006823 A KR20227006823 A KR 20227006823A KR 20220031759 A KR20220031759 A KR 20220031759A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- passageway
- primary fluid
- coupled
- wall
- diffusion structure
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 239000003570 air Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/08—Influencing flow of fluids of jets leaving an orifice
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C15/00—Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction
- B64C15/14—Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction the jets being other than main propulsion jets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
- B64C29/02—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis vertical when grounded
- B64C29/04—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis vertical when grounded characterised by jet-reaction propulsion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
- F02C6/06—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
- F02C6/08—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas the gas being bled from the gas-turbine compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/28—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto using fluid jets to influence the jet flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/38—Introducing air inside the jet
- F02K1/386—Introducing air inside the jet mixing devices in the jet pipe, e.g. for mixing primary and secondary flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/002—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer
- F15D1/0065—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using active means, e.g. supplying external energy or injecting fluid
- F15D1/007—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using active means, e.g. supplying external energy or injecting fluid comprising surfaces being moved by external supplied energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/002—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer
- F15D1/0065—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using active means, e.g. supplying external energy or injecting fluid
- F15D1/008—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using active means, e.g. supplying external energy or injecting fluid comprising fluid injection or suction means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60F—VEHICLES FOR USE BOTH ON RAIL AND ON ROAD; AMPHIBIOUS OR LIKE VEHICLES; CONVERTIBLE VEHICLES
- B60F5/00—Other convertible vehicles, i.e. vehicles capable of travelling in or on different media
- B60F5/02—Other convertible vehicles, i.e. vehicles capable of travelling in or on different media convertible into aircraft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
- F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
- F05D2220/323—Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/10—Stators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/60—Fluid transfer
- F05D2260/606—Bypassing the fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/17—Purpose of the control system to control boundary layer
- F05D2270/173—Purpose of the control system to control boundary layer by the Coanda effect
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Transportation (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
비히클에 결합되는 추진 시스템. 시스템은 확산 구조 및 비히클에 의해 생성되는 1차 유체를 통로를 통해 확산 구조에 도입하도록 구성되는 도관 부분을 포함한다. 통로는 벽에 의해 형성되고, 확산 구조는 도입된 1차 유체를 위한 시스템으로부터의 출구를 제공하도록 구성되는 말단부를 포함한다. 억제 요소는 벽에 인접하게 배치된다. 작동 장치는 억제 요소에 결합되고, 억제 요소를 벽을 향해 가압하여 통로의 단면적을 감소시키도록 구성된다.
Description
저작권 공지
본 개시내용은 미합중국 및 국제 저작권법 ⓒ 2017 Jetoptera (모든 권리유보) 하에 보호된다. 본 특허 문서의 개시내용의 일부는 저작권 보호를 받는 자료를 포함한다. 저작권 소유자는 특허 및 상표청 특허 파일 또는 기록에 나타나 있는 바와 같은 특허 문서 또는 특허 개시내용의 모든 사람에 의한 팩스 복제에 대해 이의를 제기하지 않지만, 그외의 어떤 것이든 모든 저작권을 보유한다.
우선권 주장
본 출원은 2016년 8월 25일에 출원된 미국 가출원 제62/379,711호 및 2016년 8월 26일에 출원된 미국 가출원 제62/380,108호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 전체 개시내용은 마치 본원에서 충분하게 설명되는 것처럼 본원에 참조로 통합된다.
참조에 의한 통합
2017년 8월 7일에 출원된 미국 특허 출원 제15/670,943호, 2017년 7월 19일에 출원된 미국 특허 출원 제15/654,621호, 2016년 7월 27일에 출원된 미국 특허 출원 제15/221,389호, 2016년 7월 27일에 출원된 미국 특허 출원 제15/221,439호, 및 2016년 9월 2일에 출원된 미국 특허 출원 제15/256,178호는 마치 본원에서 충분히 설명되는 것처럼 그 전체가 본원에 참조로 통합된다.
