[發明專利]用于飛機的推進系統和制造用于飛機的推進系統的方法

在審

• 申請號: 202010722833.4
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN112278293A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: D·弗羅因德;M·雷巴爾科;J·R·加文;J·路易斯
• 申請（專利權）人: 灣流航空航天公司
• 主分類號: B64D27/16
• 分類號: B64D27/16;B64D43/02;B64F5/10
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝

本文教導了用于飛機的推進系統。該推進系統包括但不限于配置成產生氣體射流的發動機。該推進系統還包括噴嘴，該噴嘴與該發動機聯接并且布置成接收所述氣體射流。該噴嘴具有配置成可擴張和收縮的喉部。該推進系統還包括與該喉部可操作地聯接的控制器。該控制器配置成控制該喉部擴張和收縮，并且通過控制該喉部擴張和收縮來控制由所述氣體射流施加的推力的大小。該控制器還配置成當飛機以本地聲速或高于本地聲速飛行時，通過控制該喉部擴張和收縮來控制推力的大小。

技術領域

本發明總體上涉及一種飛機，并且更具體地涉及一種用于飛機的推進系統以及制造該推進系統的方法。

背景技術

在飛行中，由一個或多個噴氣式發動機驅動的飛機通常以預定速度(例如，巡航速度、設計速度、設計巡航速度)飛行。為了達到預定速度，噴氣式飛機必須通過較低的速度加速。為了加速，由噴氣式發動機產生的推力必須超過自由流施加在飛機上的阻力。當飛機達到預定速度時，發動機的推力就減小到等于阻力的大小。當發動機的推力等于阻力時，飛機將以穩定的速度飛行而不會進一步加速。

為了加速，飛機的噴氣式發動機必須能夠產生大于作用在飛機上的阻力的推力。噴氣式發動機產生的推力是如下過程的結果：壓縮通過入口進入的空氣，通過噴射然后點燃燃料來提高壓縮空氣的溫度，然后將燃燒產物，即氣態射流，通過排氣噴嘴排出發動機。該過程稱為噴氣式發動機熱力學循環。對于典型的渦輪風扇或渦輪噴氣式熱力循環，推力與發動機質量流、排氣流相對于進氣流的速度增加以及噴嘴出口處的壓力相對于自由流的增加成比例。

質量流量部分地由推進系統的入口的捕獲面積和發動機的泵送特性確定。入口越大，入口捕獲的空氣越多。入口捕獲的空氣越多，流過發動機的質量就越多(直至發動機處理進氣的能力的極限)。對于恒定的速度增加和噴嘴出口壓力，質量流量越大，發動機產生的推力就越大。對于恒定的質量流和出口壓力，速度增加越大，發動機產生的推力就越大。對于恒定的質量流和速度增加，相對于自由流的出口壓力越大，發動機產生的推力就越大。

然而，相反的考慮是，入口越大，如果入口捕獲的空氣多于發動機可處理的空氣，則施加在推進系統上的阻力將越大。在這種情況下，入口會將空氣溢出到外部，而不是將其傳遞到發動機，并且溢出導致由阻力增加引起的性能下降。通常優選地最小化巡航阻力以最大化航程。因此，希望使入口足夠大以允許發動機所需的最大質量流量，但又不太大，以使溢出阻力最小化。

當設計推進系統時，設計者選擇的期望推力是使飛機加速到預定速度所需的推力量。相反，如果設計者只選擇了維持預定速度所必需的推力量(即等于阻力的推力量)，則入口將無法將所需的氣流傳遞給發動機，并且飛機將無法克服阻力，進而無法加速至預定速度。因此，當設計推進系統時，入口的尺寸被確定為捕獲支撐通過發動機的質量流量所需的空氣量，該質量流量對應于使飛機加速所需的推力的大小。

當飛機達到預定速度時，飛機的油門被拉回。這減少了流向發動機的燃料，進而減少了質量流需求并減少了通過發動機的速度增加以及出口壓力。這些繼而減小了噴氣式發動機的推力。然而，當油門被拉回并且質量流需求減小時，入口將繼續捕獲與通過發動機的較高質量流量(例如，與加速度相對應的質量流量)相關的空氣量。因此，當將油門從加速設置拉回到巡航設置時，由入口捕獲的空氣中只有一部分實際上能夠被發動機泵送，結果，一些被捕獲的空氣會溢出到入口周圍。

當飛機以超音速飛行時，過量空氣的溢出不僅會增加阻力，而且還會增加飛機的音爆的大小。音爆的大小的這種增加是不希望的。

因此，期望提供一種解決上述問題的推進系統。還期望提供一種制造這種推進系統的方法。此外，通過以下發明內容和具體實施方式以及所附權利要求，并結合附圖以及前述技術領域和背景技術，其他期望的特征和特性將變得顯而易見。

發明內容

本文公開了一種飛機推進系統和一種制造飛機推進系統的方法。