出口导向静叶的制作方法

1.本公开涉及一种出口导向静叶。更特别地，本公开涉及一种用于无涵道单风扇发动机的可变出口导向静叶。


背景技术：

2.无涵道单风扇发动机可包括风扇叶片和出口导向静叶。在操作期间，风扇叶片围绕发动机的中心线旋转。当空气通过旋转的风扇叶片和静止的出口导向静叶时，产生声学噪声。出口导向静叶构造成相对于它们附接到的机舱枢转，以便在操作条件之间优化空气动力学性能和噪声。
附图说明
3.本公开的特征和优点将从如附图中图示的各种示例性实施例的以下更特别的描述中显而易见，其中，相似的附图数字大体上指示相同的、功能上类似的和/或结构上类似的元件。
4.图1a示出了根据本公开的实施例的无涵道单风扇发动机的示意性透视图。
5.图1b示出了根据本公开的实施例的图1a的无涵道单风扇发动机的沿着图1a中的中心线a-a截取的示意性截面图。
6.图2示出了根据本公开的实施例的无涵道单风扇发动机的示意性透视图。
7.图3示出了根据本公开的实施例的图1a的无涵道单风扇发动机的沿着图1a中的中心线a-a截取的示意性局部截面图。
8.图4a示出了根据本公开的实施例的无涵道单风扇发动机的示意性局部透视图。
9.图4b示出了根据本公开的实施例的图4a的无涵道单风扇发动机上的出口导向静叶的示意性透视图。
10.图5a示出了根据本公开的实施例的无涵道单风扇发动机的示意性局部透视图。
11.图5b示出了根据本公开的实施例的图5a的无涵道单风扇发动机上的出口导向静叶的示意性局部透视图。
12.图5c示出了根据本公开的实施例的图5a的无涵道单风扇发动机上的出口导向静叶的示意图。
13.图6示出了根据本公开的实施例的用于无涵道单风扇发动机的出口导向静叶的示意性局部透视图。
14.图7示出了根据本公开的实施例的用于无涵道单风扇发动机的出口导向静叶的示意性局部透视图。
15.图8示出了根据本公开的实施例的用于无涵道单风扇发动机的出口导向静叶的示意性局部透视图。
16.图9a示出了根据本公开的实施例的用于无涵道单风扇发动机的出口导向静叶的示意性局部透视图。
17.图9b示出了根据本公开的实施例的图9a的出口导向静叶的一部分的放大示意图。
18.图10a和图10b示出了根据本公开的实施例的用于出口导向静叶的形状记忆合金的示意图。
19.图11a示出了根据本公开的实施例的处于第一状态的示意性出口导向静叶的立面图。
20.图11b示出了根据本公开的实施例的处于第二状态的示意性出口导向静叶的立面图。
21.图11c示出了根据本公开的实施例的处于第二状态的示意性出口导向静叶的立面图。
22.图12a示出了根据本公开的实施例的处于第一状态的出口导向静叶的示意性局部透视图。
23.图12b示出了根据本公开的实施例的处于第二状态的出口导向静叶的示意性局部透视图。
24.图13示出了根据本公开的实施例的无涵道单风扇发动机的示意性局部透视图。
25.图14示出了根据本公开的实施例的无涵道单风扇发动机的示意性局部透视图。
26.图15示出了根据本公开的实施例的无涵道单风扇发动机的示意性局部侧视图。
27.图16a示出了根据本公开的实施例的处于巡航条件的图15的无涵道单风扇发动机的出口导向静叶的示意图。
28.图16b示出了根据本公开的实施例的处于起飞条件的图15的无涵道单风扇发动机的出口导向静叶的示意图。
29.图17示出了根据本公开的实施例的图15的无涵道单风扇发动机的出口导向静叶的示意性前视图。
30.图18示出了根据本公开的实施例的图15的无涵道单风扇发动机的出口导向静叶的示意性前视图。
31.图19示出了根据本公开的实施例的无涵道单风扇发动机的示意性局部侧视图。
32.图20示出了根据本公开的实施例的图19的无涵道单风扇发动机的出口导向静叶的示意性侧视图。
具体实施方式
33.通过考虑以下详细描述、附图和权利要求书，本公开的特征、优点和实施例被阐明或显而易见。此外，应当理解，以下详细描述是示例性的，并且旨在提供进一步的解释，而不限制所要求保护的公开的范围。
34.下面详细讨论各种实施例。虽然讨论了具体实施例，但这仅仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可使用其它部件和构造。
35.本公开提供一种出口导向静叶(ogv)，其可被控制以改变ogv尖端相对于ogv的剩余部分的相对位置和/或改变ogv相对于ogv联接在其上的机舱的相对位置。本公开的出口导向静叶可允许ogv的部分沿着给定轴线的可变定位。本公开的出口导向静叶可被控制为具有可变掠角、可变倾斜角或二面角、可变翘曲/扭曲、可变桨距或它们的任何组合。出口导
向静叶的可变控制的致动可由诸如机械致动、电致动的致动装置、或者通过使用形状记忆合金、或者它们的任何组合提供。
36.图1a和图1b示出了诸如例如无涵道单风扇(usf)发动机10的发动机10的示意图。发动机10可包括壳体13。壳体13可由机舱12和桨毂盖18形成。机舱12和/或桨毂盖18可容纳发动机10的内部部件。例如，机舱12可容纳联接到轴28的扭矩产生系统30。扭矩产生系统30和轴28可构造成操作(例如，旋转)桨毂盖18，一个或多个风扇叶片22联接到该桨毂盖。机舱12可容纳未示出的其它部件，诸如例如齿轮系统、燃烧系统和发动机10的其它已知部分。机舱12可包括发动机入口14和发动机出口16。