시험에서, 이젝터(ejector)/스러스터(thruster)에 공급되는 최적의 1차 유체 유동 미만인 조건에서, 스러스터 또는 이젝터의 둥근 단부의 동작은 매우 고성능으로 유지되는 것으로 입증되었다. 그러나, 스러스터의 직선 부분은 1차 유체 인젝터가 빠른 성능 저하를 겪는 곳이다. 시험은, 스러스터의 효율은 유동이 줄어들수록 크게 감소하지만, 스러스터의 2개의 단부로부터의 혼합된 동반된/1차 유체 유출의 속도의 측정은 낮은 유동에서도 높게 유지되는 것을 나타낸다. 하나의 시험에서, 이젝터의 출구면의 하류의 이젝터의 약 하나의 길이에서 스러스터의 둥근 단부 뒤에서 측정된 속도는 200 mph 초과로 유지되는 반면, 직선형 또는 선형 기하구조에 대응하는 스러스터의 중간에서 속도는 100 mph 미만으로 하락한다. 이는 주위 공기와의 급속한 동반 및 혼합을 용이하게 하는 비평형 각도에서 출현하는 1차 벽 제트의 상대적인 배향 이외에 스러스터의 둥근 단부의 구성 및 특정 유동 패턴으로 인한 것인데 비하여, 선형 부분으로부터 발생하는 벽 제트는 서로 평행하며 유동이 줄어들수록 효율이 떨어진다.
도 1은 일 실시예에 따른 고정-기하구조 스러스터의 단면 부분을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 가변 기하구조 스러스터의 단면 부분을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 가변 기하구조 스러스터의 측면 사시도를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 가변 기하구조 구성요소의 측면 사시도를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 완전 개방 상태의 가변 기하구조 구성요소의 측면 사시도를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 억제 상태의 가변 기하구조 구성요소의 측면 사시도를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 가변 기하구조 구성요소 및 1차 유체 통로의 측단면도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 가변 기하구조 스러스터의 단면 부분을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 가변 기하구조 스러스터의 측면 사시도를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 가변 기하구조 구성요소의 측면 사시도를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 완전 개방 상태의 가변 기하구조 구성요소의 측면 사시도를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 억제 상태의 가변 기하구조 구성요소의 측면 사시도를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 가변 기하구조 구성요소 및 1차 유체 통로의 측단면도를 도시한다.
본 특허 출원은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 설명하기 위한 것이다. "~ 해야 한다", "~ 일 것이다" 등과 같은 절대적인 용어와 특정 양의 사용은 그러한 실시예 중 하나 이상에 적용 가능하지만, 그러한 모든 실시예에 대해 반드시 그러해야 하는 것은 아닌 것으로 해석되어야 한다는 것을 이해해야 한다. 이와 같이, 본 발명의 실시예는 그러한 절대적인 용어의 문맥에서 기술된 하나 이상의 특징 또는 기능을 생략하거나 이들의 변형을 포함할 수 있다.
도 1은 확산 구조(110)를 포함하는 고정 기하구조 코안다-타입(Coanda-type) 스러스터(100)의 단면 부분을 도시한다. 1차 유체 영역 플레넘(plenum)(120)과 같은 도관 부분은, 그 기하구조 구성이 고정되어, 플레넘에 의해 제공되는 1차 유체 및 흡입 구조(130)를 통해 도입되는 2차 유체의 동반의 국부적인 조건이 아마도 1차 유체 전달의 조건, 예를 들어 압력, 유량 및 온도에 전적으로 종속되게 한다. 스러스터(100)의 성능은 1차 유체의 상류 공급에 의존하며 최선의 동반 및 최소의 손실과 일치하는 조건에서 제한된 높은 효율을 가질 수 있다. 스러스터(100)는 프린지(fringe)가 없는 고정된 심(shim)(140)을 포함한다. 이러한 기하구조는 1차 유체의 주어진 유동 조건 또는 질량 유량, 압력 및 온도 조합에서 이상적인 성능을 허용할 수 있다.
일 실시예는 그 1차 유체 도입 조건을 상기 유동 조건에 일치시키도록 변경할 수 있고, 이에 의해 도 1과 관련하여 설명된 이상적인 조건과 상이한 조건에서 동반을 더 효율적으로 수행하며 더 높은 동반을 생성하는 코안다 스러스터를 포함한다.
