BRPI0706872A2 - motor a jato de fluxo duplo para aeronave - Google Patents
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Abstract
MOTOR A JATO DE FLUXO DUPLO PAPA AERONAVE De acordo com a invenção, o pré-resfriador (30) apresentauma forma de seção anelar em volta do eixo L-L da nacela, e é disposto no interior da parte traseira (lOR) da carenagem interna (10) em contato com o fluxo frio (9) que sai do canal de compressor (13)
Description
"MOTOR A JATO DE FLUXO DUPLO PARA AERONAVE".
A presente invenção refere-se a um motor a jato de fluxoduplo provido de um pré-resfriador.
Sabe-se que, a bordo de uma aeronave, é necessário ter arquente à disposição a fim de poder realizar certasfunções, tais como o condicionamento de ar da cabine depilotagem e da cabine de passageiros ou a remoção do geloformado sobre certos componentes da aeronave.
Sabe-se, além disso, que este ar quente é proveniente dosmotores a jato da aeronave e que deve passar por umresfriamento importante antes de sua utilização. Paratal, prevê-se um trocador de calor, geralmente chamadopré-resfriador (precooler em inglês), no qual o ar quentesangrado do rotor do turbo reator é resfriado pelo arfrio sangrado do canal de compressor, ou seja, do fluxofrio do motor a jato, o que prejudica o bom funcionamentodeste último. Além disso, o dito pré-resfriador égeralmente alojado dentro do dito canal de compressor, oque acrescenta perturbações aerodinâmicas às perturbaçõesocasionadas pela sangria do fluxo frio.
Por outro lado, o ar frio sangrado do fluxo frio do motora jato e que serve para resfriar o ar quente sangrado dorotor gera uma corrente de ar frio aquecido, que deve serexpelido para o exterior do motor a jato, o que aumenta oarrasto da aeronave.
A presente invenção tem por objetivo remediar estesinconvenientes da técnica anterior.
Para tal, de acordo com a invenção, o motor a jato defluxo duplo para aeronave compreendendo:
- uma nacela oca com eixo longitudinal provida, à frente,de uma entrada de ar e, atrás, de uma saída de ar;
- um rotor gerador de fluxo quente, disposto axialmentedentro da dita nacela;
um compressor disposto axialmente dentro da ditanacela, à frente do dito rotor, e capaz de gerar o fluxofrio para o dito motor a jato;
- uma carenagem externa contida no interior da ditanacela e uma carenagem interna circundando o dito rotor,delimitando as ditas carenagens externa e interna entreelas um canal de compressor de seção anelar para o ditofluxo frio; e
- um pré-resfriador compreendendo uma entrada para umacorrente de ar quente sangrada do dito rotor e uma saídapara uma corrente de ar quente resfriado por meio do ditofluxo frio,
é notável pelo fato de o dito pré-resfriador ser dispostono interior de pelo menos uma porção da dita partetraseira da carenagem interna, em torno do dito eixolongitudinal, e em contato térmico com a dita partetraseira da carenagem interna, de maneira a ser resfriadopelo fluxo frio que sopra pela dita parte traseira dacarenagem interna.
Assim, graças à presente invenção, evitam-se asperturbações aerodinâmicas dentro do canal de compressorocasionadas pelo dito pré-resf riador, uma vez que esteúltimo está agora alojado dentro da parte traseira dadita carenagem interna. Além disso, evitam-se osinconvenientes ocasionados pelo sangramento do fluxo frioe pela expulsão de ar frio aquecido, uma vez que o ditopré-resfriador pode usar diretamente, sem sangria nemexpulsão, o fluxo frio que sai do canal de compressor eque sopra pela dita parte traseira da carenagem interna.
Resolvem-se assim os problemas da técnica anterior.
De preferência, a fim de se obter uma superfície de trocatérmica satisfatória entre o ar quente que circula dentrodo dito pré-resfriador e o fluxo frio que sopra por esteúltimo, determina-se que o dito pré-resfriador apresentauma forma de seção anelar e se estende sobre toda aperiferia interna da dita parte traseira da carenageminterna.
Sabe-se que, em alguns motores a jato, a dita carenageminterna e o dito rotor delimitam entre eles uma câmaraintermediária de seção anelar cercando o dito rotor,sendo a dita câmara intermediária utilizada para acirculação de uma corrente de ar frio capaz de regular atemperatura do dito rotor. Neste caso, a aplicação dapresente invenção é particularmente vantajosa, sendo opré-resfriador disposto do lado da dita câmaraintermediária.
