风扇组件、对应的涡轮风扇发动机和控制隙距的方法与流程

本公开的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体地，涉及一种用于使用风扇壳体加热来控制风扇叶片末梢与金属风扇壳体之间的隙距的方法和系统。

背景技术：

在至少一些已知的飞行器发动机中，由复合材料制造的风扇壳体包围包括多个风扇叶片的风扇。隙距必要地存在于风扇叶片的末梢与风扇壳体之间，以避免叶片末梢相对于风扇壳体的摩擦。因为复合材料对热增长远没那么敏感，所以这些复合风扇壳体的直径限定成容纳风扇叶片的最大直径(从基部到末梢)，同时仍然保持叶片末梢与风扇壳体之间的隙距。相应地，在起飞期间，叶片末梢膨胀到它们的最大直径，这限制了风扇壳体的最小直径。然而，在所有其它飞行阶段(包括巡航)期间，风扇壳体基本上保持为该不变的最小直径，相对于在起飞期间所经历的最大风扇叶片直径，在巡航时风扇叶片的直径减小。结果，在巡航期间，隙距或风扇叶片的直径与风扇壳体的直径之间的差远大于必要的隙距，这降低了风扇的效率，且因此降低了发动机的性能。

技术实现要素：

在一方面，提供一种风扇组件。风扇组件包括风扇、外接风扇的风扇壳体和与风扇壳体热连通的风扇壳体加热系统。风扇包括轮毂和从轮毂延伸的多个风扇叶片。多个风扇叶片中的各风扇叶片终止于相应的叶片末梢。隙距限定在风扇壳体与叶片末梢之间。风扇壳体加热系统构造成当风扇在第一运行模式下运行时对风扇壳体施加热。风扇壳体加热系统还构造成当风扇转换成第二运行模式时去除施加的热。

在另一方面，提供一种涡轮风扇发动机。涡轮风扇发动机包括：包括多级压缩机的核心发动机；由低压涡轮提供动力的风扇，低压涡轮由核心发动机中生成的气体驱动；外接风扇的风扇壳体；与风扇壳体热连通的风扇壳体加热系统；以及处理器。风扇包括轮毂和从轮毂延伸的多个风扇叶片。多个风扇叶片中的各风扇叶片终止于相应的叶片末梢。隙距限定在风扇壳体与叶片末梢之间。处理器编程为使用风扇壳体加热系统来对沿径向在风扇外且与风扇沿轴向对齐的风扇壳体施加热，使得风扇壳体膨胀预先确定的量，从而使隙距增大到第一距离。处理器还编程为使用风扇壳体加热系统来去除施加的热，以使风扇壳体收缩，从而使隙距减小到第二距离，其中第二距离小于第一距离。

在一方面，提供一种控制风扇的多个叶片的末梢与风扇壳体之间的隙距的方法。方法包括对沿径向在风扇外且与风扇沿轴向对齐的风扇壳体施加热，使得风扇壳体膨胀预先确定的量，从而使隙距增大到第一距离。方法还包括使风扇在第一运行模式下运行，以及使风扇转换至第二运行模式。方法进一步包括去除施加的热，以使风扇壳体收缩，从而使隙距减小到第二距离。第二距离小于第一距离。方法还进一步包括使风扇在隙距为第二距离的情况下运行。

在又一方面，提供一种控制可旋转的主体的多个沿径向延伸的叶片的相应的末梢与外接可旋转的主体的圆柱形壳体之间的隙距的方法。方法包括对沿径向在可旋转的主体外且与可旋转的主体沿轴向对齐的壳体施加热，使得壳体膨胀预先确定的量，从而使隙距增大到第一距离。方法还包括使可旋转的主体在第一运行模式下运行，以及使可旋转的主体转换至第二运行模式。方法进一步包括去除施加的热，以使壳体收缩，从而使隙距减小到第二距离，其中第二距离小于第一距离。方法还进一步包括使可旋转的主体在隙距为第二距离的情况下运行。

附图说明

当参照附图来阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，遍及附图，同样的字符表示同样的部件，其中：

