利用主动流动控制的推力反向器组件以及包括其的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于喷气发动机的推力反向器组件，以及更具体地涉及使用主动流动控制向邻近推力反向器组件的圆头整流罩的边界层内的边界层流体流动供能的推力反向器组件，以及包括该推力反向器组件的系统和方法。
【背景技术】
[0002]喷气发动机可包括推力反向器组件，其可调节喷气发动机的旁路管道内旁路流的流动。所述推力反向器组件限定向前推力结构，其中旁路流产生在向前方向上的推力，和反向推力结构，其中旁路流产生与向前方向相对的反向方向上的推力。
[0003]将推力反向器组件置于反向推力结构，通常改变旁路流通过反管道的方向。这种改变方向通常包括旁路流的流动方向的显著改变，并且圆头整流罩可用于限定该方向改变的曲率的内半径或最小半径。
[0004]为了提供推力反向器组件期望水平的性能(或期望量级的反向推力)，可期望设计推力反向器组件以使临近圆头整流罩的边界层内的边界层流体流动不与圆头整流罩分开。因此，圆头整流罩限定的曲率的内半径可由旁路流通过反管道的期望的质量流速、旁路流通过反管道的期望的平均速度、和/或反向推力的期望量级决定。这可显著限制包括圆头整流罩的喷气发动机的总体尺寸和/或放置。因此，存在改善用于喷气发动机的圆头整流罩组件的需要。
【发明内容】
[0005]本文公开了使用主动流动控制的推力反向器组件和包括其的系统和方法。推力反向器组件限定向前推力结构和反向推力结构。推力反向器组件包括限定一部分反管道的圆头整流罩和主动流动控制设备。主动流动控制设备被设置为向临近圆头整流罩的边界层内的边界层流体流动供能，以当所述推力反向器组件为所述反向推力结构时，阻止该边界层与该圆头整流罩的分开。
[0006]在一些实施方式中，推力反向器组件被配置为当圆头整流罩限定曲率半径小于不包括主动流动控制设备的常规圆头整流罩的常规曲率半径时，阻止该边界层与该圆头整流罩的分开。在一些实施方式中，该主动流动控制设备被配置为当通过反管道的平均推力反向器流体流动速度至少为100m/S并小于350m/s时，阻止边界层与该圆头整流罩的分开。
[0007]在一些实施方式中，主动流动控制设备被配置为通过由圆头整流罩限定的喷射口将流动控制流体流喷射进入边界层。在一些实施方式中，该喷射口形成一部分扫喷射。在一些实施方式中，通过喷射口的流动控制流体流的流速至少为100m/S并小于700m/s。在一些实施方式中，横跨喷射口的流动控制流体流的压力差至少为20kPa。在一些实施方式中，所述流动控制流体流包括由喷气发动机产生的压缩气流和/或由合成喷气发生器产生的合成喷气。
[0008]在一些实施方式中，主动流动控制设备被配置为将多个流动控制流体流喷射进入边界层。在一些实施方式中，主动流动控制设备被配置为系统地改变在给定的时间点多个流动控制流体流的哪一个喷射进入边界层。在一些实施方式中，多个流动控制流体流经圆头整流罩内限定的多个喷射口被喷射。在一些实施方式中，多个喷射口在圆头整流罩的周围被间隔开。
[0009]在一些实施方式中，主动流动控制设备包括配置为在边界层内产生旋涡的旋涡发生器。在一些实施方式中，主动流动控制设备包括配置为从边界层去除吸入流的吸入组件。
[0010]在一些实施方式中，该系统包括包含推力反向器组件的喷气发动机。在一些实施方式中，该系统包括包含喷气发动机的航空器。
[0011]该方法包括使推力反向器流体流流过反管道以产生边界层。该方法进一步包括用主动流动控制设备向边界层流体流动供能以阻止边界层与圆头整流罩的分开。
【附图说明】
[0012]图1是根据本公开可包括包含推力反向器组件的喷气发动机的航空器的说明性、非排他性实例的示意性表示。
[0013]图2是根据本公开包括为向前推力结构的推力反向器组件的喷气发动机的说明性、非排他性实例的示意性表示。
[0014]图3是根据本公开包括为反向推力结构的推力反向器组件的喷气发动机的说明性、非排他性实例的示意性表示。
[0015]图4是根据本公开包括主动流动控制设备的圆头整流罩的示意性横截面图。
[0016]图5是比较常规圆头整流罩与根据本公开的包括主动流动控制设备的圆头整流罩的示意性横截面图。
[0017]图6是根据本公开包括主动流动控制设备的圆头整流罩的示意性横截面图，其图解流动控制流体流的第一喷射角。
[0018]图7是图6中的圆头整流罩的示意性俯视图，其图解流动控制流体流的第二喷射角。
[0019]图8是图6_7中圆头整流罩的不意性后视图，其图解在圆头整流罩的周围的主动流动控制设备的分布。
[0020]图9是根据本公开的阻止边界层与推力反向器组件的圆头整流罩分开的流程图描绘方法。