37.继续参照图1a和图1b，机舱12可联接到桨毂盖18以形成壳体13。壳体13的前端部或前部部分可包括一个或多个风扇叶片22和一个或多个出口导向静叶24。桨毂盖18可包括联接在风扇毂20处的一个或多个风扇叶片22。桨毂盖18可相对于机舱12旋转。一个或多个出口导向静叶(ogv)24可联接到机舱12。在操作期间，一个或多个风扇叶片22(由于到桨毂盖18的连接)可围绕发动机中心线26周向地旋转。机舱12可为静止的，使得一个或多个出口导向静叶24不围绕发动机中心线26旋转，并且因此相对于围绕发动机中心线26的旋转是静止的。尽管一个或多个出口导向静叶24相对于发动机中心线26静止，但是一个或多个出口导向静叶24能够相对于机舱12例如在图1b的方向a上旋转或移动。
38.在发动机10的操作期间，空气可从图1b的左侧朝向图1b的右侧流动。空气流的一部分可流经一个或多个风扇叶片22和一个或多个出口导向静叶24。空气流的一部分可通过发动机入口14进入机舱12，以与燃料流混合用于燃烧。如所提及，一个或多个出口导向静叶24可相对于机舱12可移动，以在特定方向上引导空气流。一个或多个出口导向静叶24中的每个可为可移动的，以调整相应的一个或多个出口导向静叶24的倾斜角、桨距、掠角或它们的任何组合。
39.图2示出了诸如例如无涵道单风扇(usf)发动机10a的发动机10a的示意图。发动机10a可包括图1a和图1b的所有特征。然而，在图2中，一个或多个风扇叶片22和一个或多个出口导向静叶24可位于壳体13的后端部或后部部分上。例如，一个或多个风扇叶片22和一个或多个出口导向静叶24可联接到壳体13的后部部分。图2的发动机10a可具有与图1a、图1b和图3的发动机10类似的部件和操作。此外，如上所述，一个或多个出口导向静叶24可为静止的，或者一个或多个出口导向静叶24可逆着一个或多个风扇叶片22旋转，使得一个或多个出口导向静叶24是对转开式转子(cror)发动机中的对转转子。
40.参照图3，示出了沿着图1a的中心线a-a截取的发动机的局部截面图。图3中所示发动机的局部截面图示出了在发动机中心线26上方的第一发动机100和在发动机中心线26下方的第二发动机10。单个发动机可不包括第一发动机100和第二发动机10两者。相反，发动机示出在同一图示中，以便于理解每个发动机。
41.第二发动机10可包括具有风扇毂20和机舱12的桨毂盖。风扇毂20和机舱12可与图1a和图1b的风扇毂20和机舱12相同或相似。一个或多个风扇叶片22可联接到风扇毂20，仅示出了其中的一个。一个或多个风扇叶片22可与图1a和图1b的一个或多个风扇叶片22相同或相似。一个或多个出口导向静叶24可联接到机舱12，仅示出了其中的一个。一个或多个出口导向静叶24可与图1a和图1b的一个或多个出口导向静叶24相同或相似。第二发动机10还可包括出口导向静叶控制装置32。出口导向静叶控制装置32可允许控制一个或多个出口导
向静叶24相对于机舱12的相对定位和/或定向。例如，一个或多个出口导向静叶24可具有可由出口导向静叶控制装置32控制的变桨轴线和/或桨距设置。
42.第一发动机100可包括具有风扇毂120和机舱112的桨毂盖。风扇毂120和机舱112可与图1a和图1b的风扇毂20和机舱12相同或相似。一个或多个风扇叶片122可联接到风扇毂120，仅示出了其中的一个。一个或多个风扇叶片122可与一个或多个风扇叶片22相同或相似。一个或多个出口导向静叶124可联接到机舱112，仅示出了其中的一个。一个或多个出口导向静叶124可与一个或多个出口导向静叶24相同或相似。在第一发动机100中，可省略出口导向静叶控制装置32。在省略出口导向静叶控制装置32的情况下，可提供其它控制装置，其提供一个或多个出口导向静叶124相对于机舱112的相对定位、定向或以其它方式的成形，如将在下文中更详细地讨论的那样。当省略出口导向静叶控制装置32时，出口导向静叶控制装置32的部件的移除可允许用于包装的额外空间和/或发动机的总长度l(图1b)的减小(例如，通过机舱112的长度或距离d的减小)，由此提高飞行器推进系统的总燃料效率。
43.图4a和图4b示出了在大体类似于图3的发动机100的发动机200上的示例性出口导向静叶224。出口导向静叶224可为允许省略图3的出口导向静叶控制装置32的出口导向静叶。图4a和图4b的发动机200可与本文中描述的任何发动机相同或相似。发动机200可包括壳体113。壳体113可包括风扇毂120和机舱112。风扇毂120可将一个或多个风扇叶片122联接到桨毂盖。尽管图4a和图4b仅示出了风扇毂120和机舱112的一部分以及仅一个风扇叶片122和一个出口导向静叶224，但是发动机200和相关部件可围绕发动机中心线26周向地延伸，诸如图1a中所示。
44.继续参照图4a和图4b，一个或多个出口导向静叶224可为图3的出口导向静叶124。一个或多个出口导向静叶224中的每个可包括前缘224a和后缘224b。出口导向静叶224可包括具有第一部分230和第二部分232的主体。第一部分230可为主要部分230，并且第二部分232可为前缘部分232。前缘部分232可与主要部分230的整个翼展分离。前缘部分232可沿着移动轴线229相对于主要部分230移动。前缘224a可限定在前缘部分232上。前缘224a可限定出口导向静叶224的边缘，空气流在经过出口导向静叶224的表面(例如，主要部分230和前缘部分232)之前首先遇到或接近该边缘并在后缘224b处离开出口导向静叶224。后缘224b可限定在主要部分230上。出口导向静叶224可从顶表面227延伸到底表面225。
