一種渦輪發(fā)動機的縮放噴嘴的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種渦輪發(fā)動機縮放噴嘴，該縮放噴嘴包括環(huán)形中心元件(36)和環(huán)形蓋(40)；其中，該環(huán)形蓋同軸地安裝在所述中心元件周圍，以與所述中心元件配合為來自所述渦輪發(fā)動機的氣流限定環(huán)形流動通道。在所述噴嘴的咽喉截面(44)和噴射截面(46)之間，所述中心元件和所述蓋在縱向截面內(nèi)的內(nèi)部輪廓由具有各自曲率半徑(γ36，γ40)的曲線(C36，C40)塑造，其中，γ36和γ40的絕對值相同。
【專利說明】一種渦輪發(fā)動機的縮放噴嘴
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪發(fā)動機噴嘴的一般領(lǐng)域。更準(zhǔn)確地涉及縮放型噴嘴的幾何輪廓。
[0002]本發(fā)明應(yīng)用于飛機的旁路渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪螺槳發(fā)動機。
[0003]在已知的方式中，旁路渦輪噴氣發(fā)動機的噴嘴包括中心體、主蓋和次蓋；其中，主蓋同軸地安裝在中心體周圍，以與其配合為熱氣流限定主要流動通道；次蓋同軸地安裝在主蓋周圍，以與其配合為冷氣流限定次要流動通道。當(dāng)這種噴嘴是縮放型時，其主要通道的橫截面和/或次要通道的橫截面在其下游末端擴大之前沿下游減小。
[0004]同樣地，渦輪螺槳發(fā)動機的噴嘴包括中心體和環(huán)形蓋；該環(huán)形蓋同軸地安裝在中心體周圍，以與其配合為來自渦輪螺槳發(fā)動機的熱氣流限定環(huán)形流動通道。當(dāng)這種噴嘴是縮放型時，其通道的橫截面在其下游末端擴大之前沿下游減小。
[0005]這種類型的縮放噴嘴有助于提高供料給該噴嘴的壓縮機的可操作性(例如，旁路渦輪噴氣發(fā)動機的噴嘴中的風(fēng)扇)。特別地，對于給定的咽喉截面，縮放噴嘴能夠獲得起飛的流量，該流量可能比用單純收斂噴嘴的更大。
[0006]然而，縮放型噴嘴的設(shè)計是困難和復(fù)雜的操作。對于噴嘴的幾何輪廓的拙劣的設(shè)計能夠使其空氣動力學(xué)性能極大地降低，而對發(fā)動機的可操作性沒有實現(xiàn)任何提升(也就是，在渦輪發(fā)動機的兩個操作點之間通過噴嘴的流量的可控性方面)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的主要目的是通過提出縮放型噴嘴的特別的輪廓，來減少這些缺陷。該縮放型噴嘴在保持發(fā)動機可操作性的同時，能夠增加噴嘴的空氣動力學(xué)性能。
[0008]該目標(biāo)可以由渦輪發(fā)動機縮放噴嘴來實現(xiàn)，該縮放噴嘴包括環(huán)形中心元件和環(huán)形蓋；其中，該環(huán)形蓋同軸地安裝在所述中心元件周圍，以與所述中心元件配合為來自發(fā)動機的氣流限定環(huán)形流動通道；其中，根據(jù)本發(fā)明，在所述噴嘴的咽喉截面和噴射截面之間，所述中心元件和所述蓋在縱向截面的各自的內(nèi)部輪廓由具有各自曲率半徑的曲線來塑造，其中，曲率半徑的絕對值相同。
[0009]與縮放噴嘴的現(xiàn)有技術(shù)相比較， 申請人:觀察到，使塑造噴嘴的中心元件(例如，可以是旁路渦輪噴氣發(fā)動機的主蓋)和噴嘴的蓋(例如，可以是旁路渦輪噴氣發(fā)動機的次蓋)的各自的內(nèi)部輪廓的曲線之間具有相同曲率半徑(在絕對值方面)，具有極大提升噴嘴空氣動力學(xué)性能和發(fā)動機可操作性的重要性。
[0010]優(yōu)選地，中心元件和蓋在縱向截面中的各自的內(nèi)部輪廓繞對稱軸對稱。
[0011]在這種情況下，對稱軸相對于發(fā)動機的縱軸可以是傾斜的，并且對稱軸與縱軸形成位于5°到20°范圍內(nèi)的角。
[0012]本發(fā)明還提供一種包括上文中定義的縮放噴嘴的旁路渦輪噴氣發(fā)動機。
[0013]本發(fā)明還提供一種包括上文中定義的縮放噴嘴的渦輪螺槳發(fā)動機。
【專利附圖】

【附圖說明】[0014]本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將參考以下附圖描述而顯現(xiàn)，附圖中示出了不具有限制性的實施方式。在附圖中:
[0015]圖1是安裝有本發(fā)明的噴嘴的旁路渦輪噴氣發(fā)動機在縱向截面的半視圖；
[0016]圖2A是示出形成圖1噴嘴的元件的各自的內(nèi)部輪廓的圖1的放大圖；
