ES2712480T3 - Conjunto de motor turbohélice con motor combinado y escape de refrigeración - Google Patents

Conjunto de motor turbohélice con motor combinado y escape de refrigeración Download PDF

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Abstract

Un conjunto de motor turbohélice (10) para una aeronave, comprendiendo el conjunto de motor turbohélice (10): un motor de combustión interna (12) que tiene un sistema de refrigeración líquida, el motor de combustión interna (12) se engrana de manera accionante con una hélice (8); un conducto de aire (70) en comunicación fluida con un entorno de la aeronave; un intercambiador de calor (66) recibido dentro del conducto de aire (70), teniendo el intercambiador de calor (66) pasajes de refrigerante (66a) en comunicación fluida con el sistema de refrigeración líquida y pasajes de aire (66b) en relación de intercambio de calor con los pasajes de refrigerante (66a), los pasajes de aire (66b) en comunicación fluida con el conducto de aire (70); y un conducto de escape (80) en comunicación fluida con un escape del motor de combustión interna (12), teniendo el conducto de escape (80) una salida (82) posicionada dentro del conducto de aire (70) aguas abajo del intercambiador de calor (66) y aguas arriba de una salida (72) del conducto de aire (70), la salida (82) del conducto de escape (80) espaciada hacia dentro de una pared periférica (70') del conducto de aire (70) de modo que, en uso, un flujo de aire de refrigeración a través del conducto de aire (70) rodea un flujo de gases de escape fuera del conducto de escape (80), caracterizado porque: el motor de combustión interna (12) es un motor rotativo Wankel que incluye un rotor (34) que tiene tres porciones de vértice (36) montadas para revoluciones excéntricas dentro de una cavidad interna definida en un alojamiento (32), teniendo la cavidad interna una forma epitrocoidea con dos lóbulos.

Description

DESCRIPCION
Conjunto de motor turbohelice con motor combinado y escape de refrigeracion
CAMPO TECNICO DE LA INVENCION
En terminos generales, la solicitud se refiere a conjuntos de motor compound y, mas particularmente, a conjuntos de este tipo configurados como motores turbohelice.
ANTECEDENTES DE LA TECNICA
Tfpicamente, un motor turbohelice tiene un escape de motor que se dirige al entorno de la aeronave, tipicamente, a traves de un conducto de escape y un munon para mezclarlo con el aire ambiente. Normalmente, un munon de escape de este tipo crea resistencia para el motor.
Los conductos y otras estructuras en contacto con el flujo de escape se deben fabricar tipicamente de materiales capaces de aguantar temperaturas significativamente altas. Tfpicamente, los materiales de este tipo representan costes significativos.
El documento GB 622768 A describe un motor turbohelice de la tecnica anterior de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
La publicacion internacional WO 89/10300 A1 y el documento FR 864010 A describen otra tecnica anterior.
RESUMEN DE LA INVENCION
En otro aspecto, se proporciona un conjunto de motor turbohelice para una aeronave de acuerdo con la reivindicacion 1.
En otro aspecto, se proporciona un procedimiento de descarga de aire y gases de escape en un conjunto de motor turbohelice que tiene un motor de combustion interna de acuerdo con la reivindicacion 11.
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Ahora se hace referencia a las figuras que acompanan en las que:
la Figura 1 es una vista esquematica de un conjunto de motor compound segun una realizacion particular;
la Figura 2 es una vista en seccion transversal de un motor Wankel que se puede utilizar en un conjunto de motor compound tal como se muestra en la Figura 1 segun una realizacion particular;
la Figura 3 es una vista en seccion transversal esquematica del conjunto de motor compound de la Figura 1, segun una realizacion particular; y
la Figura 4 es una vista tridimensional inferior esquematica del conjunto de motor compound de la Figura 3.
DESCRIPCION DETALLADA
La Figura 1 ilustra un conjunto de motor compound 10 que se configura como un motor turbohelice, segun una realizacion particular. En la realizacion mostrada, el conjunto de motor compound 10 incluye un nucleo de motor de combustion intermitente rotativo multirotor de combustion pesada y refrigeracion lfquida 12'. Tal como se detallara mas adelante, otras configuraciones para el nucleo de motor 12' son posibles tambien.