45.在操作期间，前缘部分232可在箭头a的方向上局部移动和/或旋转。前缘部分232能够在第一位置232a和由虚线图示的第二位置232b之间可移动和/或可旋转。前缘部分232能够可移动到第一位置232a和第二位置232b之间的任何增量位置。前缘部分232可通过在图4a和图4b中不可见的致动装置致动以在箭头a的方向上移动，如将在下文中更详细地描述的那样。前缘部分232能够在方向a上从初始位置可移动+/-25度。因此，可在出口导向静叶224中控制前缘部分232的桨距。
46.仍然参考图4a和图4b，第二部分232可在方向y(图4b)上从前缘224a朝向后缘224b延伸预定距离。前缘224a和后缘224b之间的距离可限定出口导向静叶224的翼弦。第二部分232可限定从翼弦的长度的5％和50％之间延伸的可变前缘224a。在一些示例中，第二部分232可限定从翼弦的长度的5％和70％之间延伸的可变前缘224a。第二部分232可在方向x(图4b)上从顶表面227朝向底表面225延伸预定距离。第二部分232可延伸从顶表面227到底表面225的整个或完整的距离，如图4b中所示。备选地，第二部分232可在x方向上从顶表面
227和底表面225中的任一者或两者延伸该距离的仅一部分。顶表面227和底表面225之间的距离可限定出口导向静叶224的翼展。第二部分232可延伸出口导向静叶224的翼展长度的一部分或全部以及翼弦长度的一部分。
47.图5a和图5b示出了在大体上类似于图3的发动机100的发动机300上的示例性出口导向静叶324。出口导向静叶324可为允许省略图3的出口导向静叶控制装置32的出口导向静叶。图5a和图5b的发动机300可与本文中描述的任何发动机相同或相似。发动机300可包括壳体113。壳体113可包括风扇毂120和机舱112。风扇毂120可将一个或多个风扇叶片122联接到桨毂盖18(图1a)。尽管示出了风扇毂120和机舱112的仅一部分以及仅一个风扇叶片122和一个出口导向静叶224，但是发动机100和相关部件可围绕发动机中心线26周向地延伸，诸如关于图1a所示。
48.继续参照图5a和图5b，一个或多个出口导向静叶324中的每个可包括前缘324a和后缘324b。一个或多个出口导向静叶324中的每个可包括具有第一部分330和第二部分332的主体。第一部分330可为主要部分330，并且第二部分332可为前缘部分332。前缘部分332可与主要部分330的部分翼展分离。前缘部分332可沿着移动轴线329相对于主要部分330移动。前缘324a可限定在前缘部分332和主要部分330上。前缘324a可限定出口导向静叶324的边缘，空气流在经过出口导向静叶324的表面(例如，主要部分330和前缘部分332)之前首先遇到或接近该边缘并在后缘324b处离开出口导向静叶324。后缘324b可限定在主要部分330上。出口导向静叶324可从顶表面327延伸到底表面325。
49.在操作期间，前缘部分332可在箭头a的方向上移动。前缘部分332能够在第一位置332a和第二位置332b之间可移动。前缘部分332能够可移动到第一位置332a和第二位置332b之间的任何增量位置。前缘部分332可通过在图5a和图5b中不可见的致动装置致动以在箭头a的方向上移动，如将在下文中更详细地描述的那样。前缘部分332能够在方向a上从初始位置可移动+/-25度。因此，可在出口导向静叶324中控制前缘部分332的桨距。
50.图5c示出了出口导向静叶324的示意图。第二部分332可在方向x上从前缘324a朝向后缘324b延伸预定距离。例如，第二部分332可沿着出口导向静叶324的翼弦长度从前缘324a延伸到点x1或点x2，或者延伸到沿着出口导向静叶324的翼弦的任何点。第二部分332可限定从翼弦长度的5％和50％之间延伸的可变前缘324a。在一些示例中，第二部分332可限定从翼弦长度的5％和70％之间延伸的可变前缘324a。第二部分332可在方向y上从顶表面327朝向底表面325(图5b)延伸预定距离。因此，第二部分332可延伸出口导向静叶324的翼展长度的一部分(例如，沿着方向y的距离)以及翼弦长度的一部分(例如，沿着方向x的距离)。
51.在图1至图5c中所示的发动机的操作期间，其中为了简单起见在本段中参考发动机10，空气从发动机10的前端部(靠近桨毂盖18)朝向发动机的后部(靠近发动机出口16)流动(图1a和图1b)。由于经过一个或多个风扇叶片(围绕发动机中心线26旋转)和一个或多个出口导向静叶(相对于围绕发动机中心线26旋转静止)的空气流的相互作用，空气流可产生声学噪声。为了减少这种噪声，一个或多个出口导向静叶中的每个构造成相对于机舱移动。这种移动可通过本文中描述的致动装置中的一个或多个来完成。
52.在飞行过程期间，发动机的不同操作条件导致不同的噪声条件。因此，飞行的每个阶段可导致一个或多个出口导向静叶的单独状态或位置。例如，在巡航期间相比在起飞期
间，一个或多个出口导向静叶中的一个或多个可处于不同的角度，不仅是为了实现不同的发动机性能和空气流，而且是为了减轻在飞行的每个阶段产生的声学噪声。因此，一个或多个出口导向静叶中的每个可相对于其余的出口导向静叶被单独地且独立地控制。也就是说，一个或多个出口导向静叶中的每个可被控制成处于独立于其余的一个或多个出口导向静叶的角度。在一些示例中，可同时控制一个或多个出口导向静叶以执行相同或不同的移动。在一些示例中，可控制出口导向静叶中的一个或多个或全部。
53.图6、图7、图8、图9a、图9b、图10a和图10b示出了示例性致动装置。致动装置可允许前缘部分(例如，前缘部分232或前缘部分332)相对于主要部分(例如，主要部分230或主要部分330)的相对移动。用于提供一个或多个出口导向静叶的可变桨距、倾斜角、掠角和翘曲/扭曲的示例性致动装置可包括形状记忆合金、机械致动、电致动、双金属致动或它们的任何组合。