图1为根据本公开的示例性实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性图示。

图2为图1中显示的涡轮风扇发动机的风扇组件的横截面视图；

图3为在不同加热方案下的两个风扇组件的示意性图示；

图4为包括风扇壳体加热系统的一个示例性实施例的在图2中显示的风扇组件的风扇壳体的展开图；

图5为包括风扇壳体加热系统的第二示例性实施例的在图2中显示的风扇组件的风扇壳体的展开图；

图6为包括风扇壳体加热系统的第三示例性实施例的在图2中显示的风扇组件的风扇壳体的展开图；以及

图7为与风扇壳体加热系统通信的fadec的示例性实施例的示意图。

除非另外指示，否则本文提供的附图意在示出本公开的实施例的特征。这些特征被认为是可应用在包括本公开的一个或多个实施例的广泛种类的系统中。因此，附图不意在包括本领域普通技术人员已知的为了实践本文公开的实施例而需要的所有常规特征。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求中，将引用许多用语，其应被限定为具有以下含义。

单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文另外清楚地规定。

“可选的”或“可选地”意味着随后描述的事件或情形可发生或可不发生，且描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。

如本文遍及说明书和权利要求所使用的近似语言可应用于修饰可容许改变而不会导致其所涉及的基本功能的变化的任何定量表示。相应地，由诸如“大约”、“大致”和“基本上”之类的一个或多个用语修饰的值将不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精确度。在此且遍及说明书和权利要求，范围限制可组合和/或交换；这样的范围被识别，且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另外指示。

本文描述的风扇壳体加热系统的实施例提供了用于控制风扇叶片末梢与风扇壳体(例如，金属风扇壳体)之间的隙距的成本有效的方法。具体地，在一种运行模式(例如，空转、起飞和/或爬升)期间，风扇壳体加热系统对金属风扇壳体的径向外表面施加热。施加的热引起金属风扇壳体的沿径向向外的偏移。当去除施加的热时(例如在巡航期间)，金属风扇壳体收缩，从而减小风扇叶片末梢与金属风扇壳体之间的隙距。在一些实施例中，对于大致为100英寸的风扇直径来说，隙距减小高达大约0.100英寸，或风扇壳体的直径的0.1%。在巡航期间减小隙距会提高风扇的效率，且由此降低比燃料消耗(sfc)。

图1为根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机100的示意性横截面视图。在示例性实施例中，燃气涡轮发动机100体现为高旁通比涡轮风扇喷气式发动机。如图1中显示的那样，涡轮风扇发动机100限定轴向方向a(其平行于为了参照而提供的纵向中心线112延伸)和径向方向r。大体上，涡轮风扇发动机100包括风扇组件114和设置在风扇组件114下游的核心发动机116。

在示例性实施例中，核心发动机116包括大致管状的外部壳体118，其限定环形入口120。外部壳体118以串联流动的关系包绕：压缩机区段，其包括增压器或低压(lp)压缩机122和高压(hp)压缩机124；燃烧区段126；涡轮区段，其包括高压(hp)涡轮128和低压(lp)涡轮130；以及排气喷口喷嘴区段132。高压(hp)轴或线轴134驱动地将hp涡轮128连接到hp压缩机124。低压(lp)轴或线轴136驱动地将lp涡轮130连接到lp压缩机122。压缩机区段、燃烧区段126、涡轮区段和喷嘴区段132共同限定核心空气流动路径137。

在涡轮风扇发动机100的运行期间，一定体积的空气158通过包括风扇138的风扇组件114的相关联的入口160进入涡轮风扇发动机100。当一定体积的空气158横穿风扇138的多个风扇叶片140时，该体积的空气158的第一部分162被引导或导引到(在核心发动机116与环形机舱150之间的)旁通空气流通路156中，且该体积的空气158的第二部分164被引导或导引到核心空气流动路径137中，或更具体地，被引导或导引到lp压缩机122中。第一部分162与第二部分164之间的比率通常被称为旁通比。随后第二部分164的压力随着第二部分164被导引通过高压(hp)压缩机124且进入燃烧区段126中而增大，在燃烧区段126中，第二部分164与燃料混合且被点燃，以提供燃烧气体166。

hp涡轮定子导叶168联接到外部壳体118，且hp涡轮转子叶片170联接到hp轴杆或轴134。燃烧气体166被导引通过hp涡轮128，在此经由顺序级的hp涡轮定子导叶168和hp涡轮转子叶片170提取来自燃烧气体166的热能和/或动能的一部分，从而使hp轴杆或轴134旋转，然后其驱动hp压缩机124的旋转。lp定子导叶172联接到外部壳体118，且lp涡轮转子叶片174联接到lp轴杆或轴136。然后，燃烧气体166被导引通过lp涡轮130，在此经由顺序级的lp涡轮定子导叶172和lp涡轮转子叶片174从燃烧气体166中提取热能和动能的第二部分，其驱动lp轴杆或轴136和lp压缩机122的旋转，和/或风扇138的旋转。

