專利名稱：推力矢量后部flade發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力矢量，更特定地涉及FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)的推力矢量。
背景技術(shù)：
因其獨(dú)特的在不同推力設(shè)置以及在亞音速和超音速飛行速度下的高效運(yùn)行能力，高性能可變循環(huán)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)正在被設(shè)計(jì)中。使得可變循環(huán)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有高性能的重要特征是它在其推力變化時(shí)能保持基本上恒定的入口空氣流的能力。該特征導(dǎo)致了在小于完全動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置或最大推力條件下，例如在亞音速航行時(shí)的重要性能優(yōu)點(diǎn)。
一種特殊類型的可變循發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)(FLADE為“葉片上風(fēng)扇”的縮寫(xiě))，其特征為由徑向內(nèi)部風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的外部風(fēng)扇，且該外部風(fēng)扇排出其FLADE空氣到外部風(fēng)扇管道，該外部風(fēng)扇管道通常與內(nèi)部風(fēng)扇管道共環(huán)形且限定內(nèi)部風(fēng)扇管道，該內(nèi)部風(fēng)扇管道限定內(nèi)部風(fēng)扇。一個(gè)此類的發(fā)動(dòng)機(jī)在Thomas等人的名為“Two Spool VariableCycle Engine”的美國(guó)專利No.4,043,121中有所披露，其提供了FLADE風(fēng)扇和外部風(fēng)扇管道，在外部風(fēng)扇管道中可變導(dǎo)向輪葉通過(guò)控制通過(guò)FLADE外部風(fēng)扇管道的空氣量來(lái)控制循環(huán)可變性。已研究了其他的高性能飛行器可變循環(huán)燃?xì)鉁u輪FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)，其能夠在相對(duì)寬的推力范圍內(nèi)在給定的亞音速飛行環(huán)境條件設(shè)定下，例如高度和飛行馬赫數(shù)下保持基本恒定的入口空氣流，以避免溢出阻力且使得在一定范圍飛行條件內(nèi)避免溢出阻力。對(duì)于亞音速部分動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件，該能力是特別需要的。這些例子在如下的專利中有所披露名為“SpillageDrag and Infrared Reducing Flade Engine”的美國(guó)專利No.5,404,713，名為“Acoustically Shielded Exhaust System for HighThrust Jet Engines”的美國(guó)專利No.5,402,963，名為“VariableSpecific Thrust Turbofan Engine”的美國(guó)專利No.5,261,227和名為“Bypass Injector Valve for Variable Cycle Aircraft Engines”的歐洲專利No.EP0,567,277。帶有反向可旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇的FLADE飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在名為“FLADE GAS TURBINE ENGINE WITH COUNTER-ROTATABLE FANS”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.(133746)中有所披露。
FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)具有接附在前部風(fēng)扇中一個(gè)上的風(fēng)扇葉片。這可能導(dǎo)致低壓筒軸(spool)的折衷設(shè)計(jì)，其原因是轉(zhuǎn)子速度的限制和由于接附FLADE葉片和位置所導(dǎo)致的應(yīng)力的增加。安裝在前部風(fēng)扇上的FLADE風(fēng)扇葉片也難于適應(yīng)于目前的發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。使得現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)于安裝在前部風(fēng)扇上的FLADE風(fēng)扇葉片的試驗(yàn)是非常昂貴的。難于論證在相對(duì)于新的低壓系統(tǒng)或圍繞現(xiàn)有核心發(fā)動(dòng)機(jī)確定的費(fèi)用而言，在合理費(fèi)用下由FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)概念所提供的一些系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。
很希望具有允許這樣的低壓筒軸設(shè)計(jì)的FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)，即，該低壓筒軸設(shè)計(jì)不是因轉(zhuǎn)子速度的限制和由于接附FLADE葉片和位置所導(dǎo)致的應(yīng)力的增加而折衷的。很希望具有如下的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中FLADE風(fēng)扇葉片不難適應(yīng)于目前的發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，且與安裝在前部風(fēng)扇上的FLADE風(fēng)扇對(duì)比，適應(yīng)于現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)以試驗(yàn)不很昂貴。還希望能夠不很困難地論證由FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)概念提供的一些系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，且在相對(duì)于新的低壓系統(tǒng)或圍繞現(xiàn)有核心發(fā)動(dòng)機(jī)確定的費(fèi)用而言費(fèi)用合理。
另一個(gè)飛行器和飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者，且特別是那些設(shè)計(jì)高速高度可操控的軍用飛行器設(shè)計(jì)者所關(guān)心的是堅(jiān)持不懈地的尋求更好的方法以控制飛行器且在飛行中增加其可操控性。這些在規(guī)避防空導(dǎo)彈和其他戰(zhàn)斗操縱中是需要的。另外地，飛行器設(shè)計(jì)者正在試圖改進(jìn)飛行器的短距起落能力。排氣系統(tǒng)，特別是用于現(xiàn)代高速軍用飛行器的排氣系統(tǒng)已經(jīng)適應(yīng)于在寬的包括高度、速度和馬赫數(shù)的飛行條件變化范圍內(nèi)提供高的可操控性程度而同時(shí)保持航行效率。
飛行器的可操控性可以通過(guò)飛行器的控制面提供，例如襟翼或副翼或垂直翼或舵。然而飛行器的控制面在其效力上有些受到操作飛行條件例如空氣速度的大的差異的限制。飛行器的控制面也增加了飛行器的雷達(dá)訊號(hào)，使得它更容易受到防空火力和防空導(dǎo)彈的攻擊。推力矢量噴嘴更高效，因?yàn)樗鼈兛梢栽试S大的推力負(fù)荷快速地施加在飛行器的偏航和俯仰方向上，因此提供給飛行器增加的、相對(duì)地與空氣速度無(wú)關(guān)的可操控性。推力矢量噴嘴是復(fù)雜、笨重、龐大和昂貴的。其他的推力矢量方法包括使用噴嘴內(nèi)部流體噴射和/或機(jī)械流動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，以使推力偏斜。
以推力矢量后部FLADE飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的飛行器是高度可操控的。推力矢量后部FLADE飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是不復(fù)雜、不笨重、不龐大或不昂貴的，而且是對(duì)于推力矢量非常有效的。

發(fā)明內(nèi)容
