BRPI0617040A2 - turbomotor com fluxo duplo para aeronave - Google Patents

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Abstract

TURBOMOTOR COM FLUXO DUPLO PARA AERONAVE. A invençâo se refere a um turbomotor de fluxo duplo provido com um pré-refrigerador. Segundo a invençào, para evacuar o fluxo de ar frio (24) aquecido, é previsto pelo menos um conduto de evacuação (25) arranjado na câmara (12) e que conecta o pré-refrigerador (18) a pelo menos um orifício de evacuação (26) provido na carenagem interna (10), na saída do bocal (3) e pelo menos aproximadamente em frente da asa (16)

Description

"TURBOMOTOR COM FLUXO DUPLO PARA AERONAVE"
Campo da invenção
A invenção se refere a um turbomotor de fluxo duplo provido com um pré-refrigerador.
É conhecido que a bordo de uma aeronave, é necessário ter disponível ar quente a fim de poder realizar certas funções, tais como o condicionamento do ar da cabina de pilotagem e da cabina de passageiros ou o desgelo de certos órgãos da aeronave.
Conhece-se também que esse ar quente vem dos turboreatores da aeronave e deve sofrer um resfriamento importante antes de ser utilizado. Para isso, é previsto um trocador de calor, chamado geralmente de pré-ref rigerador ("precooler" em inglês aeronáutico), no qual o ar quente retirado do gerador central do turboreator é resfriado pelo ar frio do canal do ventilador. Sem dúvida, durante esse processo de troca de calor, não é resfriado pelo ar frio do canal do ventilador somente o ar quente retirado do gerador central, ocorre também que esse ar frio é aquecido pelo mencionado ar quente.· Faz-se necessário então, evacuar para o exterior esse ar frio reaquecido.
Geralmente, esse ar frio reaquecido é repelido ao exterior no nível da saída superior do mastro desuspensão do motor, diante da borda de ataque da asa, oque origina a formação de turbulências e de perturbações aerodinâmicas aumentando o arraste da aeronave. · Para evitar esse inconveniente, o documento americano US-A-5 729 969 propõe repelir o mencionado ar frioreaquecido para o interior da câmara na secção anular formada entre o gerador central de fluxo quente e a carenagem interna do canal do ventilador, câmara que é então munida de pelo menos um orifício de ejeção na direção do mencionado fluxo frio. Entretanto, uma disposição como esta tem o risco de perturbar a regulação térmica do gerador de fluxo quente e, portanto, de acelerar o desgaste do turbomotor.A presente invenção tem por objetivo remediar os inconvenientes da técnica anterior.
Para esse fim, segundo a invenção, o turbomotor de fluxo duplo para aeronaves, comportando:
- uma nacela oca no eixo longitudinal provida, na frente, de uma entrada de ar e, atrás, de um bocal;
- um gerador de fluxo quente central, disposto axialmente na mencionada nacela;
- um ventilador disposto na mencionada nacela, na frente do mencionado gerador central, e adaptado para gerar ofluxo frio para o mencionado turbomotor;
- uma carenagem externa que é suportada internamente pela mencionada nacela e uma carenagem interna que circunda o mencionado gerador central, as mencionadas carenagens externa e interna formam entre elas um canal de vento para o mencionado fluxo frio na secção anular, a mencionada carenagem interna delimita com o mencionado gerador central uma câmara na secção anular que circunda o mencionado gerador central; e
- um pré-refrigerador que recebe uma corrente de ar quente retirado do mencionado gerador central e uma corrente de ar frio retirado do mencionado fluxo frio fim de gerar uma corrente de ar quente resfriado destinada a realizar funções a bordo da aeronave, tais como condicionamento do ar ou descongelamento, o mencionado pré-refrigerador gera concomitantemente uma corrente de ar frio reaquecido, é notável pelo fato de que, para a evacuação da mencionada corrente de ar frio reaquecido, ele comporta pelo menos um conduto de evacuação arranjado na mencionada câmara e que conecta o mencionado pré-refrigerador a pelo menos um orifício de evacuação localizado na mencionada carenagem interna, na saída do mencionado bocal da nacela, direcionado para cima pelo menos aproximadamente na direção da mencionada asa.