54.图6示出了示例性出口导向静叶424。出口导向静叶424可与出口导向静叶224和/或出口导向静叶324相同或相似。出口导向静叶424可包括前缘部分432和主要部分430。出口导向静叶424可从前缘424a延伸到后缘424b。出口导向静叶424可从顶表面427延伸到底表面425。如关于出口导向静叶224,324所讨论的那样，前缘部分432可沿着移动轴线429相对于主要部分430移动。
55.继续参照图6，出口导向静叶424可包括致动装置434。致动装置434可包括机械致动装置。例如，致动装置434可包括铰链。例如，致动装置434可包括联接在主要部分430和前缘部分432之间的销436。销436可用作用于前缘部分432的枢转轴线。因此，前缘部分432能够可相对于主要部分430在方向a(例如，图4b和图5b)上旋转、枢转或以其它方式移动。
56.图7示出了示例性出口导向静叶524。出口导向静叶524可与出口导向静叶224和/或出口导向静叶324相同或相似。出口导向静叶524可包括前缘部分532和主要部分530。出口导向静叶524可从前缘524a延伸到后缘524b。出口导向静叶524可从顶表面527延伸到底表面525。如关于出口导向静叶224,324所讨论的那样，前缘部分532可沿着旋转轴线529相对于主要部分530移动。
57.继续参照图7，出口导向静叶524可包括致动装置534。致动装置534可包括电致动器。例如，致动装置534可包括马达538和电缆536。当电压被施加到马达538时，马达538能够可相对于主要部分430在方向a(例如，图4b和图5b)上旋转、枢转或以其它方式移动前缘部分532。
58.图8示出了出口导向静叶624的示例性部分。出口导向静叶624可与出口导向静叶224和/或出口导向静叶324相同或相似。出口导向静叶624可包括前缘部分632和主要部分630。出口导向静叶624可从前缘624a延伸到后缘(未示出)。出口导向静叶624可从顶表面627延伸到底表面625。如关于出口导向静叶224,324所讨论的那样，前缘部分632可沿着移动轴线629相对于主要部分630移动。出口导向静叶624可包括致动装置634。致动装置634可为扭矩管，该扭矩管构造成将旋转转换到前缘部分632，使得前缘部分632相对于主要部分430在方向a(例如，如图4b和图5b中所示)上旋转、枢转或以其它方式移动。
59.图9a和图9b示出了示例性出口导向静叶724。出口导向静叶724可与出口导向静叶224和/或出口导向静叶324相同或相似。出口导向静叶724可包括前缘部分732和主要部分730。出口导向静叶724可从前缘724a延伸到后缘724b。如关于出口导向静叶224,324所讨论
的那样，前缘部分732可沿着移动轴线相对于主要部分730移动。
60.继续参照图9a和图9b，出口导向静叶724可包括致动装置734。致动装置734可包括高传导性金属736。高传导性金属736可为双金属金属，温度通过该双金属金属改变金属的状态。例如，致动装置734可包括以不同速率膨胀的两条高传导性金属736。高传导性金属736可被加热以导致前缘724a的偏转，从而改变前缘724a的翘曲。在一些示例中，致动装置734可包括单独的双金属布置，以单独地改变前缘翘曲和后缘翘曲两者。前缘724a和后缘724b可在箭头a的方向上偏转。在图9a和图9b的实施例中，前缘部分732可由钛形成，并且主要部分730可由复合物形成。较多的冷却可使前缘724a和后缘724b朝向彼此移动。较少的冷却(即，减少的加热)可将出口导向静叶724移动到中间位置。
61.现在参考图10a和图10b，另一示例性致动装置可包括形状记忆合金。形状记忆合金可具有在低温下的第一状态800a(图10a)和在高温下的第二状态800b(图10b)，图10a中所示的致动装置的温度与图10b中所示的致动装置的温度相比较低，并且反之亦然。在图10a中，处于第一状态800a的示例性形状记忆合金片806可包括各自处于第一位置的第一端部802和第二端部804。当形状记忆合金片806从图10a的低温加热到图10b的高温时，端部802和804可在方向b上朝向彼此移动。该移动可导致在高温下的第二状态800b。形状记忆合金片806也可从图10b的高温冷却到图10a的低温。当冷却时，端部802和804在与方向b相反的方向上远离彼此移动。因此，形状记忆合金可允许在第一状态800a和第二状态800b之间重复移动。在本公开的实施例中，形状记忆合金可包括在出口导向静叶内，以允许控制出口导向静叶的翘曲，如下文将更详细地描述的那样。
62.图11a至图11c中示出了作为致动装置的形状记忆合金的一个示例性实现方式。出口导向静叶924可包括具有前缘924a的前缘部分932和具有后缘924b的主要部分930。出口导向静叶924可包括致动装置934。致动装置934可嵌入在出口导向静叶924内。尽管在图11a中可见，但致动装置934可被嵌入，使得它从出口导向静叶924的表面视图不可见。致动装置934可为形状记忆合金。也就是说，形状记忆合金可嵌入在出口导向静叶924内。