后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括從動(dòng)地連接到低壓渦輪部分的風(fēng)扇部分，位于風(fēng)扇部分和低壓渦輪部分之間的核心發(fā)動(dòng)機(jī)，限定核心發(fā)動(dòng)機(jī)且與風(fēng)扇部分流體連通的風(fēng)扇旁路管道，位于低壓渦輪部分下游的且與風(fēng)扇旁路管道流體連通的混合器和混合器下游的后部FLADE渦輪。至少一排后部FLADE風(fēng)扇葉片徑向向外布置，且與后部FLADE渦輪從動(dòng)地連接。該排后部FLADE風(fēng)扇葉片徑向延伸通過(guò)限定后部FLADE渦輪的FLADE管道。至少一個(gè)推力矢量噴嘴與FLADE管道進(jìn)行加壓流體流動(dòng)收集連通。
發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例包括分離隔開(kāi)的與FLADE管道進(jìn)行加壓流體流動(dòng)收集連通的且從位于后部FLADE渦輪下游的主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴偏移的右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴。右側(cè)和左側(cè)閥可以布置在延伸于與FLADE管道進(jìn)行加壓流體流動(dòng)收集連通的FLADE空氣流歧管間的右側(cè)和左側(cè)管道處。右側(cè)和左側(cè)閥可操作以控制從FLADE管道分別流到右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴的每個(gè)的FLADE排氣空氣流的量以實(shí)現(xiàn)矢量推力。右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴可以是固定的或是推力矢量噴嘴。
飛行器可以在其機(jī)身內(nèi)建造有后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。飛行器可以包括相對(duì)于機(jī)身齊平安裝的FLADE進(jìn)氣口和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口。FLADE進(jìn)氣口從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口軸向偏移，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)固定的入口管道連接到通向風(fēng)扇部分的風(fēng)扇入口并與其流體連通。FLADE進(jìn)氣口通過(guò)FLADE固定的入口管道連接到通向FLADE管道的FLADE入口并與其流體連通。
發(fā)動(dòng)機(jī)更特定的實(shí)施例包括一排徑向延伸通過(guò)該排后部FLADE風(fēng)扇葉片的軸向前部的FLADE管道的可變第一FLADE輪葉。一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例進(jìn)一步包括通向風(fēng)扇部分的風(fēng)扇入口和通向FLADE管道的環(huán)形FLADE入口，其如此布置，使得FLADE入口大致軸向位于風(fēng)扇部分后部，且在一個(gè)更特定的實(shí)施例中，F(xiàn)LADE入口軸向位于核心發(fā)動(dòng)機(jī)后部。后部FLADE渦輪可以連接到低壓渦輪部分的低壓渦輪并可與其一起旋轉(zhuǎn)，或可以為自由渦輪。發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括帶有位于混合器以及低壓渦輪后部和下游的可變渦輪噴嘴輪葉的可變面積渦輪噴嘴。
動(dòng)力獲取設(shè)備可以置于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部并與后部FLADE渦輪從動(dòng)地連接。在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)力獲取設(shè)備可以位于在后部FLADE渦輪后部和下游的發(fā)動(dòng)機(jī)的中空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴中心體中。動(dòng)力獲取設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例是通過(guò)增速變速箱與后部FLADE渦輪從動(dòng)地連接的發(fā)電機(jī)。動(dòng)力獲取設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例是包括殼體的動(dòng)力輸出組件，其布置在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，例如中空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴中心體中，該動(dòng)力輸出組件還具有通過(guò)直角變速箱與后部FLADE渦輪從動(dòng)地連接的動(dòng)力輸出軸。
可以在混合器和風(fēng)扇旁路管道的下游和軸向后部包括可變或固定的喉管面積發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴。另一個(gè)更特定的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例包括多個(gè)周向布置的與FLADE管道流體連通的中空支柱，以及由中空支柱支撐的且與其流體連通的大致中空中心體。中心體上的冷卻縫隙和可變喉管面積下游的發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴壁上的冷卻縫隙與FLADE管道流體連通。
可變面積FLADE氣體噴嘴包括可軸向平移的、位于中空中心體內(nèi)的塞子，徑向向外定位的中心體的固定的噴嘴蓋罩也可以應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上。增加后部推力的加力燃燒器可以包括在后部FLADE渦輪的后部和下游。前部加力燃燒器可以軸向布置在混合器和后部FLADE渦輪之間，以在需要時(shí)為后部FLADE渦輪提供額外的能量，以及為該排后部FLADE風(fēng)扇葉片和例如發(fā)電機(jī)或動(dòng)力輸出組件的動(dòng)力獲取設(shè)備提供額外的動(dòng)力。
因此很需要提供帶有不復(fù)雜、不笨重、不龐大也不昂貴但又對(duì)于推力矢量非常有效的推力矢量噴嘴的、由FLADE飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的飛行器。后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以在飛行器的機(jī)身內(nèi)使用。FLADE進(jìn)氣口和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口可以相對(duì)于機(jī)身齊平安裝。FLADE進(jìn)氣口從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口軸向偏移。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)固定的入口管道連接到風(fēng)扇入口并與其流體連通。FLADE進(jìn)氣口可以通過(guò)FLADE固定的入口管道連接到FLADE入口并與其流體連通。發(fā)動(dòng)機(jī)的入口管道通路和FLADE固定的入口管道分別可以是二維的且分別終止于入口管道通路和風(fēng)扇和FLADE入口之間的過(guò)渡部分處。
后部FLADE渦輪允許FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)具有低壓筒軸設(shè)計(jì)，該低壓筒軸設(shè)計(jì)不因轉(zhuǎn)子速度的限制和由于FLADE葉片接附和位置所導(dǎo)致的應(yīng)力的增加而折衷。安裝在后部FLADE渦輪上的后部FLADE風(fēng)扇葉片不難適應(yīng)于現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。對(duì)比安裝在前部風(fēng)扇上的FLADE風(fēng)扇，使后部FLADE渦輪適應(yīng)于現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)是不十分昂貴的。


前述的本發(fā)明的方面和其他特征在如下描述中將聯(lián)系附圖進(jìn)行解釋，其中圖1是安裝在飛行器上的、帶有短FLADE管道和雙推力矢量噴嘴的飛行器推力矢量后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的截面視圖描述。