Assim, graças à presente invenção, o mencionado ar frio reaquecido é relançado no mencionado fluxo frio na saídado mencionado turbomotor - portanto, sem formação de turbulências e de perturbações aerodinâmicas, nem perturbação do mencionado fluxo frio no interior do canal de ventilador - estando isolado da atmosfera reinante na mencionada câmara pelo mencionado conduto de evacuação -portanto, sem perturbação da regulagem térmica do mencionado gerador central de fluxo quente. Além disso, notar-se-á que o mencionado orifício de evacuação se encontra desta forma na região superior do turbomotor, intencionalmente livre de todo equipamento para evitar a propagação de um fogo eventual no turbomotor com ajuda da aeronave, através do mastro de suspensão. É, portanto, vantajoso alojar pelo menos em parte o conduto de evacuação na parte superior da mencionada câmara. Notar-se-á ademais que, a disposição do mencionado conduto de evacuação de ar frio reaquecido na região superior do mencionado turbomotor não é um fator agravante em caso de fogo do turbomotor. De qualquer modo, esse conduto de evacuação pode ser fabricado vantajosamente de um material refratáriò resistente a temperaturas elevadas, por exemplo, úfn material cerâmico.
Usualmente, o mencionado pré-refrigerador pode ser arranjado igualmente na parte superior do mencionado turbomotor. Contudo, graças ao mencionado conduto de evacuação, ele pode ser arranjado em numerosas localizações diferentes do mesmo.
Por exemplo, de modo conhecido, o mencionado pré-ref rigerador pode ser arranjado no canal de ventilador. Ele pode ser banhado então pelo fluxo frio do ventilador e aumentar a ação direta do mesmo. Variando, pode-sé prever um tubo cauda conduzindo, ao mencionado pré-refrigerador, uma parte do mencionado fluxo frio. Essa variante é particularmente interessante uma vez que ela permite arranjar uma comporta de regulagem entre o mencionado tubo cauda e o mencionado pré-refrigerador, de forma que a temperatura da corrente de ar quenteresfriado possa ser regulada - pelo menos em parte - pela regulagem da admissão de ar frio no pré-refrigerador. Em um outro modo de concretização, o mencionado pré-ref rigerador pode ser arranjado na mencionada câmara circundando o gerador central. Nesse caso, para levar a corrente de ar frio ao mencionado pré-refrigerador, se prevê pelo menos um conduto de extração arranjado pelo menos em parte na mencionada câmara e conectando o mencionado pré-refrigerador a pelo menos um orifício de extração, realizado na mencionada carenagem interna. É vantajoso então que, o mencionado orifício de extração seja munido de um tubo cauda de extração de ar frio no mencionado fluxo frio.
Um modo tal de concretização apresenta a vantagem de que uma comporta de regulagem pode ser montada no mencionado conduto de extração, para permitir - pelo menos em parte-a regulagem da temperatura da corrente de ar frio reaquecido por meio da admissão de ar frio no mencionado pré-refrigerador.
Descrição das figuras
As figuras do desenho anexadas farão com que seja bem compreendido como a invenção pode ser realizada. Nessas Figuras, as referências idênticas designam elementos semelhantes.
