燃气涡轮发动机的推进系统的制作方法

1.本主题大体上涉及一种燃气涡轮发动机的推进系统。


背景技术：

2.燃气涡轮发动机一般包括风扇和涡轮机。涡轮机通常包括入口、一个或多个压缩机、燃烧器以及至少一个涡轮。压缩机压缩空气，空气被引导到燃烧器，在燃烧器中其与燃料混合。然后点燃混合物以产生热燃烧气体。燃烧气体被引导到涡轮，涡轮从燃烧气体中提取能量，为压缩机提供动力，并产生有用的功来推动飞行中的飞行器或为负载(诸如发电机)提供动力。
3.在用于为飞行中的飞行器提供动力的典型涡轮风扇飞行器燃气涡轮发动机应用中，核心排气喷嘴用于独立地从同心风扇排气喷嘴向内排放核心排气，该同心风扇排气喷嘴从其排放风扇空气以产生推力。来自核心喷嘴和风扇喷嘴的单独排气是高速射流，一般在发动机在相对高功率下操作的飞行器起飞操作期间具有最大速度。高速射流相互之间以及与周围空气相互作用，并可能沿飞行器的起飞路径产生大量噪音。本公开的发明人已经发现用于改进来自核心排气喷嘴和风扇排气喷嘴的排气的混合的系统和方法在本领域中将是受欢迎的。
附图说明
4.在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
5.图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。
6.图2是根据本公开的示例性实施例的具有由多个相邻v形件(chervon)限定的排气出口的示例性风扇涵道排气喷嘴的一部分的截面轴向侧视图。
7.图3是根据本公开的示例性实施例的图2所示排气喷嘴的一部分的后向前视图，并且大体沿线3-3截取。
8.图4是根据本公开的示例性实施例的示例性v形件的立体图。
9.图5是根据本公开的另一个示例性实施例的具有由多个相邻v形件限定的排气出口的示例性风扇涵道排气喷嘴的一部分的轴向侧视图。
10.图6是根据本公开的示例性实施例的在构造上为凹形或向内穿透的v形件的示意性横截面视图。
11.图7是根据本公开的示例性实施例的在构造上为凹形或向内穿透的v形件的示意性横截面视图。
12.图8是根据本公开的示例性实施例的在构造上为凸形或向外延伸的v形件的示意性横截面视图。
13.图9是根据本公开的示例性实施例的在构造上为凸形或向外延伸的v形件的示意性横截面视图。
14.图10是根据本公开的示例性实施例的具有不同长度的v形件的示意性横截面视图。
15.图11是根据本公开的示例性实施例的具有不同宽度的v形件的示意性截面视图。
16.对应的参考字符在多个附图中示为对应的部分。在此列出的示例说明了本公开的示例性实施例，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
17.现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细说明使用数字和字母标号来指代附图中的特征。在附图和说明书中的相似或类似标号被用于指代本公开的相似或类似部分。
18.提供以下描述以使本领域技术人员能够制造和使用预期用于实施本公开的所述实施例。然而，对于本领域技术人员来说，各种修改、等同物、变型以及替代物将是显而易见的。任何和所有这样的修改、变型、等同物和替代物旨在落入本公开的范围内。
19.本文使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或图示”。此处描述为“示例性”的任何实施方式不必被解释为比其他实施方式更优选或有利。另外，除非另外特别指明，否则本文描述的所有实施例都应当被认为是示例性的。
20.如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。
21.术语“前”和“后”指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前指更靠近发动机入口的位置，而后指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
22.术语“上游”和“下游”指的是相对于路径中的流动的相对方向。例如，关于流体流动，“上游”指流体从其流动的方向，并且“下游”指流体向其流动的方向。然而，本文使用的术语“上游”和“下游”也可以指代电流。
23.术语“流体”可以是气体或液体。术语“流体连通”是指流体能够在指定区域之间建立连接。
24.单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数引用，除非上下文另有明确规定。