圖2安裝在飛行器上的、帶有長(zhǎng)FLADE管道和雙推力矢量噴嘴的推力矢量后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的截面視圖描述。
圖3是圖1和圖2中所描述的、帶有單向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇部分和后部FLADE葉片和渦輪的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的截面視圖描述。
圖4是帶有兩個(gè)風(fēng)扇部分和兩個(gè)旁路入口的替代后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的截面視圖描述。
圖5是圖3中帶有排氣噴嘴冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)的替代的示意性的截面視圖描述。
圖6是另一個(gè)帶有后部FLADE葉片和渦輪和短FLADE管道的飛行器推力矢量后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的典型的實(shí)施例的示意性的截面視圖描述。
圖7是圖3中所描述的、在自由后部FLADE渦輪上游帶有第一加力燃燒器的飛行器推力矢量后部FLADE飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的截面視圖描述。
圖8是圖3中所描述的、帶有可變面積渦輪噴嘴和在后部FLADE渦輪下游的推力增加加力燃燒器的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的截面視圖描述。
圖9是另一個(gè)帶有反向可旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇和后部FLADE葉片和渦輪的飛行器推力矢量后部FLADE飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例的示意性的截面視圖描述。
圖10是圖3中所描述的、帶有后部FLADE葉片和驅(qū)動(dòng)地連接到動(dòng)力輸出軸的渦輪的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的截面視圖描述。
圖11是圖3中所描述的、帶有后部FLADE葉片和驅(qū)動(dòng)地連接到位于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的發(fā)電機(jī)的渦輪的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的截面視圖描述。
圖12是圖3中所描述的、帶有后部FLADE葉片和驅(qū)動(dòng)地連接到兩個(gè)位于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的發(fā)電機(jī)的渦輪的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的截面視圖描述。
具體實(shí)施例方式
在圖1的截面圖中示意性的描述了飛行器124的典型實(shí)施例，飛行器124帶有單個(gè)偏移齊平安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口127，進(jìn)氣口127連接到飛行器推力矢量后部FLADE飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)1并與其流體連通。飛行器后部FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)1的環(huán)形風(fēng)扇入口11通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)固定的入口管道126連接到進(jìn)氣口127。風(fēng)扇入口11從通向FLADE管道3的環(huán)形FLADE入口8軸向偏移。齊平安裝的雙FLADE進(jìn)氣口129通過(guò)FLADE固定的入口管道128連接到環(huán)形FLADE入口8并與其流體連通。
FLADE進(jìn)氣口129從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口127軸向偏移。這在設(shè)計(jì)和建造有效的發(fā)動(dòng)機(jī)、飛行器和帶有完全安裝在飛行器機(jī)身113內(nèi)部或體內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器中提供了大的靈活性、且FLADE進(jìn)氣口129和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口127相對(duì)于機(jī)身113齊平安裝。發(fā)動(dòng)機(jī)固定的入口管道126和FLADE固定的入口管道128的入口管道通路111可以是二維的，終止于入口管道通路111和軸對(duì)稱的環(huán)形風(fēng)扇和FLADE入口11和8之間的過(guò)渡部分119處。
FLADE管道3通向至少一個(gè)操控飛行器的推力矢量噴嘴123。圖1中所示的右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135分別用作推力矢量噴嘴123。右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135是固定噴嘴且從主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴218偏移，主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴218可以是可變或固定的喉管面積發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴。FLADE空氣流歧管231從FLADE管道3收集FLADE排氣空氣流154并引導(dǎo)其分別通過(guò)FLADE空氣排氣右側(cè)和左側(cè)管道155和156，到右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135?？梢允褂靡粚?duì)以上的FLADE排氣噴嘴。
分別布置在右側(cè)和左側(cè)管道155和156中的右側(cè)和左側(cè)閥162和164控制分別流向右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135的每個(gè)的FLADE排氣空氣流154的量。飛行器的推力矢量和偏航通過(guò)向右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135流動(dòng)不等量的FLADE排氣空氣流154來(lái)實(shí)現(xiàn)。流向右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135的不等量的FLADE排氣空氣流154產(chǎn)生了繞飛行器重心CG的轉(zhuǎn)向力矩。
在右側(cè)和左側(cè)管道155和156中流過(guò)右側(cè)和左側(cè)閥162和164的等量的FLADE排氣空氣流154提供了飛行器的非定航向飛行。通過(guò)矢量型的右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135可以實(shí)現(xiàn)俯仰。推力矢量型的右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135可以是萬(wàn)向接頭型噴嘴、二維俯仰誘導(dǎo)噴嘴、流體噴嘴和其他類型的、單獨(dú)地定航向來(lái)自右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135的排氣流的推力矢量噴嘴。
在圖1至3、圖7、圖8、圖10和圖11中所示的發(fā)動(dòng)機(jī)1是具有單個(gè)旁路入口272的單個(gè)旁路類型發(fā)動(dòng)機(jī)，這與圖4至6和圖9中所示的、具有通向風(fēng)扇旁路管道40的第一和第二旁路入口42和46且具有反向旋轉(zhuǎn)的第一和核心風(fēng)扇的發(fā)動(dòng)機(jī)1形成對(duì)比。在圖2的截面圖中示意性的描述了替代的飛行器124的典型實(shí)施例，其中FLADE管道3是延伸到飛行器后部FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)1的環(huán)形風(fēng)扇入口11的長(zhǎng)管道。FLADE管道3還通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)固定的入口管道126連接到進(jìn)氣口127。