随后，燃烧气体166被导引通过核心发动机116的排气喷口喷嘴区段132，以提供推进推力。同时，在第一部分162从涡轮风扇发动机100的风扇喷嘴排气区段176排出之前，在其被导引通过旁通空气流通路156时，第一部分162的压力显著地增大，从而也提供推进推力。hp涡轮128、lp涡轮130和排气喷口喷嘴区段132至少部分地限定用于将燃烧气体166导引通过核心发动机116的热气体路径178。

在示出的实施例中，涡轮风扇发动机100进一步包括风扇壳体加热系统180。如本文进一步描述的那样，风扇壳体加热系统180构造成将热传递到包围风扇138的风扇壳体182的沿径向向外的表面。涡轮风扇发动机100仅作为示例而在图1中被描绘，且在其它示例性实施例中，涡轮风扇发动机100可具有任何其它合适的构造，包括例如一体式驱动涡轮风扇或军用目的的发动机。而且，涡轮风扇发动机100可具有适合于在飞行器应用中使用的带有变桨距机构的构造。

图2为涡轮风扇发动机100的风扇组件114(两者均在图1中显示)的横截面视图。如显示的那样，风扇壳体182包围风扇138。风扇壳体182包括沿径向向外的表面184和相反的沿径向向内的表面186。在示例性实施例中，风扇壳体182由金属材料(诸如但不限于铝、铝锂合金和/或任何其它金属或合金)制造。应理解，由于重量关系，某些金属和/或合金可比其它金属和/或合金更适合于用于制造飞行器发动机风扇壳体182。在其它实施例中，风扇壳体182由具有类似于铝或铝合金的(线性)热膨胀系数(例如，在±5×10^-6k^-1内)的另一种材料(诸如复合材料)制造。风扇壳体182外接风扇叶片140，风扇叶片140从风扇轮毂202朝风扇壳体182沿径向向外延伸。各风扇叶片140在其径向范围上包括叶片末梢188。各叶片末梢188终止于沿径向向外的末梢表面189。为了防止叶片末梢188与风扇壳体182之间的叶片摩擦，隙距190存在于末梢表面189与沿径向向内的表面186之间。尽管隙距190是必要的，但隙距190越大，则风扇组件114越低效，因为更多空气能够在叶片末梢188周围泄漏。相应地，使隙距190最小化有助于提高风扇组件114的效率和发动机100的性能，诸如比燃料消耗率(sfc)。更具体地，在某些飞行状态或运行模式下使隙距190最小化对效率和sfc产生较大的影响。例如，在巡航期间使隙距190最小化可对sfc产生最大的影响(例如，使sfc减小大约0.7%)。

为了有助于在巡航期间使隙距190最小化或减小隙距190，风扇组件114包括风扇壳体加热系统180(在图1中显示)。风扇壳体加热系统180构造成提供对风扇壳体182的特定部分的加热。风扇壳体182包括沿轴向在叶片末梢188的前部的前部部分192和沿轴向在叶片末梢188的后部的后部部分194。在示例性实施例中，风扇壳体加热系统180在前部部分192和后部部分194处对风扇壳体182施加热，以引起风扇壳体182的向外偏移。因为风扇壳体182由金属材料制造，且因此对热变化相对敏感，所以传递到风扇壳体182的热引起风扇壳体182的沿径向向外的偏移，从而增大风扇壳体182的半径(直径)。由此，当风扇壳体加热系统180在空转飞行阶段或运行状态期间启动时，其使风扇壳体182膨胀，这继而使叶片末梢188与风扇壳体182之间的隙距190增大到第一距离。