[0021]【具体实施方式】图1-9提供根据本公开，包括主动流动控制设备150的圆头整流罩100、包括圆头整流罩100的推力反向器组件60、包括推力反向器组件60的喷气发动机40、包括喷气发动机40的航空器20、和/或操作其的方法的说明性、非排他性实例。用作相似的或至少基本上相似的目的的元件在图1-9中的每幅图中用相同的编号标记，并且这些元件在本文可以没有参考图1-9的每幅图详细讨论。类似地，所有元件可以不标记在图1-9的每幅图中，但是为了一致，本文可使用与其相关的参考编号。本文参考图1-9的一幅或多幅讨论的元件、组件和/或特征可包括在图1-9的任一幅中和/或与其结合使用，而不背离本公开的范围。
[0022]一般而言，有可能包括在给定(S卩，具体)实施方式中的元件用实线图解，同时对给定实施方式是任选的元件用虚线图解。但是，显示为实线的元件对所有实施方式不是必要的，并且显示为实线的元件可从给定实施方式省略，而不背离本公开的范围。
[0023]图1是根据本公开，可包括包含推力反向器组件60的喷气发动机40的航空器20的说明性、非排他性实例的示意性表示，而图2-3是根据本公开，包括推力反向器组件60的喷气发动机40的更详细但是仍是说明性的、非排他性实例。如在图1中所图解，航空器20包括机身30，其操作性地附连和/或配置以支持一个或多个喷气发动机40。如在图1中进一步图解，喷气发动机40可包括入口 42，其配置为接收空气流，和压缩机44，其配置为压缩空气流(或增加空气流的压力)。喷气发动机40也可包括燃烧器46，其配置为用空气流的部分53燃烧燃料流以产生燃烧流，和涡轮48，其配置为被燃烧流驱动并且驱动压缩机44。
[0024]如在图1-3中所图解，喷气发动机40进一步可包括喷嘴50，其配置为允许燃烧流和部分空气流从喷气发动机40排出(或离开)。如图2-3中最清楚地图解，喷气发动机40可限定中心管道52，其配置为接收来自入口 42的空气流的部分53，和旁路管道54，其配置为接收来自入口 42的另一部分空气流，其在本文称为旁路流55。
[0025]推力反向器组件60包括圆头整流罩100，其包括主动流动控制设备150。推力反向器组件60可限定向前推力结构62 (如图2中图解)和反向推力结构64(如图3中图解)。当推力反向器组件60为向前推力结构62时，旁路流55可流过旁路管道54并且经喷嘴50离开喷气发动机40，从而有助于喷气发动机产生的向前推力。可选地，当推力反向器组件60为反向推力结构64时，旁路流55可经反管道66作为推力反向器流体流动70离开喷气发动机40，从而产生至少基本上与向前推力相反的反向推力。
[0026]推力反向器组件60进一步可包括叶片栅格72。叶片栅格72可横跨反管道66延伸并且可配置为调节通过反管道的旁路流的流动(即，作为推力反向器流体流动70)。推力反向器组件60也可包括阻挡门74和/或外部罩76。阻挡门74和外部罩76可协同地操作以在向前推力结构62和反向推力结构64之间转变推力反向器组件60。作为说明性、非排他性实例，外部罩76可沿着喷气发动机40的长度平移以选择性地允许和限制旁路流55通过反管道66的流动。作为另一说明性、非排他性实例，阻挡门74可选择性地允许和限制流体流过位于反管道66下游的部分旁路管道54，从而选择性地引导旁路流55作为推力反向器流体流动70通过反管道66。
[0027]如在本文中更详细讨论，并且当推力反向器组件60为反向推力结构64时，主动流动控制设备150可被配置、使用和/或操作，以阻止包括边界层流体流动82的边界层80与圆头整流罩100的分开。作为说明性、非排他性实例，主动流动控制设备150可配置来为边界层流体流动82供能，从而改变边界层流体流动82的一个或多个特征并且允许边界层流体流动82流过圆头整流罩100而不与其分开。
[0028]一般而言，根据本公开包括主动流动控制设备150的推力反向器组件60可配置为在推力反向器流体流动70的宽范围的平均推力反向器流体流动速度下保持边界层80附着至圆头整流罩100。作为说明性、非排他性实例，当平均推力反向器流体流动速度为至少 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时，根据本公开的推力反向器组件60可维持边界层80附着至圆头整流罩100。另外地或可选地，当平均推力反向器流体流动速度为小于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时，推力反向器组件60也可维持边界层80附着至圆头整流罩100。
[0029]主动流动控制设备150可包括和/或使用任何适当的主动流动控制技术。作为说明性、非排他性实例，并且如在本文中更详细讨论，主动流动控制设备150可配置为将流动控制流体流喷射进入边界层80。作为另一说明性、非排他性实例，主动流动控制设备150可包括配置为在边界层80内产生旋涡的旋涡发生器。作为又另一说明性、非排他性实例，主动流动控制设备150可配置为从边界层80去除吸入流。
[0030]在本公开的范围内的是主动流动控制设备150可以任何适当的方式和/或利用任何适当的装置提供流动控制流体流，可产生旋涡