在圖3的截面圖中示意性的描述了典型的飛行器后部FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)1。圖3中所描述的發(fā)動(dòng)機(jī)1包括帶有單向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇330的風(fēng)扇部分115，風(fēng)扇330在風(fēng)扇入口11下游具有三個(gè)風(fēng)扇級(jí)332。風(fēng)扇部分115的下游和軸向后部是具有環(huán)形核心發(fā)動(dòng)機(jī)入口17和通常向前部14延伸和向后部16延伸的、通常為軸向延伸的軸線或中心線12的核心發(fā)動(dòng)機(jī)18。位于風(fēng)扇部分115的下游和軸向后部的單個(gè)風(fēng)扇旁路管道40限定核心發(fā)動(dòng)機(jī)18。單個(gè)旁路入口272包括環(huán)形分流器293，以分流風(fēng)扇空氣流50為旁路空氣流258和核心空氣流256。
核心發(fā)動(dòng)機(jī)18以下游串聯(lián)軸向流關(guān)系包括高壓壓縮機(jī)20、燃燒器22和具有一排高壓渦輪葉片24的高壓渦輪23。圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)1的中心線12同軸布置的高壓軸26固定地使高壓壓縮機(jī)20和高壓渦輪葉片24相互連接。通過(guò)高壓軸26從動(dòng)地連接到高壓渦輪23的高壓壓縮機(jī)20的組合或組件表示為高壓筒軸47。
核心發(fā)動(dòng)機(jī)18對(duì)于產(chǎn)生燃燒氣體是有效的。來(lái)自高壓壓縮機(jī)20的加壓空氣在燃燒器22中與燃料混合并被點(diǎn)燃，從而生成燃燒氣體。通過(guò)驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)20的高壓渦輪葉片24從這些氣體中獲取一些功。燃燒氣體從核心發(fā)動(dòng)機(jī)18被排放到單向旋轉(zhuǎn)低壓渦輪319。低壓渦輪319通過(guò)低壓軸321驅(qū)動(dòng)地連接到單向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇330，該組合或組件表示為低壓筒軸290。
被示出為帶凸葉的混合器或槽式混合器的混合器49布置在風(fēng)扇旁路管道40的下游和后部端以及低壓渦輪319的低壓渦輪葉片328的下游和后部?；旌掀?9用于將旁路空氣78與從低壓渦輪319出來(lái)的核心排放空氣70進(jìn)行混合，以形成混合流188。一個(gè)混合器49的替代型是布置在風(fēng)扇旁路管道40后部端的后部可變面積旁路噴射器(VABI)門，以將旁路空氣78與核心排放空氣70進(jìn)行混合。
來(lái)自混合器49的排氣氣體被引導(dǎo)通過(guò)具有多個(gè)后部FLADE渦輪葉片254并定位于混合器49下游和后部的后部FLADE渦輪160。FLADE管道3限定后部FLADE渦輪160。后部FLADE風(fēng)扇2包括至少一排從動(dòng)地連接在后部FLADE渦輪160上的、且徑向向外從后部FLADE渦輪160延伸通過(guò)限定后部FLADE渦輪160的FLADE管道3的后部FLADE風(fēng)扇葉片5。FLADE空氣流80由后部FLADE風(fēng)扇葉片5提供動(dòng)力并在后部FLADE風(fēng)扇葉片5的下游利用。后部FLADE風(fēng)扇葉片5從環(huán)形可旋轉(zhuǎn)FLADE渦輪罩250徑向向外延伸，該渦輪罩250接附到并限定后部FLADE渦輪160的后部FLADE渦輪葉片254。FLADE渦輪罩250將后部FLADE風(fēng)扇葉片5從后部FLADE渦輪葉片254分離開(kāi)。
在圖4的截面圖中示意性的描述了替代的典型飛行器后部FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)1。圖4中的發(fā)動(dòng)機(jī)1包括帶有位于入口11處的可變?nèi)肟趯?dǎo)向輪葉4下游的風(fēng)扇330的風(fēng)扇部分115和長(zhǎng)管道的FLADE管道3。布置為通過(guò)FLADE管道3的整流裝置190圍繞可變輪葉軸194，軸194穿過(guò)FLADE管道3，用于變化和控制可變?nèi)肟趯?dǎo)向輪葉4的俯仰。風(fēng)扇部分115的下游是核心發(fā)動(dòng)機(jī)18，該核心發(fā)動(dòng)機(jī)18以下游串聯(lián)軸向流關(guān)系包括具有一排核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36的核心從動(dòng)風(fēng)扇37、高壓壓縮機(jī)20、燃燒器22和具有一排高壓渦輪葉片24的高壓渦輪23。圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)1的中心線12同軸布置的高壓軸26固定地使高壓壓縮機(jī)20和高壓渦輪葉片24相互連接。核心從動(dòng)風(fēng)扇37和通過(guò)高壓軸26從動(dòng)地連接到高壓渦輪23的高壓壓縮機(jī)20的組合或組件表示為高壓筒軸47。
通向風(fēng)扇旁路管道40的第一旁路入口42軸向地布置在風(fēng)扇部分115和核心從動(dòng)風(fēng)扇37之間。風(fēng)扇330的風(fēng)扇葉片333徑向地延伸通過(guò)第一風(fēng)扇管道138。一排周向分開(kāi)的風(fēng)扇定子輪葉35徑向地延伸通過(guò)風(fēng)扇葉片333下游的第一風(fēng)扇管道138，且軸向地在風(fēng)扇葉片333和通向風(fēng)扇旁路管道40的第一旁路入口42之間延伸。核心從動(dòng)風(fēng)扇37的該排核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36徑向地延伸通過(guò)環(huán)形第二風(fēng)扇管道142。第二風(fēng)扇管道142始于第一旁路入口42的軸向后部且在風(fēng)扇旁路管道40徑向向內(nèi)布置。環(huán)形第一流分流器45徑向布置在第一旁路入口42和第二風(fēng)扇管道142之間。
全部發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流15在FLADE入口8和風(fēng)扇入口11之間被分離。風(fēng)扇空氣流50通過(guò)風(fēng)扇入口11并然后通過(guò)風(fēng)扇部分115。當(dāng)?shù)谝慌月啡肟?2內(nèi)的前部可變面積旁路噴射器(VABI)門44開(kāi)啟時(shí)，風(fēng)扇空氣流50的第一旁路空氣部分52通過(guò)風(fēng)扇旁路管道40的第一旁路入口42，而剩余空氣部分54通過(guò)核心從動(dòng)風(fēng)扇37和它的該排核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36。
在第二風(fēng)扇管道142內(nèi)部的一排周向分開(kāi)的核心從動(dòng)風(fēng)扇定子輪葉34軸向布置在該排第二風(fēng)扇葉片32和核心從動(dòng)風(fēng)扇37的核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36之間。該排核心從動(dòng)風(fēng)扇定子輪葉34和核心從動(dòng)風(fēng)扇37的核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36徑向地布置通過(guò)第二風(fēng)扇管道142。輪葉罩106將核心從動(dòng)風(fēng)扇定子輪葉34分別分為徑向內(nèi)部輪葉轂部85和徑向外部輪葉頂部84。風(fēng)扇罩108將核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36分別分為徑向內(nèi)部葉片轂部39和徑向外部葉片頂部38。
第二旁路空氣流部分56被引導(dǎo)通過(guò)風(fēng)扇頂部管道146，經(jīng)過(guò)核心從動(dòng)風(fēng)扇定子輪葉34的輪葉頂部84，并經(jīng)過(guò)核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36的葉片頂部38，進(jìn)入通向風(fēng)扇旁路管道40的第二旁路管道58的第二旁路入口46?？蛇x擇的中央可變面積旁路噴射器(VABI)門83可以被布置在第二旁路管道58的后部端，用于調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)第二旁路入口46到風(fēng)扇旁路管道40的流。