25.本说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修改任何可以允许变化而不会导致与之相关的基本功能改变的定量表示。因此，由一个或多个术语修饰的值，例如“约”、“近似”和“基本上”，不限于规定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度，或用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在单个值、值的范围和/或定义值的范围的端点中处于1、2、4、5、10、15或20％的余量内。在这里以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有说明，否则这种范围被确定并包括其中包含的所有子范围。例如，此处公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立组合。
26.如本文所用，“第三流”是指能够增加流体能量以产生一小部分总推进系统推力的非主空气流。第三流的压力比高于主推进流(例如，旁路或螺旋桨驱动的推进流)的压力比。推力可以通过专用喷嘴或通过将通过第三流的气流与主推进流或核心空气流混合，例如进入公共喷嘴来产生。
27.在某些示例性实施例中，通过第三流的气流的操作温度可以低于发动机的最大压缩机排放温度，更具体地，可以低于350华氏度(诸如低于300华氏度，诸如低于250华氏度，诸如低于200华氏度，并且至少与环境温度一样高)。在某些示例性实施例中，这些操作温度可以促进到通过第三流的气流和单独的流体流的热传递或来自通过第三流的气流和单独的流体流的热传递。此外，在某些示例性实施例中，在起飞条件下或尤其是在海平面、静态飞行速度、86华氏度环境温度操作条件下以额定起飞功率操作时，通过第三流的气流可以贡献小于总发动机推力的50％(并且至少，例如，总发动机推力的2％)。在其他示例性的实施例中，预期在发动机操作条件下通过第三流的气流可以贡献大于总发动机推力的50％(并且至少，例如，总发动机推力的2％)。在其他示例性的实施例中，预期在发动机操作条件下通过第三流的气流可以贡献近似总发动机推力的50％(并且至少，例如，总发动机推力的2％)。
28.此外，在某些示例性实施例中，通过第三流的气流的方面(例如，气流、混合或排气特性)，以及由此对总推力的上述示例性百分比贡献，可以在发动机操作期间被动调整或通过使用发动机控制特征(例如燃料流量、电机功率、可变定子、可变入口导向轮叶、阀门、可变排气几何形状或流体特征)有目的地修改来调整或优化各种潜在操作条件下的整体系统性能。
29.对“噪声”、“噪声水平”或“感知噪声”或其变体的提及被理解为包括机身外部的声压水平(spl)、机身外部噪声水平、感知噪声水平、有效感知噪声水平(epnl)、瞬时感知噪声水平(pnl(k))、或纯音校正感知噪声水平(pnlt(k))、或一个或多个持续时间校正因子、纯音校正因子、或由联邦航空管理局(faa)、欧盟航空安全局(easa)、国际民用航空组织(icao)、瑞士联邦民航局(foca)或其委员会，或其他同等监管或管理机构定义的其他适用因子。在此处提供特定范围的噪音水平(例如，以分贝或db为单位)的情况下，应当理解，本领域技术人员将理解用于测量和确定这些水平的方法，而不会产生歧义或过度实验。由本领域技术人员以合理的确定性且无需过度实验来测量和确定本文所提供的一种或多种噪声水平的方法包括但不限于对测量系统，发动机和/或飞行器相对于测量系统或其他感知体的参考框架(包括但不限于距离、位置、角度等)，或可能由faa、easa、icao、foca或其他监管或管理团体定义的大气条件(包括但不限于温度、湿度、露点、风速和矢量及其测量参考点)的理解。
30.如本文所用，术语“社区噪声”是指在地面上观察到的由发动机和/或飞行器产生的噪声量，通常在起飞或着陆期间在机场周围的社区中观察到。
31.如本文所用，术语“第三流”或“中间风扇流”是指流经发动机入口和涵道风扇但不行进通过核心入口和核心涵道的流。此外，与自由流空气不同，第三流是吸入入口空气的空气流。第三流通过涡轮机的至少一个级，诸如，涵道风扇。
32.如本文所用，术语“第一流”或“自由流”是指在发动机入口外部流动并流过非涵道的风扇的流。此外，第一流是自由流空气的空气流。
33.如本文所用，术语“第二流”或“核心流”是指流经发动机入口和涵道风扇并且还行进通过核心入口和核心涵道的流。
34.在本公开的推进系统中，第二或风扇涵道包括排气喷嘴，该排气喷嘴具有设置在排气喷嘴的后端以限定排气出口的多个v形件，并且在排气喷嘴的后端处第三流被引导通
过v形件。
35.本公开的v形件促进了相邻流动流之间的射流排气混合，例如，第一流或螺旋桨流和从具有v形件的风扇涵道的排气喷嘴流出的第三流或中间风扇流。由v形件促进的这种混合降低了射流噪音，例如机舱和社区噪音，并使整体发动机和飞行器更安静。
36.此外，本公开的v形件穿透到流中以促进混合并且还降低冲击单元噪声，从而在高速巡航条件下导致机舱噪声降低。
