BRPI0611975A2 - redutor de empuxo em núcleo de turboventilador - Google Patents

Abstract

REDUTOR DE EMPUXO EM NúCLEO DE TURBOVENTILADOR. Um motor de turboventilador (10) inclui um ventilador (18) acionado por um motor de núcleo (22-28) . Uma nacela de ventilador circundante (16) inclui um reversor de empuxo (36) e um bocal de ventilador (46) disposto posterior a esse. Um capó de núcleo (20) circunda o motor de núcleo e inclui um bocal de núcleo (42) se estendendo posterior a esse. Uma linha de válvulas de gatilho (56) se estende através do capó de núcleo (20) entre o bocal de núcleo (42) e bocal de ventilador (46) para seletivamente reduzir empuxo a partir do bocal de núcleo (42) quando reversor (36) é ativado.

Description

"REDUTOR DE EMPUXO EM NÚCLEO DE TURBOVENTILADOR"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se geralmente a motoresde aeronaves, e, mais especificamente, a reversores de empuxo nestes.

Fundamentos da Invenção

Aeronaves comerciais modernas são tipicamente ali-mentadas por um motor de turbina a gás de turboventilador noqual um ventilador é acionado por um motor de núcleo. O mo-tor de núcleo inclui um ventilador em comunicação de fluxoserial, compressor axial de múltiplos estágios, combustor, eturbina de alta pressão.

Ar é pressurizado no compressor e misturado comcombustível no combustor para gerar gases de combustão aquente a partir dos quais energia é extraída na turbina dealta pressão, a qual, por sua vez, alimenta o compressor a-través de um eixo de acionamento correspondente se estenden-do entre eles.

Uma turbina de baixa pressão segue a turbina dealta pressão e extrai energia adicional do fluxo de exaustãode núcleo a quente para alimentar o ventilador através de umeixo de acionamento correspondente entre eles. Empuxo depropulsão é gerado no motor por partes correspondentes do arde ventilador pressurizado passando pelo motor de núcleo, ea exaustão de núcleo pressurizado descarregada a partir domotor de núcleo.

Motores de turboventilador são tipicamente identi-ficados por suas razões de desvio. A razão de desvio repre-senta o fluxo de massa do ar de ventilador pressurizado des-viando o motor de núcleo dividido pelo fluxo de massa dosgases de núcleo descarregados através do motor de núcleo.Quanto maior a razão de desvio, mais empuxo de propulsão égerado pelo ar de ventilador pressurizado comparado com ofluxo de descarga de núcleo.

Em contraste, quanto menor a razão de desvio, mai-or é a parte de empuxo de propulsão gerada a partir do fluxode exaustão de motor de núcleo. A razão de desvio específi-ca, portanto, afeta o tipo de reversor de empuxo fornecidono motor, e a eficiência aerodinâmica da operação do reversode empuxo.

O motor típico de aeronave com turboventilador in-clui um reversor de empuxo de ventilador montado na extremi-dade posterior da nacela do ventilador circundando o motorde núcleo. O reversor de empuxo é operado durante o pouso daaeronave em uma pista de decolagem e re-direciona o empuxode propulsão normalmente posterior do motor na direção dian-teira para auxiliar em frear a aeronave e reduzir de formaaerodinâmica sua velocidade.

O reversor de empuxo típico inclui portas de re-versor que são ativadas para re-direcionar a exaustão deventilador normalmente posterior em uma direção dianteira danacela do ventilador. Correspondentemente, portas bloqueado-ras são tipicamente também usadas com o reversor para subs-tancialmente bloquear descarga posterior da exaustão do ven-tilador a partir do bocal do ventilador.

Entretanto, o motor de núcleo é ainda operado emenergia elevada mediante o pouso para alimentar o freio dereverso de empuxo da aeronave, e, portanto uma quantidadesubstancial de exaustão de núcleo é descarregada através dobocal de núcleo.

Conseqüentemente, a eficiência total da operaçãode reverso de empuxo do ventilador é baseada no efeito com-binado do empuxo dianteiro a partir da exaustão de ventila-dor re-direcionada, e o empuxo posterior a partir do motorde núcleo que correspondentemente reduz a eficiência.

Para motores de turboventilador com alta razão dedesvio, o fluxo de ventilador representa uma parte substan-cial do empuxo de motor total, e a operação do reversor deventilador aproveita o desempenho e a eficiência aumentados.

Em contraste, para motores de turboventilador combaixa razão de desvio, a exaustão de núcleo representa umaparte substancial do empuxo de propulsão, com o reversor doventilador tendo um desempenho e uma eficiência liquida cor-respondentemente mais baixos na hora de frear a aeronave empouso.

Conseqüentemente, deseja-se fornecer um motor deturboventilador tendo operação reversa de empuxo aperfeiçoada para a aeronave em pouso.