在起飞飞行阶段期间，发动机功率和温度处于最大值。当风扇138在与起飞飞行阶段相关联的起飞运行模式下运行时，风扇叶片末梢188增长得甚至更多。因此，在起飞或爬升飞行阶段之前或期间(例如，在风扇138在起飞或飞行运行模式下运行之前或期间)，风扇壳体加热系统180可启动或开启。当发动机100转换成巡航飞行阶段时，风扇138转换成巡航运行模式，且风扇组件114的温度降低到相对最小值。作为响应，风扇壳体182收缩到相对最小的直径，这使叶片末梢188与风扇壳体182的径向内表面186之间的隙距190减小到小于第一距离的第二距离。而且，隙距190的第二距离小于在巡航时复合风扇壳体中的隙距距离。隙距190到第二距离的这种减小提高了风扇组件114的效率，这有助于减小发动机100的总体比燃料消耗(sfc)。在一些实施例中，至少取决于所用的具体热源和/或热源的具体参数(例如质量流速、热容量、温度等)，对于直径大约为100英寸的风扇138来说，隙距190可减小大约0.090英寸到大约0.200英寸(例如，减小大约0.09%到大约0.2%)。而且，至少取决于所用的热源和/或隙距的减小量，实施风扇壳体加热系统180可导致sfc减小大约0.10%到大约0.50%。应理解，sfc的减小可大于或小于大约0.10%到大约0.50%，这取决于风扇壳体加热系统180的具体实施方式。

图3为在不同加热方案下的两个风扇组件的示意性图示。更具体地，图3示出了在第一加热方案下的一个风扇组件300和在第二加热方案下的第二风扇组件350。风扇组件300包括复合风扇壳体302，且相应地可大体上被称为“复合风扇组件300”。复合风扇壳体302由其制造的复合材料对热变化基本上不敏感(例如，具有低的热膨胀系数)。换言之，甚至在相对较大的温度变化下，复合风扇壳体302也抵抗膨胀和收缩。复合风扇组件300还包括风扇304，其中风扇304包括多个风扇叶片306，为简单起见，仅显示其中一个风扇叶片。风扇叶片306可由金属材料和/或复合材料制造。风扇304和风扇叶片306首先响应于增加的旋转速度而膨胀，且随后响应于降低的旋转速度而收缩。隙距310(其可类似于隙距190)限定在风扇叶片306的叶片末梢308与风扇壳体302之间。

复合风扇组件300显示为在第一运行模式a、第二运行模式b和第三运行模式c下运行。在示出的示例中，运行模式a表示空转运行模式，运行模式b表示起飞运行模式，且运行模式c表示巡航运行模式。运行模式a与低的风扇速度相关联。运行模式a可与复合风扇组件300(例如，在没有图1中显示的风扇壳体加热系统180的情况下运行)的低的温度或基本上周围温度相关联，或可与复合风扇组件300(例如，在启动风扇壳体加热系统180的情况下运行)的较高的或相对加热的温度相关联。相应地，隙距310为第一距离d1，如从叶片末梢308到风扇壳体302测量的。运行模式b与复合风扇组件300的高的风扇速度和高的(相对最高的)温度相关联。隙距310为第二距离d2。由于复合风扇壳体302对膨胀的抵抗，以及风扇叶片306的增长，故d2远小于d1。与运行模式b相比，运行模式c与复合风扇组件300的更低的风扇速度和更低的温度相关联。风扇叶片306在运行模式b期间相比于在运行模式c期间增长不同。然而，贯穿运行模式b和c，复合风扇壳体302具有基本上相同的直径。结果，隙距310增大到距离d3。使复合风扇组件300(和/或任何其它风扇组件)在隙距为距离d3的情况下运行，降低该风扇组件的效率和性能。而且，应认识，在运行模式b期间，复合风扇壳体302的直径由风扇叶片306的最大长度限制，因为复合风扇壳体302必须大到足以容纳风扇叶片306，同时保持隙距310至少为距离d2。

