[發明專利]一種渦輪發動機的縮放噴嘴

有效

• 申請號: 201280060116.3
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103987949B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 馬修·利科;吉恩·波圖馳;馬修·蓋洛特
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: F02K1/00
• 分類號: F02K1/00;F02K1/82;F02K3/06
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司11234
• 代理人: 宋義興,曾海艷

背景技術

本發明涉及渦輪發動機噴嘴的一般領域。更準確地涉及縮放型噴嘴的幾何輪廓。

本發明應用于飛機的旁路渦輪噴氣發動機和渦輪螺槳發動機。

在已知的方式中，旁路渦輪噴氣發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。

同樣地，渦輪螺槳發動機的噴嘴包括中心體和環形蓋；該環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動機的熱氣流限定環形流動通道。當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。

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，旁路渦輪噴氣發動機的噴嘴中的風扇)。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。

然而，縮放型噴嘴的設計是困難和復雜的操作。對于噴嘴的幾何輪廓的拙劣的設計能夠使其空氣動力學性能極大地降低，而對發動機的可操作性沒有實現任何提升(也就是，在渦輪發動機的兩個操作點之間通過噴嘴的流量的可控性方面)。

發明內容

因此，本發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動機可操作性的同時，能夠增加噴嘴的空氣動力學性能。

該目標可以由渦輪發動機縮放噴嘴來實現，該縮放噴嘴包括環形中心元件和環形蓋；其中，該環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動機的氣流限定環形流動通道；其中，根據本發明，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。

與縮放噴嘴的現有技術相比較，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動機的主蓋)和噴嘴的蓋(例如，可以是旁路渦輪噴氣發動機的次蓋)的各自的內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性能和發動機可操作性的重要性。

優選地，中心元件和蓋在縱向截面中的各自的內部輪廓繞對稱軸對稱。

在這種情況下，對稱軸相對于發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°范圍內的角。

本發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動機。

本發明還提供一種包括上文中定義的縮放噴嘴的渦輪螺槳發動機。

附圖說明

本發明的其他特點和優點將參考以下附圖描述而顯現，附圖中示出了不具有限制性的實施方式。在附圖中：

圖1是安裝有本發明的噴嘴的旁路渦輪噴氣發動機在縱向截面的半視圖；

圖2A是示出形成圖1噴嘴的元件的各自的內部輪廓的圖1的放大圖；

圖2B示出圖2A噴嘴的各自的內部輪廓的實施方式。

具體實施方式

本發明應用于安裝到渦輪發動機的任意縮放型噴嘴，特別應用于如圖1所示的旁路渦輪噴氣發動機10。

在圖1中，旁路渦輪噴氣發動機10具有縱軸12，并且包含氣體渦輪核心14和環形引擎機艙(nacelle)16。環形引擎機艙16以軸12為中心并且同心地安裝在核心周圍。

在流經發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。

用于噴射由這樣的發動機產生的氣體的噴嘴32包括環形中心體34、環形主蓋36和環形次蓋40；其中，環形中心體34以發動機的縱軸12為中心；同軸地位于中心體周圍的環形主蓋36與環形中心體34配合限定主環形通道38；同軸地位于主蓋周圍的環形次蓋40與環形主蓋36配合限定次環形通道42；次環形通道42與主環形通道同軸(在圖1的實施方式中，渦輪噴氣發動機的引擎機艙16和噴嘴的次蓋40由同一部分組成)。

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。

而且，在以下的描述中，咽喉截面44定義為沿著噴嘴長度內次通道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。