Sumário da Invenção

Um motor de turboventilador inclui um ácionador deventilador por um motor de núcleo. Uma nacela de ventiladorcircundante inclui um reversor de empuxo e um bocal de nú-cleo disposto posterior a esse. Um capô de núcleo circunda omotor de núcleo e inclui um bocal de núcleo se estendendoposterior a esse. Uma linha de válvulas de gatilho se esten-de através do capô de núcleo entre o bocal de núcleo e o bo-cal de ventilador para seletivamente reduzir velocidade deempuxo a partir do bocal de núcleo quando reversor é ativado.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção, de acordo com as modalidades preferen-ciais e exemplificadas, junto com objetivos e vantagens adi-cionais dessas, é mais particularmente descrita na seguintedescrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos emanexo, nos quais:

A FIG. 1 é uma vista axial parcialmente transver-sal de um motor de turbina a gás de aeronave com turboventi-lador exemplificado montado em uma asa da aeronave, e inclu-indo um reversor de empuxo de ventilador integrado na nacelado ventilador desse.

A FIG. 2 é uma vista transversal axial aumentadado reversor de ventilador ilustrada na FIG. 1 mostrada emuma posição ativada.

A FIG. 3 é uma vista transversal axial aumentadade uma parte do bocal de núcleo ilustrada na FIG. 1 incluin-do um redutor de velocidade de empuxo integrado a esse, mos-trado em uma posição de armazenagem.

A FIG. 4 é uma vista transversal axial aumentada,como na FIG. 3, que ilustra o redutor de velocidade de empu-xo em uma posição ativada.

A FIG. 5 é uma vista isométrica em isolamento deuma válvula de gatilho exemplificada usada no redutor de ve-locidade mostrado nas FIGs. 3 e 4.A FIG. 6 é uma vista isométrica de uma válvula degatilho de acordo com uma outra modalidade.

Descrição Detalhada da Invenção

Ilustrado na FIG. 1 está um motor de turbina a gásde aeronave com turboventilador 10 adequadamente montado naasa 12 de uma aeronave por um poste de suporte 14. Alterna-tivamente, o motor poderia ser montado à fuselagem da aero-nave, se desejado.

O motor inclui uma nacela de ventilador anular 16circundando um ventilador 18 que é alimentado por um motorde núcleo circundado por um capo ou nacela de núcleo 20. Omotor de núcleo inclui um compressor axial de múltiplos es-tágios 22 em comunicação de fluxo serial, um combustor anu-lar 24, uma turbina de alta pressão 26, e uma turbina debaixa pressão 28 que estão assimétricas em torno de um eixolongitudinal ou eixo de linha central axial 30.

Durante operação, ar ambiente 32 entra na nacelado ventilador e flui passando as hélices do ventilador nocompressor 22 para pressurização. 0 ar comprimido é mistura-do com combustível no combustor 24 para gerar gases de com-bustão a quente 34 que são descarregados através da turbinade alta pressão e de alta pressão 26, 28, por sua vez. Asturbinas extraem energia dos gases de combustão e alimentamo compressor 22 e o ventilador 18, respectivamente.

A maioria do ar é pressurizada pelo ventilador a-cionado 18 para produzir uma parte substancial do empuxo depropulsão alimentando a aeronave em vôo. Os gases de combus-tão 34 são emitidos a partir da saída posterior do motor denúcleo para fornecer empuxo adicional.

Entretanto, durante a operação de pouso da aerona-ve, reversão de empuxo é desejada para reduzir a velocidadede forma aerodinâmica ou frear a velocidade da aeronave àmedida que desacelera ao longo da pista de decolagem. Conse-qüentemente, o motor de turboventilador 10 inclui um rever-sor de empuxo de ventilador 36 completamente contido ou in-tegrado na nacela do ventilador 16 para seletivamente rever-ter empuxo do ventilador durante o pouso da aeronave.

O reversor de empuxo do ventilador, ou simplesmen-te reversor do ventilador 36, é integrado diretamente na na-cela do ventilador 16. A nacela do ventilador inclui tampasou coberturas radialmente externas e internas que se esten-dem axialmente a partir de uma borda dianteira da nacela quedefine uma entrada anular 38 até uma borda traseira opostaque define uma saida substancialmente anular 40. A nacela deventilador 16 pode ter qualquer configuração convencional, eé tipicamente formada em duas metades geralmente em forma deC, que estão unidas de forma articulada ao poste de suporte14 para serem abertas durante operações de manutenção.

A nacela de ventilador exemplificadas ilustradasna FIG. 1 é uma nacela curta terminando próxima à extremida-de posterior do motor de núcleo para descarregar o fluxo dede exaustão quente 34 e circundando este descarregado a par-tir da saida posterior de um bocal de núcleo 42. Esse motorde turboventilador exemplificado é configurado para operaçãode baixo desvio.O motor tem uma razão de desvio que representa arazão de fluxo de massa da exaustão do ventilador desviandoo motor de núcleo através do bocal de núcleo e o fluxo demassa da exaustão de núcleo descarregado através do bocal denúcleo. Para uma baixa razão de desvio menor do que aproxi-madamente 5, o empuxo de núcleo representa uma parte subs-tancial do empuxo de propulsão total, que também inclui oempuxo de ventilador.

Na modalidade exemplificada ilustrada na FIG. 1, omotor de núcleo é montado de forma concêntrica dentro da na-cela do ventilador 16 por uma linha de estruturas de suportede uma maneira convencional. O capô de núcleo 20 é espaçadoradialmente para dentro da cobertura interna da nacela doventilador para definir um duto de desvio anular 44 entreeles, que desvia uma parte principal do ar do ventilador emtorno do motor de núcleo durante operação. 0 duto de desviode ventilador termina em um bocal de ventilador substancial-mente anular 46 na borda traseira de nacela ou saida 40.

