[发明专利]无涵道的推力产生系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及2013年10月23日提交的代理案卷号为No.264549-2、名为“无涵道的推力产生系统体系结构”的PCT/US13/XXXXX和2013年10月23日提交的代理案卷号为No.265517-2、名为“用于推进系统的翼片(vane)组件”的PCT/US13/XXXXX。

背景技术

本说明书中所述的技术涉及一种无涵道的(unducted)推力产生系统，特别是用于与固定元件配对的旋转元件的展向气动载荷分布。该技术在应用于“开式转子”燃气涡轮发动机时是特别有益的。

利用开式转子设计体系结构的燃气涡轮发动机是已知的。涡轮风扇发动机按照下列原理运转，即：中央燃气涡轮机芯部(core)驱动旁路风扇，该风扇定位在位于发动机的机舱与发动机芯部之间的径向位置处。而开式转子发动机则按照下列原理运转，即：使旁路风扇定位于发动机机舱的外侧。这允许使用与涡轮风扇发动机相比能够对更大的空气体积起作用的大型风扇叶片，并且由此与常规发动机设计相比改进了推进效率。

在开式转子设计具有由两个反转的转子组件提供的风扇，每一个转子组件承载定位于发动机机舱外侧的翼型件叶片的阵列的情况下，已经发现了最佳性能。如在本说明书中所使用的那样，“反转关系”意指将第一和第二转子组件的叶片设置成彼此反向旋转。通常，将第一和第二转子组件的叶片设置成围绕共同的轴线沿相反的方向旋转，并且沿该轴线轴向间隔开。例如，第一转子组件和第二转子组件的相应叶片可以是同轴安装且间隔开的，第一转子组件的叶片构造成围绕该轴线顺时针旋转并且第二转子组件的叶片构造成围绕该轴线逆时针旋转(或者反之亦然)。在外表上，开式转子发动机的风扇叶片类似于常规涡轮螺旋桨发动机的推进器叶片。

反转的转子组件的使用在从动力涡轮机传递动力以便沿相反的方向驱动相应的两个转子组件的翼型件叶片的方面中产生了技术难题。

所希望的是，提供一种开式转子推进系统，该系统利用类似于传统旁路风扇的单个旋转的推进器组件，这降低了设计复杂度，更是产生了与反转的推进设计相等或比之更好的推进效率水平。

发明内容

一种无涵道的推力产生系统具有带有旋转轴线的旋转元件和固定元件。该旋转元件包括多个叶片，这多个叶片中的每一个均具有位于该轴线附近的叶片根部、远离该轴线的叶片尖端、和在该叶片根部与该叶片尖端之间测量到的叶片翼展。旋转元件具有载荷分布，使得在叶片根部与30％翼展之间的任一位置处，空气流中的ΔRCu的数值大于或等于该空气流中的峰值ΔRCu的60％。

附图说明

结合在专利说明书中并构成该专利说明书的一部分的附图示出了一个或多个实施例并且与说明书一起说明这些实施例。在附图中：

图1示出了示例性的无涵道的推力产生系统的横断面正视图；

图2是用于无涵道的推力产生系统的示例性翼片组件的替代实施例的说明图；

图3描绘了矢量图，其示出了穿过用于两个示例性实施例的两排的Cu；

图4用曲线图描绘了与常规构造相比的无涵道的推力产生系统的两个示例性实施例的气动转子载荷分布；

图5用曲线图描绘了与两个常规构造相比的用于无涵道的推力产生系统的两个示例性实施例的出口涡旋速度和轴向速度；

图6用曲线图描绘了如何相对于叶片或翼片限定诸如弯度(camber)和交错角(stagger angle)之类的多个参数；

图7用曲线图描绘了与常规翼型件叶片相比的与翼型件叶片的示例性实施例相关联的代表性的参数；

图8是用于无涵道的推力产生系统的示例性翼型件叶片的正视图，其中，确定了剖面线位置1至11；以及

图9至19是与穿过先前参照的常规翼型件叶片的类似剖面相比的图8的示例性翼型件叶片处于剖面线位置1至11处的横断面视图。

具体实施方式

在下列视图中的所有视图中，相似的附图标记用于遍及附图中描绘的多个实施例指代相似的元件。