BR112019025747B1 - FLIGHT VEHICLE ENGINE, FLIGHT VEHICLE AND METHOD FOR OPERATING A FLIGHT VEHICLE ENGINE - Google Patents

Abstract

Um veículo de voo possui um motor que inclui entrada de ar, um isolador (ou difusor) a jusante da entrada de ar e uma câmara de combustão a jusante do isolador.O isolador inclui uma região abaulada que possui pelo menos uma dimensão, perpendicular à direção do fluxo de ar da entrada para o combustor, isto é, em um máximo local, maior que as dimensões comparáveis do isolador a montante e a jusante da região abaulada.A região abaulada estabiliza os choques dentro do isolador e facilita a mistura do fluxo.O desvio do fluxo de alta energia em torno das paredes externas da seção abaulada para o centro do fluxo na extremidade traseira do isolador aumenta a mistura do fluxo e resulta em um perfil de fluxo mais consistente entrando no combustor em uma ampla gama de condições de voo (Mach, altitude, ângulo de ataque, guinada) e configurações do acelerador.A flight vehicle has an engine that includes an air intake, an insulator (or diffuser) downstream of the air intake, and a combustion chamber downstream of the insulator. The insulator includes a domed region that has at least one dimension, perpendicular to the direction of airflow from inlet to combustor, i.e., at a local maximum, greater than the comparable dimensions of the insulator upstream and downstream of the domed region. The domed region stabilizes shocks within the insulator and facilitates mixing of the flow .Diversion of the high energy flow around the outer walls of the domed section to the center of the flow at the rear end of the isolator increases flow mixing and results in a more consistent flow profile entering the combustor over a wide range of operating conditions. flight (Mach, altitude, angle of attack, yaw) and throttle settings.

Description

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

[001] A invenção é no campo dos motores para veículos de vôo, tais como aviões, mísseis, motores de detonação por pulso, projéteis ou sistemas de acesso ao espaço.[001] The invention is in the field of engines for flight vehicles, such as airplanes, missiles, pulse detonation engines, projectiles or space access systems.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADADESCRIPTION OF RELATED TECHNIQUE

[002] Motores aspirados (com aspiração de ar) supersônicos e hipersônicos, como ramjets / scramjets de modo duplo, incluem isoladores. O isolador é normalmente uma seção de área constante ou de aumento ligeiramente monotônico localizada a jusante de uma garganta de entrada de ar, entre a entrada e um motor / combustor. Os objetivos do isolador podem ser separar as flutuações entre as condições na entrada e o combustor, fornecer um perfil de fluxo desejado ao combustor, reduzir problemas com o não arranque da entrada e / ou a estabilidade da combustão. O isolador também pode fornecer aumento de pressão adicional à montante do combustor quando o combustor o exigir.[002] Supersonic and hypersonic aspirated engines, such as dual-mode ramjets / scramjets, include isolators. The isolator is typically a section of constant area or slightly monotonic increase located downstream of an air intake throat, between the intake and an engine/combustor. The goals of the isolator may be to separate fluctuations between conditions at the inlet and the combustor, provide a desired flow profile to the combustor, reduce problems with inlet failure to start and/or combustion stability. The isolator can also provide additional pressure build-up upstream of the combustor when the combustor requires it.

[003] Os isoladores podem ter sistemas de choque configurados ao longo de seus comprimentos. O trem de choque resultante pode criar aumentos de pressão que correspondem aos exigidos pelo combustor. Esse aumento de pressão não deve permitir que as comunicações de pressão se desloquem através da camada limite do isolador e a montante, além da garganta de entrada ou permitam que o trem de choque se estenda a montante da garganta de entrada, ambos potencialmente resultando em não arranque da entrada.[003] Insulators can have shock systems configured along their lengths. The resulting shock train can create pressure increases that match those required by the combustor. This pressure increase must not allow pressure communications to travel through the insulator boundary layer and upstream beyond the inlet throat or allow the shock train to extend upstream of the inlet throat, both potentially resulting in no entry start.

[004] O isolador remove conversas cruzadas dinâmicas entre flutuações na entrada ou no combustor que podem resultar em não arranque da entrada ou no apagamento da chama / parada do motor. Fortes interações da camada limite de choque podem ocorrer dentro do isolador, especialmente no lado do corpo de um veículo em que a camada limite é mais espessa e tem um perfil de energia mais esgotado. Essas fortes interações de choques com camadas limite fracas podem resultar em alta distorção do perfil do fluxo (fluxo de massa, número de Mach, pressão total etc.) na saída do isolador, que será ingerida pelo motor e poderá reduzir a eficiência da combustão ou causar a parada / desligamento do motor.[004] The isolator removes dynamic crosstalk between fluctuations in the inlet or combustor that could result in the inlet not starting or the flame going out/engine stopping. Strong shock boundary layer interactions can occur within the insulator, especially on the side of a vehicle's body where the boundary layer is thicker and has a more depleted energy profile. These strong shock interactions with weak boundary layers can result in high distortion of the flow profile (mass flow, Mach number, total pressure, etc.) at the insulator outlet, which will be ingested by the engine and may reduce combustion efficiency or cause the engine to stop/shut down.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[005] O isolador do motor de um veículo de voo inclui uma região abaulada que possui pelo menos uma dimensão, perpendicular à direção do fluxo de ar de uma entrada do motor (a montante do isolador) para um combustor do motor (a jusante do isolador), ou seja, no máximo local maior que as dimensões comparáveis do isolador tanto a montante como a jusante da região abaulada.[005] The engine insulator of a flight vehicle includes a bulged region that has at least one dimension, perpendicular to the direction of air flow from an engine inlet (upstream of the insulator) to an engine combustor (downstream of the insulator). insulator), i.e. at a local maximum greater than the comparable dimensions of the insulator both upstream and downstream of the bulging region.

[006] De acordo com um aspecto da invenção, um veículo de voo inclui: uma fuselagem; e um motor acoplado mecanicamente à fuselagem. O motor inclui uma entrada de ar; um isolador a jusante da entrada de ar e um combustor a jusante do isolador. O ar que passa através da entrada de ar e do isolador para a câmara de combustão passa através de uma área de seção transversal mínima em uma garganta que está no limite entre a entrada de ar e o isolador. O isolador tem uma região abaulada, onde pelo menos uma dimensão do isolador, em uma direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, tem uma dimensão local máxima que é maior tanto a montante (da garganta) como a jusante (da saída do isolador / partida do motor) da região abaulada.[006] According to one aspect of the invention, a flight vehicle includes: a fuselage; and an engine mechanically coupled to the fuselage. The engine includes an air intake; an insulator downstream of the air inlet and a combustor downstream of the insulator. Air passing through the air inlet and insulator into the combustion chamber passes through a minimum cross-sectional area in a throat that is at the boundary between the air inlet and insulator. The insulator has a domed region where at least one dimension of the insulator, in a direction perpendicular to the airflow through the insulator, has a maximum local dimension that is greater both upstream (from the throat) and downstream (from the insulator outlet). / engine start) of the bulging region.

[007] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a região abaulada possui uma área de seção transversal, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, que tem uma área local máxima que é maior que ambas as áreas a montante e a jusante da região abaulada.[007] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the bulging region has a cross-sectional area, perpendicular to the airflow through the insulator, that has a maximum local area that is greater than both areas to upstream and downstream of the bulging region.