Uma vantagem particular do reversor de ventilador36 é que o próprio bocal de núcleo 46 pode permanecer fixona extremidade posterior da nacela de ventilador circundandoo motor de núcleo. E, e o reversor de ventilador 36 pode sercompletamente integrado na nacela do ventilador imediatamen-te adiante ou ascendente ao bocal do ventilador fixo.

Mais especificamente, o reversor do ventilador éilustrado em mais detalhes na FIG. 2, onde as coberturas ex-terna e interna da nacela do ventilador são espaçadas radi-almente para definir um compartimento arcado ou ânulos espa-çados axialmente na dianteira da borda traseira da nacela40. O compartimento de nacela inclui um túnel de fluxo ouabertura se estendendo radialmente entre as coberturas in-terna e externa através das quais o ar de desvio de ventila-dor pressurizado 32 pode ser descarregado durante operaçãoreversa de empuxo.

Um grupo ou conjunto de portas do difusor radial-mente externas 4 8 é unido adequadamente de forma pivotal ànacela do ventilador no compartimento para fechar a extremi-dade de saida do túnel ao longo da cobertura externa. Duasou mais portas do difusor podem ser embutidas axialmentejuntas como descrito adicionalmente abaixo.

Uma porta de bloqueador ou inversor radialmenteinterno correspondente 50 é unido adequadamente de forma pi-votai à nacela do ventilador 16 dentro do compartimento emoposição radial ao grupo de portas do difusor 48 para fechara extremidade de entrada do túnel ao longo da cobertura in-terna. Na posição fechada ilustrada na FIG. 1, a porta in-terna 50 é· dobrada fechada geralmente paralela com o grupode portas externas correspondente 48, convergindo levementepara se adequar ao perfil convergente ou seção transversalda nacela.

Dispositivo na forma de uma conexão de acionamentoalongada se une de forma pivotal junto às portas externa einterna para coordenar a ativação simultânea desse. Disposi-tivos na forma de um atuador de acionamento linear são ade-quadamente montados no compartimento de nacela e unidos àsportas para rotação seletiva dessas a partir da posição ar-mazenada ilustrada na FIG. 1, na qual as portas são fechadasarticuladas substancialmente niveladas nas coberturas exter-na e interna, respectivamente.

O atuador pode ser operado em reverso para rota-cionar as portas até uma posição ativada ilustrada na FIG.2, na qual as portas externas 48 são articuladas abertas ese estendem radialmente para fora em parte a partir da co-bertura externa, com a porta interna 50 sendo articulada a-berta e se estendendo radialmente para dentro na maior partea partir da cobertura interna. As portas externa e internasão interconectadas pela conexão de acionamento de uma ma-neira tipo acordeão ou porta com duas folhas, na qual asportas contraem ou dobram juntas na posição armazenada ilus-trada na FIG. 1, e giram abertas com inclinações opostas naposição ativada ilustrada na FIG. 2.

A configuração de porta com duas folhas das portasdo difusor e da porta interna do bloqueador permite que to-dos os componentes do reversor do ventilador sejam integra-dos e escondidos na extensão axial do compartimento radialentre as coberturas externa e interna. As portas do difusore do bloqueador, a conexão de acionamento, e o atuador deacionamento estão completamente contidos no compartimento daposição armazenada ilustrada na FIG. 1, sem qualquer obstru-ção de fluxo por esses componentes do reversor dentro da co-bertura interna da nacela.

O reversor de empuxo de ventilador com porta deduas folhas 36 descrita acima é meramente uma das muitas mo-dalidades preferenciais, e é mais completamente descrito naPatente Norte-Americana 6895742, incorporada aqui como refe-rência. Qualquer outro tipo de reversor de empuxo de venti-lador pode também ser usado se desejado.

Independente da forma do reversor de ventiladorespecifico usado no motor de turboventilador exemplificadoilustrado nas FIGs. 1 e 2, a configuração de baixo desvio domotor gera uma parte substancial do empuxo de propulsão to-tal a partir do bocal de núcleo 42 durante operação do motora partir de decolagem, subida, piloto automático, e descidaem direção a pouso.

Conseqüentemente, o motor de turboventilador debaixo desvio ilustrado nas FIGs. 1 e 3 inclui um conjunto decomponentes definindo um redutor de velocidade de empuxo 52que é operável unicamente durante a operação de empuxo re-verso para reduzir a velocidade ou internamente degradar em-puxo de propulsão posterior a partir do motor de núcleo. Aoreduzir a velocidade do empuxo de núcleo, a operação de em-puxo reverso do reversor de ventilador, em qualquer configu-ração adequada desse, terá desempenho e eficiência total au-mentados na hora de frear a velocidade da aeronave pousando.

0 redutor de velocidade do turboventilador 52 in-clui, em parte, a nacela de ventilador convencional 16 equalquer forma preferencial do reversor de empuxo do venti-lador 36 terminando no bocal de exaustão do ventilador 4 6disposto na extremidade posterior da nacela do ventilador. 0capô de núcleo 20 cooperando se estende posterior ao bocalde ventilador 4 6 e inclui o bocal de exaustão de núcleo 42na extremidade posterior desse. Na modalidade exemplificadailustrada nas FIGs. 1 e 2, o bocal de núcleo 42 tem uma con-figuração substancialmente anular circundada pelo capô denúcleo 20, e tem um limite de fluxo interno definido por umplugue central convencional 54.

