Tobera orientable con rampa pivotante lateralmente.

Una tobera orientable (12) para un motor de turbina de gas que comprende:

una pared exterior (23) de tobera que se extiende transversalmente entre paredes laterales fijas primera ysegunda (20 y 22);

una pared superior fija (14) que se extiende longitudinalmente separada hacia arriba y hacia atrás de unapared inferior fija (16) que se extiende longitudinalmente;

una rampa fija (18) en flecha positiva que se extiende entre las paredes fijas superior e inferior (14 y 16);extendiéndose transversalmente las paredes fijas superior e inferior (14 y 16) y la rampa fija (18) entre lasparedes fijas laterales primera y segunda (20 y 22);

estando separada la pared exterior (23) de la tobera de las paredes fijas superior e inferior (14 y 16);un trayecto (40) del flujo de la tobera definido entre las paredes fijas superior e inferior (14 y 16) y la paredexterior (23) de la tobera y las paredes laterales fijas primera y segunda (20 y 22);

caracterizada porque la tobera orientable (12), además, comprende

una estructura (24) de rampa pivotante lateralmente conectada pivotantemente a la pared fija inferior (16) ypivotante entre las paredes laterales (20 y 22), e

incluyendo la estructura (24) de rampa pivotante una pared pivotante superior (34) que se extiendelongitudinalmente separada hacia arriba y hacia atrás de una pared pivotante inferior (36) que se extiendelongitudinalmente y una rampa pivotante (38) en flecha positiva que se extiende entre las paredespivotantes superior e inferior (34 y 36).

Tobera orientable con rampa pivotante lateralmente La presente invención versa acerca de toberas orientables en dos dimensiones de motores de aeronaves de turbina de gas y, más en particular, para toberas tales diseñadas para desplazar lateralmente el centro del flujo de escape de la tobera para efectuar la orientación.

Los ingenieros aeronáuticos y, en particular, los que diseñan aeronaves militares altamente maniobrables de alta velocidad buscan constantemente maneras mejores de control de la aeronave y que aumenten su maniobrabilidad en vuelo. Estas son necesarias para la evitación de misiles antiaéreos y para otras maniobras de combate. Además, los ingenieros aeronáuticos buscan mejorar las prestaciones de despegue y aterrizaje cortos de las aeronaves. Los sistemas de escape, particularmente para las aeronaves militares modernas de alta velocidad, han sido adaptados para proporcionar un alto grado de maniobrabilidad en una amplia variedad de condiciones de vuelo, incluye la altitud, la velocidad y el número de Mach a la vez que se mantiene la eficiencia de crucero.

La maniobrabilidad de las aeronaves puede estar proporcionada por superficies de control de la aeronave, tales como dispositivos hipersustentadores de ala o alerones o aletas verticales o timones. Sin embargo, las superficies de control de la aeronave son un tanto limitadas en su efectividad debido a grandes diferencias en las condiciones operativas de vuelo, tales como la velocidad aerodinámica. Las superficies de control de la aeronave también aumentan la firma radar, haciéndola más vulnerable al fuego y a los misiles antiaéreos. Las toberas orientables de empuje, aunque a menudo más complicadas, son más efectivas, porque permiten que se apliquen rápidamente grandes cargas de empuje en la dirección del cabeceo y la guiñada de la aeronave, proporcionando con ello con maniobrabilidad mejorada a la aeronave que es relativamente de la velocidad aerodinámica. Las toberas orientables de empuje son complejas, pesadas y caras. Otros procedimientos de orientación del empuje incluyen el uso de inyección interna de fluido en la tobera y/o de dispositivos mecánicos de desviación de flujo para desviar el empuje. Estos procedimientos de orientación del empuje son efectivos, pero pueden ser complejos, pesados, costosos y/o efectivos marginalmente.

Así, resulta sumamente deseable proporcionar un motor de aeronave de turbina de gas con una tobera orientable de empuje que no sea compleja, ni pesada, ni cara y que, no obstante, sea muy efectiva para la orientación del empuje.

El documento US 5.294.055 da a conocer una tobera orientable del empuje que usa brazos montados de forma giratoria para la orientación del empuje.

Según la presente invención, una turbina orientable para un motor de turbina de gas incluye una pared superior fija que se extiende longitudinalmente separada hacia arriba y hacia atrás de una pared inferior fija que se extiende longitudinalmente y una rampa fija en flecha positiva que se extiende entre las paredes fijas superior e inferior. Las paredes fijas superior e inferior y la rampa fija se extienden transversalmente entre las paredes fijas laterales primera y segunda. Una pared exterior de la tobera está separada de las paredes fijas superior e inferior y se extiende transversalmente entre las paredes fijas laterales primera y segunda. Un trayecto del flujo de la tobera está definido entre las paredes fijas superior e inferior y la pared exterior de la tobera y las paredes las paredes laterales fijas primera y segunda fijas primera y segunda. Una estructura de rampa pivotante lateralmente conectada pivotantemente a la pared fija inferior y pivotante entre las paredes laterales incluye una pared pivotante superior que se extiende longitudinalmente separada hacia arriba y hacia atrás de una pared pivotante inferior que se extiende longitudinalmente y una rampa pivotante en flecha positiva que se extiende entre las paredes pivotantes superior e inferior.