El nucleo de motor 12' tiene un arbol de motor 16 accionado por el/los motor/es de combustion interna 12 y que acciona una carga rotatoria, que se muestra aqrn como una helice 8. Se entiende que el conjunto de motor compound 10 se puede configurar de manera alternativa para accionar cualquier otro tipo apropiado de carga, que incluye, pero no se limita a, uno o mas generador/es, arbol/es de transmision, accesorio/s, mastil/es de rotor, compresor/es, o cualquier otro tipo apropiado de carga o una combinacion de estos. El conjunto de motor compound 10 incluye ademas un compresor 20, y una seccion de turbina 18 que combina la potencia con el nucleo de motor 12'.
En la realizacion mostrada, el nucleo de motor 12' incluye dos o mas motor/es de combustion interna intermitente/s rotativo/s 12 aplicado/s de manera accionante al arbol 16. En otra realizacion, el nucleo de motor 12' incluye un unico motor. Cada motor rotativo 12 tiene un rotor engranado de manera estanca en un alojamiento respectivo, con cada motor rotativo que tiene una fase de combustion a volumen constante para un ciclo de alto rendimiento. El motor/es de combustion interna intermitente/s 12 puede/n ser motor/es Wankel.
Con referencia a la Figura 2, se muestra un ejemplo de un motor Wankel 12 que se puede utilizar en el nucleo de motor 12'. Se entiende que la configuracion del motor/es 12, por ejemplo, disposicion de las lumbreras, numeros y disposicion de las juntas de estanqueidad, etc., puede variar con respecto a la mostrada en la realizacion. El motor 12 comprende un alojamiento 32 que define una cavidad de rotor que tiene un perfil que define dos lobulos, que es preferentemente un epitrocoide. Dentro de la cavidad de rotor, se recibe un rotor 34. El rotor define tres porciones de vertice espaciadas circunferencialmente 36 y un perfil generalmente triangular con lados arqueados hacia fuera. Las porciones 36 del vertice 10 estan engranadas de manera estanca con la superficie interior de una pared periferica 38 del alojamiento 32 para formar y separar tres camaras de trabajo 40 de volumen variable entre el rotor 34 y el alojamiento 32. La pared periferica 38 se extiende entre dos paredes de extremo espaciadas axialmente 54 para rodear la cavidad de rotor.
El rotor 34 esta engranado con una porcion excentrica 42 del arbol de transmision 16 para realizar revoluciones orbitales en la cavidad de rotor. El arbol de salida 16 realiza tres rotaciones por cada revolucion orbital del rotor 34. El eje geometrico 44 del rotor 34 esta desplazado y es paralelo al eje 46 del alojamiento 32. Durante cada revolucion orbital, cada camara 40 vana en volumen y se mueve alrededor de la cavidad del rotor para experimentar las cuatro fases de admision, compresion, expansion y escape.
Una lumbrera de admision 48 se proporciona a traves de la pared periferica 38 para admitir aire comprimido en una de las camaras de trabajo 40. Una lumbrera de escape 50 se proporciona tambien a traves de la pared periferica 38 para descargar gases de escape de las camaras de trabajo 40. Los pasajes 52 para una bujfa de encendido, bujfa de precalentamiento u otro sistema de ignicion, al igual que para uno o mas inyectores de combustible de un sistema de inyeccion de combustible (no mostrado) se proporcionan tambien a traves de la pared periferica 38. De manera alternativa, la lumbrera de admision 48, la lumbrera de escape 50 y/o los pasajes 52 se pueden proporcionar a traves de una pared lateral o de extremo 54 del alojamiento. Una subcamara (no mostrada) se puede proporcionar en comunicacion con las camaras 40, para piloto o inyeccion previa de combustible para combustion.
Para operacion eficaz de las camaras de trabajo 40 se sellan por medio de juntas de estanqueidad de vertice o perifericas accionadas por resorte 56 que se extienden desde el rotor 34 para engranarlas con la superficie interior de la pared periferica 38, juntas de estanqueidad de gas o frontales accionadas por resorte 58 y juntas de estanqueidad de esquina o extremo 60 que se extienden desde el rotor 34 para engranarlas con la superficie interior de las paredes de extremo 54. El rotor 34 incluye tambien al menos un anillo de estanqueidad de aceite accionado por resorte 62 inclinado contra la superficie interior de la pared de extremo 54 alrededor del cojinete para el rotor 34 en la porcion excentrica del arbol 42.