구체적으로는, 도 2는 단면도로 그리고 도 3은 측면 사시도로 일 실시예에 따른 그리고 도 1에 도시된 스러스터(100)와 유사한 코안다-타입 스러스터(200)를 도시한다. 스러스터(200)는 확산 구조(210) 및 1차 유체 영역 플레넘(220) 같은 도관 부분을 포함한다. 1차 및 2차 유체를 혼합하기 위한 확산 구조(210)에, 플레넘(220)은 1차 유체를 공급하고, 흡입 구조(230)는 주위 공기 같은 2차 유체를 공급한다. 확산 구조(210)는 혼합된 1차 및 2차 유체를 위한 스러스터(200)로부터의 출구를 제공하도록 구성되는 말단부를 포함한다. 더 구체적으로는 그리고 일 실시예에서, 플레넘(220)은 1차 유체를 볼록한 코안다 표면(215)에 도입한다. 1차 유체는, 비제한적인 예로서, 터보제트로부터의 압축기 블리드 에어(bleed air) 또는 덕트(250) 같은 1차 유체 공급원을 통해 플레넘(220)에 전달되는 가스 발생기로부터의 가압 배출 가스를 포함한다. 스러스터(200)는 이하에서 더 상세하게 설명되는 유동 제어기(240)를 더 포함한다.
이제 도 4를 참고하면 그리고 일 실시예에서, 플레넘(220)은 1차 유체를 일련의 통로(450)를 통해 확산 구조(210)에 도입한다. 각각의 통로(450)는 적어도 부분적으로 각각의 벽 부분(460)에 의해 형성된다. 유동 제어기(240)는 벽 부분(460) 중 대응하는 하나에 인접하게 배치되는 심(shim)(440) 같은 일련의 억제 요소를 포함한다. 심(440)은 다수의 작동 사이클을 견딜 정도로 충분히 유연하고 충분히 얇은 금속 재료로 제조될 수 있다.
유동 제어기(240)는 심(440)에 결합된 작동 장치를 더 포함한다. 작동 장치는 심(440)을 그들의 대응하는 벽 부분(460)을 향해 가압하여 각각의 연관된 통로(450)의 단면적을 감소시키도록 구성된다. 부가적으로, 작동 장치는 심(440)을 그들의 대응하는 벽 부분(460)으로부터 능동적으로 후퇴시켜, 각각의 연관된 통로(450)의 단면적을 증가시키도록 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서, 작동 장치는 각각 대응하는 부싱(420)에 결합되는 일련의 2차 레버(410)에 결합되는 1차 레버(400)를 포함한다. 각각의 부싱(420)은 다시 흡입 구조(230)에 형성된 나사산형 슬롯에 맞물리는 대응하는 나사산형 핀(430)에 결합된다. 각각의 핀(430)의 선단은 대응하는 벽 부분(460)을 향한 심의 편향을 가능하게 하기 위해 심(440)의 대응하는 하나에 맞닿는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 작동 장치가 완전히 개방된 상태에 있을 때는, 심(440)은 핀(430)에 의해 벽(460)을 향해 편향되지 않았고, 도 7에 도시된 바와 같은 위치(700)에 있다. 결과적으로, 통로(450)는 그 최대 단면적에 있고, 통로를 통해 확산 구조(210)로 가는 1차 유체의 유동은 최소한으로 억제된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 힘 발생기(도시되지 않음)가 1차 레버(400)에 미리결정된 원동력을 가하여 1차 레버를 수평으로 대응하는 미리결정된 거리로 이동시키면, 2차 레버(410) 각각에 토크가 가해진다. 이 가해진 토크에 응답하여, 2차 레버(410)가 회전하여, 벽 부분(460)을 향한 핀(430)의 선단의 병진 이동이 유발된다. 다시, 심(440)은 핀(430)에 의해 벽 부분(460)을 향해 편향되고, 도 7에 도시된 바와 같이 위치(710)에 있게 된다. 결과적으로, 통로(450)의 단면적은 감소되고, 통로를 통한 확산 구조(210) 내로의 1차 유체의 유동이 미리결정된 정도로 억제되고, 따라서 가속된다. 부가적으로, 코안다 효과 및 동반 비율을 제어하는 이젝터(200) 내로의 벽 제트 출현에서의 1차 유체의 분사 속도가 증가되고, 낮은 유량에서도 높은 성능이 유지된다.
속도의 국부적인 증가는 베루누이의 원리에 따라 정압을 감소시켜, 더 많은 공기가 주위로부터 동반되도록 하여 1차 질량 유량, 압력 및 온도의 유사한 조건에서 고정-기하구조 스러스터에 비해 더 많은 질량 유동을 가져온다.