37.现在参考图1，根据本发明的一个示例性实施例，提供了燃气涡轮发动机100的示意性横截面视图。尤其是，图1提供了具有转子组件的发动机，该转子组件有单级非涵道转子叶片。以这种方式，该转子组件在本文中可被称为“非涵道风扇”，或者整个发动机100可被称为“非涵道发动机”，或者具有开式转子推进系统102的发动机。此外，图1的发动机包括从压缩机区段延伸到涡轮机上方的转子组件流动路径的中间风扇流，将在下述进行更详细地解释。设想，在其他示例性的实施例中，本公开的内容与围绕非涵道风扇具有涵道的发动机兼容。还设想，在其他示例性的实施例中，本公开的内容与具有本文所述的第三流的涡轮发动机兼容。
38.作为参考，发动机100限定轴向方向a、径向方向r以及周向方向c。此外，发动机100限定轴向中心线或沿轴向方向a延伸的纵向轴线112。一般来说，轴向方向a平行于纵向轴线112延伸，径向方向r在垂直于轴向方向a的方向上从纵向轴线112向外延伸并且向内延伸到纵向轴线112，并且周向方向围绕纵向轴线112延伸三百六十度(360
°
)。发动机100(例如沿轴向方向a)在前端114和后端116之间延伸。
39.发动机100包括涡轮机120，也称为发动机100的核心；和转子组件，也称为风扇区段150，定位其上游。通常，涡轮机120以串联流动顺序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段以及排气区段。尤其是，如图1所示，涡轮机120包括限定环形核心入口124的核心罩122。核心罩122进一步至少部分地包绕低压系统和高压系统。例如，所示的核心罩122至少部分地包绕和支撑增压器或低压(“lp”)压缩机126，用于对通过核心入口124进入涡轮机120的空气加压。高压(“hp”)多级、轴流式压缩机128从lp压缩机126接收加压空气并进一步增加空气压力。加压空气流向下游流动到燃烧区段的燃烧器130，在燃烧器130中燃料被喷射到加压空气流中并被点燃以提高加压空气的温度和能量水平并产生高能燃烧产物。
40.应当理解的是，如本文所用，术语“高/低速”和“高/低压”相对于高压/高速系统和低压/低速系统可互换使用。进一步，应当理解的是，术语“高”和“低”在同一上下文中用于区分这两个系统，并不意味着暗示任何绝对速度和/或压力值。
41.高能燃烧产物从燃烧器130向下游流动到高压涡轮132。高压涡轮132通过高压轴136驱动高压压缩机128。在这方面，高压涡轮132与高压压缩机128驱动地联接。高能燃烧产物然后流到低压涡轮134。低压涡轮134通过低压轴138驱动低压压缩机126和风扇区段150的部件。在这方面，低压涡轮134与低压压缩机126和风扇区段150的部件驱动地联接。在该示例性实施例中，lp轴138与hp轴136同轴。在驱动涡轮132、134中的每一个之后，燃烧产物通过核心或涡轮机排气喷嘴140离开涡轮机120。
42.因此，涡轮机120限定了在核心入口124和涡轮机排气喷嘴140之间延伸的工作气体流动路径或核心涵道142。核心涵道142是沿径向方向r大致定位在核心罩122内侧的环形涵道。核心涵道142(例如，通过涡轮机120的工作气体流动路径)可以称为第二流。
43.在该示例实施例中，风扇区段150包括风扇152，风扇152是主风扇。对于图1所示的实施例，风扇152是开式转子或非涵道风扇152。如图所示，风扇152包括风扇叶片154(图1中仅示出一个)的阵列。风扇叶片154可旋转，例如，围绕纵向轴线112。如上所述，风扇152经由lp轴138与低压涡轮134驱动地联接。风扇152可直接与lp轴138联接，例如，在直接驱动配置中。然而，对于图1中所示的实施例，风扇152经由减速齿轮箱155与lp轴138联接，例如，在间接驱动或齿轮驱动配置中。
44.此外，风扇叶片154可以围绕纵向轴线112以相等的间距布置。每个叶片154具有根部和尖端以及限定在它们之间的跨度。每个叶片154限定了中心叶片轴线156。对于该实施例，风扇152的每个叶片154可围绕它们各自的中心叶片轴线156旋转，例如彼此一致地旋转。提供一个或多个致动器158以促进这种旋转并且因此可用于改变叶片154围绕它们各自的中心叶片轴线156的桨距。
45.风扇区段150进一步包括风扇导向轮叶阵列160，该风扇导向轮叶阵列160包括围绕纵向轴线112设置的风扇导向轮叶162(图1中仅示出一个)。对于该实施例，风扇导向轮叶162不能围绕纵向轴线112旋转。每个风扇导向轮叶162具有根部和尖端以及限定在它们之间的跨度。风扇导向轮叶162可以如图1所示不被覆盖，或者可选地，可以被覆盖，例如，可以由沿径向方向r从风扇导向轮叶162的尖端向外间隔开或附接到风扇导向轮叶162的环形护罩覆盖。