[008] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, uma forma da área da seção transversal é a mesma que às formas da seção transversal, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, tanto a montante quanto a jusante da região abaulada.[008] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, a cross-sectional area shape is the same as the cross-sectional shapes, perpendicular to the air flow through the insulator, both upstream and downstream of the bulging region.

[009] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, uma forma da área da seção transversal é diferente de pelo menos uma das formas da seção transversal, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, tanto a montante quanto a jusante da região abaulada.[009] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, one shape of the cross-sectional area is different from at least one of the shapes of the cross-section, perpendicular to the air flow through the insulator, both upstream and downstream. downstream of the bulging region.

[010] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a região abaulada possui pelo menos uma dimensão adicional que não possui um máximo local na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, pelo menos uma dimensão adicional sendo menor que pelo menos uma de um valor a montante e um valor a jusante.[010] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the bulging region has at least one additional dimension that does not have a local maximum in the direction perpendicular to the airflow through the insulator, at least one additional dimension being smaller that at least one of an upstream value and a downstream value.

[011] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, pelo menos uma dimensão adicional na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador é menor tanto do valor a montante como do valor a jusante.[011] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, at least one additional dimension in the direction perpendicular to the airflow through the insulator is less than both the upstream value and the downstream value.

[012] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, o combustor é um ramjet.[012] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the combustor is a ramjet.

[013] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, o combustor é um scramjet.[013] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the combustor is a scramjet.

[014] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, o combustor inclui uma turbina.[014] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the combustor includes a turbine.

[015] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, o motor é um motor supersônico.[015] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the engine is a supersonic engine.

[016] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, o motor é um motor hipersônico.[016] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the engine is a hypersonic engine.

[017] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, o motor é um motor subsônico.[017] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the engine is a subsonic engine.

[018] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, o motor e/ou seus componentes, tais como sua entrada, podem ser qualquer combinação de geometrias, por exemplo, simétricas em torno de um eixo, tendo uma configuração de duas dimensões (mesma forma de seção transversal em diferentes locais longitudinais) e / ou com uma forma tridimensional complexa (forma de seção transversal diferente em distintos locais longitudinais).[018] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the engine and/or its components, such as its input, may be any combination of geometries, for example, symmetric about an axis, having a configuration two-dimensional (same cross-sectional shape at different longitudinal locations) and/or with a complex three-dimensional shape (different cross-sectional shape at different longitudinal locations).

[019] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a região abaulada possui uma seção transversal circular na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador.[019] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the bulged region has a circular cross-section in the direction perpendicular to the airflow through the insulator.

[020] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a região abaulada possui uma seção transversal elíptica na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador.[020] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the bulged region has an elliptical cross section in the direction perpendicular to the airflow through the insulator.

[021] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a região abaulada possui uma seção transversal retangular na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador.[021] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the bulged region has a rectangular cross-section in the direction perpendicular to the airflow through the insulator.

[022] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a região abaulada possui uma seção transversal quadrada na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador.[022] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the bulged region has a square cross-section in the direction perpendicular to the airflow through the insulator.

[023] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a região abaulada possui uma seção transversal quadrangular na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador.[023] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the bulged region has a quadrangular cross-section in the direction perpendicular to the airflow through the insulator.

[024] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a região abaulada possui uma seção transversal trapezoidal na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador.[024] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the bulged region has a trapezoidal cross section in the direction perpendicular to the airflow through the insulator.

[025] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, uma área transversal máxima da região abaulada, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, é pelo menos, 110% de qualquer área de seção transversal mínima do isolador ou em relação à área na extremidade traseira do isolador, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador.[025] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, a maximum cross-sectional area of the bulged region, perpendicular to the airflow through the insulator, is at least 110% of any minimum cross-sectional area of the insulator or relative to the area at the rear end of the insulator, perpendicular to the airflow through the insulator.

[026] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a região abaulada funciona como uma armadilha de choque que limita o movimento de choques dentro do isolador.[026] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the bulged region functions as a shock trap that limits the movement of shocks within the insulator.

[027] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, o isolador inclui uma região de mistura na parte traseira da região abaulada, na qual a distorção do fluxo devido à região abaulada à popa é reduzida.[027] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the isolator includes a mixing region at the rear of the bulged region, in which flow distortion due to the stern bulged region is reduced.

[028] De acordo com outro aspecto da invenção, um método de operação de um motor de veículo de voo, o método inclui as etapas de: comprimir o ar que entra no motor, na entrada de ar do motor; passar o ar da entrada de ar através de um isolador do motor para um combustor do motor; e usar o ar a partir do isolador para a queima do combustível no combustor. A passagem do ar através do isolador inclui a passagem do ar através de uma região abaulada do isolador, com a região abaulada com um máximo local na área de seção transversal perpendicular a uma direção do fluxo de ar através do isolador, com a área de seção transversal maior na região abaulada do que tanto a montante da região abaulada (por exemplo, para a garganta de entrada) como a jusante da região abaulada (por exemplo, para a saída do isolador).[028] According to another aspect of the invention, a method of operating a flight vehicle engine, the method includes the steps of: compressing the air entering the engine, in the engine air intake; passing air from the air intake through an engine insulator to an engine combustor; and use the air from the insulator to burn the fuel in the combustor. The passage of air through the insulator includes the passage of air through a bulged region of the insulator, with the bulged region having a local maximum in cross-sectional area perpendicular to a direction of airflow through the insulator, with the cross-sectional area greater cross section in the bulged region than both upstream of the bulged region (e.g., to the inlet throat) and downstream of the bulged region (e.g., to the insulator outlet).

[029] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, a passagem de ar através do isolador inclui causar choques no fluxo de ar na região abaulada ou em outra parte do isolador.[029] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, the passage of air through the insulator includes causing shocks to the air flow in the bulged region or other part of the insulator.

[030] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, causar choques inclui causar choques oblíquos que não são perpendiculares à direção do fluxo de ar através do isolador.[030] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, causing shocks includes causing oblique shocks that are not perpendicular to the direction of airflow through the insulator.

[031] De acordo com uma concretização de qualquer parágrafo (s) deste resumo, causar choques inclui causar choques normais que são perpendiculares à direção do fluxo de ar através do isolador.[031] According to an embodiment of any paragraph(s) of this summary, causing shocks includes causing normal shocks that are perpendicular to the direction of airflow through the insulator.

[032] De acordo ainda com outro aspecto da invenção, um motor de um veículo de voo inclui: uma entrada de ar; um isolador a jusante da entrada de ar e um combustor a jusante do isolador. O ar que passa através da entrada de ar e do isolador para a câmara de combustão passa através de uma área de seção transversal mínima em uma garganta que está no limite entre a entrada de ar e o isolador. O isolador tem uma região abaulada, onde pelo menos uma dimensão do isolador, em uma direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, tem uma dimensão local máxima que é maior tanto a montante como a jusante da região abaulada.[032] According to yet another aspect of the invention, an engine of a flight vehicle includes: an air intake; an insulator downstream of the air inlet and a combustor downstream of the insulator. Air passing through the air inlet and insulator into the combustion chamber passes through a minimum cross-sectional area in a throat that is at the boundary between the air inlet and insulator. The insulator has a bulged region, wherein at least one dimension of the insulator, in a direction perpendicular to the airflow through the insulator, has a maximum local dimension that is greater both upstream and downstream of the bulged region.

