用于噴氣發(fā)動機的多噴嘴分流器的制造方法
【專利說明】用于噴氣發(fā)動機的多噴嘴分流器
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
本申請涉及代理人案號262152/07783-0196，該案在與本申請同一日期提交美國專利商標(biāo)局，并且通過引用來并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明針對三個流的渦扇發(fā)動機，并且具體地針對用于三個流的渦扇發(fā)動機的分流閥。
【背景技術(shù)】
[0003]在諸如空中戰(zhàn)斗、偵察和監(jiān)視的軍事應(yīng)用中使用的大部分的飛機發(fā)動機是加力渦扇。在被請求時，即一經(jīng)要求，加力為飛機提供附加的推力。
[0004]所有的渦扇發(fā)動機包括至少兩個空氣流。發(fā)動機所利用的所有的空氣首先經(jīng)過風(fēng)扇，然后分成兩個空氣流。內(nèi)空氣流被稱為核心空氣，并傳遞進入發(fā)動機的壓縮機部分中，在該處核心空氣壓縮。然后，該空氣供給至發(fā)動機的燃燒器部分，在燃燒器部分該空氣與燃料混合，并且使燃料燃燒。然后，通過發(fā)動機的渦輪部分而使燃燒氣體膨脹，渦輪部分從熱的燃燒氣體提取能量，所提取的能量用于使壓縮機和風(fēng)扇運行并產(chǎn)生電力以使附件運轉(zhuǎn)。然后，剩余的熱氣流入發(fā)動機的排氣裝置部分中，產(chǎn)生給飛機提供前進運動的推力。
[0005]外空氣流動流繞過發(fā)動機核心，并通過風(fēng)扇來加壓。對繼續(xù)軸向地沿發(fā)動機向下，但在核心外側(cè)的外空氣流動流未做其他功。旁通空氣流動流還能夠用于通過在風(fēng)扇流中引入熱交換器來完成飛機冷卻。在渦輪的下游，外空氣流動流用于使排氣系統(tǒng)中的發(fā)動機硬件冷卻。在要求(需求)附加推力時，使一些風(fēng)扇旁通空氣流動流改變方向至加力器，在加力器，該流與核心流和燃料混合以提供附加推力來移動飛機。
[0006]在排氣裝置的后面，漸縮-漸擴(C-D)噴嘴設(shè)置正確的背壓，使得核心最佳地運行。C-D噴嘴通過阻塞穿過噴嘴喉部的氣流AS，并根據(jù)要求變化AS以設(shè)置所要求的質(zhì)量流量來完成前述設(shè)置。
[0007]某些變循環(huán)飛機發(fā)動機因為通過利用第三導(dǎo)管來改變風(fēng)扇旁流的量而使推力變化，所以實現(xiàn)相對地恒定的空氣流。利用這些變循環(huán)發(fā)動機的飛機能夠更高效地并且在更寬廣的飛行包線上將入口空氣流維持在亞音速功率設(shè)置。一種特定的類型的變循環(huán)發(fā)動機被稱為FLADE?發(fā)動機，F(xiàn)LADE "是“風(fēng)扇上的葉片”的首字母縮寫詞，并且以使空氣流入第三空氣導(dǎo)管中的外風(fēng)扇導(dǎo)管為特征，外風(fēng)扇導(dǎo)管通常是與內(nèi)風(fēng)扇導(dǎo)管共環(huán)形的，并約束內(nèi)風(fēng)扇導(dǎo)管，內(nèi)風(fēng)扇導(dǎo)管繼而與核心共環(huán)形的并約束核心。如現(xiàn)有技術(shù)的FLADE?的公開中所闡明的，通過風(fēng)扇上的葉片的布置來使該第三空氣流加壓。FLADE?葉片從旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉片徑向地向外，并直接地連接至旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉片，風(fēng)扇葉片組裝至安裝在軸上的盤。FLADE?的位置是設(shè)計考慮因素，所選擇的設(shè)計基于期望的FLADE?空氣(第三流空氣)的溫度和壓力。權(quán)衡基于FLADE?運轉(zhuǎn)空氣的較高的壓力產(chǎn)生帶有較高的溫度的FLADE ?運轉(zhuǎn)空氣這一事實。美國專利N0.5，404，713在1995年4月11日頒發(fā)給約翰遜，轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并通過引用并入本文中。
[0008]在這些變循環(huán)設(shè)計中，除了旁路和核心之外，入口空氣被分離以形成空氣的第三流。該空氣的第三流可以以比在上文中討論的核心空氣流或旁通空氣流更低的溫度和壓力提供。在仍然將該空氣的第三流維持在低于旁通空氣流的溫度和壓力下的同時，能夠使用風(fēng)扇上的葉片或FLADE?翼型和導(dǎo)管來增大該空氣的第三流的壓力?，F(xiàn)有技術(shù)的第三流空氣流已經(jīng)排氣至C-D噴嘴的正前部或后部的核心排氣裝置中。然而，利用流動于第三流導(dǎo)管或FLADE?導(dǎo)管中的空氣的低溫的最近的實施例中的熱交換器在第三空氣流內(nèi)的放置已導(dǎo)致第三流導(dǎo)管或FLADE?導(dǎo)管中的空氣的壓降。由于引入熱交換器而造成的壓力的改變已導(dǎo)致不能在其中排氣壓力高(諸如在高功率運轉(zhuǎn)時)和對第三流的入口壓力低(諸如低馬赫點)的狀態(tài)下將第三流空氣排氣至核心排氣裝置中。結(jié)果將是，在這些飛行狀態(tài)下，在第三流導(dǎo)管中，空氣流動停止或空氣流動不足，這可能導(dǎo)致第三流導(dǎo)管中的空氣流動的停滯，甚至氣體的回流(倒流)。在某些情況下，第三流空氣流的停滯可能對風(fēng)扇上的葉片的布置造成失速狀況，從而導(dǎo)致可能的硬件損傷和由于風(fēng)扇入口溢出阻力而造成的飛機上的附加的阻力。