46.每个风扇导向轮叶162限定中心叶片轴线164。对于该实施例，风扇导向轮叶阵列160的每个风扇导向轮叶162可围绕它们各自的中心叶片轴线164旋转，例如，彼此一致地旋转。提供一个或多个致动器166以促进这种旋转，因此可用于改变风扇导向轮叶162围绕它们各自的中心叶片轴线164的桨距。然而，在其他实施例中，每个风扇导向轮叶162可以是固定的或不能围绕其中心叶片轴线164进行俯仰。风扇导向轮叶162安装到风扇罩170。
47.如图1所示，除了非涵道的风扇152之外，在风扇152的后部还包括涵道风扇184，使得发动机100包括涵道风扇和非涵道风扇，它们都用于通过空气的运动产生推力，而没有通过涡轮机120的至少一部分(例如，所示实施例的hp压缩机128和燃烧区段)的通道。涵道风扇被示出与风扇叶片154处于大约相同的轴向位置，并且在风扇叶片154的径向内侧。对于所示实施例，涵道风扇184由低压涡轮134驱动(例如，联接到lp轴138)。
48.风扇罩170环形地包绕核心罩122的至少一部分，并且沿径向方向r通常定位在核心罩122的至少一部分的外侧。尤其是，风扇罩170的下游区段延伸在核心罩122的前部上方，以限定风扇流动路径或风扇涵道172。风扇流动路径或风扇涵道172可以被称为发动机100的第三流。
49.进入的空气可以经风扇涵道入口176通过风扇涵道172进入，并且可以通过风扇排气喷嘴178离开以产生推进推力。风扇涵道172是沿着径向方向r大体位于核心涵道142外侧的环形涵道。风扇罩170和核心罩122连接在一起并且由多个基本上径向延伸的、周向间隔的固定支柱174(图1中仅示出了一个)支撑。固定支柱174可以各自具有空气动力学轮廓以引导空气由此流动。除了固定支柱174之外的其他支柱可以用于连接和支撑风扇罩170和/或核心罩122。在许多实施例中，风扇涵道172和核心涵道142可以至少部分地在核心罩122的相对侧(例如，相对的径向侧)上(大致轴向地)共同延伸。例如，风扇涵道172和核心涵道142可以各自直接从核心罩122的前缘144延伸并且可以在核心罩的相对径向侧上部分地大
致轴向地共同延伸。
50.发动机100还限定或包括入口涵道180。入口涵道180在发动机入口182和核心入口124/风扇涵道入口176之间延伸。发动机入口182通常被限定在风扇罩170的前端并且沿轴向方向a定位在风扇152和风扇导向轮叶阵列160之间。入口涵道180是沿径向方向r定位在风扇罩170内侧的环形涵道。沿入口涵道180向下游流动的空气被核心罩122的分离器或前缘144分离(不需要均匀地分成)进入核心涵道142和风扇涵道172。沿径向方向r入口涵道180比核心涵道142宽。沿径向方向r入口涵道180也比风扇涵道172宽。
51.在示例性实施例中，通过风扇涵道172的空气可以比涡轮机120中使用的一种或多种流体相对更冷(例如，更低的温度)。这样，一个或多个热交换器200可以设置在风扇涵道172内并用于冷却来自涡轮机120(也称为发动机100的核心)的一种或多种流体，其中空气通过风扇涵道172，作为用于从流体(压缩机排气、油或燃料)中去除热量的资源。
52.尽管未描绘，但在某些示例性实施例中，发动机100进一步包括在发动机100的其他环形涵道或流动路径中的一个或多个热交换器200，诸如在入口涵道180中、在涡轮机械流动路径/核心涵道142中、在涡轮区段和/或涡轮机排气喷嘴140等内。
53.现在总体上参考图2至图11，在本公开的示例性实施例中，风扇涵道172包括风扇排气喷嘴178，该风扇排气喷嘴178具有设置在风扇排气喷嘴178的后端179以限定排气出口181的多个v形件218。
54.如本文所讨论的，本公开的v形件218促进了相邻流动流之间的射流排气混合，即，第一流或螺旋桨流280和第三流或中间风扇流284(图1和图6-9)，该第一流或螺旋桨流280在发动机入口182(图1)外部行进，该第三流或中间风扇流284行进通过风扇涵道172(图1)并离开包括v形件218的风扇排气喷嘴178(图1)。由v形件218促进的这种混合降低了射流噪音，例如机舱和社区噪音，并使整体发动机和飞行器更安静。
55.如本文所用，术语“第三流”或“中间风扇流”是指流经发动机入口182和涵道风扇184，但不行进通过核心入口124和核心涵道142的流。此外，与自由流空气不同，第三流是吸入入口空气的空气流。第三流284经过涡轮机120的至少一个级，例如涵道风扇184。
56.如本文所用，术语“第一流”或“自由流”是指在发动机入口182外部流动并流过非涵道的风扇152的流。此外，第一流是自由流空气的空气流。
57.如本文所用，术语“第二流”或“核心流”是指流经发动机入口182和涵道风扇184并且还行进通过核心入口124和核心涵道142的流。
58.现在参考图2，提供了根据本公开的示例性实施例的具有由多个相邻v形件218限定的排气出口220的示例性风扇涵道排气喷嘴210的一部分的截面轴向侧视图。