63.继续参照图11a至图11c，在操作中，致动装置934可被加热以使前缘924a和后缘924b在方向b上朝向彼此移动。致动装置934的加热以及因此形状记忆合金的加热可为被动的或者可为主动的。也就是说，例如，加热可在环境温度下发生(例如，被动加热)或可电提供(例如，主动加热)。因此，当加热时，出口导向静叶924可从图11b的第一状态900a移动到图11b的第二状态900b。这可增加出口导向静叶924的翘曲。较少的加热可将出口导向静叶924移动到第一状态900a和第二状态900b之间的中间位置。当致动装置934如图11c中所示沿着吸力侧表面设置时，当加热时，出口导向静叶924可从图11c的第一状态900a移动到图11c的第二状态900b。这可减小出口导向静叶924的翘曲。如图11b中所示，前缘924a和后缘924b可在方向c上朝向出口导向静叶924的中心移动，并且因此增加翼型翘曲。
64.致动装置934可被冷却以使前缘924a和后缘924b在与方向b相反的方向上远离彼此移动。致动装置934的冷却以及因此形状记忆合金的冷却可为被动的或者可为主动的。也就是说，例如，冷却可在环境温度下发生(例如，被动冷却)或可电提供(例如，主动冷却)。环境温度可为在高空的温度(例如，在巡航期间)和/或可为更接近地面水平的温度(例如，在起飞和着陆期间)。因此，当冷却时，出口导向静叶924可从第二状态900b移动到第一状态900a。尽管在图11a中沿着出口导向静叶924的前表面示出，但致动装置934(和因此形状记
忆合金)可沿着后表面、在出口导向静叶924的中间部分内、沿着前表面或以它们的任何组合定位。
65.图12a和图12b中示出了作为致动装置的形状记忆合金的另一示例性实现方式。出口导向静叶1024可包括前缘1024a和后缘1024b。出口导向静叶1024可包括致动装置，该致动装置可包括致动装置1031和致动装置1033中的一者或两者。尽管在图12a中可见，但致动装置1031和/或致动装置1033可被嵌入，使得从出口导向静叶1024的表面视图不可见。致动装置1031,1033可为形状记忆合金。也就是说，形状记忆合金可嵌入在出口导向静叶1024内。致动装置1031可任意地以三维定向嵌入，该三维定向在从上表面1027朝向根部区段(未示出)的方向上从前缘朝向后缘延伸，该根部区段布置成实现静叶结构的预期三维移位。致动装置1033可在从上表面1027朝向下表面(未示出)的方向上以从后缘朝向前缘延伸的定向被嵌入。
66.在操作中，致动装置1031,1033可被单独地致动以控制前缘1024a和后缘1024b在上表面1027处的移动。如图12b中所示，当形状记忆合金被激活(例如，加热和/或冷却)时，在上表面1027的前缘1024a上的点1032和在上表面1027的后缘1024b上的点1036可在方向d上移动。以这种方式，出口导向静叶1024可从第一状态1000a移动到第二状态1000b。尽管示出在上表面1027附近，但致动装置1031和1033(以及因此形状记忆合金)可定位在底表面(未示出)附近。致动装置1031和1033的形状记忆合金可相同或不同，并且可具有相同的性质或不同的性质，使得点1032和1036的移动以相似或相异的方式发生。这可导致出口导向静叶1024的尖端扭曲或尖端翘曲。
67.参考图13和图14，本公开的出口导向静叶可相对于机舱112进行控制。首先参考图13，出口导向静叶1124可从第一位置1100a移动到第二位置1100b，并且移动到它们之间的任何位置。出口导向静叶1124可沿着方向a移动，使得出口导向静叶1124的掠角变化。出口导向静叶1124的旋转轴线r可在垂直于页面的方向上延伸。掠角可在负10度至正45度之间变化。第一位置1100a可为巡航位置，并且第二位置1100b可为起飞位置。掠角可改变出口导向静叶“站立”的程度或出口导向静叶1124相对于机舱112呈现的垂直程度。掠角可在飞行期间随时改变。例如，如果尾流撞击出口导向静叶1124，则出口导向静叶1124可被控制以使叶片掠动并造成尖端到旋转轴线的径向距离减小，使得由与上游风扇叶片相关联的尾流和尖端涡流产生的噪声减小或消除。
68.参考图14，出口导向静叶1224可从第一位置1200a移动到第二位置1200b，并且移动到它们之间的任何位置。出口导向静叶1224可沿着方向a移动，使得出口导向静叶1224的倾斜角或二面角设置变化。倾斜角可在负45度至正45度之间变化。出口导向静叶1224的旋转轴线r在图14中示出。出口导向静叶1224的倾斜角可被控制以减少声学噪声。
69.图15至图18图示了在无涵道单风扇发动机中出口导向静叶1324的倾斜角控制的视图。如图所示，出口导向静叶1324的倾斜角可在第一位置1300a和第二位置1300b之间变化。例如，在第一位置1300a中，发动机可处于起飞条件，并且在第二位置1300b中，发动机可处于巡航条件。出口导向静叶1324可移动，使得出口导向静叶1324的倾斜角变化。与在巡航时的倾斜角相比，在起飞时的倾斜角可减小。图16a示出了在巡航条件下处于第二位置1300b的出口导向静叶1324的前视图。在图16a中，出口导向静叶1324的倾斜角可为径向的，即，出口导向静叶1324从机舱112径向地向外延伸。这可导致出口导向静叶1324的最大径向
高度的状态，其允许全翼展消旋。在图16b中，出口导向静叶1324可变化，使得倾斜角改变或变化到第一位置1300a。在图16b中，出口导向静叶1324可在有效高度上主动地调整，以看起来在径向高度上或多或少地削减，这对于给定的飞行条件是合适的(在巡航时的有效高度较长，在起飞时的有效高度较小)。以这种方式，例如可在起飞时降低相互作用噪声，而在巡航时增加空气动力学效率。