예를 들어, 100,000 RPM에서 1000 K의 온도 및 2 bar 압력에서 1 kg/sec의 연소 가스를 생성하고 이들 조건에 대해 설계된 스러스터-이젝터에 1차 유체를 공급하는 터빈 가스 발생기는 150 lbf의 추력을 생성한다. 그러나, 85,000 RPM에서 작동하는 동일한 가스 발생기는 950 K 및 1.4 bar에서 0.75 kg/s의 연소 가스만을 생성하고, 고정 기하구조 1차 유체 통로의 성능은 100 lbf로의 추력 하락을 결정한다. 그 주된 이유는 동반 영역 내로의 1차 유체의 출현 속도의 저하이고, 이는 더 높은 국부적 정압을 결정하고 따라서 더 적은 동반이 일어난다. 더 높은 국부적 1차 유체 출현 속도를 결정하는 1차 영역의 변화(감소) 및 베루누이 원리에 따른 더 낮은 정압은, 동반 비율을 상당히 증가시키고 주로 동반된 공기의 20%의 증가에 의해 추력을 120 lbf로 증가시킨다.
주제에 익숙한 사람들을 위해, 1차 유체 제트의 등엔트로피 팽창은 이하의 이상적인 추력값을 가져온다:
여기서, 은 1차 유체의 질량 유량이고, γ는 비열 계수이고, Ru는 보편 기체 상수이고, T는 온도이며, P는 주위에 대응하는 압력 및 유동의 총 압력이다. 증가 비율에 의해, 우리는 가까이의 각각의 매개변수에 대해 계산되는 측정된 추력과 위 공식 사이의 비율을 참고한다.
따라서, 통로(450)의 단면적을 변화시키는 능력은 유리하며, 1차 유체의 특정 조건(유동, 온도, 압력)에서만 최적 작동을 위해 설계되는 이외의 고정 기하구조 스러스터의 전체적인 성능을 향상시킨다.
일 실시예에서, 심(440)은 최대 1750 F의 고온을 견딜 수 있고 그러면서도 탄성 및 적어도 2000 사이클의 수명을 유지할 수 있는 스테인레스 스틸 또는 임의의 다른 재료로 제조될 수 있다.
통로(450) 면적을 줄이고 유동을 최적화하기 위해 핀(430)을 이동시키는 기구는 성질이 기계적일 수 있다. 그러나, 다른 작동 기구가 채용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 심(440)을 유동 내로 가압하도록 핀(430)을 작동시키기 위해 압축기 또는 임의의 다른 고압 공급원 같은 공급원으로부터 압축 공기를 제공하는 매니폴드(도시되지 않음)가 채용될 수 있다. 대안적으로, 동일한 기능을 수행하기 위해 전기 또는 자기 액추에이터(도시되지 않음)가 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스러스터의 다양한 세그먼트 또는 슬롯 블록의 기하구조의 변화를 가능하게 하여 기하구조를 가까이의 조건에 적응시키기 위해 선형 및 반원형 액추에이터(도시되지 않음)를 포함하는 기구가 채용된다.
다른 실시예에서, 심(440)의 편향은 상기 기구가 모든 통로로의 유동을 완전히 막고, 유동을 차단하며, 비히클(vehicle)의 비행의 다양한 단계에서의 추력 발생을 중지하도록 이루어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 1차 슬롯의 일부를 우선적으로 차단하는 것은 비행하는 비히클의 착륙 거리를 줄이도록 조절된 추력을 발생시키기 위해 채용된다. 또 다른 실시예에서, 스러스터는 대칭 배치(즉, 비행기 또는 공중 비히클의 2개 이상의 스러스터)의 테일시터(tailsitter)를 균형잡는데 사용되며, 심(440)의 작동은 호버링 또는 이륙 또는 착륙에서의 항공기의 자세 제어를 가능하게 한다. 또 다른 실시예에서, 플라잉 카 호버(flying car hover)는 그 자세/속도를 제어하기 위해 스러스터의 가변 기하구조 특징을 채용함으로써 향상될 수 있으며 착륙 또는 이륙 또는 수평 비행을 위해 사용될 수 있다.