59.参考图2，在示例性实施例中，排气喷嘴210用于从传统的燃气涡轮发动机(例如，图1所示的燃气涡轮发动机100)排出气体射流212，例如通过风扇涵道172(图1)的第三流。排气喷嘴210围绕轴向中心线轴线214是轴对称的，并且包括环形排气涵道216，例如图1所示的风扇涵道172，用于引导排气射流212沿中心线轴线214从中通过。排气喷嘴210还包括多个周向或横向相邻v形件218，它们整体地设置在排气涵道216的后端以限定排气出口220，例如，图1所示的风扇涵道172的排气出口181。
60.现在参考图3，提供了根据本公开的示例性实施例的图2所示的排气喷嘴210的一部分的后向前视图，并且大体沿线3-3截取。现在还参考图4，提供了根据本公开的示例性实
施例的示例性v形件218的立体图。
61.参考图3和图4，在示例性实施例中，多个v形件218在构造上均为三角形。
62.在这种构造中，每个v形件218包括基部230，基部230与相邻的v形件基部230在周向或横向上共同延伸地固定或整体地接合到排气涵道216的后端。每个v形件218还包括轴向相对的顶点232，和一对周向或横向相对的后缘或侧边234(在下游、后向方向上从基部230会聚到相应的顶点232)。每个v形件218还包括上三角形表面236，以及由后缘234和基部230界定的相对的下三角形表面238。
63.在示例性实施例中，相邻v形件218的后缘234与基部230周向或横向间隔开到顶点232以限定横向和轴向发散的相应槽或切口222，并设置为与排气涵道216的内部流体连通，用于径向引导气流通过其中。
64.参照图2-4所示，槽222也是三角形并且与三角形v形件218互补并且从槽基部223轴向向后发散，槽基部223与v形件基部230周向共同延伸到v形件顶点232。
65.再次参考2，排气射流212在排气涵道216内流动并且从其后排气出口220轴向排放以及通过v形件槽222径向向外排放。排放的排气射流212因此可以与径向向外环绕的外部气体流224混合，例如可以是在飞行器地面静止或飞行期间流过排气喷嘴210的环境空气，或者可以是从燃气涡轮发动机风扇喷嘴排放的风扇空气。由于排气喷嘴210可用于各种应用，所以排气射流212和外部气体流224可以是通常在燃气涡轮发动机中或在涉及气体处理和/或排放设备的工业应用中发现的任何流体流。
66.现在参考图3，在示例性实施例中，多个v形件218中的每一个具有相等的长度。仍然参考图3，在示例性实施例中，多个v形件218中的每一个具有相等的宽度。
67.现在参考图5，提供了根据本公开的另一个示例性实施例的具有由多个相邻的v形件218限定的排气出口220的示例性风扇涵道排气喷嘴210的一部分的轴向侧视图。
68.在图5的示例性实施例中，多个v形件218在构造上均是扇形的(scalloped)。例如，每个v形件218包括扇形部分240。
69.在其他示例性实施例中，设想多个v形件218包括具有第一几何形状的第一v形件242(图3)和具有不同于第一几何形状的第二几何形状的第二v形件244(图5)。例如，第一v形件242可以是三角形构造，而第二v形件244可以是扇形构造。
70.现在参考图6和7，提供了根据本公开的另一个示例性方面的在构造上为凹形或向内穿透的风扇涵道172(图1)的v形件218的简化示意图。
71.现在参考图4、6和7，在示例性实施例中，每个v形件218在相应的基部230和顶点232之间具有轴向凹形轮廓。轴向轮廓由设置在包括中心线轴线214(图2)的示例性垂直面中的(图4)的第一曲率半径a限定。轴向轮廓的半径a的大小可以从v形件基部230到v形件顶点232变化，并且在示例性实施例中，轴向轮廓是抛物线的。
72.在示例性实施例中，单个v形件218还具有在后缘234之间的周向或横向的凹形轮廓，如由(图4)的第二曲率半径b限定。横向轮廓的半径b也可以沿每个v形件218的相对后缘234之间的周向弧变化，并且优选地提供具有首先限定的轴向轮廓的光滑表面。以这种方式，v形件具有限定浅凹陷形或碗形的复合、三维流动表面轮廓，以促进混合效果。复合曲率可以由简单的圆弧、抛物曲线或高阶二次曲线来定义。
73.在示例性实施例中，v形件218具有基本均匀的厚度c(图4)，其也可以等于它们从
其延伸的排气涵道216(图2)的厚度，并且可以由一个或多个薄壁元件或板形成。可选地，v形件的厚度可以变化以允许结构刚性和流动表面混合。在图4所示的示例性实施例中，v形件上三角形表面236是凸形的，如由加号(+)所示，而v形件下三角形表面238是凹形的，如由负号(-)所示。
74.尽管单个v形件218，例如，可以是适当倾斜以限定会聚或发散喷嘴的扁平部件，但是v形件218具有轻微的复合曲率，用于与气体流协作以促进混合效果，同时时间提供空气动力学平滑且无干扰的轮廓，以最小化空气动力学效率和性能的损失。