A redução de velocidade de empuxo é efetuada poruma linha de válvulas de gatilho 56 que se estendem radial-mente através do capô de núcleo 20 entre o bocal de núcleo42 e o bocal de ventilador 4 6 para seletivamente reduzir em-puxo de propulsão a partir do bocal de núcleo 42 unicamentequando o reversor de ventilador 36 é ativado.

As FIGs. 1 e 3 ilustram as válvulas de gatilho 56armazenadas fechadas durante operação de propulsão posteriornormal do motor, com o reversor de empuxo de ventilador es-tando correspondentemente armazenado fechado. A FIG. 4 ilus-tra a operação de empuxo reverso do motor com ambos o rever-sor de ventilador 36 e as válvulas de gatilho 56 sendo ati-vados abertos.

Como mostrado nas FIGs. 3 e 4, o capô de núcleo 20inclui coberturas radialmente interna e externa 58, 60 tipi-camente formadas de metal laminado. A cobertura interna 58circunda o plugue central 54 e define um duto de exaustão denúcleo anular que termina no bocal de exaustão de núcleo 42.A cobertura radialmente externa 60 se estende posterior aobocal do ventilador 46 e define o limite radialmente internodo duto de desvio de ventilador 44 terminando no bocal doventilador 46 ilustrado nas FIGs. 1 e 3.

Um número adequado de válvulas de gatilho 56 é es-paçado de forma circunferencial em torno do perímetro do ca-pô de núcleo 20 como ilustrado na FIG. 1 para fornecer áreade fluxo de descarga suficiente para efetivamente reduzir avelocidade do empuxo de exaustão de núcleo quando ativado.

As válvulas 56 preferencialmente têm configuraçõesidênticas às ilustradas em uma modalidade exemplificada nasFIGs. 3-5. Cada uma das válvulas de gatilho 56 inclui cabe-ças radialmente interna e externa 62, 64 integralmente uni-das juntas a extremidades radiais opostas de uma haste desuporte comum que se estende radialmente 66. Cada válvula 56pode ser formada em uma fundição comum e unitária, ou podeser um conjunto de componentes rigidamente interconectadospor soldagem forte ou soldagem, por exemplo.

Como mostrado na FIG. 3, a cabeça interna 62 seadeqüa ao perfil anular da cobertura interna 58 e é prefe-rencialmente disposta nivelada nesta quando armazenada. Cor-respondentemente, a cabeça externa 64 se adeqüa com o perfilanular da cobertura externa 60 e é preferencialmente dispos-ta nivelada nesta quando armazenada.

O capô de núcleo 20 adicionalmente inclui um qua-dro rígido 68 definindo um alojamento ou caixa disposta en-tre as coberturas interna e externa 58, 60 e integralmenteunida a elas. As hastes de válvula 66 são adequadamente mon-tadas ao quadro 68 para translação preferencialmente radialA entre as coberturas interna e externa para movimento si-multâneo e paralelo das cabeças de válvula quando ativadas.

Como mais bem ilustrado na FIG. 4, a cobertura in-terna 58 inclui uma linha de aberturas internas 70 voltadasradialmente para dentro para receber de forma vedada as res-pectivas cabeças internas 62 das válvulas quando armazena-das. Correspondentemente, a cobertura externa 60 inclui umalinha de aberturas externas 72 voltadas radialmente para fo-ra para receber de forma vedada as respectivas cabeças ex-ternas 64 das válvulas quando armazenadas.

As aberturas externas 72 são preferencialmente ra-dialmente alinhadas diretamente para fora das corresponden-tes aberturas internas 70 para fornecer um caminho de escapeoblíquo ou radialmente para fora através do capô de núcleodisposto substancialmente normal ou a 90 graus do eixo delinha central axial do motor.

As válvulas de gatilho 56 são preferencialmentecontidas dentro do capô de núcleo 20 para manter o desempe-nho aerodinâmico e eficiência do motor de turboventiladorpor todo o seu plano de vôo operacional, com as válvulas degatilho sendo ativadas somente durante a operação de empuxoreverso.

Na modalidade preferencial ilustrada nas FIGs. 3 e4, o capô de núcleo 20 converge posterior ao bocal de venti-lador 4 6 para manter desempenho aerodinâmico do motor. Asaberturas externas 72 são dispostas imediatamente posteriorà saída 40 do bocal de ventilador 46 na parte relativamentegrossa do capô de núcleo entre as coberturas interna e ex-terna radialmente espaçadas 58, 60, onde o espaço permite.

As cabeças externas 64 das válvulas de gatilho sãopreferencialmente inclinadas posteriores para adequarem onível com a cobertura externa convergente 60, quando as vál-vulas são armazenadas fechadas.Correspondentemente, as cabeças internas 62 obede-cem ao perfil da cobertura interna 58 e são geralmente para-lelas com o eixo de linha central axial. Desde que as válvu-las são ativadas para dentro durante a operação, cada umadas cabeças internas 62 preferencialmente inclui um verte-douro ou rampa 74 na superfície radialmente externa dessa,que se curva radialmente para fora posterior em direção aobocal de núcleo 42. A rampa 74 pode ser formada de metal la-minado adequado rigidamente montado na superfície externa dacabeça interna 62.