A Figura 1 ilustra em corte axial esquemático, um primeiro modo de concretização do turbomotor com fluxo duplo conforme a presente invenção;
A Figura 2 mostra esquematicamente em perspectiva, um exemplo de realização de pré-refrigerador para ò turbomotor da Figura 1;
As Figuras 3 e 4 ilustram em vistas semelhantes à Figura 1, duas variantes de concretização do turbomotor conforme a presente invenção; e
A Figura 5 mostra esquematicamente em perspectiva um 35 exemplo de concretização do pré-refrigerador para os turbomotores das Figuras 3 e 4. Descrição da invençãoO turbomotor com fluxo duplo, mostrado por cada uma das Figuras 1, 3 e 4, comporta uma nacela oca 1 de eixo longitudinal L-L provida, na frente, de uma entrada de ar 2 e, na parte de atrás, de um bocal de saída 3. A mencionada nacela oca 1 carrega interiormente uma carenagem 4, de preferência revestida pelo menos em parte de revestimentos de atenuação acústica 5, destinados a atenuar os ruídos internos do mencionado turbomotor. No interior da nacela oca 1 estão arranjados: - um gerador de fluxo quente central 6, que compreende de modo conhecido os compressores de baixa e alta pressão, uma câmara de combustão e as turbinas a baixa e alta pressão, e que gera o fluxo quente axial 7 do mencionado turbomotor;
- um ventilador 8 arranjado na frente do mencionado gerador central 6 e que gera o fluxo frio 9 anular do mencionado turbomotor; e
Uma carenagem interna 10 que circunda o mencionado gerador central 6 mediando com o cárter 11 do mesmo uma 20 câmara 12 em secção anular circundando o mencionado gerador.
A carenagem interna 10 e a carenagem 4, que é externa, formam entre elas um canal de ventilação 13 em secção anular circundando o gerador central 6 e através do qual 25 se escorre o fluxo frio 9.
Entre a carenagem interna 10 e o gerador central 6 são formados, na frente, uma fenda anular de admissão de air 14 e, na parte de trás, uma fenda anular de evacuação de ar 15. Assim, a câmara 12 pode ser percorrida por uma corrente de ar frio f, retirada do fluxo frio 9 no nível da fenda dianteira 14 e expelido no fluxo quente 7 no nível da fenda traseira 15, essa corrente de ar · frio ' f permite regular a temperatura no gerador central 6. Por outro lado, usualmente, a nacela 1 é suportada por 35 uma asa 16 da aeronave (representada parcialmente) pelo intermédio de um mastro de suspensão 17.
No modo de concretização da invenção ilustrado na Figura1, prevê-se um pré-refrigerador 18, arranjado na parte superior 13S do canal de ventilação 13. Esse' prè-refrigerador 18 é alimentado de ar quente 19, a partir do gerador central 6, pelo intermédio de um conduto 20 no qual é previsto uma comporta de regulagem de ar quente 21.0 ar quente resfriado 22 gerado pelo pré-refrigerador 18 é direcionado aos equipamentos que o utilizam (não representados) através de um conduto 23 que passa no mastro de suspensão 17 e que pode ser provido de uma comporta de regulagem 2 3V. O ar frio reaquecido 24 gerado pelo pré-refrigerador 18 é enviado ao fluxo de ar frio 9, na saída do bocal de saída 3, através de um conduto de evacuação 25, arranjado na câmara em secção anular 12 e conectando o pré-refrigerador 18 a um orifício de evacuação 26 realizado na carenagem interna 10, detrás do mencionado bocal de saída 3, e direcionado para cima pelo menos aproximadamente na direção da asa 16 e do mastro 17, ou seja para a parte superior da mencionada carenagem interna 10.
0 conduto 25 é realizado em um material refratárioresistente às temperaturas elevadas, por exemplo, ém cerâmica, e ele é de preferência, todo inteiro arranjado na parte superior 12S da câmara 12.
0 pré-refrigerador 18 pode ter a estrutura conhecida representada na Figura 2. No exemplo de concretização desta Figura 2, o pré-refrigerador 18 comporta um conjunto 27 de tubos de intercâmbio que são alimentados em comum de ar quente 19 através do conduto 20 e que são resfriados pelo fluxo frio 9, atravessando o mencionadoconjunto 27. Os mencionados tubos de intercâmbio sãòconectados em comum ao conduto 23, no qual circula a corrente de ar quente resfriado 22.