75.例如，在图4所示的实施例中，上三角形表面236设置在下三角形表面238的径向外侧，上三角形表面236为凸形，下三角形表面238为凹形。v形件218和协作槽222从基部230到顶点232以大致共同半径大致横向或周向彼此共同延伸，以最小化或减少v形件218进入排气射流212的径向投影。在图2-4所示的示例性实施例中，排气喷嘴210构造为减小流动面积的会聚喷嘴，具有最小流动面积的有效喉部限定在v形件基部230和顶点232之间的合适位置处。因此，单个v形件218从它们的前基部230径向向内倾斜到它们的后顶点232并且因此将排气射流212径向限制在其下方。然而，槽222允许排气射流212径向向外扩张通过其中以促进强制混合。
76.如图7所示，本公开的v形件218可以具有不同深度的凹形轮廓。例如，第一v形件310可以从v形件中心线305向内穿透第一距离d1，并且第二v形件312可以从v形件中心线305向内穿透第二距离d2。如图7所示，第二距离d2大于第一距离d1。
77.参考图6和7，示出了非涵道风扇开式转子的三个流中的两个。例如，所示的是第一流或螺旋桨流280和第三流或中间风扇流284。在所示的示例性实施例中，第一流280在发动机入口182(图1)外部行进。此外，第三流284行进通过风扇涵道172(图1)并流出包括v形件218的风扇排气喷嘴178(图1)。在图1中，第二流或核心流282也与第一流280和第三流284一起示出。
78.参考图参照图6和7，在示例性实施例中，在构造上为凹形或向内穿透的v形件218促进了相邻流体流之间的射流排气混合，即，在发动机入口182(图1)的外部行进的第一流或螺旋桨流280和通过风扇涵道172(图1)并离开包括v形件218的风扇排气喷嘴178(图1)的第三流或中间风扇流284。由v形件218促进的这种混合降低了射流噪声，例如，机舱和社区噪音，并使整体发动机和飞行器更安静。
79.此外，本公开的v形件218穿透到流280、284中以促进混合并且还降低激波室噪声，从而在高速巡航条件下导致机舱噪声降低。
80.现在参考图8和9，提供了根据本公开的另一个示例性方面的在配置上凸形或向外延伸的风扇涵道172(图1)的v形件218的简化示意图。
81.在示例性实施例中，每个v形件218在相应的基部230和顶点232之间具有轴向的凸形轮廓。
82.如图图9所示，本公开的v形件218可以具有不同深度的凸轮廓。例如，第一v形件320可以从v形件中心线305向外延伸第一距离d1，并且第二v形件322可以从v形件中心线305向外延伸第二距离d2。如图9所示，第二距离d2大于第一距离d1。
83.参考图8和9中，示出了非涵道风扇开式转子的三个流中的两个。例如，所示的是第一流或螺旋桨流280和第三流或中间风扇流284。在所示的示例性实施例中，第一流280在发
动机入口182(图1)外部行进。此外，第三流284行进通过风扇涵道172(图1)并离开包括v形件218的风扇排气喷嘴178(图1)。参考图1，第二流或核心流282也与第一流280和第三流284一起示出。
84.参考图6和图7，在示例性实施例中，v形件218在构造上为凹形或向内穿透，促进相邻流体流之间的射流排气混合，即，第一流或螺旋桨流280和第三流或中间风扇流284，该第一流或螺旋桨流280在发动机入口182(图1)外部行进，该第三流或中间风扇流284行进通过风扇涵道172(图1)并离开包括v形件218的风扇排气喷嘴178(图1)。由v形件218促进的这种混合降低了射流噪音，例如机舱和社区噪音，并使整体发动机和飞行器更安静。
85.此外，本公开的v形件218穿透到流280、284中以促进混合并且还降低冲击单元噪声，从而在高速巡航条件下导致机舱噪声降低。
86.在其他示例性实施例中，设想多个v形件218包括在构造上为凹形或向内穿透的第一v形件(图6和7)和在构造上为凸形或向外延伸的第二v形件(图8和9)。在这样的实施例中，v形件218可以构造为交替的凹形和凸形v形件图案。
87.现在参考图10，提供了根据本公开的另一个示例性方面的用于具有不同长度的风扇涵道172(图1)的多个v形件218的简化示意图。
88.参考图10，在示例性实施例中，多个v形件218包括具有第一长度l1的第一v形件270和具有不同于第一长度l1的第二长度l2的第二v形件272。在示例性实施例中，多个v形件218进一步包括第三v形件274，第三v形件274具有不同于第二长度l2的第三长度l3。
89.在示例性的实施方案中，第一长度l1大于第二长度l2和第三长度l3。此外，如图10所示，第二长度l2大于第三长度l3。
90.现在参考图11，提供了根据本公开的另一个示例性方面的用于具有不同宽度的风扇涵道172(图1)的v形件218的简化示意图。