[0017]圖2B示出圖2A噴嘴的各自的內(nèi)部輪廓的實施方式。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明應(yīng)用于安裝到渦輪發(fā)動機的任意縮放型噴嘴，特別應(yīng)用于如圖1所示的旁路渦輪噴氣發(fā)動機10 。
[0019]在圖1中，旁路渦輪噴氣發(fā)動機10具有縱軸12，并且包含氣體渦輪核心14和環(huán)形引擎機艙(nacelle) 16。環(huán)形引擎機艙16以軸12為中心并且同心地安裝在核心周圍。
[0020]在流經(jīng)發(fā)動機的空氣流的流動方向上，從上游到下游，核心14具有空氣入口 18、風(fēng)扇20、低壓壓縮機22、高壓壓縮機24、燃燒室26、高壓渦輪28以及低壓渦輪30，這些元件的每一個都沿著縱軸12安裝。
[0021]用于噴射由這樣的發(fā)動機產(chǎn)生的氣體的噴嘴32包括環(huán)形中心體34、環(huán)形主蓋36和環(huán)形次蓋40 ;其中，環(huán)形中心體34以發(fā)動機的縱軸12為中心；同軸地位于中心體周圍的環(huán)形主蓋36與環(huán)形中心體34配合限定主環(huán)形通道38 ；同軸地位于主蓋周圍的環(huán)形次蓋40與環(huán)形主蓋36配合限定次環(huán)形通道42 ;次環(huán)形通道42與主環(huán)形通道同軸(在圖1的實施方式中，渦輪噴氣發(fā)動機的引擎機艙16和噴嘴的次蓋40由同一部分組成)。
[0022]噴嘴32是縮放型，也就是，其主通道38的橫截面和/或次通道42的橫截面在其下游末端擴大之前沿下游減小。在圖1和2示出的例子中，這應(yīng)用到次通道42，次通道42的橫截面在其下游末端擴大之前沿下游減小。
[0023]而且，在以下的描述中，咽喉截面44定義為沿著噴嘴長度內(nèi)次通道42的最小橫截面。同樣地，噴射截面46定義為在噴嘴下游末端的次通道的橫截面。
[0024]本發(fā)明中，在噴嘴的咽喉截面44和噴射截面46之間、在主蓋36和次蓋40的縱向的截面中各自的內(nèi)部輪廓由曲線C36和C4tl塑造的；曲線C36和C4tl各自的曲率半徑是Y 36和Y 4(|，并且Y 36和Y 40的絕對值相同。
[0025]圖2A更精確地示出了縱向平面(也就是，包括渦輪噴氣發(fā)動機的縱軸的平面)中噴嘴的截面圖。
[0026]在圖2A中，主蓋36的內(nèi)部輪廓可在噴嘴的咽喉截面44和噴射截面46之間由曲線C36塑造；曲線C36可以是直角坐標(biāo)系中y(x)型的方程式的形式。相同的方法應(yīng)用到將次蓋40的內(nèi)部輪廓由曲線C4tl塑造。
[0027]表示主蓋和次蓋在縱向截面中的內(nèi)部輪廓的位于咽喉截面和噴射截面之間的部分的曲線的各自的曲率半徑Y(jié)36和Y?由這些曲線c36，C4tl的縱坐標(biāo)I對于沿著曲線的軸向位置I的二次導(dǎo)數(shù)適當(dāng)?shù)孬@得，即:
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪發(fā)動機縮放噴嘴，該渦輪發(fā)動機縮放噴嘴包括環(huán)形中心元件(36)和環(huán)形蓋(40)，其中，該環(huán)形蓋同軸地安裝在所述中心元件周圍，以與所述中心元件配合為來自所述發(fā)動機的氣流限定環(huán)形流動通道(42)，該噴嘴的特征在于，在所述噴嘴的咽喉截面(44)和噴射截面(46)之間，所述中心元件和所述蓋在縱向截面內(nèi)各自的內(nèi)部輪廓由具有各自曲率半徑U36，Y40)的曲線(C36，C4(I)塑造，其中，所述曲率半徑Y(jié)36和Y?的絕對值相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中，所述中心元件的和所述蓋的縱向截面中的各自的內(nèi)部輪廓相對于對稱軸對稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴嘴，其中，所述對稱軸相對于所述發(fā)動機的縱軸(12)傾斜，并且所述對稱軸與所述縱軸形成位于5°到20°范圍內(nèi)的角。
4.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的縮放噴嘴的旁路渦輪噴氣發(fā)動機。
5.一種包 括根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的縮放噴嘴的渦輪螺槳發(fā)動機。
【文檔編號】F02K1/82GK103987949SQ201280060116
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月7日
【發(fā)明者】馬修·利科, 吉恩·波圖馳, 馬修·蓋洛特 申請人:斯奈克瑪