利用主動流動控制的推力反向器組件以及包括其的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于噴氣發(fā)動機的推力反向器組件，以及更具體地涉及使用主動流動控制向鄰近推力反向器組件的圓頭整流罩的邊界層內(nèi)的邊界層流體流動供能的推力反向器組件，以及包括該推力反向器組件的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]噴氣發(fā)動機可包括推力反向器組件，其可調(diào)節(jié)噴氣發(fā)動機的旁路管道內(nèi)旁路流的流動。所述推力反向器組件限定向前推力結(jié)構(gòu)，其中旁路流產(chǎn)生在向前方向上的推力，和反向推力結(jié)構(gòu)，其中旁路流產(chǎn)生與向前方向相對的反向方向上的推力。
[0003]將推力反向器組件置于反向推力結(jié)構(gòu)，通常改變旁路流通過反管道的方向。這種改變方向通常包括旁路流的流動方向的顯著改變，并且圓頭整流罩可用于限定該方向改變的曲率的內(nèi)半徑或最小半徑。
[0004]為了提供推力反向器組件期望水平的性能(或期望量級的反向推力)，可期望設(shè)計推力反向器組件以使臨近圓頭整流罩的邊界層內(nèi)的邊界層流體流動不與圓頭整流罩分開。因此，圓頭整流罩限定的曲率的內(nèi)半徑可由旁路流通過反管道的期望的質(zhì)量流速、旁路流通過反管道的期望的平均速度、和/或反向推力的期望量級決定。這可顯著限制包括圓頭整流罩的噴氣發(fā)動機的總體尺寸和/或放置。因此，存在改善用于噴氣發(fā)動機的圓頭整流罩組件的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文公開了使用主動流動控制的推力反向器組件和包括其的系統(tǒng)和方法。推力反向器組件限定向前推力結(jié)構(gòu)和反向推力結(jié)構(gòu)。推力反向器組件包括限定一部分反管道的圓頭整流罩和主動流動控制設(shè)備。主動流動控制設(shè)備被設(shè)置為向臨近圓頭整流罩的邊界層內(nèi)的邊界層流體流動供能，以當(dāng)所述推力反向器組件為所述反向推力結(jié)構(gòu)時，阻止該邊界層與該圓頭整流罩的分開。
[0006]在一些實施方式中，推力反向器組件被配置為當(dāng)圓頭整流罩限定曲率半徑小于不包括主動流動控制設(shè)備的常規(guī)圓頭整流罩的常規(guī)曲率半徑時，阻止該邊界層與該圓頭整流罩的分開。在一些實施方式中，該主動流動控制設(shè)備被配置為當(dāng)通過反管道的平均推力反向器流體流動速度至少為100m/S并小于350m/s時，阻止邊界層與該圓頭整流罩的分開。
[0007]在一些實施方式中，主動流動控制設(shè)備被配置為通過由圓頭整流罩限定的噴射口將流動控制流體流噴射進(jìn)入邊界層。在一些實施方式中，該噴射口形成一部分掃噴射。在一些實施方式中，通過噴射口的流動控制流體流的流速至少為100m/S并小于700m/s。在一些實施方式中，橫跨噴射口的流動控制流體流的壓力差至少為20kPa。在一些實施方式中，所述流動控制流體流包括由噴氣發(fā)動機產(chǎn)生的壓縮氣流和/或由合成噴氣發(fā)生器產(chǎn)生的合成噴氣。
[0008]在一些實施方式中，主動流動控制設(shè)備被配置為將多個流動控制流體流噴射進(jìn)入邊界層。在一些實施方式中，主動流動控制設(shè)備被配置為系統(tǒng)地改變在給定的時間點多個流動控制流體流的哪一個噴射進(jìn)入邊界層。在一些實施方式中，多個流動控制流體流經(jīng)圓頭整流罩內(nèi)限定的多個噴射口被噴射。在一些實施方式中，多個噴射口在圓頭整流罩的周圍被間隔開。
[0009]在一些實施方式中，主動流動控制設(shè)備包括配置為在邊界層內(nèi)產(chǎn)生旋渦的旋渦發(fā)生器。在一些實施方式中，主動流動控制設(shè)備包括配置為從邊界層去除吸入流的吸入組件。