전술한 텍스트는 다수의 상이한 실시예의 상세한 설명을 기술하지만, 보호 범위는 이하의 청구항의 단어들에 의해 정의된다는 것을 이해해야 한다. 상세한 설명은 모든 가능한 실시예를 기술하는 것이 불가능하지는 않더라도 실용적이지 않기 때문에 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하며 모든 가능한 실시예를 설명하지는 않는다. 다수의 대안적인 실시예는 현재의 기술 또는 본 특허의 출원일 후에 개발된 기술을 사용하여 구현될 수 있으며, 이는 여전히 청구항의 범위 내에 있을 것이다.
따라서, 본 청구항의 사상 및 범위 내에서 본원에 기술되고 도시된 기술 및 구조에 많은 수정 및 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 스러스터(200)는 내연기관과 연관된 공기 필터와 스로틀 바디/기화기 사이 및 실린더 또는 연소 챔버의 상류에서 유도 트랙에 통합될 수 있다. 대안적으로, 스러스터(200)는 내연기관의 연소 챔버의 하류에 있는 배기관에 배치될 수 있다. 따라서, 본원에 기술된 방법 및 장치는 단지 예시적인 것이며 청구항의 범위를 제한하는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.
Claims (20)
- 비히클(vehicle)에 결합되는 추진 시스템이며, 시스템은,
확산 구조;
비히클에 의해 생성되는 1차 유체를 제1 통로를 통해 확산 구조에 도입하도록 구성되는 도관 부분으로서, 제1 통로는 제1 벽에 의해 형성되고, 확산 구조는 도입된 1차 유체를 위한 시스템으로부터의 출구를 제공하도록 구성되는 말단부를 포함하는, 도관 부분;
제1 벽에 인접하여 배치된 제1 억제 요소; 및
제1 억제 요소에 결합되고 제1 억제 요소를 제1 벽을 향해 가압함으로써 제1 통로의 단면적을 감소시키도록 구성되는 작동 장치를 포함하는, 추진 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 작동 장치는,
제1 억제 요소에 맞물리도록 구성되고 병진 이동하도록 구성되는 제1 병진 구성요소; 및
제1 병진 구성요소에 결합되고 회전 이동하도록 구성되는 제1 회전 구성요소를 포함하는, 추진 시스템. - 제2항에 있어서, 상기 도관 부분은 또한 제2 통로를 통해 확산 구조에 1차 유체를 도입하도록 구성되고, 제2 통로는 제2 벽에 의해 형성되고,
상기 시스템은 제2 벽에 인접하게 배치된 제2 억제 요소를 더 포함하며, 이에 의해 작동 장치는 제2 억제 요소에 결합되고 제2 억제 요소를 제2 벽을 향해 가압하여 제2 통로의 단면적을 감소시키도록 구성되며,
상기 작동 장치는,
제2 억제 구성요소에 맞물리도록 구성되고 병진 이동하도록 구성되는 제2 병진 구성요소;
제2 병진 구성요소에 결합되고 회전 이동하도록 구성되는 제2 회전 구성요소; 및
제1 및 제2 회전 구성요소에 결합되고 제1 및 제2 회전 구성요소를 조화시켜 회전시키도록 구성되는 레버 요소를 더 포함하는, 추진 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 확산 구조에 결합되는 볼록면을 더 포함하며, 상기 도관 부분은 1차 유체를 제1 통로를 통해 볼록면에 도입하도록 구성되는, 추진 시스템.
- 제1항에 있어서, 1차 유체는 터보제트에 의해 생성되는 압축기 블리드 에러를 포함하는, 추진 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 확산 구조는 비히클의 터보과급기의 터빈의 하류에 위치되며, 1차 유체는 터보과급기의 압축기에 의해 공급되는, 추진 시스템.