70.参考图17和图18，致动装置1334可沿着机舱112的主体纵向地或轴向地(图17)和/或围绕机舱112的外径向表面周向地(图18)移动出口导向静叶1324。致动装置1334可允许如本文中所述的倾斜角的调整或变化。致动装置1334可为线性致动器、机械致动器或本文中所述的任何致动装置或它们的组合。
71.图19和图20图示了出口导向静叶1424的曲率和/或高度控制的视图。如图所示，出口导向静叶1424的曲率可在第一位置1400a和第二位置1400b之间变化。出口导向静叶1424的曲率中的变化可控制出口导向静叶1424的高度和因此出口导向静叶1424暴露于空气流的量。例如，在第一位置1400a中，发动机可处于起飞条件，并且在第二位置1400b中，发动机可处于巡航条件。出口导向静叶1424可移动，使得出口导向静叶1424的曲率变化。在起飞时的曲率可增加，使得与巡航相比，在起飞时的高度降低，诸如在第一位置1400a中所示。在巡航时的曲率可减小，使得与起飞相比，在巡航时的高度增加，诸如在第二位置1400b中所示。致动装置1434可造成出口导向静叶1424的曲率中的变化。致动装置1434可嵌入在出口导向静叶1424中。致动装置1434可为形状记忆合金、双金属材料条、压电纤维或它们的组合。因此，如先前所讨论的那样，出口导向静叶1424和因此致动装置1434的温度可变化，以改变出口导向静叶1424的曲率。致动装置1434可使出口导向静叶1424的小翼(proplet)1426弯折或弯曲。由于相互作用噪声，在起飞时可能存在较短的高度。
72.尽管单独描述，但本公开的任何致动装置可与相同发动机的相同出口导向静叶和/或不同出口导向静叶中的其它致动装置组合。例如，通过在合适的3d方向上适当地定向静叶的旋转轴线r，可控制本公开的出口导向静叶以同时改变桨距、掠角和倾斜角。此外，尽管相对于前缘描述了单独铰接的前缘特征，但可变边缘可为后缘、尖端边缘或前缘、后缘和尖端边缘的组合。附加地或备选地，可考虑其它致动装置，诸如例如但不限于机械致动装置、液压致动装置、电致动装置、包括机械止动器和/或锁的机械致动装置。也就是说，本公开的致动装置可为基于飞行器和/或发动机的特定操作状态可允许出口导向静叶的可移动部分(例如，可移动前缘)固定在特定位置中的任何装置。
73.因此，本公开的出口导向静叶提供了出口导向静叶的可变前缘。可变出口导向静叶可通过尖端扭曲、尖端翘曲、全翼展移动或分段翼展(split span)移动来实现。这些中的任一者或所有可通过使用形状记忆合金、双金属致动、电致动或实现本文中所述特征的有效移动的类似形式来实现。
74.控制出口导向静叶的定向的能力可降低在usf发动机中产生的噪声。例如，在usf发动机中产生的噪声部分是由于风扇-ogv相互作用噪声。ogv的轮廓需要相应地设计以解决噪声问题。然而，这种定向或设计在巡航条件和起飞条件和着陆条件之间不同。在巡航条件下，所关注的是发动机效率和座舱噪声。在起飞条件下，所关注的是社区噪声和推力。为了能够减轻在起飞条件和巡航条件两者期间产生的所有问题和噪声，本公开的出口导向静叶设置有致动装置，以调整出口导向静叶的定向和位置。
75.因此，本公开的出口导向静叶包括可变尖端和前缘部分，该可变尖端和前缘部分能够以针对给定条件选择的角度和/或翘曲或曲率偏转。本公开的出口导向静叶构造成被主动地调谐(例如，主动地调谐有效静叶翘曲/扭曲、桨距、倾斜角等)以实现从起飞到巡航和接近的整个飞行中最佳的气动声学。例如，改变ogv桨距可降低整体社区噪声功率。对ogv尖端前缘的主动重新翘曲(recambering)在相同的噪声源上操作，而不减损起飞推力，并且进一步提供消除复杂的ogv桨距控制机构的可能性(例如，如图2的下半部分所示)。ogv桨距控制机构的移除可节省空间以缩短发动机长度。然而，利用本公开，ogv桨距控制机构可被保持，并且可工作以定位叶片的全桨距，从而用于微调或精调ogv的位置。
76.因此，本公开的出口导向静叶允许降低噪声(与常规的usf发动机相比)，最小化风扇叶片和ogv的相互作用噪声，降低发动机的重量和成本，消除桨距控制机构，允许增强增压器的包装，缩短发动机长度，并且改善发动机操作和效率。此外，本公开的出口导向静叶实现了简化的组装和维护。尽管关于usf发动机进行了描述，但本公开的出口导向静叶和控制装置可用于其它发动机，诸如例如但不限于对转开式转子发动机。
77.本公开的另外的方面由以下条款的主题提供：
78.一种无涵道单风扇发动机可包括壳体，其具有：一个或多个风扇叶片，其联接到所述壳体并构造成周向地旋转；和一个或多个出口导向静叶，其联接到所述壳体，所述一个或多个出口导向静叶中的每个包括具有可变前缘的前缘部分。所述无涵道单风扇发动机可包括一个或多个致动装置，其联接到所述一个或多个出口导向静叶中的每个，所述一个或多个致动装置构造成控制所述相应的出口导向静叶的所述可变前缘。所述可变前缘能够控制，以改变所述相应的出口导向静叶的桨距、翘曲、倾斜角、曲率、高度或掠角。
79.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述壳体包括构造成围绕所述无涵道单风扇发动机的中心线旋转的桨毂盖和联接到所述桨毂盖的机舱，其中，所述一个或多个风扇叶片构造成与所述桨毂盖一起旋转。
80.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述一个或多个致动装置在所述一个或多个出口导向静叶内。
81.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述可变前缘和所述前缘部分能够相对于所述出口导向静叶的剩余主要部分围绕移动轴线移动。
