[發明專利]使用大型渦流發生器以便流量重新分配的推進系統與配備推進系統的超音速飛機

有效

• 申請號: 201480008573.7
• 申請日: 2014-02-05
• 公開（公告）號: CN105209339B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: M·雷巴爾科;T·康納斯;T·韋曼
• 申請（專利權）人: 灣流航空航天公司
• 主分類號: B64D33/02
• 分類號: B64D33/02
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝

用于超音速飛機的推進系統包括：發動機；設置于發動機上游側的壓縮表面；護罩，其包圍發動機且配置成將通過壓縮表面的空氣流朝向所述發動機引導；以及定位在發動機上游側的多個渦流發生器。渦流發生器具有一定的高度，使得當超音速飛機以預定速度飛行時，所述多個渦流發生器產生多個渦流，所述渦流至少部分地在鄰近超音速入口表面形成的邊界層之外傳播。在空氣流達到發動機的面之前，渦流導致空氣流的高速部分朝向對于停滯壓力的變化具有更高靈敏度的發動機部分移動，以及導致空氣流的低速部分遠離對于停滯壓力的變化具有更高靈敏度的發動機部分移動。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2013年2月14日提交的、題為“使用渦流發生器的大型流量重新分配(Large-Scale Flow Redistribution Using Vortex Generators)”的共同未決的美國臨時專利申請61/764，658的權益，該美國臨時專利申請由此以其全文通過引用并入本文。

技術領域

本發明通常涉及航空以及更具體地涉及用于超音速飛機的推進系統。

背景技術

常規超音速飛機的發動機包括中心體，所述中心體具有細長的壓縮表面以幫助改進由發動機以超音速速度通過空氣運動所造成的壓力恢復。壓縮表面連同飛機的推進系統的其它特征一起將進入推進系統的超音速空氣流減慢到與發動機的渦輪機械相兼容的速度。

具有細長壓縮表面的一個不良后果是在入口(例如，擴散器的部分)的內表面上積聚相對厚的邊界層。邊界層是鄰近粘性表面(諸如壓縮表面和擴散器的表面)定位的空氣流的一部分，由于其與粘性體的相互作用，該部分空氣流以比自由流速度更慢的速度移動。

由于邊界層空氣以比空氣流的剩余部分更慢的速度移動，邊界層空氣將具有比空氣流的剩余部分更低的停滯壓力。這導致進入空氣動力學相互作用面(“AIP”)(例如，風扇或發動機的面)的空氣流的停滯壓力的畸變。停滯壓力上的這種畸變是不希望的，因為它可能會不利地影響發動機的可操作性和性能。

已經研發出了若干不同的解決方案來克服由細長壓縮表面所導致的停滯壓力上的畸變。例如，通過使得空氣流流動通過多孔表面并使用低壓來從空氣流抽取邊界層，一些推進系統從空氣流排放邊界層。雖然減小邊界層的厚度是有效的，但這種排放系統增加了推進系統的成本、復雜性和重量。

另一種解決方案將適度高度的渦流發生器定位在中心體上。這些渦流發生器具有的高度范圍為從局部邊界層厚度的百分之二十到百分之四十，并產生完全在邊界層內傳播的渦流。這些渦流增大邊界層的能量水平，這反過來又允許邊界層保持更有力地附接到中心體的彎曲表面或其它入口表面。雖然這可抑制邊界層的生成和分離，但這不改變其結構或明顯地減少其厚度，以及進入AIP的空氣的停滯壓力保持畸變。

因此，理想的是提供一種推進系統，其減少進入AIP的空氣流的停滯壓力的畸變。此外，理想的是提供一種配備有推進系統的超音速飛機，該系統減少停滯壓力的畸變。此外，其它期望的特征和特性從隨后的發明內容部分和具體實施方式部分及所附的權利要求、結合附圖和前述的技術領域和背景技術將變得顯而易見。

發明內容

本文公開了用于超音速飛機的推進系統和配備有推進系統的超音速飛機。

在第一非限制性的實施例中，所述推進系統包括但不限于發動機。推進系統還包括但不限于設置于發動機上游側的壓縮表面。推進系統還包括但不限于護罩，其部分地包圍發動機且配置成將空氣流朝向所述發動機引導通過中心體。推進系統還進一步包括但不限于定位在發動機上游側的多個渦流發生器。多個渦流發生器具有一定的高度，使得當超音速飛機以預定速度飛行時，所述多個渦流發生器產生多個渦流，渦流至少部分地在鄰近超音速入口表面形成的邊界層之外傳播。在空氣流達到發動機的面之前，多個渦流導致空氣流的高速部分朝向對于停滯壓力的變化具有更高靈敏度的發動機部分移動，以及導致空氣流的低速部分遠離對于停滯壓力的變化具有更高靈敏度的發動機部分移動。