[0009]需要一種布置，其中第三流導(dǎo)管空氣能夠連續(xù)地排氣，使得在發(fā)動機的任何可運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，在第三流導(dǎo)管中或FLADE?導(dǎo)管中都不發(fā)生空氣流動的停止或顯著的減少，因為取決于用于冷卻的第三流空氣，不足的空氣流可能不利地影響熱交換器或其他硬件的冷卻。理想地，應(yīng)當(dāng)以會將推力和可操作性加到飛機的方式將第三流導(dǎo)管空氣流排氣至低壓區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的飛機渦扇發(fā)動機包括提供空氣流的三個流至發(fā)動機的風(fēng)扇部分。發(fā)動機利用空氣的三個流:傳統(tǒng)的核心空氣流、傳統(tǒng)的旁通空氣流以及第三流或FLADE?流。分流閥放置在第三導(dǎo)管中，以控制第三空氣流或FLADE?流。分流閥將第三空氣流或FLADE tm^引導(dǎo)至主噴嘴或至副噴嘴或兩者，使得可以排出第三空氣流。分流閥使第三流能夠被引導(dǎo)至排氣位置，在該位置處，第三流對所碰到的情況最有用。因此，在巡航期間能夠?qū)⑺械腇LADE?流空氣引導(dǎo)至副噴嘴以優(yōu)化推力生成，從而改進燃料消耗率(SFC)。副噴嘴的排氣裝置幾乎始終處于比AS處或AS的正后部處的壓力更低的壓力下，使得即使在低的第三流壓力下，氣流也將不斷地排氣。備選地，在AS處或AS的正后部處的壓力較低時，分流閥將FLADE?流空氣引導(dǎo)至主噴嘴，以在加力和高速巡航狀態(tài)的期間提供推力并幫助冷卻漸擴襟翼和密封件，由此延長這些零件的壽命。如果期望，分流閥也可以將FLADE?流空氣同時地引導(dǎo)至主噴嘴和副噴嘴兩者，以使系統(tǒng)要求平衡并解決潛在的限流。
[0011]第三流或FLADE?空氣的排氣允許核心在較高的溫度下運行，因為更冷的第三流冷卻空氣的可靠的供應(yīng)允許對渦輪的保護。第三流中的熱交換器能夠用于降低渦輪冷卻空氣的溫度并允許渦輪硬件在升高的溫度的環(huán)境下繼續(xù)使用。
[0012]本發(fā)明的另一優(yōu)點是，在排氣溫度被預(yù)期為最高時，使來自第三導(dǎo)管的冷卻空氣可利用于使加力以及高速巡航下的漸擴襟翼和密封件冷卻。
[0013]最終，第三導(dǎo)管或FLADE?導(dǎo)管現(xiàn)在可能不僅可被連續(xù)地排出更冷的、低壓的第三流空氣或FLADE?導(dǎo)管空氣所依賴，而且還可被在入口處吸入空氣所依賴。第三導(dǎo)管或FLADE?管現(xiàn)在接受大部分的入口壁變形，并且使風(fēng)扇、核心或旁通空氣上的進氣畸變極小化。這允許風(fēng)扇和核心/壓縮機以較小的失速裕度運轉(zhuǎn)。在風(fēng)扇和核心以較小的失速裕度運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機能夠在較高的壓力比運轉(zhuǎn)，這轉(zhuǎn)化為更大的推力和效率。同樣地，在分流閥將流引導(dǎo)至副噴嘴時，越過外襟翼的第三流導(dǎo)管或FLADE?導(dǎo)管氣流另外地減小船尾阻力，同時產(chǎn)生越過外襟翼的更穩(wěn)定的流場。
[0014]本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點將從下面結(jié)合通過示例而圖示本發(fā)明的原理的附圖的優(yōu)選的實施例的更詳細(xì)的描述是顯而易見的。
【附圖說明】
[0015]圖1描繪示出用于FLADE?或第三導(dǎo)管空氣流的分流閥和排氣流路的位置的本發(fā)明的排氣系統(tǒng)的橫截面。
[0016]圖2描繪將空氣流沿著漸擴狹槽引導(dǎo)至主噴嘴并引導(dǎo)至副噴嘴兩者的FLADE?導(dǎo)管中的分流閥。
[0017]圖3描繪主動分流閥。
[0018]圖4描繪示出可選擇的排氣流路的圖3的主動分流閥。
[0019]圖5描繪被動分流閥。
[0020]圖6描繪示出可選擇的排氣流路的圖5的被動分流閥。
[0021]圖7是具有核心空氣流和旁通空氣流的現(xiàn)有技術(shù)的渦扇發(fā)動機的橫截面。
[0022]圖8是具有核心空氣流、旁通空氣流以及FLADE?或第三空氣流的本發(fā)明的渦扇發(fā)動機的橫截面。
【具體實施方式】
[0023]參考描繪包括FLADE?導(dǎo)管的渦扇的圖8和描繪常規(guī)的渦扇發(fā)動機的圖7，能夠意識到具有FLADE?空氣流的本發(fā)明的渦扇與具有兩個