TOBERA DE ESCAPE DE MOTOR DE TIPO FLADE.

Un conjunto de tobera de escape (90) de motor de tipo flade, que se caracteriza por:

una porción superior (92) y una estructura inferior (94) situadas en el interior de un conjunto de tobera substancialmente rectangular, incluyendo el conjunto de tobera un área de salida (144) de tobera y un área de garganta (142) de una corriente mezclada de núcleo/ventilador de motor; una aleta exterior (110) situada en la parte superior (92) y configurada para ajustar el área de salida (144) de la tobera, y una aleta en rampa (112) acoplada a la estructura inferior (94), estando configurada al menos una de entre la aleta exterior y la aleta en rampa para ajustar el área de la garganta (142); incluyendo el conjunto de tobera un área de la garganta de tipo flade (140) de un flujo aire de descarga de tipo flade, y una aleta de tipo flade (114) configurada para controlar el área de la garganta de tipo flade (140), estando situada la aleta en rampa aguas arriba de la aleta de tipo flade

La presente invención se refiere, en general a toberas de escape de aviones a reacción y, más en particular, a un aparato para ajustar una garganta de tobera situada en el interior de la tobera de escape de un motor de tipo flade de un avión a reacción. Un avión a reacción que comprende una tobera de escape de motor de tipo flade de la técnica anterior se desvela en la solicitud de patente norteamericana US 5402963 A.

Al menos algunos motores conocidos incluyen ya sea un sistema de tobera de escape fija, como es típico en los motores subsónicos comerciales, o un sistema de escape de tobera variable, como es típico en los aviones militares supersónicos. La geometría de los sistemas de tobera fija no cambia ni varía cinemáticamente y, como tal, no pueden funcionar tan eficientemente como los de sistemas de escape de tobera variable.

Más específicamente, los sistemas de geometría variable están configurados para funcionar en una amplia gama de relaciones de presión (P8/Pamb) ajustando una garganta de tobera (A8) en base a las demandas del ciclo del motor, y ajustando una relación (A9 / A8) de las áreas de tobera para facilitar la consecución de un rendimiento de motor deseado en distintos puntos de operación.

En al menos alguno de los sistemas de escape de tobera variable conocidos, el control de A8 y A9/A8 es establecido "artivinculando" A9/A8 con A8, es decir, estableciendo un programa de relación de área articulada cinemáticamente. Por ejemplo, al menos un motor conocido incluye un sistema de escape de tobera variable que incluye una serie circunferencial de aletas y obturaciones superpuestas que definen un trayecto de flujo convergente que establece una garganta de tobera A8 deseada. Un conjunto similar de aletas y obturaciones superpuestas se conecta a un extremo trasero de las aletas y obturaciones convergentes y establece una porción divergente, o un área de salida (A9) de la tobera. Las aletas divergentes también están articuladas cinemáticamente utilizando un miembro cinemático separado, tal como una articulación de compresión que está acoplada a una parte relativamente estacionaria del sistema de escape, tal como un conducto. La articulación resultante de cuatro barras, conducto, aleta convergente, aleta divergente, y articulación de compresión, definen la relación cinemática del área de salida A9 con el área de garganta de tobera A8, y de esta manera también define el programa de A9/A8 en función de A8. Tal disposición típicamente resulta en un programa A9/A8 que se incrementa a medida que se incrementa A8.

Sin embargo, el uso de una estructura de aleta y obturación superpuestas en el diseño de la tobera puede dar lugar a numerosos trayectos de fuga que pueden producir una disminución correspondiente en la eficiencia de funcionamiento del motor. Además, la cantidad relativamente grande de piezas utilizadas para la fabricación de la tobera puede aumentar el costo, el peso y mantenimiento de tales motores.

En un aspecto de la invención, se proporciona un conjunto de tobera de escape de motor de tipo flade de acuerdo con la reivindicación 1.

En un aspecto adicional, se proporciona un motor de turbina de gas. El motor de turbina de gas incluye un rotor de tipo flade que produce un flujo de aire de descarga de tipo flade, y un conjunto de tobera de tipo flade substancialmente rectangular configurado para recibir el flujo de aire de descarga de tipo flade. La tobera de tipo flade incluye una estructura inferior situada dentro del conjunto de tobera de tipo flade, una aleta en rampa acoplada a la estructura inferior, y una aleta exterior acoplada al conjunto de tobera, estando configurada al menos una de entre la aleta en rampa y la aleta exterior para ajustar un área de la garganta del conjunto de tobera de tipo flade.

Realizaciones de la invención se describirán a continuación, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La figura 1 es una vista extrema de un avión que incluye un motor ejemplar.

La figura 2 es una ilustración esquemática de un motor de tipo FLADE ejemplar que puede ser utilizado con el avión a reacción que se muestra en la figura 1.

La figura 3 es una vista esquemática agrandada de un sistema de tobera ejemplar que se puede utilizar con el avión a reacción 10 que se muestra en la figura 1.

La figura 4 es una vista lateral del sistema de tobera que se muestra en la figura 3 dispuesto para una disposición operativa diferente del motor.

La figura 5 es una vista lateral del sistema de tobera que se muestra en la figura 3, posicionado para otra disposición operativa del motor.

La figura 6 es una vista extrema de un sistema de tobera ejemplar alternativo que puede ser utilizado con el avión a reacción que se muestra en la figura 1.

La figura 7 es otra realización ejemplar de un sistema de tobera que puede ser utilizado con el avión a reacción que se muestra en la figura 1.