风扇组件350包括金属风扇壳体352，且相应地可大体上被称为“金属风扇组件350”。金属风扇组件350可类似于风扇组件114(在图1中显示的)。金属风扇壳体352由对热变化相对敏感的金属材料制造。换言之，金属风扇壳体352响应于升高的温度而膨胀，且随后响应于降低的温度而收缩。金属风扇组件350还包括风扇354，其中风扇354包括多个风扇叶片356，为简单起见，仅显示其中一个风扇叶片。风扇叶片356可由金属材料或复合材料制造。风扇354和风扇叶片356响应于升高的旋转速度而膨胀，且随后响应于降低的旋转速度而收缩。隙距360(其可类似于隙距190和/或隙距310)限定在风扇叶片356的叶片末梢358与风扇壳体352之间。尽管未显示，但金属风扇组件350包括风扇壳体加热系统180。

金属风扇组件350显示为在第一运行模式a、第二运行模式b和第三运行模式c(它们对应于如以上相对于复合风扇组件300而描述的运行模式a、b和c)下运行。在运行模式a期间，风扇壳体加热系统180启动，且将热传递到风扇壳体352。风扇壳体352处于具有直径d1的膨胀的状态，且隙距360为第一距离g1，如从叶片末梢358到风扇壳体352测量的。在运行模式b期间，隙距360为第二距离g2。因为金属风扇壳体352和风扇叶片356两者在与运行模式b相关联的较高温度和较高旋转速度下均膨胀，所以距离g2近似于(如果不是基本上等于)距离g1。一旦风扇组件350转换至与较低的风扇速度和相对最低的温度相关联的运行模式c，风扇叶片356便收缩。此外，金属风扇壳体352收缩。更具体地，金属风扇壳体352收缩到直径d2，直径d2小于与在运行模式a下运行相关联的初始直径d1。相应地，隙距360减小到第三距离g3，第三距离g3小于距离g1或距离g2。

而且，距离g3小于距离d3(在运行模式c下运行时的隙距310的隙距距离)。因此，相对于例如复合风扇组件300，金属风扇组件350可更高效地运行且表现出提高的性能。在一些实施例中，金属风扇组件350可表现出sfc减小高达大约0.7%的性能益处。而且，在一些情况下，与复合风扇壳体302的制造相比，金属风扇壳体352的制造可使制造成本减小。此外，金属风扇壳体352可比复合风扇壳体302更薄，这允许风扇354的直径增大大约1%(例如，对于具有100英寸的直径的风扇354来说，增大大约1英寸)。这种直径增大可使sfc额外地减小大约0.3%。

应理解，尽管本文将运行模式描述为与空转、巡航、起飞和/或爬升相关联，但运行模式可对应于不同的飞行、任务和/或其它阶段。例如，在风扇壳体在可变桨距的风扇上实施的情况下，风扇组件的运行模式可对应于不同阶段。

图4为包括风扇壳体加热系统180的一个示例性实施例的风扇组件114的风扇壳体182(全都均在图1中显示)的展开图。在示例性实施例中，风扇壳体加热系统180包括一个或多个加热流体管道402，其与风扇壳体182的沿径向向外的表面184流体连通和热连通。更具体地，在示出的实施例中，加热流体管道402包括底壁404和相反的侧壁406、408，其由风扇壳体182的前部部分192或后部部分194限定。加热流体管道402进一步包括联接到侧壁406、408的外壁410。底壁404、侧壁406、408和外壁410在其中限定腔体412。腔体412构造成在其中容纳工作流体，以用于风扇壳体182的加热。工作流体可包括来自增压压缩机的引气、来自高压压缩机的引气、发动机油、机舱防冻流体和/或在温度上相对于风扇壳体182的温度递增得更高的任何其它工作流体。

单个加热流体管道402可围绕风扇壳体182的圆周的大部分和/或基本上整个圆周而延伸。备选地，多个加热流体管道402可围绕风扇壳体182而沿周向隔开(例如，四个管道402各自与风扇壳体182的一个四分之一圆周流动连通)。

各加热流体管道402与入口420和出口422流体连通。入口420与流体热源424流体连通，可从流体热源424引导热工作流体。入口420可在出口422的后部或前部隔开。另外或备选地，入口420可沿径向与出口422隔开。热工作流体通过入口420被引导到加热流体管道402中。来自工作流体的热传递到风扇壳体182中，从而使风扇壳体182开始向外偏移/膨胀，如本文描述的。相对冷(相对于工作流体的初始温度)的工作流体通过出口422被引导离开加热流体管道402。可对工作流体加压，以确保热工作流体通过入口420进入到加热流体管道402中，且冷工作流体通过出口422从加热流体管道402离开。