[0010]在一些實施方式中，該系統(tǒng)包括包含推力反向器組件的噴氣發(fā)動機。在一些實施方式中，該系統(tǒng)包括包含噴氣發(fā)動機的航空器。
[0011]該方法包括使推力反向器流體流流過反管道以產(chǎn)生邊界層。該方法進(jìn)一步包括用主動流動控制設(shè)備向邊界層流體流動供能以阻止邊界層與圓頭整流罩的分開。
【附圖說明】
[0012]圖1是根據(jù)本公開可包括包含推力反向器組件的噴氣發(fā)動機的航空器的說明性、非排他性實例的示意性表示。
[0013]圖2是根據(jù)本公開包括為向前推力結(jié)構(gòu)的推力反向器組件的噴氣發(fā)動機的說明性、非排他性實例的示意性表示。
[0014]圖3是根據(jù)本公開包括為反向推力結(jié)構(gòu)的推力反向器組件的噴氣發(fā)動機的說明性、非排他性實例的示意性表示。
[0015]圖4是根據(jù)本公開包括主動流動控制設(shè)備的圓頭整流罩的示意性橫截面圖。
[0016]圖5是比較常規(guī)圓頭整流罩與根據(jù)本公開的包括主動流動控制設(shè)備的圓頭整流罩的示意性橫截面圖。
[0017]圖6是根據(jù)本公開包括主動流動控制設(shè)備的圓頭整流罩的示意性橫截面圖，其圖解流動控制流體流的第一噴射角。
[0018]圖7是圖6中的圓頭整流罩的示意性俯視圖，其圖解流動控制流體流的第二噴射角。
[0019]圖8是圖6_7中圓頭整流罩的不意性后視圖，其圖解在圓頭整流罩的周圍的主動流動控制設(shè)備的分布。
[0020]圖9是根據(jù)本公開的阻止邊界層與推力反向器組件的圓頭整流罩分開的流程圖描繪方法。
[0021]【具體實施方式】圖1-9提供根據(jù)本公開，包括主動流動控制設(shè)備150的圓頭整流罩100、包括圓頭整流罩100的推力反向器組件60、包括推力反向器組件60的噴氣發(fā)動機40、包括噴氣發(fā)動機40的航空器20、和/或操作其的方法的說明性、非排他性實例。用作相似的或至少基本上相似的目的的元件在圖1-9中的每幅圖中用相同的編號標(biāo)記，并且這些元件在本文可以沒有參考圖1-9的每幅圖詳細(xì)討論。類似地，所有元件可以不標(biāo)記在圖1-9的每幅圖中，但是為了一致，本文可使用與其相關(guān)的參考編號。本文參考圖1-9的一幅或多幅討論的元件、組件和/或特征可包括在圖1-9的任一幅中和/或與其結(jié)合使用，而不背離本公開的范圍。
[0022]一般而言，有可能包括在給定(S卩，具體)實施方式中的元件用實線圖解，同時對給定實施方式是任選的元件用虛線圖解。但是，顯示為實線的元件對所有實施方式不是必要的，并且顯示為實線的元件可從給定實施方式省略，而不背離本公開的范圍。
[0023]圖1是根據(jù)本公開，可包括包含推力反向器組件60的噴氣發(fā)動機40的航空器20的說明性、非排他性實例的示意性表示，而圖2-3是根據(jù)本公開，包括推力反向器組件60的噴氣發(fā)動機40的更詳細(xì)但是仍是說明性的、非排他性實例。如在圖1中所圖解，航空器20包括機身30，其操作性地附連和/或配置以支持一個或多個噴氣發(fā)動機40。如在圖1中進(jìn)一步圖解，噴氣發(fā)動機40可包括入口 42，其配置為接收空氣流，和壓縮機44，其配置為壓縮空氣流(或增加空氣流的壓力)。噴氣發(fā)動機40也可包括燃燒器46，其配置為用空氣流的部分53燃燒燃料流以產(chǎn)生燃燒流，和渦輪48，其配置為被燃燒流驅(qū)動并且驅(qū)動壓縮機44。
[0024]如在圖1-3中所圖解，噴氣發(fā)動機40進(jìn)一步可包括噴嘴50，其配置為允許燃燒流和部分空氣流從噴氣發(fā)動機40排出(或離開)。如圖2-3中最清楚地圖解，噴氣發(fā)動機40可限定中心管道52，其配置為接收來自入口 42的空氣流的部分53，和旁路管道54，其配置為接收來自入口 42的另一部分空氣流，其在本文稱為旁路流55。