0 conjunto de tubos de intercâmbio 27 possui, por exemplo, a forma de um tubo cauda e é obturado, na parte de trás, por uma divisória 28, de modo a formar uma cavidade 29 na qual penetra a parte do fluxo frio 9 havendo atravessado o mencionado conjunto 27 e reaquecidopelos tubos de intercâmbio deste último para formar a corrente de ar frio reaquecido 24. O conduto 25 de evacuação da corrente 24 se comunica com a cavidade 29 por uma abertura 30 desta última, de modo que ele pode conduzir a mencionada corrente 24 até o orifício 26, através da parte superior 12S da câmara 12. No modo de concretização da invenção ilustrado na Figura 3, reencontram-se todos os elementos portando as referências 1 até 12, 12S, 13S, 13 até 17, 19 até 26 e 23V e descritos antes em relação à Figura 1. Entretanto, em relação ao modo de concretização desta última Figura, o pré-refrigerador 18 foi substituído por um pré-refrigerador 31, do qual é ilustrado na Figura 5 um exemplo de concretização. Ademais, do lado do ventilador 8, foi provido um tubo cauda 32 apto para retirar uma parte do fluxo frio 9 e o conduzir ao pré-refrigerador 31 pelo intermédio de um conduto 33 provido de uma comporta de regulagem 34.
No exemplo da Figura 5, o pré-refrigerador 31 comporta um conjunto de tubos de intercâmbio 35 que são alimentadosem comum de ar quente 19 pelo conduto e que são resfriados pela parte do fluxo frio 9 captada pelo tubo cauda 32 e conduzida pelo conduto 33 . Os mencionados tubos de intercâmbio do conjunto 3 5 são conectados em comum ao conduto 23, no qual circula a corrente de ar quente resfriado 22.
O conjunto de tubos de intercâmbio 35 forma uma barreira de um recinto 36 no interior do qual penetra a mencionada parte do fluxo frio 9, retirada pelo tubo cauda 32, havendo atravessado o mencionado conjunto 35 e formando a mencionada corrente de ar frio reaquecido 24. O mencionado conduto 25 de evacuação da corrente 24 se comunica com o recinto 36 por uma abertura 37 deste último, de modo que ele pode conduzir a mencionada corrente 24 até o orifício 26 através da parte superior 12S da câmara 12.
No modo de concretização da invenção ilustrado pelaFigura 4, reencontram-se todos os elementos portando as referências 1 até 12, 12S, 13S, 13 até 17, 19, 20 e 22 até 26 e descritos antes em relação à Figura 1. Nesse modo de concretização, as comportas 21 e 2 3V tem sido suprimidas, se bem que elas poderiam estar presentes. Ademais, em relação ao modo de concretização dessa Figura 1, o pré-refrigerador 18 alojado na parte superior 13S do canal de ventilação 13 foi substituído por um pré-ref rigerador 38 alojado na parte superior 12S da câmara 12. Esse pré-ref rigerador pode ser de tipo semelhante ao pré-refrigerador 31 da Figura 5.
Um conduto de extração 3 9 arranjado na parte superior 12S da câmara 12 conecta o pré-refrigerador 38 a um orifício de extração 40 realizado na parte da frente da carenagem 15 interna 10. O mencionado orifício de extração 40 é provido de um tubo cauda 41. Assim, uma parte do fluxo frio 9, captado pelo orifício 40 e o tubo cauda 41, é conduzido ao pré-refrigerador para resfriar a corrente de ar quente 19 e gerar a correte de ar quente resfriado 22 e a corrente de ar frio reaquecido 24. Esta última é evacuada do pré-refrigerador 38 pelo conduto 25 que a conduz ao orifício 26.
Uma comporta de regulagem 4 2 é montada no conduto de extração 3 9 para controlar a admissão de ar frio e, portanto, a temperatura da corrente de ar quente resfriado 22.