La figura 1 es una ilustración esquemática de una porción de un avión a reacción 10 que incluye una pluralidad de motores (no mostrados) y una pluralidad de conjuntos de tobera12. Cada conjunto de tobera 12 incluye una porción superior 13, una porción inferior 14, y una pluralidad de paredes laterales 15 que se acoplan entre sí. En el ejemplo de realización, cada conjunto de tobera 12 tiene un perfil en sección transversal sustancialmente rectangular.

La figura 2 es una ilustración esquemática de una “pala sobre ventilador” ejemplar o motor de tipo FLADE 16 que puede ser utilizado con un avión a reacción 10 (que se muestra en la figura 1). El motor 16 incluye una entrada de tipo flade 20 a través de la cual un porcentaje relativamente grande de un flujo de aire de admisión 22 del motor entra durante las operaciones predeterminadas del motor, tales como, por ejemplo, durante un despegue del avión. El flujo de aire 22 entra por la entrada de tipo flade 20 y pasa entre un conjunto de álabes de guía de entrada 24 de área variable. Como se ilustra en la figura 2, los álabes 24 de guía de entrada son actuados a su posición abierta para dirigir grandes cantidades de flujo de aire hacia un rotor de tipo flade 26.

Los álabes de guía de entrada 24 controlan el volumen del flujo de aire que está entrando en un trayecto de flujo 28 de tipo flade y dirigen el flujo de aire con un ángulo adecuado sobre el rotor de tipo flade 26 con lo que el flujo de aire es comprimido y acelerado. El flujo de aire descargado del rotor de tipo flade 26 pasa a través de una pluralidad de álabes de guía de salida 30 que enderezar el flujo de aire y reducen su componente de velocidad rotativa. El flujo de aire de descarga de tipo flade 32 fluye a través de un conducto en espiral 34 hacia una tobera de escape de tipo flade 90 convergente / divergente.

La figura 3 es una vista esquemática agrandada de un sistema de tobera 90 ejemplar que se puede utilizar con el avión 10 (que se muestra en la figura 1). La figura 4 es una vista lateral del sistema de tobera 90 posicionado para diferentes disposiciones operativas de motor. La figura 5 es una vista lateral del sistema de tobera 90 posicionado para todavía otra disposición operativa del motor. En la realización ejemplar, la tobera 90 incluye una porción superior 92, una porción inferior 94, y una pluralidad de paredes laterales (no mostradas) que se acoplan entre sí para formar un área de tobera substancialmente rectangular. La tobera 90 incluye también una estructura inferior relativamente grande 102 que se acopla a la porción inferior de la tobera. La estructura inferior 102 incluye una porción delantera formada internamente 104, una porción central rebajada 106, y una porción estacionaria trasera 108. La tobera 90 también incluye una aleta exterior 110, una aleta en rampa 112, y una aleta de tipo flade 114.

En una realización, la aleta en rampa 112 y la aleta de tipo flade 114 están acopladas mecánicamente a una articulación 118, de tal manera que la aleta en rampa de 112 y la aleta de tipo flade 114 son rotativas alrededor de un eje central 120 de la articulación 118. La aleta exterior 110 incluye una articulación 122 que está acoplada entre un primer extremo 124 de la aleta 110 y una porción del conjunto de tobera 90, tal como, pero no limitado a, la porción superior 92 y las paredes laterales.

En una realización, la actuación de varias aletas, es decir, una aleta exterior 110, una aleta en rampa 112, y una aleta de... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de tobera de escape (90) de motor de tipo flade, que se caracteriza por:

una porción superior (92) y una estructura inferior (94) situadas en el interior de un conjunto de tobera substancialmente rectangular, incluyendo el conjunto de tobera un área de salida (144) de tobera y un área de garganta

(142) de una corriente mezclada de núcleo/ventilador de motor;

una aleta exterior (110) situada en la parte superior (92) y configurada para ajustar el área de salida (144) de la tobera, y

una aleta en rampa (112) acoplada a la estructura inferior (94), estando configurada al menos una de entre la aleta exterior y la aleta en rampa para ajustar el área de la garganta (142);

incluyendo el conjunto de tobera un área de la garganta de tipo flade (140) de un flujo aire de descarga de tipo flade, y una aleta de tipo flade (114) configurada para controlar el área de la garganta de tipo flade (140), estando situada la aleta en rampa aguas arriba de la aleta de tipo flade.

2. Un conjunto de tobera de escape (90) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, una articulación (118) configurada para acoplar rotativamente la citada aleta en rampa (112) y la citada aleta de tipo flade

(114) a la citada estructura inferior (94).

3. Un conjunto de tobera de escape (90) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una pluralidad de actuadores (130) situados dentro de un pasaje de tipo flade (134), estando configurados los citados actuadores para mover al menos una de la citada aleta en rampa (112) y la citada aleta de tipo flade ( 114).

4. Un conjunto de tobera de escape (90) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además: una articulación (122) configurada para acoplar la citada aleta exterior (110) al citado conjunto de tobera; y un actuador (130) acoplado a la citada aleta exterior de manera que el movimiento de la citada aleta exterior sea

controlado por el citado actuador.

5. Un conjunto de tobera de escape (90) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, una pluralidad de pistas (150) acopladas al citado conjunto de tobera, estando configuradas las citadas pistas para acoplar deslizantemente la citada aleta exterior (210) al citado conjunto de tobera.

6. Un conjunto de tobera de escape (90) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la citada aleta en rampa está formada unitariamente con la aleta de tipo flade.

7. Un motor de turbina de gas (16) que comprende: un rotor de tipo flade (26) que produce un flujo de aire de descarga de tipo flade; y un conjunto de tobera de escape (90) de motor de tipo flade de acuerdo con la reivindicación 1.