[033] Para a consecução dos fins anteriores e relacionados, a invenção compreende os recursos a seguir descritos completamente e particularmente indicados nas reivindicações. A descrição a seguir e os desenhos anexos estabelecem em detalhes certas concretizações ilustrativas da invenção. Essas concretizações são indicativas, no entanto, de apenas algumas das várias maneiras pelas quais os princípios da invenção podem ser empregados. Outros objetos, vantagens e novas características da invenção se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir da invenção, quando considerada em conjunto com os desenhos.[033] To achieve the above and related purposes, the invention comprises the resources described below fully and particularly indicated in the claims. The following description and the accompanying drawings set forth in detail certain illustrative embodiments of the invention. These embodiments are indicative, however, of only some of the various ways in which the principles of the invention may be employed. Other objects, advantages and novel features of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention when considered in conjunction with the drawings.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[034] Os desenhos em anexo, que não estão necessariamente em escala, mostram vários aspectos da invenção.[034] The attached drawings, which are not necessarily to scale, show various aspects of the invention.

[035] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um veículo de voo de acordo com uma concretização da presente invenção.[035] Figure 1 is a schematic diagram of a flight vehicle in accordance with an embodiment of the present invention.

[036] A Figura 2 é um diagrama que mostra os componentes de um motor do veículo de voo da Figura 1.[036] Figure 2 is a diagram showing the components of an engine of the flight vehicle of Figure 1.

[037] A Figura 3 é uma vista oblíqua de um isolador que pode fazer parte do motor da Figura 2.[037] Figure 3 is an oblique view of an insulator that may be part of the engine of Figure 2.

[038] A Figura 4 ilustra a operação do isolador da Figura 3 em uma primeira condição operacional.[038] Figure 4 illustrates the operation of the isolator of Figure 3 in a first operational condition.

[039] A Figura 5 ilustra a operação do isolador da Figura 3 em uma segunda condição operacional.[039] Figure 5 illustrates the operation of the isolator of Figure 3 in a second operational condition.

[040] A Figura 6 é um fluxograma de alto nível que ilustra um método de acordo com uma concretização da invenção.[040] Figure 6 is a high-level flowchart illustrating a method according to an embodiment of the invention.

[041] Um veículo de voo possui um motor que inclui entrada de ar, um isolador (ou difusor) a jusante da entrada de ar e um combustor a jusante do isolador.[041] A flight vehicle has an engine that includes an air intake, an insulator (or diffuser) downstream of the air intake, and a combustor downstream of the insulator.

[042] O isolador inclui uma região abaulada que possui pelo menos uma dimensão, perpendicular à direção do fluxo de ar da entrada para o combustor, isto é, em um máximo local, maior que as dimensões comparáveis do isolador a montante e a jusante da região abaulada. A região abaulada estabiliza os choques dentro do isolador e facilita a mistura do fluxo. Por exemplo, choques oblíquos nas proximidades da região abaulada permanecem ancorados para grandes ajustes de aceleração ou excursões de trajetória de voo, o que melhora a consistência do fluxo. O desvio de fluxo de um fluxo de alta energia em torno das paredes externas da seção abaulada colidindo de volta para o centro, onde o fluxo é de baixa energia, na extremidade à popa do isolador, aumenta a mistura dos fluxos e resulta em um fluxo mais uniforme entrando no combustor. O isolador ainda é capaz de fornecer níveis moderados a altos de aumento máximo da pressão estática com a incorporação de uma parte abaulada.[042] The insulator includes a bulging region that has at least one dimension, perpendicular to the direction of air flow from the inlet to the combustor, that is, at a local maximum, greater than the comparable dimensions of the insulator upstream and downstream of the bulging region. The domed region stabilizes shocks within the insulator and facilitates flow mixing. For example, oblique shocks in the vicinity of the bulge region remain anchored for large acceleration adjustments or flight path excursions, which improves flow consistency. The flow diversion of a high-energy flow around the outer walls of the domed section impinging back toward the center, where the flow is low energy, at the aft end of the insulator, increases mixing of the flows and results in a high-energy flow. more uniform entering the combustor. The isolator is still capable of providing moderate to high levels of maximum static pressure increase with the incorporation of a domed portion.

[043] A Figura 1 mostra esquematicamente um veículo aéreo 10 que é alimentado por um motor 12 que é mecanicamente acoplado a uma fuselagem 14. O veículo aéreo 10 pode ser um míssil, motor de detonação de pulso, projétil, uma aeronave não tripulada (um veículo aéreo não tripulado ou UAV), aeronave tripulada ou um veículo de acesso ao espaço. O veículo aéreo pode ter uma variedade de tamanhos e condições de operação. Em grande parte da descrição abaixo, o veículo aéreo 10 é descrito em termos de um veículo aéreo altamente supersônico a hipersônico, com um número Mach variando de 4 a 6 ou mais amplamente com um número Mach de 2 a 25. No entanto, o veículo aéreo 10 pode operar em velocidades supersônicas mais baixas (número Mach maior que um), ou mesmo em velocidades subsônicas.[043] Figure 1 schematically shows an aerial vehicle 10 that is powered by an engine 12 that is mechanically coupled to a fuselage 14. The aerial vehicle 10 may be a missile, pulse detonation engine, projectile, an unmanned aircraft ( an unmanned aerial vehicle or UAV), manned aircraft or a space access vehicle. The aerial vehicle can have a variety of sizes and operating conditions. In much of the description below, air vehicle 10 is described in terms of a highly supersonic to hypersonic air vehicle with a Mach number ranging from 4 to 6 or more broadly with a Mach number of 2 to 25. However, the vehicle Aircraft 10 can operate at lower supersonic speeds (Mach number greater than one), or even at subsonic speeds.

[044] O motor 12 pode ser acoplado à fuselagem 14 de qualquer uma das várias formas, incluindo partes do motor 12 sendo formadas de modo integral com partes da fuselagem 14. A fuselagem 14 pode ter qualquer uma de uma variedade de formas adequadas e pode incluir componentes adicionais para realizar uma ou mais operações do veículo aéreo 10. Esses componentes adicionais, para dar alguns exemplos não limitativos, podem incluir sistemas de controle (tais como para direção), superfícies de produção de sustentação e / ou controle (como asas, aletas ou canards (pequenas assas dianteiras), fixas na posição ou móveis no todo ou em parte), sistemas de comunicação, sistemas de refrigeração, sensores ou outros sistemas de coleta de dados e / ou qualquer uma de uma variedade de cargas úteis.[044] The engine 12 may be coupled to the fuselage 14 in any of a number of ways, including parts of the engine 12 being integrally formed with parts of the fuselage 14. The fuselage 14 may have any of a variety of suitable shapes and may include additional components to perform one or more operations of the aerial vehicle 10. These additional components, to give some non-limiting examples, may include control systems (such as for steering), lift-producing and/or control surfaces (such as wings, fins or canards (small front wings), fixed in position or movable in whole or in part), communications systems, cooling systems, sensors or other data collection systems, and/or any of a variety of payloads.

[045] Com referência além da Figura 2, o motor 12 inclui uma entrada de ar 20, um isolador ou difusor 22 e um combustor ou combustor do motor 24. A entrada de ar 20 aspira o ar da corrente de ar livre e comprime o ar, podendo ocorrer um ou mais choques à medida que o fluxo é comprimido. O ar comprimido em seguida sai da entrada de ar 20 para entrar no isolador 22. Pode haver uma garganta 26, uma localização de área mínima na fronteira entre a entrada de ar 20 e o isolador 22. O isolador 22 funciona para manter os choques estáveis, isola flutuações de fluxo dinâmicas entre a entrada e o motor, fornece aumentos de pressão exigidos, e / ou fornece padrões de fluxo desejados na sua extremidade a jusante, onde o ar passa do isolador 22 para o combustor 24. No combustor 24, o combustível é adicionado ao fluxo de ar, misturado, ocorre combustão e o fluxo queimado é passado através de um bico 27, produzindo impulso do motor 12, que é usado para alimentar o veículo aéreo 10. Os produtos de combustão são exauridos a partir de uma extremidade a jusante do combustor 24 através do bocal 27. O motor 12 define, assim, um caminho de fluxo ou caminho de fluxo de propulsão através da entrada 20, o isolador 22, o combustor do motor 24 e o bocal 27.[045] Referring further to Figure 2, the engine 12 includes an air inlet 20, an insulator or diffuser 22, and an engine combustor or combustor 24. The air inlet 20 draws in air from the free air stream and compresses the air, and one or more shocks may occur as the flow is compressed. The compressed air then exits the air inlet 20 to enter the insulator 22. There may be a throat 26, a minimum area location at the boundary between the air inlet 20 and the insulator 22. The insulator 22 functions to keep the shocks stable , isolates dynamic flow fluctuations between the inlet and the engine, provides required pressure increases, and/or provides desired flow patterns at its downstream end, where air passes from the isolator 22 to the combustor 24. At the combustor 24, the fuel is added to the air stream, mixed, combustion occurs and the burnt stream is passed through a nozzle 27, producing thrust from the engine 12, which is used to power the air vehicle 10. The combustion products are exhausted from a downstream end of the combustor 24 through the nozzle 27. The engine 12 thus defines a flow path or propulsion flow path through the inlet 20, the isolator 22, the engine combustor 24 and the nozzle 27.

[046] O combustor 24 pode ser qualquer um de vários dispositivos adequados para queimar uma mistura combustível-ar ou oxidante- combustível e produzir empuxo. Por exemplo, o combustor 24 (e / ou o motor 12) pode ser um ramjet, um scramjet, um ramjet / scramjet de modo duplo ou talvez um jato de turbina. Na Figura 2, o combustor 24 é mostrado como tendo uma turbina 28, mas em muitas concretizações o combustor 24 não possui turbina (ou outras partes móveis).[046] The combustor 24 may be any of a number of devices suitable for burning a fuel-air or oxidizer-fuel mixture and producing thrust. For example, combustor 24 (and/or engine 12) may be a ramjet, a scramjet, a dual-mode ramjet/scramjet, or perhaps a turbine jet. In Figure 2, the combustor 24 is shown as having a turbine 28, but in many embodiments the combustor 24 does not have a turbine (or other moving parts).

[047] A entrada 20 pode ter qualquer uma de uma variedade de formas adequadas, por exemplo, redonda, elíptica, retangular. O isolador 22 pode ter uma forma geral que faz a transição entre uma forma quadrada, retangular, trapezoidal ou elíptica da entrada 20 (para dar alguns exemplos) para um combustor redondo ou de outra forma 24. A entrada 20 e o combustor 24 podem estar alinhados um com o outro ou podem ser deslocados um do outro e em diferentes orientações angulares.[047] Inlet 20 may have any of a variety of suitable shapes, for example, round, elliptical, rectangular. The insulator 22 may have a general shape that transitions between a square, rectangular, trapezoidal, or elliptical shape of the inlet 20 (to give some examples) to a round or otherwise shaped combustor 24. The inlet 20 and the combustor 24 may be aligned with each other or can be offset from each other and in different angular orientations.

[048] A Figura 3 mostra mais detalhes de uma concretização do isolador 22. O isolador 22 tem uma parte abaulada 32 que está entre uma extremidade a montante 34 e uma extremidade a jusante 36. A parte a jusante do isolador 22, na extremidade a jusante 36, é uma região de mistura, na qual a distorção do fluxo devido à região abaulada 32 é reduzida. A extremidade a montante 34 é a garganta da entrada 26, onde o isolador 22 recebe fluxo da entrada de ar 20. A extremidade a jusante 36 é onde o fluxo sai do isolador 22, para entrar no combustor 24. Assim, o fluxo através do isolador 22 segue uma direção geral do fluxo de ar 40 da extremidade a montante 34 até a extremidade a jusante 36.[048] Figure 3 shows more details of an embodiment of the insulator 22. The insulator 22 has a domed part 32 that is between an upstream end 34 and a downstream end 36. The downstream part of the insulator 22, at the upstream end downstream 36, is a mixing region, in which the flow distortion due to the bulging region 32 is reduced. The upstream end 34 is the inlet throat 26, where the insulator 22 receives flow from the air inlet 20. The downstream end 36 is where the flow leaves the insulator 22 to enter the combustor 24. Thus, the flow through the insulator 22 follows a general direction of air flow 40 from the upstream end 34 to the downstream end 36.

[049] A parte abaulada 32 tem um máximo local em pelo menos uma dimensão, perpendicular à direção do fluxo de ar 40. Com referência agora, além da Figura 4, a parte abaulada 32 pode ter uma largura 42 (uma largura máxima), perpendicular à direção do fluxo de ar 40, que é maior que a largura a montante 44 e a largura a jusante 46. A largura a montante 44 está a montante da parte abaulada 32, entre a parte abaulada 32 e a extremidade a montante 34. A largura a jusante 46 está à jusante da parte abaulada 32, entre a parte abaulada 32 e a extremidade a jusante 36.[049] The bulged portion 32 has a local maximum in at least one dimension, perpendicular to the direction of air flow 40. Referring now, in addition to Figure 4, the bulged portion 32 may have a width 42 (a maximum width), perpendicular to the airflow direction 40, which is greater than the upstream width 44 and the downstream width 46. The upstream width 44 is upstream of the domed part 32, between the domed part 32 and the upstream end 34. The downstream width 46 is downstream of the convex portion 32, between the convex portion 32 and the downstream end 36.

[050] A parte abaulada 32 também pode ter um máximo local em sua altura 52, a dimensão da parte abaulada 32 que é perpendicular à direção do fluxo de ar 40 e à largura 42. Os termos "largura" e "altura" são um tanto arbitrários e são usados aqui para indicar direções diferentes que são geralmente perpendiculares à direção do fluxo de ar 40, independentemente da orientação real.[050] The bulged portion 32 may also have a local maximum at its height 52, the dimension of the bulged portion 32 that is perpendicular to the airflow direction 40 and the width 42. The terms "width" and "height" are a both arbitrary and are used here to indicate different directions that are generally perpendicular to the direction of air flow 40, regardless of the actual orientation.

[051] A parte abaulada 32 pode ter uma área local máxima 58, com a área 58 que é perpendicular à direção do fluxo de ar 40 maior que as áreas correspondentes imediatamente a montante e a jusante da parte abaulada 32. A área máxima local 58 pode ser uma área que tem um máximo local em todas as dimensões do isolador, ou pode ser um máximo local em algumas dimensões, mas não em outras dimensões. Em outras palavras, a área máxima local 58 pode ou não estar em um local de altura ou largura máxima dentro do isolador 22.[051] The bulged part 32 may have a maximum local area 58, with the area 58 that is perpendicular to the airflow direction 40 greater than the corresponding areas immediately upstream and downstream of the bulged part 32. The maximum local area 58 it may be an area that has a local maximum in all dimensions of the insulator, or it may be a local maximum in some dimensions but not in other dimensions. In other words, the local maximum area 58 may or may not be at a location of maximum height or width within the insulator 22.

[052] A parte abaulada 32 pode ter a mesma forma de seção transversal que as partes do isolador 22 imediatamente a montante e a jusante da parte abaulada 32. Alternativamente, a parte abaulada 22 pode ter uma forma de seção transversal diferente de uma ou ambas as partes a montante e a jusante do isolador 22. Por exemplo, a parte abaulada 32 pode ter uma forma elíptica, enquanto a parte a montante e / ou a jusante pode ter uma forma de seção transversal diferente, tal como circular ou elíptica com uma proporção de eixo maior / menor diferente.[052] The bulged portion 32 may have the same cross-sectional shape as the parts of the insulator 22 immediately upstream and downstream of the bulged portion 32. Alternatively, the bulged portion 22 may have a cross-sectional shape different from either or both the upstream and downstream portions of the insulator 22. For example, the domed portion 32 may have an elliptical shape, while the upstream and/or downstream portion may have a different cross-sectional shape, such as circular or elliptical with a different major/minor axis ratio.

[053] A mudança em uma ou mais dimensões na parte abaulada 32 pode ser feita continuamente em uma direção longitudinal, ao longo da direção geral 40 em que o ar flui através do isolador 22. Ou seja, pode não haver descontinuidades em etapas na superfície do isolador, ou mesmo descontinuidades na inclinação da superfície do isolador, mas em vez disso, uma superfície do isolador 22 que muda suavemente na parte abaulada 32 e / ou ao fazer a transição das partes abauladas 32 para as partes a montante e a jusante do isolador 22. Alternativamente, tais descontinuidades em etapas podem estar presentes. A parte abaulada 32 pode ter paredes planas ou pode ter uma torção intencional na parede em um local ou locais para ancorar ondas de choque oblíquas.[053] The change in one or more dimensions in the domed portion 32 may be made continuously in a longitudinal direction, along the general direction 40 in which air flows through the insulator 22. That is, there may be no stepwise discontinuities on the surface of the insulator, or even discontinuities in the slope of the insulator surface, but instead, a surface of the insulator 22 that changes smoothly at the bulged portion 32 and/or when transitioning from the bulged portions 32 to the upstream and downstream portions of the insulator 22. Alternatively, such step discontinuities may be present. The bulged portion 32 may have flat walls or may have an intentional twist in the wall at a location or locations to anchor oblique shock waves.

[054] As Figuras 4 e 5 mostram uma concretização do isolador 22 em operação, para dois perfis diferentes de fluxo de ar do isolador, fornecidos por dois projetos de entrada diferentes operando com números Mach diferentes. A parte abaulada 32 está mais próxima da extremidade a montante 24 do isolador 22, perto da garganta ou entrada 34, onde o fluxo entra no isolador 22. Mais amplamente, a parte abaulada 32 pode estar na metade a montante 50 do isolador 22. A geometria da parte abaulada 32, em particular a parte a montante angulada para fora da parte abaulada 32, configura uma série de choques no fluxo quando exigido pelo combustor 24.[054] Figures 4 and 5 show an embodiment of the isolator 22 in operation, for two different isolator airflow profiles, provided by two different inlet designs operating at different Mach numbers. The bulged portion 32 is closest to the upstream end 24 of the insulator 22, near the throat or inlet 34, where the flow enters the insulator 22. More broadly, the bulged portion 32 may be in the upstream half 50 of the insulator 22. The geometry of the domed portion 32, in particular the upstream portion angled away from the domed portion 32, sets up a series of shocks in the flow when required by the combustor 24.

[055] Existe uma tendência tal que, quando o acelerador é aumentado, o combustor 24 exige um aumento mais alto da pressão (para satisfazer a conservação de massa). O sistema de propulsão satisfaz isso diminuindo as perdas de pressão no isolador 22 através de mudanças no trem de choque que, por sua vez, aumentam a pressão para o combustor 24. Em algum momento, o trem de choque do isolador 22 pode não ser mais capaz de aumentar a pressão, de modo a conservar a massa, o fluxo de massa deve ser reduzido e o sistema de choque é ejetado para fora do isolador 22 e da entrada 20 para permitir que o fluxo de massa seja derramado. Além disso, o mesmo efeito pode ser alcançado para uma configuração constante do acelerador se a condição de vôo (número Mach, altitude, ângulo de ataque e / ou guinada) variar.[055] There is a tendency such that when the throttle is increased, the combustor 24 requires a higher increase in pressure (to satisfy conservation of mass). The propulsion system accomplishes this by decreasing pressure losses in insulator 22 through changes in the shock train which, in turn, increase pressure to combustor 24. At some point, the shock train of insulator 22 may no longer be capable of increasing pressure, so as to conserve mass, the mass flow must be reduced and the shock system is ejected out of the insulator 22 and inlet 20 to allow the mass flow to spill out. Furthermore, the same effect can be achieved for a constant throttle setting if the flight condition (Mach number, altitude, angle of attack and/or yaw) varies.

[056] Os choques mostrados são uma série de choques oblíquos, mostrados no número de referência 62 na Figura 4 e no número de referência 64 na Figura 5. Os números de referência 62 e 64 mostram a localização dos choques mais fortes para contrapressão alta ou média e um ou mais dos choques mostrados podem estar presentes para qualquer condição de fluxo dada. A geometria de expansão nesta parte dianteira (a montante) da parte abaulada 32, onde os choques oblíquos 62 e 64 estão localizados, ajuda a manter os choques 62 e 64 no lugar e a se mover ainda mais a montante no isolador 22. A área crescente do isolador (até o local 42 de um máximo local, tal como uma largura máxima) mantém o sistema de choque localizado nessa parte. A geometria de contração na parte a jusante da parte abaulada 32 também ajuda a impedir que os choques angulares 62 e 64 se movam mais a jusante fora da parte abaulada 32, permitindo que essa parte do isolador seja usada para mistura de fluxo. Com baixa contrapressão ou números Mach muito altos, os choques mais fortes podem se mover mais a jusante, por exemplo, os choques 72 (Figura 4) e 74 (Figura 5).[056] The shocks shown are a series of oblique shocks, shown at reference number 62 in Figure 4 and reference number 64 in Figure 5. Reference numbers 62 and 64 show the location of the strongest shocks for high back pressure or average and one or more of the shocks shown may be present for any given flow condition. The expansion geometry in this front (upstream) portion of the domed portion 32, where the oblique shocks 62 and 64 are located, helps to keep the shocks 62 and 64 in place and move further upstream in the insulator 22. The area Increasing the insulator (up to location 42 of a local maximum, such as a maximum width) keeps the shock system located in that part. The contraction geometry in the downstream portion of the domed portion 32 also helps prevent angular shocks 62 and 64 from moving further downstream outside the domed portion 32, allowing this portion of the insulator to be used for flow mixing. With low backpressure or very high Mach numbers, stronger shocks can move further downstream, for example shocks 72 (Figure 4) and 74 (Figure 5).

[057] A geometria da parte abaulada 32 ajuda na configuração de estruturas de choque que permanecem ancoradas na seção dianteira do isolador para uma ampla gama de configurações do acelerador ou condições de vôo (velocidades de fluxo e pressões do combustor). Isso pode manter o perfil de saída do isolador do fluxo praticamente inalterado (e / ou mais uniforme) em uma variedade de condições operacionais, uma vez que os choques 62 e 64 permanecem nos mesmos locais ou em locais semelhantes ao longo de uma variedade de condições operacionais (ao contrário da operação do projeto do isolador tradicional).[057] The geometry of the domed portion 32 assists in configuring shock structures that remain anchored to the front section of the isolator for a wide range of throttle settings or flight conditions (flow velocities and combustor pressures). This can keep the flow isolator output profile virtually unchanged (and/or more uniform) over a variety of operating conditions, since shocks 62 and 64 remain in the same or similar locations over a variety of conditions. operational (as opposed to traditional isolator design operation).

[058] A proporção da mudança de área dentro da parte abaulada 32 (de pequena para grande para pequena) pode servir para manter o trem de choque (os choques 62 e 64) na metade a montante 50 do isolador 22 para uma ampla gama de condições de voo e ajustes do acelerador. Mais amplamente, o trem de choque pode ser retido em uma parte a montante do isolador 22, tal como a montante da parte abaulada 32. A gama de condições pode abranger a gama completa de condições práticas de operação para o veículo de voo 10 (Figura 1). A localização da parte abaulada 32 na metade a montante 50 do isolador 22 permite que a metade a jusante do isolador 22 seja usada para mistura de fluxo da corrente de fluxo externa e corrente da linha central, sem nenhum ou, um mínimo choque presente na metade a jusante. Isso permite um fluxo mais uniforme na saída do isolador 22, onde o fluxo se transfere para dentro do combustor 24 (Figura 1). Distorção, como baixa distorção da pressão total, distorção de momento, distorção de fluxo de massa e / ou distorção de Mach, pode ser reduzida ou minimizada com essa mistura de fluxo.[058] The proportion of area change within the domed portion 32 (from small to large to small) may serve to maintain the shock train (shocks 62 and 64) in the upstream half 50 of the insulator 22 for a wide range of flight conditions and throttle settings. More broadly, the shock train may be retained in a portion upstream of the insulator 22, such as upstream of the bulged portion 32. The range of conditions may encompass the full range of practical operating conditions for the flight vehicle 10 (Figure 1). The location of the domed portion 32 in the upstream half 50 of the insulator 22 allows the downstream half of the insulator 22 to be used for flow mixing of the external flow stream and centerline current, with no or minimal shock present in the half. downstream. This allows for a more uniform flow at the outlet of the isolator 22, where the flow transfers into the combustor 24 (Figure 1). Distortion such as low total pressure distortion, momentum distortion, mass flow distortion, and/or Mach distortion can be reduced or minimized with this flow mixture.

[059] Uma área transversal máxima da região abaulada, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, pode ser pelo menos, 110% de qualquer área de seção transversal mínima do isolador ou em relação à área na extremidade traseira do isolador, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador. Esse valor pode ser maior, tal como pelo menos 120%, pelo menos 130%, pelo menos 140%, pelo menos 150%, pelo menos 160%, pelo menos 170%, pelo menos 180%, pelo menos 190%, pelo menos 200%, ou em qualquer faixa de uso dos valores dessa frase e da frase anterior.[059] A maximum cross-sectional area of the bulging region, perpendicular to the airflow through the insulator, may be at least 110% of any minimum cross-sectional area of the insulator or relative to the area at the rear end of the insulator, perpendicular to the flow air through the insulator. This value may be greater, such as at least 120%, at least 130%, at least 140%, at least 150%, at least 160%, at least 170%, at least 180%, at least 190%, at least 200%, or in any range of usage of the values of this sentence and the previous sentence.

[060] Para alguns tipos de fluxo (por exemplo, para alguns números de Mach), pode ser vantajoso configurar uma região abaulada com uma expansão na largura acoplada ao encolhimento na altura. A proporção de largura na região abaulada pode ser de 1,04 a 1,4, mas essa faixa é apenas um exemplo e outras relações são possíveis, por exemplo, variando com base no número Mach e no sistema de choque de entrada.[060] For some types of flow (for example, for some Mach numbers), it may be advantageous to configure a bulging region with an expansion in width coupled with a shrinkage in height. The width ratio in the bulged region could be 1.04 to 1.4, but this range is just an example and other ratios are possible, for example varying based on Mach number and input shock system.

[061] A inclinação das paredes laterais na região abaulada (da garganta a montante para a região abaulada) pode variar para diferentes concretizações. Pode ser de aproximadamente 2°, aproximadamente 3°, aproximadamente 4°, aproximadamente 5°, aproximadamente 6°, aproximadamente 7°, aproximadamente 8°, aproximadamente 9°, aproximadamente 10°, aproximadamente 11°, aproximadamente 11°, aproximadamente 12°, aproximadamente 13°, aproximadamente 14°, aproximadamente 15°, aproximadamente 16°, aproximadamente 17°, aproximadamente 18°, aproximadamente 19°, aproximadamente 20° ou em qualquer faixa usando dois desses valores. Esses valores são apenas exemplos e outros ângulos são possíveis.[061] The inclination of the side walls in the bulging region (from the upstream throat to the bulging region) may vary for different embodiments. It can be approximately 2°, approximately 3°, approximately 4°, approximately 5°, approximately 6°, approximately 7°, approximately 8°, approximately 9°, approximately 10°, approximately 11°, approximately 11°, approximately 12° , approximately 13°, approximately 14°, approximately 15°, approximately 16°, approximately 17°, approximately 18°, approximately 19°, approximately 20°, or in any range using two of these values. These values are just examples and other angles are possible.

[062] A área máxima do isolador pode ocorrer na metade à montante (em comprimento) do isolador. Alternativamente, pode estar no meio do isolador ou na metade a jusante do isolador.[062] The maximum area of the insulator can occur in the upstream half (in length) of the insulator. Alternatively, it may be in the middle of the insulator or in the downstream half of the insulator.

[063] Tais isoladores podem resultar em uma melhor mistura de fluxo e / ou uniformidade do fluxo (reduzindo a distorção do fluxo), por exemplo, em até 400% a 1.000% ou mais.[063] Such isolators can result in better flow mixing and/or flow uniformity (reducing flow distortion), for example, by up to 400% to 1,000% or more.

[064] A distorção de fluxo pode ser definida de várias maneiras, com vários parâmetros de fluxo e determinações de distorção. As definições de intensidade de distorção circunferencial SAE ARP1420B são uma maneira comum de avaliar e medir a distorção. As diferenças de intensidade de distorção por anel, conforme SAE ARP1420B A.1.2, podem ser aprimoradas em até 200% a 400% ou mais. No entanto, dependendo da situação, outras definições e medidas podem ser aplicáveis. Por exemplo, a distorção do fluxo de massa pode ser um parâmetro mais importante para um ramjet ou scramjet do que a distorção por pressão total (o que é importante para aplicações de turbojato). Além disso, distorção radial ou distorção geral (sem considerar radial ou circunferencial) pode ser mais importante que distorção circunferencial. O uso desses diferentes parâmetros pode proporcionar melhorias ainda maiores na redução da distorção. O efeito da distorção reduzida pode melhorar a eficiência da combustão em 10% ou mais.[064] Flow distortion can be defined in several ways, with various flow parameters and distortion determinations. The SAE ARP1420B circumferential distortion intensity definitions are a common way to evaluate and measure distortion. Distortion intensity differences per ring per SAE ARP1420B A.1.2 can be improved by up to 200% to 400% or more. However, depending on the situation, other definitions and measures may apply. For example, mass flow distortion may be a more important parameter for a ramjet or scramjet than total pressure distortion (which is important for turbojet applications). Furthermore, radial distortion or general distortion (without considering radial or circumferential) may be more important than circumferential distortion. Using these different parameters can provide even greater improvements in reducing distortion. The effect of reduced distortion can improve combustion efficiency by 10% or more.