82.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述可变前缘构造成沿着所述出口导向静叶的整个翼展延伸。
83.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述可变前缘构造成从所述出口导向静叶的翼展长度的10％延伸至70％。
84.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述前缘部分沿着所述出口导向静叶的翼弦长度的至少一部分、沿着所述出口导向静叶的翼展长度的至少一部分、或者沿着所述翼弦长度和所述翼展长度两者的至少一部分延伸。
85.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述前缘部分沿着所述出口导向静叶的整个翼弦长度和所述出口导向静叶的整个翼展长度延伸。
86.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述一个或多个致动装置实现：(i)所述出口导向静叶的所述前缘部分的扭转，(ii)所述出口导向静叶的所述前缘部分的小翼曲率控制，(iii)所述出口导向静叶的所述前缘部分的旋转或铰接，(iv)或它
们的组合。
87.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述可变前缘构造成在所述无涵道单风扇发动机的操作期间移动，并且其中，所述可变前缘的位置基于所述无涵道单风扇发动机的操作状态。
88.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述可变前缘是小翼，并且其中，所述一个或多个致动装置构造成控制所述小翼以改变所述出口导向静叶的曲率和高度。
89.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述一个或多个致动装置是机械致动装置、电致动装置、双金属致动装置、形状记忆合金、铰链、马达和扭矩管中的一个或多个。
90.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述一个或多个致动装置构造成改变所述可变前缘相对于所述出口导向静叶的位置。
91.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述一个或多个致动装置是形状记忆合金或双金属材料。
92.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述形状记忆合金或双金属材料嵌入到所述出口导向静叶的主体中。
93.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述出口导向静叶被主动地加热或冷却，以造成所述形状记忆合金或所述双金属材料引起所述桨距、所述翘曲、所述倾斜角或所述掠角改变。
94.根据前述条款中任一项所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述出口导向静叶被被动地加热或冷却，以造成所述形状记忆合金或所述双金属材料引起所述桨距、所述翘曲、所述倾斜角或所述掠角改变。
95.一种用于发动机的出口导向静叶可包括可调整主体，所述可调整主体具有构造成移动或变形的部分，其中，所述出口导向静叶的桨距、翘曲、倾斜角、曲率、高度、掠角或它们的组合经由所述可调整主体的所述部分的移动或所述可调整主体的所述部分的变形来控制。
96.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述可调整主体的所述部分变形以改变所述出口导向静叶的桨距、翘曲、倾斜角、曲率、高度、掠角或它们的组合。
97.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述可调整主体的所述部分相对于所述可调整主体的其余部分移动，以改变所述出口导向静叶的桨距、翘曲、倾斜角、曲率、高度、掠角或它们的组合。
98.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其还包括嵌入在所述可调整主体中的形状记忆合金，所述形状记忆合金构造成使所述可调整主体的所述部分变形。
99.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述部分是所述出口导向静叶的小翼，并且其中，所述小翼以调整所述出口导向静叶的径向高度的方式变形。
100.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述出口导向静叶的桨距、翘曲、倾斜角、曲率、高度或掠角中的两个或更多个同时被控制。
101.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述出口导向静叶被被动地加热或冷却，以使所述可调整主体的所述部分变形并造成所述桨距、所述翘曲、所述倾斜角
或所述掠角中的至少一个改变。
102.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其还包括所述出口导向静叶内的致动装置，所述致动装置构造成致动所述可调整主体的所述部分的移动或变形。