風(fēng)扇頂部管道146包括輪葉和風(fēng)扇罩106和108，和輪葉罩106前端的第二流分流器55。提供了第一和第二改變裝置91和92用于分別獨(dú)立地改變輪葉轂部85和頂部84的流面積。典型的第一和第二改變裝置91和92分別包括獨(dú)立可變輪葉轂部85和頂部84。(見(jiàn)美國(guó)專利No.5,806,303)。獨(dú)立可變輪葉轂部85和頂部84的設(shè)計(jì)可以包括使得整個(gè)輪葉轂部85和頂部84獨(dú)立的可樞轉(zhuǎn)。其他可能設(shè)計(jì)在美國(guó)專利No.5,809,772和5,988,890中有所披露。
另一個(gè)獨(dú)立可變輪葉轂部85和頂部84的實(shí)施例包括獨(dú)立可變輪葉轂部85和頂部84的可樞轉(zhuǎn)的后緣轂部襟翼86和頂部襟翼88。第一和第二改變裝置91和92可以包括獨(dú)立樞轉(zhuǎn)襟翼。用于不可樞轉(zhuǎn)的風(fēng)扇定子輪葉設(shè)計(jì)的替代的改變裝置包括軸向移動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)和那些已知的用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械間隙控制的裝置(即徑向靠近和遠(yuǎn)離一排轉(zhuǎn)子葉片頂部機(jī)械地移動(dòng)周向圍繞罩段，以在不同的熱膨脹和收縮率下保持恒定的間隙)。另外的用于不可樞轉(zhuǎn)的風(fēng)扇定子輪葉設(shè)計(jì)的此類改變裝置包括那些已知的用于延伸和縮進(jìn)飛機(jī)上的襟翼等的裝置。
圖4中所示的典型的第一和第二改變裝置91和92包括同軸布置在外軸96內(nèi)的內(nèi)軸94。通過(guò)由第一調(diào)節(jié)環(huán)100促動(dòng)的第一杠桿臂98使內(nèi)軸94旋轉(zhuǎn)。通過(guò)由第二調(diào)節(jié)環(huán)104促動(dòng)的第二杠桿臂102使外軸96旋轉(zhuǎn)。內(nèi)軸94接附在風(fēng)扇定子輪葉34的輪葉轂部85的可樞轉(zhuǎn)的后緣轂部襟翼86上。外軸96接附在風(fēng)扇定子輪葉34的輪葉頂部84的可樞轉(zhuǎn)的后緣頂部襟翼88上。注意，杠桿臂98和102以及調(diào)節(jié)環(huán)100和104都徑向向外布置在風(fēng)扇定子輪葉34上。其他此類樞轉(zhuǎn)裝置包括那些已知的用于樞轉(zhuǎn)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等的高壓壓縮機(jī)的可變定子輪葉的裝置。
例如參考圖4，帶有可變喉管面積A8的可變喉管面積主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴218在后部FLADE渦輪160和風(fēng)扇旁路管道40的下游和軸向后部。主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴218包括軸向可平移的徑向外部環(huán)形聚集和發(fā)散壁220，它與中心體72上的徑向固定和軸向可平移的環(huán)形內(nèi)部壁222徑向向外分開(kāi)。可平移的徑向外部環(huán)形聚集和發(fā)散壁220控制位于外部環(huán)形聚集和發(fā)散壁220和徑向固定且軸向可平移的環(huán)形內(nèi)部壁222之間的喉管面積A8。可平移的徑向外部環(huán)形聚集和發(fā)散壁220還控制主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴218的噴嘴出口面積A9?？商娲?，可以使用帶有襟翼的可變喉管面積聚集/發(fā)散噴嘴，如在美國(guó)專利No.5,404,713中所披露。在圖3、圖10和圖11中所示的是在混合器49和風(fēng)扇旁路管道40軸向后部的固定的喉管面積發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴216。
多個(gè)周向布置的中空支柱208與FLADE管道3流體流通并可操作的以接收來(lái)自FLADE管道3的空氣。中空支柱208在結(jié)構(gòu)上支持中心體72并使空氣流入基本是中空中心體72?？勺兠娣eFLADE空氣噴嘴213包括軸向可平移的塞子172，它與中心體72的徑向向外定位的固定噴嘴罩174合作，以排放從中空支柱208處接收的FLADE空氣80，并向發(fā)動(dòng)機(jī)以推力的形式返還功。
帶有可變渦輪噴嘴輪葉182的可選擇的可變面積渦輪噴嘴180如圖4所示位于混合器49和后部FLADE渦輪160之間。用于改變和控制可變渦輪噴嘴輪葉182的俯仰的可變面積噴嘴輪葉軸192通過(guò)用于改變和控制可變第一FLADE輪葉6的俯仰的可變輪葉軸194。一排第二FLADE輪葉7如圖1所示被固定但可以是可變的。該排第二FLADE輪葉7也位于FLADE管道3內(nèi)部但是位于該排FLADE風(fēng)扇葉片5的軸向后部和下游。第二FLADE輪葉7用于去除FLADE空氣流80的渦流。
圖5至圖8示出了噴嘴冷卻構(gòu)造，其中FLADE空氣流80的至少一些被用作冷卻空氣251，該冷卻空氣251流過(guò)中空支柱208進(jìn)入大致中空中心體72。冷卻空氣251然后流過(guò)中心體72內(nèi)的、可變喉管面積A8下游的冷卻縫隙249，以冷卻中心體的外表面。FLADE空氣流80的一些也可以被用作以相同的方式來(lái)冷卻位于可變喉管面積A8下游的主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴218的徑向環(huán)形外壁220的冷卻空氣251。當(dāng)推力增加前部和后部加力燃燒器226和224分別如圖7和圖8所示被點(diǎn)燃時(shí)，環(huán)形外壁220和中空中心體72的冷卻是有益的。推力增加前部加力燃燒器226位于后部FLADE渦輪160的前部和上游，而后部加力燃燒器224位于后部FLADE渦輪160的后部和下游?？梢詢A斜縫隙角度，以沿著中心體72和/或中空支柱208提供膜冷卻?？?、成形孔和傾斜角度的孔以及槽和傾斜角度的槽屬于可以用作冷卻縫隙249的類型。
參考圖8，加力器包括排氣外套233和襯里234，在其中確定了燃燒區(qū)236。推力增加加力燃燒器224安裝在渦輪和排氣噴嘴之間，用于噴射在用于在加力器中燃燒以產(chǎn)生附加推力而進(jìn)行的再加熱操作中所需的附加燃料。在旁路渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，環(huán)形旁路管道從風(fēng)扇到加力器延伸，以使得圍繞核心發(fā)動(dòng)機(jī)使風(fēng)扇空氣的一部分旁路到加力器。旁路空氣部分地用于冷卻排氣襯里且還在通過(guò)排氣噴嘴排放之前與核心氣體進(jìn)行混合。
各種類型的火焰穩(wěn)定器已經(jīng)已知，典型地包括徑向和周向V形槽，它在否則高速的核心氣體流中提供了局部低速再循環(huán)和其后部的停滯區(qū)，用于在再加熱操作中維持燃燒。因?yàn)楹诵臍怏w是核心發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的產(chǎn)物，當(dāng)該氣體在離開(kāi)渦輪時(shí)最初是熱的，然后在再加熱操作中當(dāng)其與旁路空氣和附加燃料燃燒時(shí)被進(jìn)一步加熱。
如圖3和圖6所示的發(fā)動(dòng)機(jī)1的實(shí)施例具有軸向地從通向FLADE管道3的環(huán)形FLADE入口8偏移的通向風(fēng)扇部分115的風(fēng)扇入口11。典型的軸向偏移的FLADE入口8示為軸向位于大致風(fēng)扇部分115的后部，且更特定地它軸向位于核心發(fā)動(dòng)機(jī)18的后部。
進(jìn)一步在圖3中描述了后部FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)1的實(shí)施例的變形，其包括“螺栓緊固”的后部FLADE模塊260，該模塊260包括了自由后部FLADE渦輪160且可以被添加到現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)262上，以實(shí)現(xiàn)多種目的，包括但不局限于試驗(yàn)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證。另一個(gè)如圖3所示的特征是FLADE動(dòng)力獲取設(shè)備264，示為布置在發(fā)動(dòng)機(jī)1內(nèi)部且通過(guò)增速變速箱268與后部FLADE渦輪160從動(dòng)地連接的發(fā)電機(jī)266。發(fā)電機(jī)266示為位于中空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴中心體72內(nèi)部，但是可以放置在發(fā)動(dòng)機(jī)1的其他地點(diǎn)，如圖12中所示。