在一些实施例中，通过开始将热工作流体引导到加热流体管道402中而启动或开启风扇壳体加热系统180。相反地，通过减少和/或停止将热工作流体引导到加热流体管道402中，和/或从加热流体管道402中排出任何剩余的冷工作流体，而停用或关闭风扇壳体加热系统180。相应地，风扇壳体加热系统180可包括构造成控制进入加热流体管道402中和/或从加热流体管道402中离开的工作流体流的一个或多个阀414或其它机构。例如，为了启动风扇壳体加热系统180，阀414打开以容许热工作流体流通过入口420。为了停用风扇壳体加热系统180，阀414关闭以切断通过入口420的工作流体流。

图5为包括风扇壳体加热系统180的另一个示例性实施例的风扇组件114的风扇壳体182(全部均在图1中显示)的展开图。在示例性实施例中，风扇壳体加热系统180包括多个热管502。在示出的示例中，热管502以并排的平行阵列定位在开口托盘504的内部，托盘504限定在风扇壳体182的径向外表面184中。更具体地，托盘504由风扇壳体182的前部部分192或后部部分194限定。托盘504具有限定开口的内部板506和外围壁508。注意，风扇壳体加热系统180的轴向和径向范围可如需要的那样变化，以适合具体的应用。例如，可使用更多的热管502，使得风扇壳体加热系统180围绕风扇壳体182的圆周的更大的部分和/或基本上整个圆周而沿周向延伸。备选地，可存在围绕风扇壳体182而沿周向隔开的多个托盘504或其它散热区。

各热管502具有带有封闭的端部的伸长的外壁512，外壁512在其中限定腔体514。热管502填充有芯(wick)或其它毛细结构(未显示)，且容纳工作流体。已知多种工作流体(例如气体、水、有机物质和低熔点金属)用于热管。在一些实施例中，使用不易燃的工作流体，诸如水或co2。

在一些实施例中，热管502可“栽”在设置在托盘504的内部的填充材料(未显示)中。可使用将保持其形状且具有相对较高的热传导率的任何材料，例如金属、导热浆料或塑料。填充材料用来使热管502保持在期望的位置和间隔上。填充材料提供从热管502到风扇壳体182的径向外表面184的热传递路径。而且，在一些实施例中，托盘504可包括与内部板506相反的外壁(未显示)，外壁构造成确保热从热管502沿径向向内(而不是沿径向向外)传递到风扇壳体182。例如，外壁可由非导热材料制造。另外，在一些实施例中，托盘504和/或热管502可用隔热材料覆盖。

热管502在热传递方面非常高效。例如，它们的有效热传导率比固体铜的有效热传导率高几个数量级。选择热管502的数目、长度、直径、形状、工作流体和其它性能参数，以实现在发动机运行期间期望程度的热传递。以下更详细地描述了热管502的运行。

各热管502的一个端部设置在热源520的内部和/或邻近于热源520而设置。热源520可包括例如热交换器。热管502的该部分被指定为热管502的“热”端或“源”端522。各热管502的相反的端部设置在托盘504中，如以上描述的那样。热管502的该部分被指定为热管502的“冷”端或“散热(sink)”端524。注意，当涉及热管502而使用时，用语“热”和“冷”描述热管502在相对较高或较低的温度的区域中的定位，且不涉及热管502本身的结构的任何具体的方面。在一个实施例中，所有热管502(即前部部分192中的热管502和后部部分194中的热管502)均与同一热源520热连通。在另一个实施例中，相比于后部部分194中的热管502，前部部分192中的热管502与不同的热源520热连通。

在运行中，已从发动机100(在图1中显示)的多个部件中吸收热的发动机油流通到热源520中，在热源520中，发动机油对热管502的热端522进行加热。热管502内的工作流体吸收该热且蒸发。然后，生成的蒸汽行进通过腔体514，且在热管502的冷端524处冷凝，由此将热传递到冷端524。从热管502的一个端部延伸到另一个端部的芯或其它毛细结构(例如，通过毛细作用)将冷凝的液体运送回热端522，由此“完成回路”。冷端524中的热例如通过填充材料和/或通过风扇壳体182的径向外表面而传递到风扇壳体182。可选择热管502的数目、尺寸和位置，以提供如需要的热去除和热传递。此外，水可用作热管工作流体，以确保避免油在风扇组件114各处流通的无毒且不易燃的设计。而且，在至少一些实施例中，热源520远离风扇壳体182而定位，使得风扇壳体182被排除作为火区的可能。