En una realización ejemplar de la tobera orientable, la pared pivotante superior incluye una sección ahusada a lo ancho hacia atrás que puede tener una zona triangular isósceles en proyección horizontal que incluye bordes laterales que se extienden hacia atrás de forma equiangular desde una línea base entre la sección ahusada y la sección no ahusada de la pared pivotante superior. Los ángulos de ahusamiento entre los bordes laterales y la línea base pueden estar dimensionados para permitir que los bordes laterales colinden sustancialmente con los bordes respectivos de las paredes laterales cuando la estructura de rampa pivotante es pivotada lateralmente.

Puede haber una aleta fijada a la estructura de rampa pivotante a lo largo de al menos porciones primera y segunda, extendidas longitudinalmente, de la pared pivotante inferior y de la rampa pivotante, respectivamente, y puede extenderse longitudinalmente sobre un punto de giro en el que la estructura de rampa está conectada de forma pivotante a la pared fija inferior.

Una realización más particular de la tobera orientable incluye una sección ahusada a lo ancho hacia atrás de la pared pivotante superior y una línea base entre la sección ahusada y una sección no ahusada de la pared pivotante superior. Un estrechamiento se extiende sustancialmente hacia abajo cruzando el trayecto del flujo de la tobera desde la pared exterior de la tobera hasta la estructura de rampa, y las secciones ahusada y no ahusada de la pared pivotante superior están perfiladas de modo que el estrechamiento se extienda a lo ancho sustancialmente a lo largo de la línea base durante el funcionamiento orientado y no orientado de la tobera.

Otra realización más particular de la tobera orientable incluye una superficie triangular superior de la pared fija superior que delimita el trayecto del flujo de la tobera y al menos una parte de la superficie triangular superior se extiende hacia atrás de las paredes laterales fijas primera y segunda hasta un vértice de la superficie triangular.

Ahora se describirá la invención con mayor detalle, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos, en los que:

La FIG. 1 es una ilustración con vista en perspectiva parcialmente recortada de una tobera orientable con una rampa pivotante lateralmente. La FIG. 2 es una ilustración con vista descendente en corte transversal de la tobera orientable de la FIG. 1. La FIG. 3 es una ilustración con vista descendente en corte transversal de la tobera orientable de la FIG. 1 con emplazamientos de estrechamientos ilustrados en su la misma. La FIG. 4 es una ilustración con vista de delante atrás en corte transversal de la tobera orientable de la FIG. 1 con la rampa pivotante no pivotada. La FIG. 5 es una ilustración con vista de delante atrás en corte transversal de la tobera orientable de la FIG. 1 con la rampa pivotante completamente pivotada. La FIG. 6 es una ilustración con vista lateral en corte transversal de la tobera orientable de la FIG. 1.

En las FIGURAS 1 y 2 se ilustra una realización ejemplar de una tobera orientable 12 diseñada para orientar lateralmente el flujo 15 de escape. La tobera orientable 12 incluye una carcasa 10 que está conectada a un extremo posterior de un motor de aeronave de turbina de gas (no mostrado) por medio de un conducto 13 de transición. El conducto 13 de transición convierte el flujo 15 de escape de un flujo de sección transversal circular o de un flujo 15 de escape axisimétrico en uno que tiene una sección transversal rectangular o un flujo 15 de escape bidimensional (2D) . En este punto, es importante definir las convenciones usadas para describir las direcciones y el marco de referencias para el flujo y el movimiento de diversos elementos de la tobera. En la FIG. 1 las respectivas flechas ilustran las direcciones delantera y trasera D y T. Las direcciones laterales izquierda y derecha LI y LD están ilustradas en la FIG. 1 por respectivas flechas desde un marco de referencia con vista de delante atrás. Las direcciones superior e inferior S e I están ilustradas en la FIG. 1 por respectivas flechas. Los elementos superior e inferior y los elementos derecho e izquierdo se usan únicamente para describir la tobera dentro del marco de referencia indicado.