另一個(gè)動(dòng)力獲取設(shè)備264的實(shí)施例是動(dòng)力輸出組件270，如圖10中所示，包括布置在中空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴中心體72內(nèi)部的殼體274。動(dòng)力輸出軸276通過(guò)殼體274內(nèi)的直角變速箱278從動(dòng)地連接到后部FLADE渦輪160。動(dòng)力輸出軸典型地用于驅(qū)動(dòng)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外部的附屬機(jī)械，例如變速箱、發(fā)電機(jī)、油泵和燃料泵等。FLADE動(dòng)力獲取設(shè)備264允許發(fā)動(dòng)機(jī)1的設(shè)計(jì)更靈活，使得后部FLADE風(fēng)扇葉片5所用的動(dòng)力是后部FLADE渦輪160從混合流188中所獲取的動(dòng)力的一小部分，且因此改變和控制FLADE空氣流80的量將對(duì)后部FLADE渦輪160的效率產(chǎn)生小的影響。
圖11中所示的是帶有軸向共同布置而相互之間不像如圖3和圖6中所示的實(shí)施例那樣軸向偏移的FLADE入口8和風(fēng)扇入口11的發(fā)動(dòng)機(jī)1。發(fā)動(dòng)機(jī)1包括長(zhǎng)管道的FLADE管道3。發(fā)電機(jī)266布置在中空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴中心體72內(nèi)部且通過(guò)增速變速箱268與后部FLADE渦輪160從動(dòng)地連接。風(fēng)扇330在入口11處的可變?nèi)肟趯?dǎo)向輪葉4的下游。布置為穿過(guò)FLADE管道3的整流裝置190圍繞可變輪葉軸194，軸194穿過(guò)FLADE管道3用于變化和控制可變?nèi)肟趯?dǎo)向輪葉4的俯仰。
圖12中所示的是帶有一個(gè)以上的、布置在發(fā)動(dòng)機(jī)1內(nèi)部的FLADE動(dòng)力獲取設(shè)備264的發(fā)動(dòng)機(jī)1的一部分。前部和后部發(fā)電機(jī)366和367布置在發(fā)動(dòng)機(jī)1內(nèi)部的后部FLADE渦輪160的前部和后部或下游和上游。前部和后部發(fā)電機(jī)366和367通過(guò)前部和后部增速變速箱368和369從動(dòng)地連接到后部FLADE渦輪160。圖10至圖12中還示出了固定的喉管面積主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴216，該噴嘴具有在后部FLADE渦輪160下游和軸向后部的固定的喉管面積A8。動(dòng)力獲取可以通過(guò)可變第一FLADE輪葉6預(yù)定關(guān)閉在這樣的固定的喉管面積發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)現(xiàn)。
在圖7中示出了帶有軸向布置在混合器49和后部FLADE渦輪160之間的混合流188中的前部加力燃燒器226的發(fā)動(dòng)機(jī)1。前部加力燃燒器226包括前部燃料噴射架230和前部火焰穩(wěn)定器232。如果后部FLADE渦輪160需要更多的動(dòng)力，前部加力燃燒器226可以用于為后部FLADE渦輪160上游的混合流188增加附加的能量，使得當(dāng)需要時(shí)，對(duì)后部FLADE渦輪160提供附加的能量，用于后部FLADE風(fēng)扇葉片5和/或例如發(fā)電機(jī)266或動(dòng)力輸出組件270的動(dòng)力獲取設(shè)備264。
圖9的截面圖示意性的示出了具有帶第一和第二可反向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇130和132的風(fēng)扇部分115的飛行器后部FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)1?？勺兊谝籉LADE輪葉6用于控制允許進(jìn)入FLADE入口8和FLADE管道3的FLADE空氣流80的量。在FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)1的部分動(dòng)力推力設(shè)置下通過(guò)打開(kāi)第一FLADE輪葉6來(lái)開(kāi)啟FLADE管道3允許發(fā)動(dòng)機(jī)在給定的例如高度和飛行馬赫數(shù)的亞音速飛行環(huán)境條件組下的相對(duì)寬的推力范圍內(nèi)保持基本上恒定的入口空氣流，也避免了溢出阻力且使得在一定范圍飛行條件內(nèi)避免溢出阻力。對(duì)于亞音速部分動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件該能力是特別需要的。
FLADE入口8和風(fēng)扇入口11的組合通常地形成了發(fā)動(dòng)機(jī)入口13。第一和第二可反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇130和132的下游和軸向后部是核心發(fā)動(dòng)機(jī)18，該核心發(fā)動(dòng)機(jī)18具有環(huán)形核心發(fā)動(dòng)機(jī)入口17和通常向前部14延伸和向后部16延伸的通常軸向延伸的軸線或中心線12。位于第一和第二可反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇130和132的下游和軸向后部的風(fēng)扇旁路管道40限定核心發(fā)動(dòng)機(jī)18。FLADE管道3限定第一和第二可反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇130和132和風(fēng)扇旁路管道40。
一個(gè)重要的入口性能準(zhǔn)則是沖擊恢復(fù)系數(shù)。好的入口必須具有與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的空氣操縱特征，以及低的阻力和好的流動(dòng)穩(wěn)定性。對(duì)于給定的一組運(yùn)行飛行條件，空氣流要求由FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)1的泵送特征所固定。在發(fā)動(dòng)機(jī)的超音速運(yùn)行中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)入口13的面積太小以至于無(wú)法操縱，入口空氣流和入口沖擊移動(dòng)到入口喉管的下游，特別地如果是固定的入口，且越過(guò)沖擊的壓力恢復(fù)惡化以及來(lái)自入口的出口校正流增加以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)要求。如果FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)入口面積太大，發(fā)動(dòng)機(jī)入口13將供給比發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用的更多的空氣，導(dǎo)致過(guò)度的阻力(溢出阻力)，原因是必須圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)繞過(guò)過(guò)量空氣，或者使其“溢出”返回離開(kāi)入口。過(guò)多的空氣或過(guò)少的空氣對(duì)于飛行器系統(tǒng)性能是有害的。FLADE風(fēng)扇2和FLADE管道3設(shè)計(jì)為并運(yùn)行為有益于管理通過(guò)通向風(fēng)扇的入口輸送的入口空氣流。
核心發(fā)動(dòng)機(jī)18以下游串聯(lián)軸向流關(guān)系包括具有一排核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36的核心從動(dòng)風(fēng)扇37、高壓壓縮機(jī)20、燃燒器22和具有一排高壓渦輪葉片24的高壓渦輪23。圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)1的中心線12同軸布置的高壓軸26將高壓壓縮機(jī)20和核心從動(dòng)風(fēng)扇37連接到具有高壓渦輪葉片24的高壓渦輪23。核心發(fā)動(dòng)機(jī)18對(duì)于產(chǎn)生燃燒氣體是有效的。來(lái)自高壓壓縮機(jī)20的加壓空氣在燃燒器22中與燃料混合并被點(diǎn)燃，從而生成燃燒氣體。通過(guò)高壓渦輪葉片24從這些氣體中獲取一些功，其驅(qū)動(dòng)核心從動(dòng)風(fēng)扇37和高壓壓縮機(jī)20。高壓軸26使帶有單排周向分開(kāi)的核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36的核心從動(dòng)風(fēng)扇37旋轉(zhuǎn)，該核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片36具有通常徑向向外地定位的葉片頂部38，而葉片頂部38與通常徑向向內(nèi)定位的葉片轂部39通過(guò)環(huán)形風(fēng)扇罩108分開(kāi)。