在一些实施例中，通过将热管502的热端522联接到热源520而启动或开启风扇壳体加热系统180。相反地，通过使热管502的热端522与热源隔离而停用或关闭风扇壳体加热系统180。另外或备选地，通过将冷端524联接到风扇壳体182而启动风扇壳体加热系统180，且通过使冷端524与风扇壳体182隔离而停用风扇壳体加热系统180。相应地，风扇壳体加热系统180可包括一个或多个促动器、板、杆、滑轮、齿轮、连接器和/或其它机构，以使热端522适合地联接到热源520/使热端522与热源520适合地隔离，且/或以将冷端524联接到风扇壳体182/使冷端524与风扇壳体182隔离。另外或备选地，使用旁通阀526来阻止到热源520的热流(例如发动机油、引气)而停用热源520。

图6为包括风扇壳体加热系统180的第三示例性实施例的在图2中显示的风扇组件的风扇壳体的展开图。在示例性实施例中，风扇壳体加热系统180包括至少一个电加热器602、604。在示出的实施例中，一个电加热器602定位在前部部分192内和/或邻近于前部部分192而定位，且另一个电加热器604定位在后部部分194内和/或邻近于后部部分194而定位。在一些实施例中，一个电加热器602和/或604基本上围绕整个风扇壳体182而沿周向延伸。在其它实施例中，多个电加热器602可在前部部分192内和/或邻近于前部部分192而围绕风扇壳体182的圆周隔开，和/或多个电加热器604可在后部部分194内和/或邻近于后部部分194而围绕风扇壳体182的圆周隔开。电加热器602、604可包括任何电加热构件。本文将不进一步论述电加热器602、604的物理构件的特定细节。电加热器602、604对风扇壳体182的径向外表面184施加热，从而引起风扇壳体182的沿径向向外的偏移，如本文描述的那样。可分别通过开启和/或关闭电加热器602、604而容易地启动和/或停用风扇壳体加热系统180。

应理解，可在本公开的范围内设想且实施风扇壳体加热系统180的另外的实施例。例如，风扇壳体加热系统180可包括围绕风扇壳体182而设置的一个或多个磁加热器、电磁加热器和/或任何其它加热构件。而且，应理解，风扇壳体加热系统180可包括以上描述的加热构件中的任何构件的组合。例如，在一个备选的实施例中，前部部分192可由关于图5描述的热管实施方式占用，且后部部分194可由关于图4描述的加热流体管道实施方式占用。

图7为在飞行器外壳发动机100上的fadec700的示例性实施例的示意图。在示例性实施例中，fadec700与风扇壳体加热系统180(在图1中显示)通信和/或与风扇壳体加热系统180成整体，使得风扇壳体加热系统180可接收来自fadec700的指令。fadec700包括处理器702、存储器704、至少一个传感器706和通信接口708。在备选的实施例中，fadec700和/或其构件可包括另一个飞行器计算系统和/或与另一个飞行器计算系统成整体。

处理器702构造成执行计算机可执行的指令(例如，存储在存储器704中)。这些指令包括指导fadec700何时应启动/开启和停用/关闭风扇壳体加热系统180的编程。这些指令还可包括指导fadec700来执行多个其它发动机和/或飞行器控制功能(诸如根据飞行阶段来运行多个发动机构件)的编程。例如，fadec700可使用处理器来执行指导风扇138(在图1中显示)根据对应的飞行阶段而在多种运行模式下运行的控制功能。处理器702可包括用于执行指令的一个或多个处理单元，例如多核构造。存储器704为允许存储和恢复信息(诸如可执行的指令和/或书面工作)的任何装置。存储器704可包括一个或多个计算机可读介质。存储器704可包括但不限于随机存取存储器(ram)(诸如动态ram(dram)或静态ram(sram))、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)和非易失性ram(nvram)。以上存储器类型仅为示例性的，且因而不限制关于可用于存储计算机程序的存储器的类型。