Desde que as válvulas de gatilho são armazenadasfechadas durante a inteira operação do motor de turboventi-lador exceto durante a operação de empuxo reverso, disposi-tivos adequados são fornecidos para transladar ou mover cadauma das válvulas 56 radialmente para dentro até suas posi-ções ativadas e radialmente para fora até suas posições ar-mazenadas.

O dispositivo de translação adequadamente montacada uma das válvulas de gatilho 56 ao quadro de suporte 68para seletivamente armazenar fechadas as cabeças internas 62niveladas nas aberturas internas 70, enquanto as cabeças ex-ternas correspondentes 64 são armazenadas fechadas niveladasnas aberturas externas 72 como ilustrado na FIG. 3. Quandoarmazenadas fechadas na FIG. 3, as cabeças 62, 64 mantêm umperfil aerodinamicamente suave com as coberturas interna eexterna correspondentes do capô de núcleo para manter a efi-ciência aerodinâmica do motor de turboventilador.

Entretanto, durante a operação de empuxo reverso,as válvulas de gatilho individuais 56 são ativadas abertas,com as cabeças internas correspondentes 62 sendo translada-das radialmente para dentro abaixo da cobertura interna 58no duto de exaustão de núcleo, com as cabeças externas 64sendo transladadas radialmente para dentro abaixo da cober-tura externa 60, enquanto também sendo rebaixadas entre asduas coberturas que definem o capô de núcleo.

A FIG. 1 ilustra a operação de vôo normal do motorde turboventilador 10 no qual o empuxo de propulsão posteri-or é gerado a partir do ar pressurizado pelo ventilador 18descarregado através do bocal do ventilador 46, com empuxode propulsão posterior adicional sendo gerado pela exaustãode núcleo 32 pressurizada pelo motor de núcleo e descarrega-da posterior através do bocal de núcleo 42. Ambas a exaustãode núcleo e a exaustão de ventilador são descarregadas apartir de seus respectivos bocais 42, 46 suavemente e efici-entemente se pretendido, quando as válvulas de gatilho sãoarmazenadas fechadas como ilustrado na FIG. 3.

Entretanto, durante a operação de empuxo reversocomo ilustrada nas FIGs. 2 e 4, o reversor de empuxo de ven-tilador 36 é adequadamente ativado para bloquear fluxo de aratravés do bocal de -ventilador 46, com a exaustão de venti-lador pressurizada ao invés de ser desviada na direção adi-ante para fornecer frear o empuxo do motor à medida que aaeronave desacelera ao longo da pista de decolagem.

Correspondentemente, a linha de válvulas de gati-lho 56 é ativada aberta durante operação de empuxo reversopara escape ou desvio do fluxo de exaustão quente do bocalde núcleo 42 e, portanto, substancialmente reduzir a capaci-dade de propulsão posterior do fluxo de exaustão de núcleo.

A FIG. 4 ilustra esquematicamente o controlador do motor 76,que é operativamente unido a ambos o reversor de ventilador36 e às válvulas de gatilho 56 para coordenar sua ativaçãodurante a operação de empuxo reverso.

Durante essa operação, a exaustão de ventiladordirecionada normalmente posterior 32 é bloqueada pelas por-tas do bloqueador de reversor 50 e re-direcionada adiantepelas portas de difusor 48. A exaustão de ventilador é, por-tanto, bloqueada de descarga posterior normal através do bo-cal de ventilador 46 e da saida 40 desse mostrada na FIG. 4.

As válvulas de gatilho ativadas abertas 56 forne-cem um desvio direto a partir do bocal de núcleo 42 radial-mente para fora através do capô de núcleo 20 na vizinhançaimediata diretamente posterior da saida de bocal de ventila-dor 40. Conseqüentemente, as válvulas de gatilho abertasfornecem substancial alivio de pressão dentro do bocal denúcleo, que substancialmente reduz ou degrada a pressão ope-racional da exaustão de núcleo 34 para correspondentementereduzir a força de propulsão posterior a partir dessa no bo-cal de núcleo 42. A pressão da exaustão de núcleo é substan-cialmente reduzida, junto com a velocidade posterior da e-xaustão de núcleo que ambas reduzem a capacidade de propul-são posterior dessas.

E, ao desviar ou escapar uma parte significante daexaustão de núcleo 34 do bocal de núcleo 42 e radialmentepara fora através do capô de núcleo, a taxa de fluxo da e-xaustão de núcleo descarregada através do bocal de núcleo 42é também reduzida para adicionalmente reduzir a capacidadede propulsão posterior desse.

Além disso, a exaustão de núcleo 34 é preferenci-almente escapa obliquamente ou substancialmente normal à di-reção de fluxo posterior inicialmente axial através do bocalde núcleo radialmente para fora imediatamente atrás da saidade bocal de ventilador 40. A direção de fluxo da exaustão denúcleo de escape, portanto, muda de axialmente posterior pa-ra radialmente para fora com pouco, se existir, componenteaxialmente posterior quando descarregado radialmente parafora através das aberturas externas 72.

As válvulas de gatilho relativamente simples 56são, portanto, eficazes para substancialmente reduzir a ve-locidade ou degradar o empuxo de propulsão normalmente pos-terior a partir da exaustão de núcleo 34 durante a operaçãode empuxo reverso para substancialmente aumentar a capacida-de de desempenho de empuxo total e eficiências da operaçãode empuxo reverso do motor de turboventilador inteiro.