El inyector/es de combustible del motor 12, que en una realizacion particular son inyectores de combustible de conducto comun, se comunica con una fuente de combustible pesado (por ejemplo, diesel, queroseno (combustible para reactores), biocombustible equivalente), y suministra el combustible pesado al motor 12 de tal manera que la camara de combustion se estratifica con una mezcla ricas de combustible-aire cerca de la fuente de ignicion y una mezcla mas pobre en otras partes.
Con referencia de nuevo a la Figura 1, en la realizacion mostrada, el nucleo de motor 12' se sobrealimenta con el compresor 20 montado en lmea con el nucleo de motor 12', es decir, el/los rotor/es de compresor 20a rota/n coaxialmente con el arbol de motor 16. En la realizacion mostrada, el/los rotor/es de compresor 20a se aplica/n en un arbol de compresor 15, y al arbol de motor 16 esta en engranaje de accionamiento con el arbol de compresor 15 a traves de una caja de engranajes fijada 21, que puede incluir, por ejemplo, un sistema de engranaje planetario. En la realizacion mostrada y con referencia particularmente a la Figura 1, el compresor 20 es un compresor centnfugo con un unico rotor 20a. De manera alternativa, son posibles otras configuraciones. El compresor 20 puede ser un dispositivo de una sola etapa o un dispositivo multietapa y puede incluir uno o mas rotores que tienen palas de flujo radial, axial o mixto.
La salida del compresor 20 esta en comunicacion fluida con la entrada del nucleo de motor 12' (por ejemplo, la lumbrera de admision 48 de cada motor 12). Por consiguiente, el aire entra en el compresor 20 y se comprime y circula a la entrada del nucleo de motor 12'. En una realizacion particular, el compresor 20 incluye alabes de grna de entrada variables 23 a traves de los cuales circula el aire antes de alcanzar el/los rotor/es de compresor 20a. Aunque no se muestra, el aire del compresor 20 puede circular a traves de un refrigerador intermedio para bajar su temperatura antes de entrar en el nucleo de motor 12'.
En el nucleo de motor 12' el aire comprimido se mezcla con el combustible y se combustiona para proporcionar potencia y una cantidad residual de gas de escape de presion intermedia. La potencia mecanica producida por el nucleo de motor 12' acciona la helice 8.
Cada motor 12 del nucleo de motor 12' proporciona un flujo de escape en forma de impulsos de escape de gas caliente a alta presion que sale a una alta velocidad pico. La salida del nucleo de motor 12' (por ejemplo, la lumbrera de escape 50 de cada motor 12) esta en comunicacion fluida con la entrada de la seccion de turbina 18 y, por consiguiente, el flujo de escape del nucleo de motor 12' se suministra a la seccion de turbina 18.
La seccion de turbina 18 incluye al menos un rotor aplicado en un arbol de turbina 19.
La energfa mecanica recuperada por la seccion de turbina 18 esta compuesta por lo que el arbol del motor 16 acciona la helice 8. En la realizacion mostrada, la seccion de turbina 18 esta compuesta con el nucleo de motor 12' por el arbol de turbina 19 que esta unido mecanicamente a, y en engranaje de accionamiento con, el arbol de motor 16, a traves de una caja de engranajes reductora 24, por ejemplo, a traves de un tren de engranajes desplazado con pinon loco. El arbol de motor 16 tambien esta unido mecanicamente a, y en engranaje de accionamiento con, la helice 8 a traves de la misma caja de engranajes reductora 24. En una realizacion particular, la caja de engranajes reductora 24 incluye dos ramales de tren de engranajes: un ramal compuesto 24c que une mecanicamente el arbol de turbina 19 y el arbol de motor 16 y un ramal planetario aguas abajo 24p que une mecanicamente el arbol de motor 16 y la helice 8. En otra realizacion, el arbol de turbina 19 y el arbol de motor 16 se pueden engranar con la helice 8 a traves de diferentes cajas de engranajes, o el arbol de turbina 19 se puede engranar con el arbol de motor 16 de manera separada del engranaje entre el arbol de motor 16 y la helice 8.