- 비히클에 결합되는 추진 시스템이며, 상기 시스템은,
확산 구조;
확산 구조에 결합되고 비히클에 이용될 수 있는 2차 유체를 확산 구조에 도입하도록 구성되는 흡입 구조로서, 흡입 구조는 비히클에 의해 생성되는 1차 유체를 통로를 통해 확산 구조에 도입하도록 구성되는 도관 부분을 포함하고, 통로는 벽에 의해 형성되고, 확산 구조는 도입된 1차 유체 및 2차 유체를 위한 시스템으로부터의 출구를 제공하도록 구성되는 말단부를 포함하는, 흡입 구조;
벽에 인접하게 배치된 제1 억제 요소; 및
억제 요소에 결합되고 억제 요소를 벽을 향해 가압하여, 통로의 단면적을 감소시키도록 구성되는 작동 장치를 포함하는, 추진 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 작동 장치는,
제1 억제 요소에 맞물리도록 구성되고 병진 이동하도록 구성되는 제1 병진 구성요소; 및
제1 병진 구성요소에 결합되고 회전 이동하도록 구성되는 제1 회전 구성요소를 포함하는, 추진 시스템. - 제8항에 있어서, 상기 도관 부분은 1차 유체를 제2 통로를 통해 확산 구조에 도입하도록 더 구성되고, 상기 제2 통로는 제2 벽에 의해 형성되고,
상기 시스템은 제2 벽에 인접하게 배치된 제2 억제 요소를 더 포함하며, 이에 의해 작동 장치는 제2 억제 요소에 결합되고 제2 억제 요소를 제2 벽을 향해 가압하여 제2 통로의 단면적을 감소시키도록 구성되며,
상기 작동 장치는,
제2 억제 구성요소에 맞물리도록 구성되고 병진 이동하도록 구성되는 제2 병진 구성요소;
제2 병진 구성요소에 결합되고 회전 이동하도록 구성되는 제2 회전 구성요소; 및
제1 및 제2 회전 구성요소에 결합되고 제1 및 제2 회전 구성요소를 조화시켜 회전시키도록 구성되는 레버 요소를 더 포함하는, 추진 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 확산 구조에 결합되는 볼록면을 더 포함하고, 상기 도관 부분은 1차 유체를 제1 통로를 통해 볼록면에 도입하도록 구성되는, 추진 시스템.
- 제7항에 있어서, 1차 유체는 터보제트에 의해 생성되는 압축기 블리드 에어를 포함하는, 추진 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 확산 구조는 비히클의 터보과급기의 터빈의 하류에 위치되며, 1 차 유체는 터보과급기의 압축기에 의해 공급되는, 추진 시스템.
- 비히클이며,
1차 유체 공급원;
확산 구조;
공급원에 의해 생성되는 1차 유체를 제1 통로를 통해 확산 구조에 도입하도록 구성되는 도관 부분으로서, 제1 통로는 제1 벽에 의해 형성되고, 확산 구조는 도입된 1차 유체를 위한 시스템으로부터의 출구를 제공하도록 구성되는 말단부를 포함하는, 도관 부분;
제1 벽에 인접하여 배치된 제1 억제 요소; 및
제1 억제 요소에 결합되고 제1 억제 요소를 제1 벽을 향해 가압함으로써 제1 통로의 단면적을 감소시키도록 구성되는 작동 장치를 포함하는, 비히클. - 제13항에 있어서, 상기 작동 장치는,
제1 억제 요소에 맞물리도록 구성되고 병진 이동하도록 구성되는 제1 병진 구성요소; 및
제1 병진 구성요소에 결합되고 회전 이동하도록 구성되는 제1 회전 구성요소를 포함하는, 비히클. - 제14항에 있어서, 상기 도관 부분은 1차 유체를 제2 통로를 통해 확산 구조에 도입하도록 더 구성되고, 상기 제2 통로는 제2 벽에 의해 형성되고,
상기 시스템은 제2 벽에 인접하게 배치된 제2 억제 요소를 더 포함하며, 이에 의해 작동 장치는 제2 억제 요소에 결합되고 제2 억제 요소를 제2 벽을 향해 가압하여 제2 통로의 단면적을 감소시키도록 구성되며,
상기 작동 장치는,
제2 억제 구성요소에 맞물리도록 구성되고 병진 이동하도록 구성되는 제2 병진 구성요소;
제2 병진 구성요소에 결합되고 회전 이동하도록 구성되는 제2 회전 구성요소; 및
제1 및 제2 회전 구성요소에 결합되고 제1 및 제2 회전 구성요소를 조화시켜 회전시키도록 구성되는 레버 요소를 더 포함하는, 비히클. - 제13항에 있어서, 상기 확산 구조에 결합되는 볼록면을 더 포함하고, 상기 도관 부분은 1차 유체를 제1 통로를 통해 볼록면에 도입하도록 구성되는, 비히클.
- 제13항에 있어서, 상기 비히클은 터보제트를 포함하며, 1차 유체는 터보제트에 의해 생성되는 압축기 블리드 에어를 포함하는, 비히클.
- 제13항에 있어서, 터보과급기를 더 포함하고, 상기 확산 구조는 터보과급기의 터빈의 하류에 위치되고, 1차 유체는 터보과급기의 압축기에 의해 공급되는, 비히클.