91.在示例性实施例中，多个v形件218包括具有第一宽度w1的第一v形件290和具有不同于第一宽度w1的第二宽度w2的第二v形件292。在示例性实施例中，多个v形件218进一步包括第三v形件294，第三v形件294具有不同于第二宽度w2的第三宽度w3。
92.在示例性实施例中，第一宽度w1大于第二宽度w2和第三宽度w3。此外，第二宽度w2大于第三宽度w3，如图11所示。
93.在本公开的示例性方面，一种操作推进系统的方法包括操作第一旋转风扇组件以产生第一空气流；将第一空气流的一部分引导到第二涵道旋转风扇组件中；操作第二涵道旋转风扇组件以产生第二空气流；将第二空气流分成核心流和风扇流；将核心流引导到燃气涡轮发动机核心中；以及将风扇流引导通过包括排气喷嘴的涵道，该排气喷嘴具有设置在排气喷嘴的后端以限定排气出口的多个v形件。
94.进一步的方面提供以下条项的主题提供：
95.一种限定径向方向的推进系统，包括：旋转元件；固定元件；入口组件，入口组件限定入口，入口定位在旋转元件和固定元件之间并且沿径向方向定位在固定元件的内侧，入口组件包括位于入口的下游的入口涵道；和涵道风扇，涵道风扇包括至少部分地定位在入口涵道中的多个风扇叶片；其中入口涵道分为第一涵道和与第一涵道分离的第二涵道；其中，第一涵道是涵道风扇的下游的核心涵道，其中第二涵道是涵道风扇的下游的风扇涵道，其中第二涵道沿径向方向在第一涵道的外侧；并且其中，第二涵道包括排气喷嘴，排气喷嘴
具有设置在排气喷嘴的后端以限定排气出口的多个v形件。
96.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件在构造上均为三角形。
97.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件在构造上均为扇形。
98.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件包括具有第一几何形状的第一v形件和具有第二几何形状的第二v形件，第二几何形状不同于第一几何形状。
99.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件在构造上均为凹形。
100.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件在构造上均为凸形。
101.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件包括在构造上为凹形的第一v形件和在构造上为凸形的第二v形件。
102.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件均具有相等的长度。
103.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件包括具有第一长度的第一v形件和具有第二长度的第二v形件，第二长度不同于第一长度。
104.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件均具有相等的基部宽度。
105.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中多个v形件包括具有第一宽度的第一v形件和具有第二宽度的第二v形件，第二宽度不同于第一宽度。
106.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中旋转元件是非涵道旋转元件。
107.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中旋转元件具有旋转轴线和多个叶片，其中固定元件具有多个轮叶，并且其中多个轮叶不围绕旋转轴线旋转。
108.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中第一涵道与燃气涡轮发动机的核心流体连通。
109.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中燃气涡轮发动机的核心包括核心排气喷嘴，并且其中第一涵道包括核心排气喷嘴。
110.根据这些条项中的一项或多项的推进系统，其中排气喷嘴是与核心排气喷嘴分离且间隔开的扇形喷嘴。
111.一种用于具有推进系统的飞行器的入口组件，推进系统限定径向方向，推进系统包括旋转元件和固定元件，入口组件限定入口，入口定位在旋转元件和固定元件之间并且沿径向方向定位在固定元件的内侧；入口组件包括：入口涵道，入口涵道定位在入口的下游；和涵道风扇，涵道风扇包括至少部分地位于入口涵道中的多个风扇叶片；其中入口涵道分为第一涵道和与第一涵道分离的第二涵道；其中，第一涵道是涵道风扇的下游的核心涵道，其中第二涵道是涵道风扇的下游的风扇涵道，其中第二涵道沿径向方向在第一涵道的外侧；并且其中，第二涵道包括排气喷嘴，排气喷嘴具有设置在排气喷嘴的后端以限定排气出口的多个v形件。