La seccion de turbina 18 puede incluir una o mas etapas de turbina. En la realizacion mostrada, la seccion de turbina 18 incluye una primera turbina de etapa 26 que recibe el escape desde el nucleo de motor 12', y una segunda turbina de etapa 22 que recibe el escape desde la primera turbina de etapa 26, con las turbinas 26, 22 que tienen diferentes relaciones de reaccion entre sf. El grado de reaccion de una turbina se puede determinar utilizando la relacion de reaccion basada en temperatura (ecuacion 1) o la relacion de reaccion basada en presion (ecuacion 2), que tfpicamente son similares la entre sf en valor para una misma turbina, y que caracteriza la turbina con respecto a las turbinas de "impulso puro" o "reaccion de impulso":
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donde t es temperatura y P es presion, que se refiere como una lumbrera estatica, y los numeros se refieren a la ubicacion en la que se mide la temperatura o presion: 0 para la entrada de un alabe de turbina (estator), 3 para la entrada de la pala de turbina (rotor) y 5 para la salida de la pala de turbina (rotor), y donde una turbina de impulso puro tendna una relacion de 0 (0 %) y una turbina de reaccion pura tendna una relacion de 1 (100 %).
En una realizacion particular, la primera turbina de etapa 26 se configura para aprovechar la energfa cinetica del flujo pulsatorio que sale del motor/es 12 mientras se estabiliza el flujo y la segunda turbina de etapa 22 se configura para extraer potencia de la presion remanente en el flujo. Por consiguiente, en una realizacion particular, la primera turbina de etapa 26 tiene una relacion de reaccion menor (es decir, valor menor) que la de la segunda turbina de etapa 22. En una realizacion particular, la primera turbina de etapa 26 tiene una relacion de reaccion de 0,25 o menos (basada en temperatura o presion) o de 0,2 o menos (basada en temperatura o presion), y la segunda turbina de etapa 22 tiene una relacion de reaccion superior a 0,25 (basada en temperatura o presion) y/o una turbina de reaccion de presion media. Tambien son posibles otros valores.
Con un ciclo de combustion a volumen constante en el nucleo de motor 12', la descomposicion del calor residual del conjunto de motor 10 es diferente a la de un motor de turbina de gas tradicional. Se evacua menos calor a traves del escape y se traspasa mas calor a la carcasa del motor. Por consiguiente, el/los motor/es 12 tiene/n un sistema refrigerante, por ejemplo, un sistema de refrigeracion lfquida, que en una realizacion particular es distinto a cualquier sistema de lubricacion y combustible del conjunto de motor 10; en otras palabras, un refrigerante circula a traves del/de los motor/es 12 del nucleo de motor 12', por ejemplo, a traves de multiples pasajes de refrigerante definidos en las paredes del alojamiento 32, y este refrigerante dedicado circula de manera separada e independiente del lubricante y combustible del conjunto de motor 10, incluido el lubricante del nucleo de motor 12'. El refrigerante dedicado puede ser un refrigerante lfquido, por ejemplo, agua. Con referencia a la Figura 3, un intercambiador de calor 66 que define un nucleo de motor mas fno incluye pasajes de refrigerante 66a en comunicacion fluida con el sistema de refrigeracion del nucleo de motor 12' y pasajes de aire 66b en una relacion de intercambio de calor con los pasajes de refrigerante 66a.
Con referencia aun a la Figura 3, el conjunto de motor 10 incluye tambien un sistema de refrigeracion y lubricacion, para circular aceite o cualquier otro lfquido adecuado para refrigerar y/o lubricar varios componentes del conjunto de motor 10 (por ejemplo, cojinetes, engranajes, etc., del nucleo de motor 12', del compresor 20, de las turbinas 22, 26, de las cajas de engranajes 21, 24). Un segundo intercambiador de calor 68 que define un conjunto de motor mas fno incluye pasajes de refrigerante 68a en comunicacion fluida con el sistema de refrigeracion y lubricacion del conjunto de motor 10 y pasajes de aire 68b en relacion de intercambio de calor con los pasajes de refrigerante 68a.