Durante operação de empuxo reverso, o fluxo deventilador pressurizado é bloqueado de alcançar a saída 40do bocal de ventilador como ilustrado na FIG. 4. A exaustãode núcleo pressurizado a quente 34 pode ser eficientementeescapada do bocal de núcleo ativando-se seletivamente abertaa linha de válvulas de gatilho 56 que desviam uma parte sig-nificante da exaustão de núcleo externamente através do capôde núcleo na extremidade de descarga do bocal de ventilador,e imediatamente adjacente a essa, estando mais próxima dobocal de ventilador 4 6 do que do bocal de núcleo descendente 42.

A exaustão de núcleo é, portanto, reduzida emgrande parte, o que correspondentemente reduz a capacidadede propulsão posterior dessa, que seria, de outra forma, emoposição ao empuxo de propulsão direcionado para frente apartir da exaustão do ventilador descarregada através do re-versor de ventilador ativado.

O dispositivo para ativar e transladar a linha deválvulas de gatilho 56 ilustrado nas FIGs. 3-5 pode ter vá-rias configurações adequadas para o espaço limitado forneci-do no capô de núcleo convergente. Por exemplo, o dispositivode translação pode estar na forma preferencial de uma combi-nação de acoplamentos de 4 barras da haste de válvulas 66 edo quadro de suporte 68 para ativar e armazenar as cabeçasinterna e externa 62, 64 simultaneamente em movimento para-lelo radialmente para dentro e para fora.

Em particular, o acoplamento de 4 barras inclui umpar de conexões paralelas 78 unidas de forma articulada emextremidades opostas a uma haste comum 66 e ao quadro 68. Asconexões 78 são preferencialmente montadas em suas extremi-dades dianteiras ao quadro 68 e se estendem de forma descen-dente na direção posterior para se unir à haste 66.

Dessa forma, as duas conexões 78 articulam em pa-ralelo uma com a outra a partir do quadro ascendente 68 paralevar a haste comum 66 a transladar radialmente para dentroe para fora no movimento cinemático de 4 barras típico des-sa. Desde que a haste 66 é montada na extremidade posteriordas duas conexões 78, as forças aerodinâmicas agindo nasválvulas de gatilho 56 quando ativadas serão carregadas sobtensão através das duas conexões, e isso pode melhorar a es-tabilidade dinâmica das válvulas ativadas.

Cada válvula de gatilho 56 pode ser ativada usan-do-se um atuador linear adequado 80 como mostrado nas FIGs.3-5 operativamente unido às conexões 78 por uma manivela gi-ratória 82 para seletivamente girar as conexões no quadropara transladar as hastes 66 radialmente para dentro e parafora. A haste de saida linear do atuador 80 girará a manive-la 82 quando ativada, com a manivela 82 fornecendo um torqueadequado para rotacionar uma das conexões 78 que, por suavez, rotaciona a conexão de cooperação 78 através da hastecomum interconectada 66.

Na modalidade exemplificada ilustrada na FIG. 5,cada uma das válvulas de gatilho 56 inclui um par de hastes66 espaçadas de forma circunferencial uma da outra, e um parde conexões 78 são unidas a cada uma das duas hastes 66. Umahaste de conexão 84 se une de forma fixa às extremidades dearticulação próximas das duas conexões 78 em hastes corres-pondentes para fornecer um outro mecanismo para transferirtorque a partir da manivela 82 a ambos os conjuntos de aco-plamentos de 4 barras.

Nessa modalidade, as cabeças interna e externa 62,64 são alongadas de forma circunferencial, com uma configu-ração oval ou oblonga de forma circunferencial em torno docapô de núcleo 20. Dessa forma, a área de escape aumentadapode ser obtida em tono da circunferência do capô de núcleoem uma extensão axial limitada da região confinada do capôde núcleo.

Em uma modalidade preferencial, a cabeça externa64 tem uma área de superfície maior voltada radialmente paradentro em direção ao duto de exaustão de núcleo do que cadauma das cabeças internas 62 que podem ser usadas como vanta-gem para induzir as válvulas de gatilhos fechadas devido àpressão diferencial entre a exaustão de núcleo 34 dentro dobocal de núcleo 42 e a pressão inferior externa fora do capôde núcleo 20.

Também em uma modalidade preferencial, as abertu-ras internas 70 que são fechadas pelas cabeças internas 62preferencialmente têm uma área de fluxo coletiva em torno dacobertura interna 58 do capô correspondente a aproximadamen-te metade (50%) da área de fluxo de descarga do bocal de nú-cleo 42. Dessa forma, uma redução substancial em pressão daexaustão de núcleo 34 no bocal de núcleo pode ser alcançadaabrindo-se as válvulas de gatilho 56 para correspondentemen-te reduzir o empuxo direcionado posterior do bocal de núcleo.