Em uma forma de realização preferida da presenteinvenção, a dita carenagem interna, pelo menos em suaparte traseira, possui uma parede dupla, ou seja, elacompreende uma parede interna e uma parede externaseparadas uma da outra por um espaço em forma de lâminaanelar, e o dito pré-resfriador é disposto dentro do ditoespaço.
Para tal, o dito pré-resfriador pode compreender:
um duto de distribuição, ligado à dita entrada dacorrente de ar quente e capaz de distribuir o dito arquente sobre pelo menos aproximadamente a totalidade docomprimento (paralelamente ao eixo longitudinal danacela) do dito espaço anelar; e
- um duto de coleta, ligado à dita saída da corrente dear quente resfriado e capaz de coletar o dito ar quenteresfriado sobre pelo menos aproximadamente a totalidadedo comprimento do dito espaço anelar.
De preferência, entre o dito duto de distribuição e odito duto de coleta (que são dispostos na periferiainterna da parte traseira da carenagem interna de maneiraótima para o resfriamento do ar quente) , o dito pré-resfriador compreende uma pluralidade de canais curvospara guiar o ar quente, sendo os ditos canaistransversais ao eixo longitudinal da nacela edistribuídos sobre o comprimento do dito espaço anelar.
Tais canais podem ser vantajosamente formados por umaarmação de reforço da carenagem interna, solidária dasditas paredes interna e externa desta última.
Vantajosamente, a fim de permitir uma regulagem mais finae mais fácil da temperatura do ar quente resfriado,prevê-se um conduto, de preferência provido de umaválvula comandável, montada em paralelo sobre o dito pré-resfriador e interligando sua entrada de ar quente e suasaída de ar quente resfriado.
As figuras dos desenhos anexos mostrarão bem como ainvenção pode ser realizada. Nestas figuras, referênciasidênticas designam elementos semelhantes.
A figura 1 ilustra, em corte axial esquemático, um motora jato de fluxo duplo conhecido;
As figuras 2 e 3 ilustram, em vistas semelhantes à dafigura 1, duas variantes de realização do motor a jato deacordo com a presente invenção;
A figura 4 ilustra, em meio-corte longitudinalesquemático, a carenagem interna que circunda o fluxoquente dos motores das figuras 2 e 3;
As figuras 5 e 6 ilustram, em escala ampliada, aestrutura da carenagem da figura 4;
A figura 7 é uma vista externa em perspectiva da traseirada dita carenagem interna;
A figura 8 é uma vista externa da dianteira da ditacarenagem interna; e
As figuras 9 e 10 são cortes transversais parciais,respectivamente segundo as linhas IX-IX e X-X da figura 7.
O motor a jato de fluxo duplo, mostrado pelas figuras 1,2 e 3, compreende uma nacela oca 1 com eixo longitudinalL-L provida, na dianteira, de uma entrada de ar 2 e, natraseira, de uma saída de ar 3. A dita nacela oca 1compreende em seu interior uma carenagem 4, depreferência revestida pelo menos em parte derevestimentos de atenuação acústica 5, destinados aatenuar os ruídos internos do dito motor a jato.
No interior da nacela oca 1, são dispostos:
um rotor 6 gerador de fluxo quente central,compreendendo de maneira conhecida compressores de baixae alta pressão, uma câmara de combustão e turbinas debaixa e alta pressão, e gerando o fluxo quente axial 7 dodito motor a jato;
- um compressor 8 disposto axialmente à frente do ditorotor 6 e gerando o fluxo frio 9 anelar do dito motor ajato; e
- uma carenagem interna 10 que cerca o dito rotor 6 e queforma com o cárter de proteção 11 do mesmo uma câmaraintermediária 12 de seção anelar cercando o dito rotor,constituindo a parte traseira IOR da dita carenagem aparede externa da tubeira 16 do dito fluxo quente 7.A carenagem interna 10 e a carenagem 4, que lhe éexterna, formam entre si um canal de compressor 13 deseção anelar cercando o rotor 6, através do qual escoa ofluxo frio 9.