En la realizacion mostrada, la gondola de instalacion del conjunto de motor compound 10 incluye una entrada de gondola 14 y un conducto de aire 70 para el conjunto de motor 10 y los intercambiadores de calor 66, 68. El conducto de aire 70 se extiende desde la entrada 14 y comunica con esta, que se ubica en la parte delantera del conjunto de motor 10 detras de la helice 8. La entrada 14 esta en comunicacion con el entorno de la aeronave, y se configura y posiciona de manera que sea posible recibir aire dinamico durante el vuelo y fluya desde la helice 8, particularmente cuando esta en tierra. El conducto de aire 70 tiene tambien una salida 72 en comunicacion con el entorno de la aeronave, de modo que se descargue el aire de refrigeracion gastado del conducto de aire 70. En la realizacion mostrada, la salida 72 se define en una superficie inferior del conjunto de motor 10. Tambien son posibles otras configuraciones.
La entrada 20' del compresor 20 esta en comunicacion fluida con el conducto de aire 70, y los intercambiadores de calor 66, 68 se reciben dentro del conducto de aire 70. Los intercambiadores de calor 66, 68 se extienden a traves del conducto de aire 70, de tal manera que el flujo de aire a traves del conducto de aire 70 circula a traves de los pasajes de aire 66b, 68b de los intercambiadores de calor 66, 68, que estan en comunicacion fluida con el conducto de aire 70. Aunque se muestran los dos intercambiadores de calor 66, 68, se entiende que, de manera alternativa, un unico intercambiador de calor o mas de dos intercambiadores de calor se pueden proporcionar en el conducto de aire 70. Los dos intercambiadores de calor 66, 68 se muestran como dispuestos en paralelo, de tal manera que una porcion del flujo de aire circula de manera separada a traves de cada intercambiador de calor 66, 68. De manera alternativa, los intercambiadores de calor 66, 68 se pueden disponer en el conducto de aire 70 en serie de modo que la misma porcion del flujo de aire circule a traves de uno como a traves de otro de los intercambiadores de calor 66, 68, aunque una configuracion de este tipo puede necesitar el uso de intercambiadores de calor mayores. Tambien se entiende que el angulo de los intercambiadores de calor 66, 68 dentro del conducto de aire 70 puede ser diferente al mostrado. En una realizacion particular, el angulo de los intercambiadores de calor 66, 68 con respecto al flujo de aire dentro del conducto de aire 70 se selecciona para obtener un equilibrio deseado entre perdidas de presion y efectividad de los intercambiadores de calor 66, 68, en consideracion con el espacio disponible dentro del conducto de aire 70.
En la realizacion mostrada, una parte de la salida 72 del conducto de aire 70 es cerrable de manera selectiva por medio de una pluralidad de aletas de ventilacion movibles 74. Las aletas de ventilacion 74 se conectan de manera pivotante a una pared exterior 76 del conducto de aire 70 aguas abajo de los intercambiadores de calor 66, 68, cada una adyacente a una abertura respectiva, o una respectiva parte de la abertura de la salida 72, definida a traves de la pared exterior 76. Las aletas 74 son movibles entre una posicion extendida (mostrada en lmeas de puntos) donde se extienden lejos de la respectiva abertura y una posicion retrafda (mostrada en lmeas completas) donde cierran la respectiva abertura, de modo que modulan el flujo de aire a traves del conducto de aire 70 y los intercambiadores de calor 66, 68. En una realizacion particular, las aletas de ventilacion 74 se posicionan segun la demanda de potencia en el conjunto de motor 10, de modo que regulan la temperatura del aceite y refrigerante que se enfnan en los intercambiadores de calor 66, 68 mientras reducen o minimizan la resistencia al enfriamiento, por ejemplo, las aletas de ventilacion 74 se abren en el despegue y se cierran a velocidad de crucero.
Las aletas de ventilacion 74 pueden tener cualquier configuracion apropiada. Por ejemplo, en una realizacion particular, las aletas de refrigeracion 74 tienen una forma aerodinamica recta; en otra realizacion, las aletas de ventilacion 74 tienen una forma aerodinamica combada, configurada para hacer fluir el aire de salida horizontalmente para producir un empuje mas eficaz. En una realizacion particular, las aletas de ventilacion 74 se configuran como rejillas de ventilacion, cada una conectada a una varilla, y un accionador desliza la varilla para que pivote las aletas de ventilacion 74 entre las posiciones extendida y retrafda para abrir o cerrar las rejillas de ventilacion. Tambien son posibles otras configuraciones.