Con referencia a las FIGURAS 1 y 6, la tobera orientable 12 incluye una pared superior fija 14 que se extiende longitudinalmente separada hacia arriba y hacia atrás de una pared inferior fija 16 que se extiende longitudinalmente y una rampa fija 18 en flecha positiva que se extiende entre las paredes fijas superior e inferior 14 y 16. Las paredes fijas superior e inferior 14 y 16 y la rampa fija 18 se extienden transversalmente entre las paredes fijas laterales primera y segunda 20 y 22. Una pared exterior 23 de la tobera está... [Seguir leyendo]

1. Una tobera orientable (12) para un motor de turbina de gas que comprende:

una pared exterior (23) de tobera que se extiende transversalmente entre paredes laterales fijas primera y segunda (20 y 22) ;

una pared superior fija (14) que se extiende longitudinalmente separada hacia arriba y hacia atrás de una pared inferior fija (16) que se extiende longitudinalmente; una rampa fija (18) en flecha positiva que se extiende entre las paredes fijas superior e inferior (14 y 16) ; extendiéndose transversalmente las paredes fijas superior e inferior (14 y 16) y la rampa fija (18) entre las paredes fijas laterales primera y segunda (20 y 22) ;

estando separada la pared exterior (23) de la tobera de las paredes fijas superior e inferior (14 y 16) ; un trayecto (40) del flujo de la tobera definido entre las paredes fijas superior e inferior (14 y 16) y la pared exterior (23) de la tobera y las paredes laterales fijas primera y segunda (20 y 22) ; caracterizada porque la tobera orientable (12) , además, comprende una estructura (24) de rampa pivotante lateralmente conectada pivotantemente a la pared fija inferior (16) y

pivotante entre las paredes laterales (20 y 22) , e incluyendo la estructura (24) de rampa pivotante una pared pivotante superior (34) que se extiende longitudinalmente separada hacia arriba y hacia atrás de una pared pivotante inferior (36) que se extiende longitudinalmente y una rampa pivotante (38) en flecha positiva que se extiende entre las paredes pivotantes superior e inferior (34 y 36) .

2. Una tobera orientable (12) según se reivindica en la reivindicación 1 en la que, además, la pared pivotante superior (34) incluye una sección ahusada (44) a lo ancho hacia atrás.

3. Una tobera orientable (12) según se reivindica en la reivindicación 2 en la que, además, la sección ahusada (44) tiene una zona triangular isósceles (46) en proyección horizontal que incluye bordes laterales (48) que se extienden hacia atrás de forma equiangular desde una línea base (50) entre la sección ahusada (44) y la 25 sección no ahusada (54) de la pared pivotante superior (34) .

4. Una tobera orientable (12) según se reivindica en la reivindicación 3 que, además, comprende ángulos (58) de ahusamiento entre los bordes laterales (48) y la línea base (50) , y los ángulos (58) de ahusamiento están dimensionados para permitir que los bordes laterales (48) colinden sustancialmente con los bordes respectivos de las paredes laterales (20 y 22) cuando la estructura (24) de rampa pivotante es pivotada lateralmente.

5. Una tobera orientable (12) según se reivindica en la reivindicación 4 que, además, comprende una aleta (62) fijada a la estructura (24) de rampa pivotante.

6. Una tobera orientable (12) según se reivindica en la reivindicación 5 en la que, además, la aleta (62) está fijada a la estructura (24) de rampa pivotante a lo largo de al menos porciones primera y segunda (68 y 70) , extendidas longitudinalmente, de la pared pivotante inferior (36) y de la rampa pivotante (38) , respectivamente.

7. Una tobera orientable (12) según se reivindica en la reivindicación 6 que comprende, además, la aleta (62) que se extiende longitudinalmente sobre un punto (72) de giro en el que la estructura (24) de rampa está conectada de forma pivotante a la pared fija inferior (16) .

8. Una tobera orientable (12) según se reivindica en la reivindicación 1 en la que, además:

la pared pivotante superior (34) incluye una sección ahusada (44) a lo ancho hacia atrás y una línea base (50) entre la sección ahusada (44) y una sección no ahusada (54) de la pared pivotante superior (34) ; un estrechamiento (A8) que se extiende sustancialmente hacia abajo cruzando el trayecto (40) del flujo de la tobera desde la pared exterior (23) de la tobera hasta la estructura (24) de rampa; y estando perfiladas las secciones ahusada y no ahusada (44 y 54) de la pared pivotante superior (34) de modo que el estrechamiento (A8) se extienda a lo ancho sustancialmente a lo largo de la línea base (50)

durante el funcionamiento orientado y no orientado de la tobera (12) .

9. Una tobera orientable (12) según se reivindica en la reivindicación 1 que, además, comprende una superficie triangular superior (80) de la pared fija superior (14) que delimita el trayecto (40) del flujo de la tobera y extendiéndose al menos una parte de la superficie triangular superior (80) hacia atrás de las paredes laterales fijas primera y segunda (20 y 22) hasta un vértice (82) de la superficie triangular (80) .