103.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述致动装置是机械致动装置、电致动装置、双金属致动装置、形状记忆合金、铰链、马达和扭矩管中的一个或多个。
104.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述致动装置包括形状记忆合金或双金属材料，并且其中，所述出口导向静叶被主动地或被动地加热或冷却，以使所述可调整主体的所述部分变形并造成所述桨距、所述翘曲、所述倾斜角或所述掠角中的至少一个改变。
105.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述可调整主体包括前缘和后缘，并且其中，所述部分包括所述前缘，使得所述前缘构造成围绕移动轴线相对于所述后缘移动。
106.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述前缘构造成沿着所述出口导向静叶的整个翼展延伸。
107.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其中，所述前缘构造成沿着所述出口导向静叶的翼展延伸部分距离。
108.根据前述条款中任一项所述的出口导向静叶，其还包括致动装置，其中，所述前缘构造成经由所述致动装置相对于所述后缘移动。
109.尽管前述描述针对优选实施例，但应当注意，其它变型和修改对于本领域技术人员来说将显而易见，并且可在不脱离本公开的精神或范围的情况下进行。此外，结合一个实施例描述的特征可结合其它实施例使用，即使上面没有明确说明。

技术特征：
1.一种无涵道单风扇发动机，其包括：(a)壳体，其具有：(i)一个或多个风扇叶片，其联接到所述壳体并构造成周向地旋转；和(ii)一个或多个出口导向静叶，其联接到所述壳体，所述一个或多个出口导向静叶中的每个包括具有可变前缘的前缘部分；以及(b)一个或多个致动装置，其联接到所述一个或多个出口导向静叶中的每个，所述一个或多个致动装置构造成控制所述相应的出口导向静叶的所述可变前缘，其中，所述可变前缘能够控制，以改变所述相应的出口导向静叶的桨距、翘曲、倾斜角、曲率、高度或掠角。2.根据权利要求1所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述壳体包括构造成围绕所述无涵道单风扇发动机的中心线旋转的桨毂盖和联接到所述桨毂盖的机舱，其中，所述一个或多个风扇叶片构造成与所述桨毂盖一起旋转。3.根据权利要求1所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述一个或多个致动装置嵌入在所述一个或多个出口导向静叶内。4.根据权利要求1所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述可变前缘和所述前缘部分能够相对于所述出口导向静叶的剩余主要部分围绕移动轴线移动。5.根据权利要求1所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述前缘部分沿着所述出口导向静叶的翼弦长度的至少一部分、沿着所述出口导向静叶的翼展长度的至少一部分、或者沿着所述翼弦长度和所述翼展长度两者的至少一部分延伸。6.根据权利要求1所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述一个或多个致动装置实现：(i)所述出口导向静叶的所述前缘部分的扭转，(ii)所述出口导向静叶的所述前缘部分的小翼曲率控制，(iii)所述出口导向静叶的所述前缘部分的旋转或铰接，(iv)或它们的组合。7.根据权利要求1所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述可变前缘构造成在所述无涵道单风扇发动机的操作期间移动，并且其中，所述可变前缘的位置基于所述无涵道单风扇发动机的操作状态。8.根据权利要求1所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述可变前缘是小翼，并且其中，所述一个或多个致动装置构造成控制所述小翼以改变所述出口导向静叶的曲率和高度。9.根据权利要求1所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述一个或多个致动装置是机械致动装置、电致动装置、双金属致动装置、形状记忆合金、铰链、马达和扭矩管中的一个或多个。10.根据权利要求1所述的无涵道单风扇发动机，其中，所述一个或多个致动装置是形状记忆合金或双金属材料，并且其中，所述形状记忆合金或双金属材料嵌入到所述出口导向静叶的主体中。

技术总结
一种无涵道单风扇发动机包括壳体，该壳体具有联接到壳体并构造成周向地旋转的一个或多个风扇叶片。发动机具有联接到壳体的一个或多个出口导向静叶。所述一个或多个导向静叶中的每个具有前缘部分，该前缘部分具有可变前缘。发动机具有联接到一个或多个出口导向静叶中的每个的一个或多个致动装置。所述一个或多个致动装置构造成控制相应的出口导向静叶的可变前缘。可变前缘能够控制，以改变相应的出口导向静叶的桨距、翘曲、倾斜角或掠角。倾斜角或掠角。倾斜角或掠角。


技术研发人员：乔达里 B
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2023.01.06
技术公布日：2023/7/13