传感器706构造成测量或感测与发动机100相关联的至少一个参数。更具体地，在示例性实施例中，传感器706为温度传感器，其构造成测量发动机100的环境的周围温度。通信接口708可通信地联接到远程装置，诸如风扇壳体加热系统180和/或其它飞行器控制系统。通信接口708可包括例如有线或无线网络适配器或无线数据收发器，以与移动电话网络、全球移动通信系统(gsm)、3g或其它移动数据网络或全球互通微波访问(wimax)一起使用。

在一个实施例中，存储器704构造成存储阈值温度。处理器702构造成翻译来自传感器706的信号，以确定周围温度并将周围温度与存储的阈值温度比较。当测量的飞行器周围环境的周围温度为阈值温度或低于阈值温度时，处理器702构造成经由通信接口708而自动地传达指令，以开启风扇壳体加热系统180。在另一个实施例中，传感器706包括距离传感器。传感器706例如定位在风扇壳体182处且测量隙距190(二者均在图1中显示)。存储器704构造成存储阈值距离。处理器702构造成翻译来自传感器706的信号，以确定隙距190。当隙距190为阈值距离或小于阈值距离时，处理器702构造成经由通信接口708而自动地传达指令，以开启风扇壳体加热系统180。应理解，存储器704可存储额外的和/或备选的参数，诸如在其期间应启动风扇壳体加热系统180的飞行状态或运行模式(诸如，在空转、起飞、爬升和/或降落运行模式期间)，和/或在其期间应停用风扇壳体加热系统180的飞行状态或运行模式(诸如，在巡航运行模式期间)。

而且，尽管fadec700构造成自动地启动和/或停用风扇壳体加热系统180，但fadec700可进一步构造成将人工命令(例如，来自飞行员或其它操作者)传送到风扇壳体加热系统180，只要那些人工命令与自动的fadec命令不相抵触。例如，在空转运行模式期间，当测量的周围温度低于阈值温度时，飞行员可能无法停用风扇壳体加热系统180，但在空转运行模式期间，当测量的周围温度高于阈值温度时，可能够启动风扇壳体加热系统180。

以上描述的风扇壳体加热系统提供用于对金属风扇壳体进行加热以减小风扇隙距的高效的方法。具体地，以上描述的风扇壳体加热系统构造成在某些运行模式期间在风扇壳体的特定部分(例如，在风扇叶片的沿轴向的前部和后部)处对风扇壳体的沿径向向外的表面施加热，以引起风扇壳体的径向偏移。一旦从风扇壳体去除热，风扇壳体便收缩，以减小风扇中的隙距。

对金属风扇壳体进行加热的方法和系统的以上描述的实施例有助于提高风扇组件的效率和性能，且更具体地，减小包含这种风扇组件的发动机的比燃料消耗(sfc)。而且，较薄的金属风扇壳体可为减小的制造成本和额外的sfc减小(这由于可使用增大的风扇直径)提供了可能。

以上详细地描述了风扇壳体加热系统的示例性实施例。风扇壳体加热系统和运行这种系统和构件装置的方法不限于本文描述的特定实施例，而是，系统的构件和/或方法的步骤可独立地且与本文描述的其它构件和/或步骤分开而使用。例如，方法还可与其它系统组合来使用，所述其它系统需要和/或受益于使构件在一种运行模式期间膨胀以使构件后来能够在第二运行模式期间收缩的加热系统，并且方法不限于仅与如本文描述的系统和方法一起实践。相反，示例性实施例可与许多其它的机器和/或工业应用(例如风、气体等)结合来实施和使用，这些机器和/或工业应用包括但不限于压缩机、涡轮、其它可旋转的发动机级和/或任何螺旋桨、叶轮或包括由基本上圆柱形壳体外接的多个沿径向延伸的叶片的其它可旋转的主体或系统。

尽管本公开的多个实施例的特定特征可在一些附图中显示，且不在其它附图中显示，但这仅为了方便起见。根据本公开的原理，附图的任何特征可与任何其它附图的任何特征组合来引用和/或要求保护。

本书面描述使用示例来公开实施例(包括最佳模式)，且还使本领域技术人员能够实践实施例，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本公开的可取得专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质性差异的等同结构要素，那么这种其它示例旨在处于权利要求的范围内。