燃燒氣體從核心發(fā)動(dòng)機(jī)18排放到具有可反向旋轉(zhuǎn)的第一和第二低壓渦輪19和21的低壓渦輪部分150，第一和第二低壓渦輪19和21分別帶有第一和第二排低壓渦輪葉片28和29。第二低壓渦輪21通過(guò)第一低壓軸31從動(dòng)地連接到第一可反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇130，該組合或組件被表示為第一低壓筒軸242。第一低壓渦輪19通過(guò)第二低壓軸30從動(dòng)地連接到第二可反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇132，該組合或組件被表示為第二低壓筒軸240。第二可反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇132具有單排通常徑向向外延伸和周向分開(kāi)的第二風(fēng)扇葉片32。第一可反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇130具有單排通常徑向向外延伸和周向分開(kāi)的第一風(fēng)扇葉片33。后部FLADE風(fēng)扇葉片5主要地用于靈活的匹配入口空氣流要求。
高壓渦輪23包括一排高壓渦輪(HPT)噴嘴定子輪葉110，其引導(dǎo)流從燃燒器22到該排高壓渦輪葉片24。來(lái)自該排高壓渦輪葉片24的流然后分別被引導(dǎo)進(jìn)入可反向旋轉(zhuǎn)的第二和第一低壓渦輪21和19以及第二和第一排低壓渦輪葉片29和28。
一排固定的低壓定子輪葉66布置在第二和第一排低壓渦輪葉片29和28之間?？商娲?，一排可變低壓定子輪葉可以包括在第二和第一排低壓渦輪葉片29和28之間。第一低壓渦輪19和它的第一排低壓渦輪葉片28相對(duì)于該排高壓渦輪葉片24可反向旋轉(zhuǎn)。第一低壓渦輪19和它的第一排低壓渦輪葉片28相對(duì)于第二低壓渦輪21和它的第二排低壓渦輪葉片29可反向旋轉(zhuǎn)。后部FLADE渦輪160如圖9所示作為自由渦輪，不連接到筒軸或風(fēng)扇部分115中的風(fēng)扇。替代地，后部FLADE渦輪160可以驅(qū)動(dòng)地連接到第二低壓筒軸242的第一低壓軸31。
總的定航向可利用的流通過(guò)后部FLADE風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度和可變第一FLADE輪葉6的設(shè)置所設(shè)定。右側(cè)和左側(cè)閥162和164控制向右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴125和135的流并控制總的壓力比，后部FLADE渦輪160和后部FLADE風(fēng)扇2在該壓力比下運(yùn)行。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件可以進(jìn)行必要調(diào)節(jié)，以提供所需的總推進(jìn)系統(tǒng)推力和定航向力的組合。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)控制應(yīng)作修改或配置，以應(yīng)對(duì)推力矢量系統(tǒng)的需求。這可以通過(guò)基于可變第一FLADE輪葉6和右側(cè)和左側(cè)閥162和164的設(shè)置來(lái)偏離現(xiàn)有的控制方案來(lái)完成。替代地，渦扇的初級(jí)控制模式可以被修改，例如以控制后部FLADE渦輪160的出口和飛行器后部FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)1的風(fēng)扇入口11之間的壓力比的系統(tǒng)來(lái)替換典型的風(fēng)扇速度控制。
此處所示的發(fā)動(dòng)機(jī)是單個(gè)旁路和雙旁路類型的，且認(rèn)為可以使用渦輪噴氣類型，其中不存在旁路管道或旁路流，且后部FLADE渦輪將被放置在任何用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和/或壓縮機(jī)的渦輪部分的下游。渦輪噴氣類型發(fā)動(dòng)機(jī)也可以使用加力器和可變面積二維噴嘴。
雖然此處已經(jīng)描述了被認(rèn)為是優(yōu)選的和典型的本發(fā)明的實(shí)施例，其他本發(fā)明的修改根據(jù)此處的教示對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該是顯而易見(jiàn)的，因此希望在后附的權(quán)利要求書(shū)中保護(hù)所有處在本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍之內(nèi)的此修改。因此，希望被美國(guó)專利所保護(hù)的是在如下權(quán)利要求中限定和區(qū)分的發(fā)明。
部件列表1 FLADE發(fā)動(dòng)機(jī)2 FLADE風(fēng)扇3 FLADE管道4 入口導(dǎo)向輪葉5 后部FLADE風(fēng)扇葉片6 第一FLADE輪葉7 第二FLADE輪葉8 FLADE入口11風(fēng)扇入口12中心線13發(fā)動(dòng)機(jī)入口14向前部15全部發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流16向后部17核心發(fā)動(dòng)機(jī)入口18核心發(fā)動(dòng)機(jī)19第一低壓渦輪20高壓壓縮機(jī)21第二低壓渦輪22燃燒器23高壓渦輪24高壓渦輪葉片26高壓軸28第一排低壓渦輪葉片29第二排低壓渦輪葉片30第二低壓軸31第一低壓軸32第二風(fēng)扇葉片
33第一風(fēng)扇葉片34核心從動(dòng)風(fēng)扇定子輪葉35風(fēng)扇定子輪葉36核心從動(dòng)風(fēng)扇葉片37核心從動(dòng)風(fēng)扇38葉片頂部39葉片轂部40風(fēng)扇旁路管道42第一旁路管道44前部VABI門45第一流分流器46第二旁路入口47高壓筒軸49混合器50風(fēng)扇空氣流52第一旁路空氣部分54剩余空氣部分55第二流分流器56第二旁路空氣流部分58第二旁路管道66低壓定子輪葉70核心排放空氣72中心體78旁路空氣80FLADE空氣流83中央VABI門84輪葉頂部85輪葉轂部86轂部襟翼88頂部襟翼91第一改變裝置92第二改變裝置
94 內(nèi)軸96 外軸98 第一杠桿臂100第一調(diào)節(jié)環(huán)102第二杠桿臂104第二調(diào)節(jié)環(huán)106輪葉罩108風(fēng)扇罩110HPT噴嘴定子輪葉111入口管道通路113機(jī)身115風(fēng)扇部分119過(guò)渡部分123推力矢量噴嘴124飛行器125右側(cè)FLADE排氣噴嘴126發(fā)動(dòng)機(jī)固定的入口管道127發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口128FLADE固定的入口管道129FLADE進(jìn)氣口130第一可反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇132第二可反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇135左側(cè)FLADE排氣噴嘴138第一風(fēng)扇管道142第二風(fēng)扇管道146風(fēng)扇頂部管道150低壓渦輪部分154FLADE排氣空氣流155右側(cè)管道156左側(cè)管道160后部FLADE渦輪162右側(cè)閥
164左側(cè)閥172塞子174固定噴嘴罩180渦輪噴嘴182渦輪噴嘴輪葉188混和流190整流裝置192噴嘴輪葉軸194可變輪葉軸208中空支柱213可變面積FLADE空氣噴嘴216固定喉管面積發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴218主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴220外部環(huán)形聚集和發(fā)散壁222徑向固定和軸向可平移的環(huán)形內(nèi)部壁224后部加力燃燒器226前部加力燃燒器230前部燃料噴射架231FLADE空氣流歧管232前部火焰穩(wěn)定器233排氣外套234襯里236燃燒區(qū)域240第二低壓筒軸242第一低壓筒軸249冷卻縫隙250FLADE渦輪罩251冷卻空氣254后部FLADE渦輪葉片256核心空氣流258旁路空氣流260后部FLADE模塊