- 제13항에 있어서, 실린더를 더 포함하며, 상기 확산 구조는 실린더의 상류에 위치되는, 비히클.
- 제13항에 있어서, 실린더를 더 포함하며, 상기 확산 구조는 실린더의 하류에 위치되는, 비히클.
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201662379711P | 2016-08-25 | 2016-08-25 | |
US62/379,711 | 2016-08-25 | ||
US201662380108P | 2016-08-26 | 2016-08-26 | |
US62/380,108 | 2016-08-26 | ||
PCT/US2017/048479 WO2018039484A1 (en) | 2016-08-25 | 2017-08-24 | Variable geometry thruster |
KR1020197008067A KR102370397B1 (ko) | 2016-08-25 | 2017-08-24 | 가변 기하구조 스러스터 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020197008067A Division KR102370397B1 (ko) | 2016-08-25 | 2017-08-24 | 가변 기하구조 스러스터 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220031759A true KR20220031759A (ko) | 2022-03-11 |
KR102492188B1 KR102492188B1 (ko) | 2023-01-27 |
Family
ID=61242040
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020197008067A KR102370397B1 (ko) | 2016-08-25 | 2017-08-24 | 가변 기하구조 스러스터 |
KR1020227006823A KR102492188B1 (ko) | 2016-08-25 | 2017-08-24 | 가변 기하구조 스러스터 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020197008067A KR102370397B1 (ko) | 2016-08-25 | 2017-08-24 | 가변 기하구조 스러스터 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US11396896B2 (ko) |
EP (1) | EP3504418B1 (ko) |
JP (2) | JP7074353B2 (ko) |
KR (2) | KR102370397B1 (ko) |
CN (1) | CN109715927B (ko) |
AU (2) | AU2017315790A1 (ko) |
CA (1) | CA3034776A1 (ko) |
ES (1) | ES2920956T3 (ko) |
PL (1) | PL3504418T3 (ko) |
SG (1) | SG11201901116VA (ko) |
WO (1) | WO2018039484A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11965456B2 (en) * | 2015-09-02 | 2024-04-23 | Jetoptera, Inc. | Fluidic turbo heater system |
CN113602478B (zh) * | 2021-02-02 | 2023-06-13 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种基于环量控制和垂直微喷流的流体控制舵面 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008196489A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-28 | United Technol Corp <Utc> | ガスタービンエンジンおよびファンノズル出口面積を変化させる方法 |
JP2009002336A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | General Electric Co <Ge> | 推進システムのための推力発生器 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3370794A (en) * | 1965-11-08 | 1968-02-27 | Navy Usa | Annular plenum nozzle for controlling trajectory of rockets |
US3525474A (en) * | 1968-12-09 | 1970-08-25 | Us Air Force | Jet pump or thrust augmentor |
US3694107A (en) * | 1970-11-19 | 1972-09-26 | Nash Engineering Co | Ejector apparatus and method of utilizing same |
US3795367A (en) * | 1973-04-05 | 1974-03-05 | Src Lab | Fluid device using coanda effect |
US3942463A (en) * | 1974-10-01 | 1976-03-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Movable ramp inlet for water jet propelled ships |
DK140426B (da) * | 1976-11-01 | 1979-08-27 | Arborg O J M | Fremdriftsdyse til transportmidler i luft eller vand. |
JPS5810279B2 (ja) * | 1977-11-25 | 1983-02-24 | 川崎重工業株式会社 | 航空機の推力増強装置 |
US4448354A (en) * | 1982-07-23 | 1984-05-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Axisymmetric thrust augmenting ejector with discrete primary air slot nozzles |
US4815942A (en) * | 1982-10-25 | 1989-03-28 | Elayne P. Alperin | Axially-symmetric, jet-diffuser ejector |
CN2315045Y (zh) * | 1997-04-10 | 1999-04-21 | 朱天赉 | 绿色可变式航空发动机 |
US5996936A (en) * | 1997-09-29 | 1999-12-07 | General Electric Company | Fluidic throat exhaust nozzle |
US7793504B2 (en) * | 2006-05-04 | 2010-09-14 | Rolls-Royce Corporation | Nozzle with an adjustable throat |
FR2917788B1 (fr) * | 2007-06-19 | 2009-07-24 | Aircelle Sa | Actionneur double action a effet programme |