En la realizacion mostrada, la salida 72 del conducto de aire 70 tiene una porcion 78 que permanece permanentemente abierta aguas abajo de las aletas de ventilacion 74. Esta porcion 78 se puede moldear para definir una boquilla, para formar una abertura de chorro de salida. En una realizacion particular, la configuracion de la boquilla se optimiza para minimizar la resistencia inducida por los intercambiadores de calor 66, 68 en condiciones operativas de velocidad de crucero.
Con referencia a las Figuras 3-4, un conducto de escape 80 se extiende en comunicacion fluida con el escape del nucleo de motor 12', al conectarlo a un escape de la seccion de turbina 18. El conducto de escape 80 se extiende a traves de una porcion del conducto de aire 70 desde una ubicacion aguas arriba de los intercambiadores de calor 66, 68 a una ubicacion aguas abajo de los intercambiadores de calor 66, 68. El conducto de escape 80 tiene una salida 82 posicionada en el conducto de aire 70, aguas abajo de los intercambiadores de calor 66, 68 y aguas arriba de la salida 72 del conducto de aire 70. La salida 82 del conducto de escape 80 esta espaciada hacia adentro desde una pared periferica 70' del conducto de aire 70. El aire y los gases de escape se descargan asf en el conducto de aire 70 de manera que el flujo de aire de refrigeracion rodea el flujo de gases de escape. El flujo masico y/o volumen de flujo de gases de escape es/son mas pequeno/s que los del flujo del aire de refrigeracion. En una realizacion particular, el flujo masico de los gases de escape es un 20 % o menos del flujo masico del aire de refrigeracion. Un area de seccion transversal abierta de la salida 82 del conducto de escape 80 es mas pequena que un area de seccion transversal abierta del conducto de aire 70 alrededor de la salida 82 del conducto de escape 80 (donde "area de seccion transversal abierta del conducto de aire 70" se refiere al area de seccion transversal del conducto de aire 70 no ocupada por el conducto de escape 80). En una realizacion particular, la relacion del diametro del conducto de escape 80 en el diametro del conducto de aire 70 alrededor de la salida del conducto de escape 80 es de 0,2 a 0,4, por ejemplo, aproximadamente 1/3. Tambien son posibles otros valores, dependiendo, por ejemplo, de la optimizacion del peso y los costes del conjunto de motor 10 en conjunto.
En una realizacion particular, el flujo de aire de refrigeracion mayor y mas fno que rodea el flujo de gas de escape protege la pared periferica 70' del conducto de aire 70 desde el flujo de escape, lo que permite que la pared periferica 70' se fabrique con materiales que tienen una resistencia a altas temperatures relativamente baja (por ejemplo, inferior que la de las aleaciones de mquel o titanio), donde "resistencia a altas temperatures" se refiere a la capacidad de un material de mantener su fortaleza, rigidez y durabilidad cuando se somete a altas temperaturas. Por ejemplo, la temperatura de los gases de escape puede ser 800 °F (427 °C) o mas, potencialmente hasta 1200 °F-1400 °F (649 °C-760 °C), mientras que la temperatura del flujo de aire de refrigeracion puede ser 250 °F (121 °C) o menos; rodear el flujo de gas de escape con el flujo de aire de refrigeracion proporciona asf algo de proteccion a la pared periferica 70' de las altas temperaturas del flujo de escape. En una realizacion particular, la pared periferica 70' del conducto de aire 70 se fabrica con cualquier aleacion de aluminio adecuada, cualquiera aleacion de metal ligero adecuada, cualquier material compuesto que incluye, pero no se limita a, materiales compuestos de fibra de carbono, o cualquier tipo adecuado de polfmero.