Em vista do espaço limitado disponível no capô denúcleo convergente ilustrado nas FIGs. 3 e 4, as válvulas degatilho simples 56 fornecem um mecanismo simples e eficazpara reduzir a exaustão de núcleo durante a operação de em-puxo reverso. As válvulas de gatilho são também eficazes pa-ra re-direcionar a exaustão de núcleo radialmente pra fora eobliquamente a partir da direção normalmente posterior e axial dessa.A FIG. 6 ilustra uma modalidade alternativa dasválvulas de gatilho, designadas 56b, que como a modalidadeoriginal, inclui cabeças interna e externa correspondentes62b, 64b integralmente unidas a uma haste radial comum 66b.

Nessa modalidade, as duas cabeças 62b, 64b são circulares eunidas de forma fixa a uma única haste central 66b.

As válvulas de gatilho circulares 56b podem sertambém dispostas na mesma localização axial no capô de nú-cleo 20 como as válvulas originais ilustradas nas FIGs. 3 e4 em uma linha similar incluindo uma pluralidade adequada deválvulas. O dispositivo de translação correspondente podeter qualquer configuração adequada para transladar radial-mente para dentro e para fora ao longo da direção de trans-lação A as válvulas de gatilho individuais 56b.

Por exemplo, uma cremalheira de engrenagem 86 e umpinhão de engrenagem cooperando 88 podem ser operativamenteunidos às hastes correspondentes 66b na configuração típicade cremalheira e pinhão para radialmente abaixar e elevar asválvulas de gatilho correspondentes 56b.

Por exemplo, a cremalheira 86 pode ser conectadade forma fixa à haste 66b ao longo do eixo radia. 0 pinhão88 pode ser montado de forma articulada em uma haste de su-porte ou de conexão correspondente 84 em engate operativocom a cremalheira 86. Um atuador linear adequado 80 pode sersimilarmente unido por uma manivela de cooperação 82 à hastede conexão 84 e, por sua vez, ao pinhão 88 para rotação se-letiva desse, que, por sua vez, translada a cremalheira 86radialmente para dentro e para fora junto com a haste conec-tada 66b.

Nas várias modalidades descritas acima, a introdu-ção de uma válvula de gatilho relativamente simples entre osbocais de ventilador e de núcleo permite efetiva redução deempuxo de propulsão a partir do bocal de núcleo quando o re-versor de empuxo do ventilador é ativado. O desempenho e aeficiência totais da operação de empuxo reverso são, portan-to, aumentados. A válvula de gatilho aproveita a simplicida-de de configuração e pode ser introduzida em várias configu-rações onde o espaço permite, e completamente contida e in-tegrada entre as coberturas do capô de núcleo. Quando asválvulas de gatilho são armazenadas, o capô mantém seu aca-bamento de superfície originalmente suave para manter altodesempenho aerodinâmico do motor de turboventilador para oplano de vôo inteiro, se pretendido.

Enquanto foram descritas aqui quais são considera-das as modalidades preferenciais e exemplares da presenteinvenção, outras modificações da invenção devem estar apa-rentes àqueles versados na técnica a partir dos ensinamentosaqui oferecidos, e é, portanto, desejado estarem protegidasnas reivindicações em anexo todas as modificações que caemno verdadeiro espírito e escopo da invenção.

Claims (25)

1. Redutor de velocidade de turboventilador (52),CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:uma nacela de ventilador (16) que inclui um rever-sor de empuxo (36) e um bocal de ventilador (46) dispostoposterior a esse;um capô de núcleo (20) que se estende posterior aodito bocal de ventilador e inclui um bocal de núcleo (42) emuma extremidade posterior desse; euma linha de válvulas de gatilho (56) que se es-tendem radialmente através do dito capô de núcleo (20) entreo dito bocal de núcleo (42) e o dito bocal de ventilador(4 6) para seletivamente reduzir empuxo a partir do dito bo-cal de núcleo (42) quando o dito reversor (36) é ativado.

2. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que:o dito capô de núcleo (20) inclui uma coberturainterna (58) que define um duto de exaustão de núcleo termi-nando no dito bocal de núcleo (42), e uma cobertura radial-mente externa (60) que se estende posterior do dito bocal deventilador (46); ecada uma das ditas válvulas de gatilho (56) incluicabeças interna e externa (62, 64) integralmente unidas aextremidades opostas de uma haste radial (66), e a dita ca-beça interna (62) é disposta na dita cobertura interna (58),e a dita cabeça externa (64) é disposta na dita coberturaexterna (60).

3. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito capô de nú-cleo adicionalmente inclui um quadro (68) disposto entre asditas coberturas interna e externa (58, 60), e as ditas has-tes (66) são montadas ao dito quadro para translação radialentre as ditas coberturas.

4. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que:a dita cobertura interna (58) inclui uma linha deaberturas internas (70) voltadas radialmente para dentro pa-ra receber respectivas cabeças internas (62); ea dita cobertura externa (60) inclui uma linha deaberturas externas (72) voltadas radialmente para fora dasditas aberturas internas (70) para receber respectivas cabe-ças externas (64).

5. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito capô de nú-cleo (20) converge posterior ao dito bocal de ventilador(46), e as ditas aberturas externas (72) são dispostas pos-teriores ao dito bocal de ventilador (46).

6. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas cabeçasexternas (64) são inclinadas posteriores para se adequarem àdita cobertura externa (60).

7. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que cada uma das ditascabeças internas (62) inclui uma rampa (74) curvando-se ra-dialmente para fora em direção ao dito bocal de núcleo (42).

8. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 4, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de quecompreende dispositivos para transladar as ditas válvulas degatilho (56) para seletivamente armazenar fechadas as ditascabeças internas (62) nas ditas aberturas internas (70) e asditas cabeças externas (64) nas ditas aberturas externas(72), e ativar abertas as ditas cabeças internas (62) radi-almente para dentro abaixo da dita cobertura interna (58) eas ditas cabeças externas (64) radialmente para dentro abai-xo da dita cobertura externa (60).

9. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito dispositivode translação compreende uma combinação de acoplamentos de 4barras das ditas hastes (66) e o dito quadro (68) para ati-var e armazenar as ditas cabeças interna e externa (62, 64)em paralelo.

10. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito acoplamento(4 barras) inclui um par de conexões paralelas (78) unindode forma pivotal cada uma das ditas hastes (66) ao dito quadro (68).

11. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito dispositi-vo de translação adicionalmente compreende um atuador (80)unido às ditas conexões (78) por uma manivela (82) para se-letivamente rotacionar as ditas conexões no dito quadro (68)para transladar as ditas hastes (66) radialmente para dentroe para fora.

12. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que:cada uma das válvulas (56) inclui um par de hastes(66) espaçadas de forma circunferencial umas das outras, eum par de ditas conexões (78) unidas a cada uma das ditashastes (66) ; eo dito dispositivo de translação adicionalmentecompreende uma haste de conexão (84) unindo de forma fixa asconexões opostas em hastes correspondentes.

13. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito dispositivode translação compreende uma cremalheira (86) e um pinhão(88) operativamente unidos às ditas hastes (66b) para radi-almente abaixar e elevar as ditas válvulas de gatilho (56b).

14. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que:a dita haste (66b) inclui a dita cremalheira (86)conectada de forma fixa a esta;o dito pinhão (88) está montado de forma pivotalem engate com a dita cremalheira (86) ; eo dito membro de translação adicionalmente compre-ende um atuador (80) unido ao dito pinhão (88) para rotaçãoseletiva desse.

15. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que cada uma das di-tas válvulas de gatilho (56b) inclui uma única haste (66b).

16. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que as cabeças internae externa (62, 64) são circunferencialmente ovais em tornodo dito capô de núcleo (20).

17. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas cabeçasinterna e externa (62b, 64b) são circulares.

18. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas cabeçasexternas (64) têm uma área de superfície maior voltada paradentro em direção ao dito duto de exaustão de núcleo do queas ditas cabeças internas (62) .

19. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas abertu-ras internas (70) têm uma área de fluxo coletiva em torno dadita cobertura interna (58) correspondente em torno de apro-ximadamente metade da área de fluxo de descarga do dito bo-cal de núcleo (42).

20. Redutor de velocidade, de acordo com a reivin-dicação 8, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de quecompreende:um turboventilador (18) disposto dentro de uma ex-tremidade dianteira da dita nacela de ventilador (16) parapressurizar ar para descarga através do dito bocal de venti-lador (46); eum motor de núcleo disposto dentro de uma extremi-dade dianteira do dito capô de núcleo (20) para gerar gasesde exaustão de núcleo (34) para descarga através do dito bo-cal de núcleo (42).

21. Método para usar o dito redutor de velocidade(52), como definido na reivindicação 1, CARACTERIZADO pelofato de que compreende:ativar o dito reversor de empuxo (36) para bloque-ar fluxo de ar através do dito bocal de ventilador (46); eativar as ditas válvulas de gatilho (56) para es-capar fluxo de exaustão a partir do dito bocal de núcleo (42).

22. Método, de acordo com a reivindicação 21,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende es-capar o dito fluxo de exaustão radialmente para fora atravésdo dito capô de núcleo na extremidade de descarga do ditobocal de ventilador (46).

23. Método de reduzir empuxo em um motor de turbo-ventilador (10), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:operar o dito motor (10) para gerar empuxo a par-tir de ar pressurizado por um ventilador (18) em uma nacelade ventilador (16), e a partir da exaustão de núcleo (32)pressurizada por um motor de núcleo em um capô de núcleo(20) se estendendo posterior à dita nacela de ventilador(16) ;ativar um reversor de empuxo (36) na dita nacelade ventilador (16) para bloquear descarga do dito ar pressu-rizado a partir de um bocal de ventilador (46) em uma extre-midade posterior da dita nacela de ventilador (16); eescapar a dita exaustão de núcleo pressurizada(34) de forma oblíqua através do dito capô de núcleo (20)para reduzir empuxo posterior do dito motor de turboventila-dor (10).

24. Método, de acordo com a reivindicação 23,CARACTERIZADO pelo fato de que:a dita exaustão de núcleo (34) flui axialmenteposterior dentro do dito capô de núcleo (20) a partir do di-to motor de núcleo a um bocal de exaustão (42) em uma extre-midade posterior desse; ea dita exaustão de núcleo (34) é escapada radial-mente para fora através do dito capô de núcleo (20) maispróximo ao dito bocal de ventilador (46) do que o dito bocalde núcleo (42) para reduzir empuxo a partir do dito motor deturboventilador (10).

25. Método, de acordo com a reivindicação 24,CARACTERIZADO pelo fato de que a dita exaustão de núcleo(34) é escapada selecionando-se a ativação de uma linha deválvulas de gatilho (56) montadas radialmente através do di-to capô de núcleo (20).