Claims (10)

1. Turbomotor com fluxo duplo para aeronave, o mencionado turbomotor estando suspenso em uma asa (16) desta última pelo intermédio de um mastro de suspensão (17) , e comporta:- uma nacela oca (1) no eixo longitudinal (L-L) provida, na frente, de uma entrada de ar (2) e, na parte de trás, de um bocal (3);um gerador central (6) de fluxo quente, disposto axialmente na mencionada nacela (1);- um ventilador (8) disposto na mencionada nacela (1), na frente do mencionado gerador central (6) , e apto para gerar o fluxo frio (9) para o mencionado turbomotor;- uma carenagem externa (4) que é suportada interiormente pela mencionada nacela (1) e uma carenagem interna (10)que circunda o mencionado gerador central (6) , as mencionadas carenagens externa e interna formam entre elas um canal de ventilação (13) em secção anular para o mencionado fluxo frio (9) , a mencionada carenagem interna (10) delimitando com o mencionado gerador central (6) uma câmara em secção anular (12) que circunda o mencionado gerador central (6); eum pré-refrigerador (18, 31, 38) que recebe uma corrente de ar quente (19) retirado do mencionado gerador central (6) e uma corrente de ar frio retirado do mencionado fluxo frio (9) fim de gerar uma corrente de ar quente resfriado (22) destinada a realizar funções a bordo da aeronave, tais como condicionamento do ar ou descongelamento, o mencionado pré-refrigerador gerando 3concomitantemente uma corrente de ar frio reaquecido (24),caracterizado pelo fato de que, para a evacuação da mencionada corrente de ar frio reaquecido (24); ele comporta pelo menos um conduto de evacuação (25) arranjado na mencionada câmara (12) e conectando o mencionado pré-ref rigerador (18, 31, 38) a pelo menos um orifício de evacuação (26) localizado na mencionadacarenagem interna (10), na saída do mencionado bocal (3) da nacela (1) , e olhando para cima pelo menos aproximadamente na direção da mencionada asa (16) .
2. Turbomotor, de acordo com a reivindicação 1, 5 caracterizado pelo fato do mencionado conduto deevacuação (2 5) ser, pelo menos em grande parte, arranjado na parte superior (12S) da mencionada câmara (12).
3. Turbomotor de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato do mencionado conduto deevacuação (25) ser realizado em um material refratário resistente às temperaturas elevadas.
4. Turbomotor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato do mencionado pré-refrigerador (18, 31) estar arranjado no mencionado canal de ventilação (13).
5. Turbomotor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato do mencionado pré-refrigerador (18) ser submetido à ação direta do mencionado fluxo frio (9) e de uma comporta de regulagem (21) ser prevista no conduto (20) direcionando a mencionada corrente d ár quente (19) ao mencionado pré-refrigerador (18) .
6. Turbomotor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de um tubo cauda (32) ser previsto para conduzir uma parte do mencionado fluxo frio (9) ao mencionado pré-refrigerador (31) e de uma comporta de regulagem (34) ser prevista entre o mencionado tubo cauda (32) e o mencionado pré-refrigerador (31).
7. Turbomotor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato do pré-refrigerador (38) ser arranjado na mencionada câmara (12) circundando o mencionado gerador central (6) .
8. Turbomotor, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que, pára condução da mencionada corrente de ar frio ao mencionado pré-refrigerador (38), é previsto pelo menos um conduto de extração (3 9) arranjado, pelo menos em parte, na mencionada câmara (12) e conectando o mencionado pré-refrigerador (38) a pelo menos um orifício de extração (40) realizado na mencionada carenagem interna (10).
9. Turbomotor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do orifício de extração (40)estar provido de um tubo cauda (41).
10. Turbomotor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de uma comporta de regulagem (42) ser prevista no mencionado conduto de extração (3 9) .
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