US20110215204A1 (en) * | 2007-06-20 | 2011-09-08 | General Electric Company | System and method for generating thrust |
US20120145808A1 (en) * | 2010-12-14 | 2012-06-14 | The Boeing Company | Method and apparatus for variable exhaust nozzle exit area |
US8950383B2 (en) * | 2012-08-27 | 2015-02-10 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Gaseous fuel mixer for internal combustion engine |
-
2017
- 2017-08-24 AU AU2017315790A patent/AU2017315790A1/en not_active Abandoned
- 2017-08-24 KR KR1020197008067A patent/KR102370397B1/ko active IP Right Grant
- 2017-08-24 SG SG11201901116VA patent/SG11201901116VA/en unknown
- 2017-08-24 ES ES17844440T patent/ES2920956T3/es active Active
- 2017-08-24 US US15/685,975 patent/US11396896B2/en active Active
- 2017-08-24 JP JP2019511446A patent/JP7074353B2/ja active Active
- 2017-08-24 WO PCT/US2017/048479 patent/WO2018039484A1/en unknown
- 2017-08-24 CN CN201780051135.2A patent/CN109715927B/zh active Active
- 2017-08-24 EP EP17844440.2A patent/EP3504418B1/en active Active
- 2017-08-24 KR KR1020227006823A patent/KR102492188B1/ko active IP Right Grant
- 2017-08-24 PL PL17844440.2T patent/PL3504418T3/pl unknown
- 2017-08-24 CA CA3034776A patent/CA3034776A1/en active Pending
-
2022
- 2022-05-02 JP JP2022075954A patent/JP2022119777A/ja active Pending
- 2022-06-10 US US17/837,892 patent/US20230009569A1/en not_active Abandoned
-
2023
- 2023-05-03 US US18/142,750 patent/US20240117828A1/en active Pending
- 2023-09-19 AU AU2023233073A patent/AU2023233073A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008196489A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-28 | United Technol Corp <Utc> | ガスタービンエンジンおよびファンノズル出口面積を変化させる方法 |
JP2009002336A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | General Electric Co <Ge> | 推進システムのための推力発生器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA3034776A1 (en) | 2018-03-01 |
US20230009569A1 (en) | 2023-01-12 |
KR20190058488A (ko) | 2019-05-29 |
PL3504418T3 (pl) | 2022-08-22 |
WO2018039484A1 (en) | 2018-03-01 |
US20240117828A1 (en) | 2024-04-11 |
BR112019003480A2 (pt) | 2019-05-21 |
AU2023233073A1 (en) | 2023-10-05 |
US11396896B2 (en) | 2022-07-26 |
AU2017315790A1 (en) | 2019-03-14 |
CN109715927A (zh) | 2019-05-03 |
JP7074353B2 (ja) | 2022-05-24 |
JP2019531956A (ja) | 2019-11-07 |
EP3504418B1 (en) | 2022-04-06 |
SG11201901116VA (en) | 2019-03-28 |
KR102492188B1 (ko) | 2023-01-27 |
CN109715927B (zh) | 2022-07-29 |
EP3504418A1 (en) | 2019-07-03 |
ES2920956T3 (es) | 2022-08-12 |
KR102370397B1 (ko) | 2022-03-03 |
JP2022119777A (ja) | 2022-08-17 |
US20180058483A1 (en) | 2018-03-01 |
EP3504418A4 (en) | 2020-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20240117828A1 (en) | Variable geometry thruster | |
US10641204B2 (en) | Variable geometry thruster | |
US10436148B2 (en) | Convergent-divergent nozzle | |
EP3023624A1 (en) | Gas turbine engine and method of assembling the same | |
EP3087269B1 (en) | Aircraft with injection cooling system and injection cooling system | |
US10781756B2 (en) | Active tip clearance control system for gas turbine engine | |
US20220333624A1 (en) | Variable geometry thruster | |
KR102665805B1 (ko) | 경계 유입 유체 추진 요소를 갖는 유선형 기체 | |
US20160040624A1 (en) | Nacelle jet pipe devices for regulating pressure | |
EP1970607B1 (en) | Cooling arrangement | |
BR112019003480B1 (pt) | Sistema de propulsão acoplado a um veículo e veículo | |
EP4015796A3 (en) | Systems and methods for expanding an operating speed range of a high speed flight vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |