ES2709848T3

ES2709848T3 - Sistema de escape de unidad de potencia auxiliar (APU)

Info

Publication number: ES2709848T3
Application number: ES14769728T
Authority: ES
Inventors: Eric Andrew Nager; James C Napier; Farooq Rehman; Anthony C Jones
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2019-04-17
Anticipated expiration: 2034-03-03
Also published as: EP2971733B1; US20160001890A1; EP2971733A1; US9540114B2; WO2014149604A1; EP2971733A4

Abstract

Revestimiento (25) de escape para una APU (21) en un avión con motor de turbina de gas que tiene un cono de cola que termina con una salida (29) para descargar el escape, en el que el revestimiento comprende: una primera sección en el revestimiento (25) con una sección transversal constante que tiene un diámetro (D1) desde la APU (21) a un punto próximo al cono de la cola; caracterizado porque el revestimiento comprende además un segundo diámetro (D2) más grande en el revestimiento (25), en el que el revestimiento se ensancha al segundo diámetro D2 y tiene una sección transversal continuamente creciente desde el extremo aguas abajo de la primera sección a la salida del revestimiento (25).

Description

DESCRIPCION

Sistema de escape de unidad de potencia auxiliar (APU)

Antecedentes

El objetivo actual de la industria aeronautica es fabricar productos tan silenciosos como sea posible. Un componente de la generacion de ruido es el ruido de escape desde una unidad de potencia auxiliar (APU, Auxiliary Power Unit) de una aeronave, un motor de turbina de gas. Mientras la aeronave esta en tierra, el escape desde la APU sale de la aeronave y se mezcla con el aire estatico en el exterior. Este mezclado de aire a alta velocidad y aire estatico resulta en una cizalladura del aire, que causa ruido.

Este ruido de escape desde una APU es generado aguas abajo de cualquier silenciador de escape y, de esta manera, no puede ser atenuado. La unica manera de reducir el efecto de cizallamiento es reducir la velocidad de escape.

Para un flujo de masa de escape fijo, un conducto mas grande resulta en una velocidad de escape mas lenta. Un enfoque tradicional para reducir la cizalladura ha sido reducir la velocidad haciendo el conducto de escape mas grande. En este caso, el conducto de escape mas grande requiere mas metal en el revestimiento y en el silenciador. Esto anade peso no deseable al sistema.

Los documentos US 2009/078496 y WO 2009/083074, que describe todas las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1, describen revestimientos de escape segun es preambulo de la reivindicacion 1.

Sumario

Segun la presente invencion, se proporciona un revestimiento de escape segun se establece en la reivindicacion 1.

El ruido de escape se reduce sin anadir peso significativo al sistema. Un sistema de escape de APU tiene un diametro de revestimiento de escape que es adecuado para la cantidad de escape producida por la APU. En el extremo de salida de la APU, el diametro del sistema de escape esta aumentado y el revestimiento esta girado de manera que salga hacia el lado a traves de un puerto de escape lateral. El puerto de salida esta aumentado y tiene una forma ovalada, reduciendo de esta manera la velocidad del escape conforme impacta con el aire circundante estacionario. El ruido generado por el escape se reduce sin anadir peso significativo al sistema.

Tambien segun la invencion, se proporciona un procedimiento para reducir el ruido de escape en una APU segun se indica en la reivindicacion 8.

Las caractensticas de las realizaciones de la invencion se exponen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripcion de los dibujos

La Fig. 1 muestra la seccion de cono de cola de una aeronave.

La Fig. 2 muestra un revestimiento difusor de sistema de escape de una APU en una seccion de cola con el revestimiento exterior del fuselaje retirado.

La Fig. 3 es una vista desde abajo del escape de AUP y el bastidor de la seccion de cola con el revestimiento del fuselaje retirado.

La Fig. 4 es una vista esquematica ampliada del recorte del cono de cola que muestra una ampliacion adicional de la realizacion de la salida de escape.

Descripcion detallada

En la Fig. 1, se muestra parcialmente un avion 10 a reaccion de largo alcance. El avion 10 incluye un cono 11 de cola y vistas parciales de un motor 13, un timon 15 y un aleron 17. El escape desde el motor sale del escape 19.

La Fig. 2 muestra la unidad 21 de potencia auxiliar (APU), que genera el escape al silenciador 23. El silenciador 23 esta revestido por el revestimiento 25, que esta fijado a la APU 21. El revestimiento 25 tiene un primer diametro D1 que esta dimensionado para aceptar el escape desde la APU 21. Los gases de escape fluyen en el revestimiento 25 a un punto proximo al extremo 27 del cono de cola, donde el revestimiento 25 se ensancha a un segundo diametro D2 ampliado. En el extremo 27 del cono de cola, el revestimiento 25 tiene una salida 29 de seccion transversal elfptica u ovalada para ampliar adicionalmente el revestimiento 25 en su extremo de escape. El diametro D2 ampliado causa que el gas en el escape tenga una velocidad mas lenta. Cuando el gas de escape se mezcla con el aire ambiente, hay sustancialmente menos cizallamiento y, de esta manera, menos ruido, en comparacion con un sistema sin un escape lateral ampliado. El revestimiento 25 esta girado para descargar el escape en la salida 29 hacia el lado del avion.

La Fig. 3 muestra una APU 21 que suministra el escape al silenciador 23 en el que el revestimiento 25 tiene un primer diametro D1 hasta el extremo 27 del cono de cola, donde el revestimiento 25 esta ampliado al segundo diametro D2 y esta girado de manera que el escape sea descargado a traves del escape 19 a la salida 29 hacia el lado (es dedr, hacia arriba con respecto a la Fig. 3), tal como se ha indicado anteriormente. Tanto el segundo diametro D2 ampliado como el area de seccion transversal relativamente grande de la salida 29 sirven para ralentizar la velocidad de los gases de escape y para reducir el ruido.

La Fig. 4 muestra la cola 11 con un revestimiento 25 y un primer diametro D1. El revestimiento 25 continua en el extremo 27 del cono de cola con un segundo diametro D2 ampliado y una salida 29. El recorte 29 de la salida incluye ademas un primer recorte 31, que amplfa la forma ovalada y un segundo recorte 33 ovalado todavfa mas grande.

En lugar de un revestimiento completo de diametro mas grande y salida en la parte posterior del cono de cola, tal como se ha considerado pero que anade mucho mas peso al avion, esta salida lateral disminuye el impulso de los gases de escape y reduce su velocidad, sirviendo como un sistema de escape difusor con menos ruido.

Aunque la invencion se ha descrito con referencia a una realizacion o a unas realizaciones ejemplares, las personas con conocimientos en la materia entenderan que pueden realizarse diversos cambios y que sus elementos pueden ser sustituidos por equivalentes de los mismos sin apartarse del alcance de la invencion. Ademas, pueden realizarse muchas modificaciones para adaptar una situacion o un material particular a las ensenanzas de la invencion. Por lo tanto, se pretende que la invencion no este limitada a las realizaciones particulares descritas, sino que la invencion incluya todas las realizaciones que esten incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Revestimiento (25) de escape para una APU (21) en un avion con motor de turbina de gas que tiene un cono de cola que termina con una salida (29) para descargar el escape, en el que el revestimiento comprende:

una primera seccion en el revestimiento (25) con una seccion transversal constante que tiene un diametro (D1) desde la APU (21) a un punto proximo al cono de la cola;

caracterizado porque el revestimiento comprende ademas un segundo diametro (D2) mas grande en el revestimiento (25), en el que el revestimiento se ensancha al segundo diametro D2 y tiene una seccion transversal continuamente creciente desde el extremo aguas abajo de la primera seccion a la salida del revestimiento (25).

2. Revestimiento de escape segun la reivindicacion 1, en el que en el primer diametro (D1) es de aproximadamente 27,8 cm (10,95 pulgadas) y el segundo diametro (D2) es de aproximadamente 33,0 cm (13 pulgadas).

3. Revestimiento de escape segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la salida (29) del revestimiento de escape tiene forma ovalada.

4. Revestimiento de escape segun la reivindicacion 3, en el que la salida (29) del revestimiento de escape esta ampliado adicionalmente con un segundo recorte (31) ovalado de forma mas grande.

5. Revestimiento de escape segun la reivindicacion 4, en el que la salida (29) del revestimiento de escape esta todavfa mas ampliada con un tercer recorte (33) ovalado de forma todavfa mas grande.

6. Sistema de escape para una unidad (21) de potencia auxiliar (APU) en una seccion de cono de cola de un avion, en el que el sistema de escape comprende:

una seccion de cono de cola;

una salida (29) de escape en un lado de la seccion del cono de cola;

un revestimiento (25) de escape de APU fijado a la APU (21) y que se extiende hacia atras desde la APU (21) a la salida (29) de escape, en el que el revestimiento es un revestimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

7. Sistema de escape segun la reivindicacion 6, en el que el revestimiento (25) de escape esta girado hacia el lado de la cola en el cono de cola.

8. Procedimiento para reducir el ruido de escape en una unidad (21) de potencia auxiliar (APU) en un avion con motor de turbina de gas que tiene un cono de cola, en el que el procedimiento comprende:

recibir gas de escape en una entrada de revestimiento adyacente a la APU (21);

dirigir el gas de escape a traves del revestimiento (25) desde la entrada del revestimiento a una salida (29) en una superficie lateral de una seccion de cola del fuselaje; y

reducir la velocidad del gas de escape en el revestimiento (25) antes de que salga de la salida (29) en una region del revestimiento proxima a la salida expandiendo la seccion transversal del revestimiento (25) y girando el revestimiento ampliado para encontrarse con la salida (29) en una superficie lateral de una seccion de cola del fuselaje.

9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, en el que el revestimiento (25) esta girado hacia el lado de la cola en el cono de la cola.

10. Procedimiento segun la reivindicacion 8 o 9, en el que el flujo se expande desde el primer diametro de aproximadamente 27,8 cm (10,95 pulgadas) a un segundo diametro de aproximadamente 33,0 cm (13 pulgadas).

11. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que la salida (29) del revestimiento tiene forma ovalada.

12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, en el que la salida (29) del revestimiento se amplfa adicionalmente con un segundo recorte (31) ovalado de forma mas grande.

13. Procedimiento segun la reivindicacion 12, en el que la salida (29) del revestimiento se amplfa todavfa mas con un tercer recorte (31) ovalado de forma todavfa mas grande.