Entre a carenagem interna 10 e o rotor 6 são formadas, nadianteira, uma fenda anelar de admissão de ar 14 e, natraseira, uma fenda anelar de expulsão de ar 15. Assim, acâmara intermediária 12 pode ser percorrida por umacorrente de ar frio f, sangrado do fluxo fio 9 na alturada fenda dianteira 14, e expelido na fronteira entre odito fluxo quente 7 e o dito fluxo frio 9, na altura dafenda traseira 15, permitindo tal corrente de ar frio fregular a temperatura do rotor 6.
Por outro lado, de maneira usual, a nacela 1 é suportadapor uma asa 17 da aeronave (parcialmente representada)pelo intermediário de um mastro de suspensão 18.No motor a jato conhecido, ilustrado na figura 1, prevê-se um pré-resfriador 19, disposto na parte superior docanal de compressor 13 dentro do fluxo frio 9. Tal pré-resfriador 19 é alimentado por uma corrente de ar quente20, a partir do rotor 6, pelo intermediário de um conduto21 sobre o qual é prevista uma válvula de regulagem de arquente 22. 0 ar quente resfriado 23 produzido pelo pré-resfriador 19 é direcionado para os equipamentos que outilizam (não representados) através de um conduto quepassa dentro do mastro de suspensão 18 e que pode serprovida de uma válvula de regulagem 25.
Assim, em tal disposição conhecida, uma parte do fluxofrio é sangrada pelo pré-resfriador 19 para resfriar acorrente de ar quente 2 0 e produzir a corrente de arquente resfriado 23 e disso também resulta a formação,pelo dito pré-resf riador, de uma corrente de ar frioaquecido (não representada) correspondendo à dita partedo fluxo frio sangrada. Tal corrente de ar frio aquecidoé expelida para o exterior, de qualquer maneira conhecidanão representada na figura 1, e é geralmente a causa deum aumento de arrasto.
Compreende-se facilmente, portanto, que a presença dopré-resfriador 19 no canal de compressor 13, osangramento de uma parte do fluxo frio 9 e a expulsão dear frio aquecido sejam prejudiciais ao desempenho domotor conhecido ilustrado na figura 1.
Na nacela 1.1, de acordo com a presente invenção erepresentada na figura 2, estão presentes todos oselementos 2 a 18 e 20 a 25 descritos em relação à figura1. Nesta nacela 1.1, o pré-resfriador 19 foi eliminado esubstituído pelo pré-resfriador 30, compreendendo umaentrada 31, ligada ao conduto 21 de entrada da correntede ar quente 20, e uma saída 32, ligada ao conduto 24 queleva o ar quente resfriado 23.
O pré-refriador 30 apresenta uma forma de seção anelar eé disposto no interior da dita parte traseira 10R dacarenagem interna 10, do lado da câmara intermediária 12,e se estende sobre toda a periferia interna da dita partetraseira. Ele é co-axial ao eixo L-L e está em contatotérmico com a dita parte traseira 10R. Uma vez que estaúltima está em contato com o fluxo frio 9 que sai docanal de compressor 13, o dito pré-resf riador 3 0 é, eletambém, resfriado pelo fluxo frio 9, sem para isso ter desangrar parte deste fluxo frio nem ter de expelir arquente resfriado.
Na figura 3, que mostra todos os elementos da figura 2,idealizou-se, além disso, dentro da nacela 1.2 de acordocom a invenção, um conduto de derivação 33, montado emparalelo sobre o pré-resfriador 30 ligando a entrada 31 ea saída 32 e dotada de uma válvula 34. Assim,eventualmente, pode-se fazer passar ar quente diretamenteda entrada 31 para a saída 32 curto-circuitando o pré-resfriador 30.
O exemplo de realização do pré-refriador 30, ilustradonas figuras 4 a 10, é estruturalmente incorporado à ditaparte traseira IOR da carenagem interna 10.
Como se pode ver nas figuras 4 a 6, a dita parte traseira10R compreende uma parede interna 35 e uma parede externa36, paralelas e afastadas uma da outra por um espaço 3 7em forma de lâmina anelar. Dentro deste espaço, estádisposta uma armação 38 (figura 5) ou 39 (figura 6) ,solidária das ditas paredes interna e externa 35 e 36 edelimitando canais curvos 40 subdividindo o espaço 37. Oscanais 40 são transversais ao eixo L-L da nacela e sãodistribuídos ao longo da dita parte traseira 10R.