262現(xiàn)有的發(fā)送機(jī)264動(dòng)力獲取設(shè)備266發(fā)電機(jī)268增速變速箱270動(dòng)力輸出組件272單旁路入口274殼體276動(dòng)力輸出軸278直角變速箱290低壓筒軸293環(huán)形分流器319低壓渦輪321低壓軸328低壓渦輪葉片330單向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇332風(fēng)扇級(jí)333風(fēng)扇葉片366前部發(fā)電機(jī)367后部發(fā)電機(jī)368前部增速變速箱369后部增速變速箱A8 喉管面積A9 噴嘴出口面積CG 重心
權(quán)利要求
1.一種后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其包括從動(dòng)地連接到低壓渦輪部分(150)的風(fēng)扇部分(115)，位于風(fēng)扇部分(115)和低壓渦輪部分(150)之間的核心發(fā)動(dòng)機(jī)(18)，低壓渦輪部分(150)下游的后部FLADE渦輪(160)，至少一排徑向向外布置并連接到后部FLADE渦輪(160)的后部FLADE風(fēng)扇葉片(5)，該排后部FLADE風(fēng)扇葉片(5)徑向延伸通過(guò)限定后部FLADE渦輪(160)的FLADE管道(3)，以及至少一個(gè)推力矢量噴嘴(123)，其與FLADE管道(3)以接收加壓的流體流連通。
2.如權(quán)利要求1所述的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，進(jìn)一步包括該一個(gè)推力矢量噴嘴(123)為右側(cè)FLADE排氣噴嘴(125)，與FLADE管道(3)以接收加壓的流體流連通的左側(cè)FLADE排氣噴嘴(135)，以及右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴(125和135)從位于后部FLADE渦輪(160)下游的主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴(218)偏移。
3.如權(quán)利要求2所述的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中，右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴(125和135)是固定噴嘴或推力矢量噴嘴。
4.如權(quán)利要求2所述的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，進(jìn)一步包括與FLADE管道(3)接收加壓的流體流連通的FLADE空氣流歧管(231)，右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴(125和135)分別通過(guò)FLADE空氣排氣右側(cè)和左側(cè)管道(155和156)與FLADE空氣流歧管(231)以接收加壓的流體流連通連接，分別布置在右側(cè)和左側(cè)管道(155和156)內(nèi)的右側(cè)和左側(cè)閥(162和164)，以及右側(cè)和左側(cè)閥(162和164)是可操作的，以分別控制從FLADE管道(3)流到右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴(125和135)的每個(gè)的FLADE排氣空氣流(154)的量。
5.如權(quán)利要求4所述的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，進(jìn)一步包括限定核心發(fā)動(dòng)機(jī)(18)并與風(fēng)扇部分(115)流體連通的風(fēng)扇旁路管道(40)，與風(fēng)扇旁路管道(40)流體連通且可操作地布置以使得來(lái)自風(fēng)扇旁路管道(40)的旁路空氣(78)與從低壓渦輪部分(150)出來(lái)的核心排放空氣(70)混合的混合器(49)，以及后部FLADE渦輪(160)在混合器(49)下游。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中后部FLADE渦輪(160)為自由渦輪。
7.如權(quán)利要求14所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，進(jìn)一步包括位于混合器(49)和后部FLADE渦輪(160)之間的帶有可變渦輪噴嘴輪葉(182)的可變面積渦輪噴嘴(180)。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，進(jìn)一步包括通向風(fēng)扇部分(115)的風(fēng)扇入口(11)，通向FLADE管道(3)的環(huán)形FLADE入口(8)，以及FLADE入口(8)軸向位于大致風(fēng)扇部分(115)的軸向后部。
9.一種飛行器(124)，其包括飛行器的機(jī)身(113)內(nèi)的后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(1)包括從動(dòng)地連接到低壓渦輪部分(150)的風(fēng)扇部分(115)，位于風(fēng)扇部分(115)和低壓渦輪部分(150)之間的核心發(fā)動(dòng)機(jī)(18)，低壓渦輪部分(150)下游的后部FLADE渦輪(160)，至少一排徑向向外布置并連接到后部FLADE渦輪(160)的后部FLADE風(fēng)扇葉片(5)，該排后部FLADE風(fēng)扇葉片(5)徑向延伸通過(guò)限定后部FLADE渦輪(160)的FLADE管道(3)，以及至少一個(gè)推力矢量噴嘴(123)，其與FLADE管道(3)以接收加壓的流體流連通。
10.如權(quán)利要求9所述的飛行器(124)，進(jìn)一步包括該一個(gè)推力矢量噴嘴(123)為右側(cè)FLADE排氣噴嘴(125)，與FLADE管道(3)以接收加壓的流體流連通的左側(cè)FLADE排氣噴嘴(135)，以及右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴(125和135)從位于后部FLADE渦輪(160)下游的主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴(218)偏移。
11.如權(quán)利要求10所述的飛行器(124)，進(jìn)一步包括相對(duì)于機(jī)身(113)齊平安裝的FLADE進(jìn)氣口(129)和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口(127)，F(xiàn)LADE進(jìn)氣口(129)從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口(127)軸向偏移，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口(127)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)固定的入口管道(126)連接到風(fēng)扇入口(11)并與其流體連通，以及FLADE進(jìn)氣口(129)通過(guò)FLADE固定的入口管道(128)連接到FLADE入口(8)并與其流體連通。
全文摘要
后部FLADE燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(1)包括從動(dòng)地連接到低壓渦輪部分(150)的風(fēng)扇部分(115)，低壓渦輪部分后為具有至少一排徑向延伸通過(guò)限定后部FLADE渦輪(160)的FLADE管道(3)的后部FLADE風(fēng)扇葉片(5)的后部FLADE渦輪(160)，和至少一個(gè)與FLADE管道(3)以接收加壓的流體流連通的推力矢量噴嘴(123)。發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例包括分開(kāi)的與FLADE管道以接收加壓的流體流連通并從位于后部FLADE渦輪下游的主發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴(218)偏移的右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴(125和135)。布置于在與FLADE管道以接收加壓的流體流連通的FLADE空氣流歧管(231)之間延伸的右側(cè)和左側(cè)管道(155和156)內(nèi)的右側(cè)和左側(cè)閥(162和164)可以用作矢量推力。右側(cè)和左側(cè)FLADE排氣噴嘴可以是固定的或推力矢量噴嘴。
文檔編號(hào)F02K3/075GK1779224SQ20051011880
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者J·L·鮑曼, J·E·約翰遜 申請(qǐng)人:通用電氣公司