En una realizacion particular, el flujo de gases de escape expulsado del conducto de escape 80 tiene una velocidad mayor que el flujo de aire de refrigeracion circundante que circula en el conducto de aire 70. En una realizacion particular, la diferencia en velocidad se selecciona para crear un efecto de arrastre en el flujo de aire de refrigeracion, de modo que ayude a la circulacion del flujo de aire de refrigeracion a traves de los intercambiadores de calor 66, 68, lo que puede ser particularmente, aunque no exclusivamente, util cuando la aeronave esta parada. Particularmente con referencia a la Figura 4, en la realizacion mostrada, los intercambiadores de calor 66, 68 se disponen en paralelo y se separan el uno del otro en el conducto de aire 70, y el conducto de escape 80 se extiende en el conducto de aire 78 entre los intercambiadores de calor 66, 68. En una realizacion particular, una disposicion de este tipo permite la creacion del efecto de arrastre en el flujo de aire de refrigeracion. Se entiende que cualquier otra configuracion adecuada y posiciones relativas para los intercambiadores de calor 66, 68 y el conducto de escape 80 se pueden utilizar alternativamente. Por ejemplo, un mezclador (por ejemplo, un mezclador de tipo margarita) se puede utilizar en la interseccion de los dos flujos.
En una realizacion particular, la descarga del flujo de escape en el flujo de aire de refrigeracion permite anadir potencia al aire de refrigeracion descargado al aumentar su temperatura media, esto puede proporcionar aceleracion del aire expulsado por medio de reduccion del area para producir un empuje util del aire de refrigeracion y/o reducir la resistencia total a la refrigeracion asociada con los intercambiadores de calor 66, 68.
En una realizacion particular, la descarga del flujo de escape en el flujo de aire de refrigeracion permite la eliminacion del munon de escape que se utiliza tfpicamente en la salida de flujo de escape. Normalmente, un flujo de escape de este tipo provoca resistencia adicional y, por consiguiente, la eliminacion de esta caractenstica permite la reduccion de la resistencia al tener una lumbrera de salida combinada para todo el flujo de descarga.
En uso y segun una realizacion particular, el aire y los gases de escape del conjunto de motor 10 se descargan asf al circular el flujo de aire de refrigeracion utilizado para refrigerar el refrigerante lfquido del/de los motor/es 12 al conducto de aire 70, y circular el flujo de gases de escape producido por el/los motor/es 12 al conducto de aire 70, de modo que el flujo de aire de refrigeracion rodee el flujo de gases de escape, con un flujo masico de los gases de escape menor que un flujo masico del aire de refrigeracion. En una realizacion particular, el flujo de gases de escape circula desde el/los motor/es a traves de la seccion de turbina 18 compuesta con el/los motor/es antes de circular al conducto de aire 70.
La descripcion anterior pretende ser solo ejemplar, y un experto en la tecnica reconocera que se pueden hacer cambios en las realizaciones descritas sin alejarse del alcance de la invencion descrita. Las modificaciones que entran dentro del alcance de la presente invencion seran aparentes a los expertos en la tecnica, en luz de una revision de esta descripcion, y las modificaciones de este tipo pretenden entrar dentro de las reivindicaciones anexas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de motor turbohelice (10) para una aeronave, comprendiendo el conjunto de motor turbohelice (10): un motor de combustion interna (12) que tiene un sistema de refrigeracion Ifquida, el motor de combustion interna (12) se engrana de manera accionante con una helice (8);
un conducto de aire (70) en comunicacion fluida con un entorno de la aeronave;
un intercambiador de calor (66) recibido dentro del conducto de aire (70), teniendo el intercambiador de calor (66) pasajes de refrigerante (66a) en comunicacion fluida con el sistema de refrigeracion lfquida y pasajes de aire (66b) en relacion de intercambio de calor con los pasajes de refrigerante (66a), los pasajes de aire (66b) en comunicacion fluida con el conducto de aire (70); y
un conducto de escape (80) en comunicacion fluida con un escape del motor de combustion interna (12), teniendo el conducto de escape (80) una salida (82) posicionada dentro del conducto de aire (70) aguas abajo del intercambiador de calor (66) y aguas arriba de una salida (72) del conducto de aire (70), la salida (82) del conducto de escape (80) espaciada hacia dentro de una pared periferica (70') del conducto de aire (70) de modo que, en uso, un flujo de aire de refrigeracion a traves del conducto de aire (70) rodea un flujo de gases de escape fuera del conducto de escape (80),
caracterizado porque:
el motor de combustion interna (12) es un motor rotativo Wankel que incluye un rotor (34) que tiene tres porciones de vertice (36) montadas para revoluciones excentricas dentro de una cavidad interna definida en un alojamiento (32), teniendo la cavidad interna una forma epitrocoidea con dos lobulos.