112.根据这些条项中的一项或多项的入口组件，其中多个v形件在构造上均为三角形。
113.根据这些条项中的一项或多项的入口组件，其中多个v形件在构造上均为扇形。
114.一种操作推进系统的方法，包括：操作第一旋转风扇组件以产生第一空气流；将第一空气流的一部分引导到第二涵道旋转风扇组件中；操作第二涵道旋转风扇组件以产生第二空气流；将第二空气流分成核心流和风扇流；将核心流引导到燃气涡轮发动机的核心中；以及将风扇流引导通过具有排气喷嘴的涵道，排气喷嘴具有设置在排气喷嘴的后端以限定
排气出口的多个v形件。
115.该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求书的文字语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的文字语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例旨在落入权利要求书的范围内。
116.虽然本公开已经被描述为具有示例性设计，但是可以在本公开的范围内进一步修改本公开。因此，本技术旨在使用其一般原理来覆盖本公开的任何变化、用途或改编。此外，本技术旨在涵盖在本公开所属领域的已知或惯例实践内并且落入所附权利要求的限制内的与本公开的这种偏离。

技术特征：
1.一种限定径向方向的推进系统，其特征在于，包括：旋转元件；固定元件；入口组件，所述入口组件限定入口，所述入口定位在所述旋转元件和所述固定元件之间并且沿所述径向方向定位在所述固定元件的内侧，所述入口组件包括位于所述入口的下游的入口涵道；和涵道风扇，所述涵道风扇包括至少部分地定位在所述入口涵道中的多个风扇叶片；其中，所述入口涵道分为第一涵道和与所述第一涵道分离的第二涵道；其中，所述第一涵道是所述涵道风扇的下游的核心涵道，其中，所述第二涵道是所述涵道风扇的下游的风扇涵道，其中，所述第二涵道沿所述径向方向在所述第一涵道的外侧；并且其中，所述第二涵道包括排气喷嘴，所述排气喷嘴具有设置在所述排气喷嘴的后端以限定排气出口的多个v形件。2.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述多个v形件在构造上均为三角形。3.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述多个v形件在构造上均为扇形。4.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述多个v形件包括具有第一几何形状的第一v形件和具有第二几何形状的第二v形件，所述第二几何形状不同于所述第一几何形状。5.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述多个v形件在构造上均为凹形。6.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述多个v形件在构造上均为凸形。7.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述多个v形件包括在构造上为凹形的第一v形件和在构造上为凸形的第二v形件。8.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述多个v形件均具有相等的长度。9.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述多个v形件包括具有第一长度的第一v形件和具有第二长度的第二v形件，所述第二长度不同于所述第一长度。10.根据权利要求2所述的推进系统，其特征在于，其中，所述多个v形件均具有相等的基部宽度。

技术总结
提供了一种推进系统。推进系统限定径向方向并包括旋转元件；固定元件；入口组件，入口组件限定入口，该入口位于旋转元件和固定元件之间并且沿径向方向位于固定元件的内侧，入口组件包括位于入口下游的入口涵道；涵道风扇，其包括至少部分地位于入口涵道中的多个风扇叶片；其中入口涵道分为第一涵道和与第一涵道分离的第二涵道，其中第一涵道是涵道风扇下游的核心涵道，其中第二涵道是涵道风扇下游的风扇涵道，并且其中，所述第二涵道包括排气喷嘴，排气喷嘴具有设置在所述排气喷嘴的后端以限定排气出口的多个V形件。排气出口的多个V形件。排气出口的多个V形件。


技术研发人员：威廉
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/6/3