[065] São possíveis muitas formas alternativas para a região abaulada 32. As características das concretizações e variações descritas acima podem ser combinadas em uma única concretização, se possível.[065] Many alternative shapes for the bulging region 32 are possible. The characteristics of the embodiments and variations described above can be combined into a single embodiment, if possible.

[066] O isolador 22 pode oferecer uma variedade de outras vantagens. Isso pode incluir a capacidade potencial da configuração abaulada de criar perdas adicionais a contrapressões muito baixas (em relação às de um isolador tradicional), que permitirá que o veículo opere no modo de operação "ramjet" mais eficiente (principalmente combustão subsônica) para uma maior variedade de condições de vôo do que um projeto tradicional. Outra vantagem possível é reduzir o potencial de recirculação de gás de combustão no isolador, o que poderia causar o derretimento do material do isolador, resultando na queima total. Além disso, pode haver menor distorção do fluxo nas condições de guinada, em comparação com as configurações tradicionais do isolador. O padrão consistente do fluxo de saída do isolador em muitas condições de voo e configurações do acelerador, que podem ser um padrão de distorção de fluxo reduzido, este também pode reduzir o consumo de combustível, melhorar a eficiência do veículo, aumentar as capacidades de empuxo / aceleração, permitir uma melhor solução do sistema durante o projeto conceitual. Também pode haver uma redução do aquecimento não uniforme do combustor, o que pode levar a problemas de fluxo de injeção de combustível (se houver combustível circulando pelo combustor para esfriá-lo).[066] Insulator 22 can offer a variety of other advantages. This may include the potential ability of the bulged configuration to create additional losses at very low backpressures (relative to those of a traditional isolator), which will allow the vehicle to operate in the more efficient "ramjet" mode of operation (primarily subsonic combustion) for greater variety of flight conditions than a traditional design. Another possible advantage is to reduce the potential for combustion gas recirculation in the insulator, which could cause the insulator material to melt, resulting in complete burnout. Additionally, there may be less flow distortion under yaw conditions compared to traditional isolator configurations. The consistent pattern of isolator output flow across many flight conditions and throttle settings, which can be a reduced flow distortion pattern, this can also reduce fuel consumption, improve vehicle efficiency, increase thrust capabilities /acceleration, enable better system solution during conceptual design. There may also be a reduction in non-uniform heating of the combustor, which can lead to fuel injection flow problems (if there is fuel circulating through the combustor to cool it).

[067] A Figura 6 é um fluxograma de alto nível que ilustra um método 100 de operação de um motor, como o motor 12 (Figura 2). Na etapa 102, o ar que entra no motor é comprimido em uma entrada de ar. Parte do ar pode ser despejada borda afora em um desviador de entrada ou orifícios de sangria de entrada, como mostrado na etapa 103. Na etapa 104, o ar comprimido da extremidade a jusante da entrada de ar passa através do isolador, a caminho do combustor. Ao passar através do isolador, o fluxo passa através dos choques oblíquos (se forem necessários), fixados na parte protuberante do isolador. Finalmente, na etapa 106, o ar que passou pelo isolador é usado para a queima do combustível no combustor.[067] Figure 6 is a high-level flowchart illustrating a method 100 of operating an engine, such as engine 12 (Figure 2). In step 102, air entering the engine is compressed in an air intake. Some of the air may be dumped overboard into an inlet diverter or inlet bleed holes, as shown in step 103. In step 104, compressed air from the downstream end of the air inlet passes through the insulator on its way to the combustor. . When passing through the insulator, the flux passes through oblique shocks (if necessary) fixed to the protruding part of the insulator. Finally, in step 106, the air that passed through the insulator is used to burn the fuel in the combustor.

[068] Embora a invenção tenha sido mostrada e descrita em relação a uma determinada concretização ou concretizações preferidas, é óbvio que alterações e modificações equivalentes ocorrerão a outros especialistas na técnica após a leitura e compreensão desta especificação e dos desenhos anexos. Em particular, no que diz respeito às várias funções desempenhadas pelos elementos descritos acima (componentes, conjuntos, dispositivos, composições etc.), os termos (incluindo uma referência a um "meio") usados para descrever esses elementos estão destinados a corresponder, salvo indicação em contrário, para qualquer elemento que execute a função especificada do elemento descrito (ou seja, que seja funcionalmente equivalente), mesmo que não seja estruturalmente equivalente à estrutura divulgada que desempenha a função na concretização ou concretizações exemplificativas da invenção ilustradas neste documento. Além disso, embora uma característica particular da invenção possa ter sido descrita acima com relação a apenas uma ou mais das diversas concretizações ilustradas, essa característica pode ser combinada com uma ou mais de outras características das outras concretizações, conforme seja desejado e vantajoso para qualquer aplicação dada ou particular.[068] Although the invention has been shown and described in relation to a certain preferred embodiment or embodiments, it is obvious that equivalent changes and modifications will occur to others skilled in the art after reading and understanding this specification and the accompanying drawings. In particular, with respect to the various functions performed by the elements described above (components, assemblies, devices, compositions, etc.), the terms (including a reference to a "medium") used to describe these elements are intended to correspond, unless indication to the contrary, for any element that performs the specified function of the described element (i.e., that is functionally equivalent), even if it is not structurally equivalent to the disclosed structure that performs the function in the exemplary embodiment or embodiments of the invention illustrated in this document. Furthermore, although a particular feature of the invention may have been described above with respect to only one or more of the various illustrated embodiments, that feature may be combined with one or more other features of the other embodiments as is desired and advantageous for any application. given or particular.

Claims (15)

1. Motor de veículo de voo (12) caracterizado pelo fato de que compreende: uma entrada de ar (20); um isolador (22) a jusante da entrada de ar; e um combustor (24) onde o combustível é adicionado, o combustor estando a jusante do isolador; em que o ar que passa através da entrada de ar e através do isolador para o combustor passa através de uma área de seção transversal mínima em uma garganta da entrada (26) que está no limite entre a entrada de ar e o isolador; e em que o isolador tem uma região abaulada (32) sem descontinuidades de inclinação de uma superfície do isolador, onde pelo menos uma dimensão (42, 52) do isolador, em uma direção perpendicular ao fluxo de ar (40) através do isolador, tem uma dimensão local máxima que é maior tanto a montante (44) quanto a jusante (46) da região abaulada, com todo o fluxo de ar que entra em uma extremidade a montante do isolador a partir da entrada de ar saindo de uma extremidade a jusante do isolador, para entrar no combustor.1. Flight vehicle engine (12) characterized by the fact that it comprises: an air intake (20); an insulator (22) downstream of the air inlet; and a combustor (24) where the fuel is added, the combustor being downstream of the insulator; wherein the air passing through the air inlet and through the insulator to the combustor passes through a minimum cross-sectional area in an inlet throat (26) which is at the boundary between the air inlet and the insulator; and wherein the insulator has a bulged region (32) without slope discontinuities of a surface of the insulator, where at least one dimension (42, 52) of the insulator, in a direction perpendicular to the airflow (40) through the insulator, has a maximum local dimension that is greatest both upstream (44) and downstream (46) of the bulging region, with all airflow entering an upstream end of the insulator from the air inlet exiting an upstream end. downstream of the insulator, to enter the combustor. 2. Veículo de voo (10) caracterizado pelo fato de que compreende: uma fuselagem (14); e o motor de veículo de voo como definido na reivindicação 1 acoplado mecanicamente à fuselagem.2. Flight vehicle (10) characterized by the fact that it comprises: a fuselage (14); and the flight vehicle engine as defined in claim 1 mechanically coupled to the fuselage. 3. Veículo de voo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a região abaulada tem uma área de seção transversal, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, que tem uma área local máxima (58) que é maior tanto a montante quanto a jusante da região abaulada.3. Flight vehicle according to claim 2, characterized by the fact that the bulging region has a cross-sectional area, perpendicular to the air flow through the insulator, that has a maximum local area (58) that is greater both upstream and downstream of the bulging region. 4. Veículo de voo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma forma da área de seção transversal é a mesma que formas da seção transversal, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, tanto a montante quanto a jusante da região abaulada.4. Flight vehicle according to claim 3, characterized by the fact that a shape of the cross-sectional area is the same as shapes of the cross-section, perpendicular to the airflow through the insulator, both upstream and downstream of the bulging region. 5. Veículo de voo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma forma da área de seção transversal é diferente de pelo menos uma das formas da seção transversal, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, tanto a montante quanto a jusante da região abaulada.5. The flight vehicle of claim 3, wherein one shape of the cross-sectional area is different from at least one of the shapes of the cross-section perpendicular to the air flow through the insulator, both upstream and downstream. downstream of the bulging region. 6. Veículo de voo, de acordo qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que a região abaulada tem pelo menos uma dimensão adicional que não possui um máximo local na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, a pelo menos uma dimensão adicional sendo menor que pelo menos um de um valor a montante e um valor a jusante, e de preferência, a pelo menos uma dimensão adicional na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador é menor tanto no valor a montante quanto no valor a jusante.6. Flight vehicle according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the bulging region has at least one additional dimension that does not have a local maximum in the direction perpendicular to the airflow through the insulator, at least an additional dimension being less than at least one of an upstream value and a downstream value, and preferably, the at least one additional dimension in the direction perpendicular to the airflow through the insulator is less than both the upstream value and the downstream. 7. Veículo de voo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que o combustor é um ramjet ou um scramjet; ou em que o combustor inclui uma turbina (28).7. Flight vehicle according to any one of claims 2 to 6, characterized by the fact that the combustor is a ramjet or a scramjet; or wherein the combustor includes a turbine (28). 8. Veículo de voo, de acordo com a reivindicação 2, ou qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que o motor é um motor supersônico ou um motor hipersônico; ou o motor é um motor subsônico.8. Flight vehicle according to claim 2, or any one of claims 2 to 7, characterized by the fact that the engine is a supersonic engine or a hypersonic engine; or the engine is a subsonic engine. 9. Veículo de voo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, caracterizado pelo fato de que a região abaulada tem uma seção transversal circular na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador; ou a região abaulada tem uma seção transversal elíptica na direção perpendicular ao fluxo de ar através do isolador.9. Flight vehicle according to any one of claims 2 to 8, characterized by the fact that the bulged region has a circular cross-section in the direction perpendicular to the air flow through the insulator; or the bulged region has an elliptical cross-section in the direction perpendicular to the airflow through the insulator. 10. Veículo de voo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 9, caracterizado pelo fato de que uma área de seção transversal máxima da região abaulada, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador, é pelo menos 110% de uma área de seção transversal mínima do isolador, perpendicular ao fluxo de ar através do isolador.10. Flight vehicle according to any one of claims 2 to 9, characterized by the fact that a maximum cross-sectional area of the bulging region, perpendicular to the air flow through the insulator, is at least 110% of a minimum cross-section of the insulator, perpendicular to the air flow through the insulator. 11. Veículo de voo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 10, caracterizado pelo fato de que a região abaulada é disposta para funcionar como uma armadilha de choque que limita o movimento dos choques (62, 72, 74) dentro do isolador.11. Flight vehicle according to any one of claims 2 to 10, characterized in that the bulging region is arranged to function as a shock trap that limits the movement of shocks (62, 72, 74) within the insulator . 12. Veículo de voo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 11, caracterizado pelo fato de que o isolador inclui uma região de mistura na parte traseira da região abaulada, que é disposta para diminuir a distorção do fluxo devido à região abaulada.12. Flight vehicle according to any one of claims 2 to 11, characterized in that the isolator includes a mixing region at the rear of the bulged region, which is arranged to reduce flow distortion due to the bulged region. 13. Método (100) para operar um motor de veículo de voo (12), caracterizado pelo fato de que compreende: comprimir (102) o ar que entra no motor, em uma entrada de ar (20) do motor; passar (104) o ar através da entrada de ar (20) através de um isolador (22) do motor para um combustor (24) do motor onde o combustível é adicionado, o combustor estando a jusante do isolador, o ar que passa através da entrada de ar (20) e através do isolador (22) para o combustor (24) passa através de uma área de seção transversal mínima em uma garganta da entrada (26) que está no limite entre a entrada de ar (20) e o isolador (22), com todo o fluxo de ar que entra no isolador a partir da entrada de ar (20) saindo do isolador (22) para o combustor (24); e usar o ar do isolador para combustão (106) do combustível no combustor; em que a passagem do ar através do isolador inclui a passagem do ar através de uma região abaulada (32) do isolador sem descontinuidades de inclinação na superfície do isolador, com a região abaulada tendo um máximo local (58) na área de seção transversal perpendicular a uma direção (40) do fluxo de ar através do isolador, com a área de seção transversal maior na região abaulada do que tanto a montante (44) da região abaulada como a jusante (46) da região abaulada.13. Method (100) for operating a flight vehicle engine (12), characterized by the fact that it comprises: compressing (102) the air entering the engine, in an air intake (20) of the engine; passing (104) air through the air inlet (20) through an insulator (22) of the engine to a combustor (24) of the engine where the fuel is added, the combustor being downstream of the insulator, the air passing through from the air inlet (20) and through the insulator (22) to the combustor (24) passes through a minimum cross-sectional area in an inlet throat (26) which is at the boundary between the air inlet (20) and the insulator (22), with all the air flow entering the insulator from the air inlet (20) exiting the insulator (22) to the combustor (24); and using the air from the insulator for combustion (106) of the fuel in the combustor; wherein the passage of air through the insulator includes passage of air through a bulged region (32) of the insulator without slope discontinuities on the surface of the insulator, with the bulged region having a local maximum (58) in the perpendicular cross-sectional area to a direction (40) of airflow through the insulator, with the cross-sectional area greater in the bulged region than both upstream (44) of the bulged region and downstream (46) of the bulged region. 14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a passagem do ar através do isolador inclui causar choques (62, 72, 74) no fluxo de ar na região abaulada.14. Method, according to claim 13, characterized by the fact that the passage of air through the insulator includes causing shocks (62, 72, 74) in the air flow in the bulging region. 15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que causar choques inclui causar choques angulares que não são perpendiculares à direção do fluxo de ar através do isolador.15. The method of claim 14, wherein causing shocks includes causing angular shocks that are not perpendicular to the direction of airflow through the insulator.