2. El conjunto de motor turbohelice (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, donde el conducto de escape (80) esta en comunicacion fluida con un escape del motor de combustion interna (12) a traves de una seccion de turbina (18) que incluye al menos una turbina (26, 22) compuesta con el motor de combustion interna (12).
3. El conjunto de motor turbohelice (10) de acuerdo con la reivindicacion 2, donde la seccion de turbina (18) incluye primeras y segundas etapas de turbina (26, 22) que tienen diferentes relaciones de reaccion entre sf.
4. El conducto de motor turbohelice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el conducto de escape (80) se extiende a traves de una porcion del conducto de aire (70) desde una ubicacion aguas arriba de los intercambiadores de calor (66) a una ubicacion aguas abajo de los intercambiadores de calor (66).
5. El conjunto de motor turbohelice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde al menos parte de la salida (72) del conducto de aire (70) es cerrable de manera selectiva por una pluralidad de aletas movibles.
6. El conjunto de motor turbohelice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la pared periferica (70') del conducto de aire (70) se fabrica de un material seleccionado de entre el grupo que consiste en: una aleacion de aluminio, un material compuesto y un polfmero.
7. El conjunto de motor turbohelice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, ademas, un intercambiador de calor adicional (68) recibido dentro del conducto de aire (70), teniendo el intercambiador de calor adicional (68) pasajes de refrigerante lfquido (68a) en comunicacion fluida con un sistema de refrigeracion y lubricacion del conjunto de motor turbohelice (10) y pasajes de aire adicionales (68b) en relacion de intercambio de calor con los pasajes de refrigerante adicionales (68a) y en comunicacion fluida con el conducto de aire (70).
8. El conjunto de motor turbohelice (10) de acuerdo con la reivindicacion 7, donde el intercambiador de calor (66) y el intercambiador de calor adicional (68) se disponen en paralelo en el conducto de aire (70), y el conducto de escape (80) se extiende en el conducto de aire (70) entre el intercambiador de calor (66) y el intercambiador de calor adicional (68).
9. El conjunto de motor turbohelice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde una entrada (14) del conducto de aire (70) se posiciona detras de la helice (8), la salida (72) del conducto de aire (70) se posiciona detras de la entrada (14), y una salida (82) del conducto de escape (80) se posiciona dentro del conducto de aire (70) aguas abajo de la helice (8).
10. El conjunto de motor turbohelice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde un area de seccion transversal abierta de la salida (82) del conducto de aire (80) es mas pequena que un area de seccion transversal abierta del conducto de aire (70) alrededor de la salida (82) del conducto de escape (80).
11. Un procedimiento para descargar aire y gases de escape en un conjunto de motor turbohelice (10) que tiene un motor de combustion interna (12), comprendiendo el procedimiento:
circular un flujo de aire de refrigeracion utilizado para enfriar un refrigerante Ifquido del motor de combustion interna (12) a un conducto de aire (70) del conjunto de motor turbohelice (10) y fuera del conjunto de motor turbohelice (10); y
circular un flujo de gases de escape producidos por el motor de combustion interna (12) al conducto de aire (70) de modo que el flujo de aire de refrigeracion rodee el flujo de gases de escape, siendo un flujo masico de los gases de escape menor que un flujo masico del aire de refrigeracion,
caracterizado porque:
el motor de combustion interna (12) es un motor rotativo Wankel que incluye un rotor (34) que tiene tres porciones de vertice (36) montadas para revoluciones excentricas dentro de una cavidad interna definida en un alojamiento (32), teniendo la cavidad interna tiene una forma epitrocoidea con dos lobulos.
12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11, donde el flujo de gases de escape circula desde el motor de combustion interna (12) a traves de una seccion de turbina (18) compuesta con el motor de combustion interna (12) antes de circular al conducto de aire (70).
13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11 o 12, donde el flujo masico de los gases de escape es un 20 % o menos del flujo masico del aire de refrigeracion.
14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11, 12 o 13, donde el flujo de gases de escape tiene una velocidad mayor que el flujo de aire de refrigeracion.
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