[0025]推力反向器組件60包括圓頭整流罩100，其包括主動流動控制設(shè)備150。推力反向器組件60可限定向前推力結(jié)構(gòu)62 (如圖2中圖解)和反向推力結(jié)構(gòu)64(如圖3中圖解)。當(dāng)推力反向器組件60為向前推力結(jié)構(gòu)62時，旁路流55可流過旁路管道54并且經(jīng)噴嘴50離開噴氣發(fā)動機40，從而有助于噴氣發(fā)動機產(chǎn)生的向前推力?？蛇x地，當(dāng)推力反向器組件60為反向推力結(jié)構(gòu)64時，旁路流55可經(jīng)反管道66作為推力反向器流體流動70離開噴氣發(fā)動機40，從而產(chǎn)生至少基本上與向前推力相反的反向推力。
[0026]推力反向器組件60進(jìn)一步可包括葉片柵格72。葉片柵格72可橫跨反管道66延伸并且可配置為調(diào)節(jié)通過反管道的旁路流的流動(即，作為推力反向器流體流動70)。推力反向器組件60也可包括阻擋門74和/或外部罩76。阻擋門74和外部罩76可協(xié)同地操作以在向前推力結(jié)構(gòu)62和反向推力結(jié)構(gòu)64之間轉(zhuǎn)變推力反向器組件60。作為說明性、非排他性實例，外部罩76可沿著噴氣發(fā)動機40的長度平移以選擇性地允許和限制旁路流55通過反管道66的流動。作為另一說明性、非排他性實例，阻擋門74可選擇性地允許和限制流體流過位于反管道66下游的部分旁路管道54，從而選擇性地引導(dǎo)旁路流55作為推力反向器流體流動70通過反管道66。
[0027]如在本文中更詳細(xì)討論，并且當(dāng)推力反向器組件60為反向推力結(jié)構(gòu)64時，主動流動控制設(shè)備150可被配置、使用和/或操作，以阻止包括邊界層流體流動82的邊界層80與圓頭整流罩100的分開。作為說明性、非排他性實例，主動流動控制設(shè)備150可配置來為邊界層流體流動82供能，從而改變邊界層流體流動82的一個或多個特征并且允許邊界層流體流動82流過圓頭整流罩100而不與其分開。
[0028]一般而言，根據(jù)本公開包括主動流動控制設(shè)備150的推力反向器組件60可配置為在推力反向器流體流動70的寬范圍的平均推力反向器流體流動速度下保持邊界層80附著至圓頭整流罩100。作為說明性、非排他性實例，當(dāng)平均推力反向器流體流動速度為至少 100 米 / 秒(m/s)、至少 125m/s、至少 150m/s、至少 175m/s、至少 200m/s、至少 225m/s、至少250m/s、至少275m/s、和/或至少300m/s時，根據(jù)本公開的推力反向器組件60可維持邊界層80附著至圓頭整流罩100。另外地或可選地，當(dāng)平均推力反向器流體流動速度為小于350m/s、小于325m/s、小于300m/s、小于275m/s、小于250m/s、小于225m/s、和/或小于200m/s時，推力反向器組件60也可維持邊界層80附著至圓頭整流罩100。
[0029]主動流動控制設(shè)備150可包括和/或使用任何適當(dāng)?shù)闹鲃恿鲃涌刂萍夹g(shù)。作為說明性、非排他性實例，并且如在本文中更詳細(xì)討論，主動流動控制設(shè)備150可配置為將流動控制流體流噴射進(jìn)入邊界層80。作為另一說明性、非排他性實例，主動流動控制設(shè)備150可包括配置為在邊界層80內(nèi)產(chǎn)生旋渦的旋渦發(fā)生器。作為又另一說明性、非排他性實例，主動流動控制設(shè)備150可配置為從邊界層80去除吸入流。
[0030]在本公開的范圍內(nèi)的是主動流動控制設(shè)備150可以任何適當(dāng)?shù)姆绞胶?或利用任何適當(dāng)?shù)难b置提供流動控制流體流，可產(chǎn)生旋渦