Por outro lado, o dito pré-resfriador 30 compreende(figura 7):
- um duto de distribuição 41, ligado à entrada de arquente 31 e capaz de distribuir o dito ar quente (setas42) no interior do dito espaço 37 (e, portanto, noscanais 40) ao longo da dita parte traseira 10R etransversalmente à mesma; e
- um duto de coleta 43, ligado à saída de ar quenteresfriado 32 e capaz de coletar o dito ar (setas 44) queatravessa o dito espaço 37 pelos canais 40, ao longo dadita parte traseira 10R.
Como ilustrado nas figuras 7 a 10, a seção dos dutos 41 e43 diminui da dianteira para a traseira, enquanto ocorreo contrário com os orifícios de distribuição 45 e osorifícios de coleta 4 6 que os dutos 41 e 43 compreendemrespectivamente.
Claims (9)
1. Motor a jato de fluxo duplo para aeronave,compreendendo:- uma nacela oca (1) de eixo longitudinal (L-L) providade, na dianteira, uma entrada de ar (2) e, na traseira,uma saída de ar (3);um rotor (6) gerador de fluxo quente, dispostoaxialmente dentro da dita nacela (1);- um compressor (8) disposto axialmente dentro da ditanacela (1) , à frente do dito rotor (6) , e capaz de geraro fluxo frio (9) para o dito motor a jato;- uma carenagem externa (4) contida no interior da ditanacela (1) e uma carenagem interna (10) circundando odito rotor (6), delimitando as ditas carenagens externa einterna entre elas um canal de compressor (13) de seçãoanelar para o dito fluxo frio (9) ;- um pré-resfriador compreendendo uma entrada para umacorrente de ar quente (2 0) sangrada do dito rotor (6) euma saída para uma corrente de ar quente resfriado pormeio do dito fluxo frio (9),caracterizado pelo fato de o dito pré-resfriador (30) serdisposto no interior de pelo menos uma porção da ditaparte traseira (10R) da carenagem interna (10) , em tornodo dito eixo longitudinal (L-L), e em contato térmico coma dita parte traseira (10R) da carenagem interna (10), demaneira a ser resfriado pelo fluxo frio (9) que soprapela dita parte traseira (10R) da carenagem interna(10).
2. Motor a jato, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o dito pré-resf riador (30)apresentar uma forma de seção anelar e se estender sobretoda a periferia da dita parte traseira (10R) dacarenagem interna (10) .
3. Motor a jato, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 ou 2, no qual a dita carenagem interna(10) delimita com o dito rotor (6) uma câmaraintermediária (12) de seção anelar circundando o ditorotor, caracterizado pelo fato de o dito pré-resfriador(30) encontrar-se do lado da dita câmara intermediária(12).
4. Motor a jato, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de, pelomenos em sua parte traseira (IOR), a dita carenageminterna (10) compreender uma parede externa (35) e umaparede interna (36) , paralelas, separadas uma da outrapor um espaço (37) em forma de lâmina anelar e pelo fatode o dito pré-resf riador (30) ser instalado dentro dodito espaço (37) .
5. Motor a jato, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de compreender:- um duto de distribuição (41) , ligado à dita entrada(31) da corrente de ar quente (20) e capaz de distribuiro dito ar quente sobre pelo menos aproximadamente atotalidade do comprimento do dito espaço anelar (37); e- um duto de coleta (43) , ligado à dita saída (32) dacorrente de ar quente resfriado (23) e capaz de coletar odito ar quente resfriado sobre pelo menos aproximadamentea totalidade do comprimento do dito espaço anelar (37).
6. Motor a jato, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de, entre o dito duto dedistribuição (41) e o dito duto de coleta (43) , o ditopré-resfriador (30) compreender uma pluralidade de canaiscurvos (40) para guiar o ar quente, sendo os ditos canaistransversais ao eixo longitudinal (L-L) da nacela edistribuídos sobre o comprimento do dito espaço anelar(37).
7. Motor a jato, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de os ditos canais (40) seremformados por uma armação (3 8, 39) de reforço da ditaparte traseira (10R) da carenagem interna (10) solidáriadas ditas paredes interna (35) e externa (36).
8. Motor a jato, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato decompreender um conduto de derivação (33) montado emparalelo sobre o dito pré-resfriador (30) ligando a ditaentrada (31) da corrente do fluxo quente (2 0) e a ditasaída (32) da corrente de fluxo quente resfriado (23).
9. Motor a jato, de acordo com a reivindicação 8,caracteri zado pelo fato de o dito conduto de derivação(33) ser provido de uma válvula comandável (34).
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