BR102014007285A2 - Motor de turbina a gás - Google Patents

Abstract

Motor de turbina a gás um motor de turbina a gás inclui um suporte flexivel para um sistema de engrenagens de acionamento de ventoinha. Uma turbina de acionamento de ventoinha a alta velocidade aciona o sistema de engrenagens de acionamento da ventoinha.

Description

“MOTOR DE TURBINA A GÁS” Fundamentos jda invenção [0001] A presente invenção se refere a um motor de turbina a gás e, - ' í · · mais particulármente, a uma estrutura de suporte flexível para uma arquitetura com engrenagens do mesmo. [0002] Caixas de engrenagem epicíclicas com trens de engrenagens planetárias ou estreladas podem ;ser usadas em motores de turbinas a gás I ΐ !- devido a seus projetos compactos e capacidade de redução eficiente de alta j · ] velocidade. Tjrens de engrenagens! planetárias e estrelares geralmente incluem j í ' três elementojs de trem de engrenagens: uma engrenagem solar central, uma I ; ' engrenagem janelar externa com dentes de engrenagem internos, e uma pluralidade dê engrenagens planetárias suportadas por um portador planetário entre e em engrenamento com ambas as engrenagens solar e anelar. Os í elementos dè trem de engrenágens compartilham um eixo geométrico longitudinal central comum, ao fedor dó qual pelo menòs duas giram. Uma vantagem de trens de engrenagens epicíclicas é que uma entrada de rotação pode ser conectada a qualquer - dos três elementos. Um dos outros dois t i elementos é,j então, mantido estacionário em relação aos outros dois para permitir que ó terceiro sirva como uma transmissão de saída. [0003] Em aplicações de motores de turbina a gás, onde uma transmissão ;de redução de velocidade é necessária, a engrenagem solar f ( · / ' central geralmente recebe entrada rotativa da usina de força, a engrenagem anelar externa é geralmente mantida estacionária e o portador de engrenagem planetária gira na mesma direção da engrenagem solar para prover transmissão jde torque a uma velocidade rotacional reduzida. Em trens de engrenagens ! estreladas, o portador planetário é mantido estacionário e o eixo de transmissão é acionado pela engrenagem anelar em uma direção oposta à as engrenagem solar. [0004] Durante o voo, caixas estruturais de peso leve são defletidas I e de manobras causando quantidades significativas de deflexão transversal, comumente conhecida como flexão de espinha dorsal do motor. Esta jleflexão pode fazer com que o eixo geométrico de rotação individual a engrenagem solar ou; planetária perca o paralelismo com o eixo j _; . geométrico central. Esta deflexão pode resultarem algum desalinhamento nos mancais radiais do trem de engrenagens e no engrenamento dos dentes de engrenagem,o que pode levar a perdas de eficiência pelo desalinhamento e t potencial redução de vida pelos aumentos nas tensões concentradas. [0005] Além disso, com a arquitetura com engrenagens como i . * ‘ apresentada acima, o torque e velocidade da entrada para a engrenagem são bem elevados*.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0006] Em um modo de realização apresentado, um motor de turbina a gás tem um eixo de ventoinha acionando uma ventoinha, uma armação suportando q eixo da ventoinha, e uma pluralidade de engrenagens para í - ■ acionar o eixo da ventoinha. Úm suporte flexível suporta, pelo menos parcialmentej a pluralidade de engrenagens. O suporte flexível tem rigidez j ; menor do qüe a da armação. l|ma primeira seção de turbina provê uma entrada de acionamento para a pluralidade e engrenagens. Uma segunda seção de turbina 2p também é incluída. A primeira seção de turbina tem uma primeira áreá de saída em um segundo ponto de saída e gira a uma primeira velocidade. ^ segunda seção de turbina tem uma segunda área de saída em um segundo jponto de saída e gira a uma segunda velocidade, que é maior do .. ' 1 ' ; : - - . que a priméira velocidade.. Uma primeira quantidade de desempenho é definida como o produto do quadrado da primeira velocidade e a primeira 1 * área. Uma sejgunda quantidade de desempenho é definida como o produto do quadrado da segunda velocidade è a segunda área. Uma razão entre a primeira j ■ ' ' i quantidade de desempenho e a segunda quantidade de desempenho fica entre | ' cerca de 0,5 è cerca de 1,5. outro modo de realização de acordo com o modo de I í realização antecedente, a razão é maior ou igual a cerca de 0,8. [0008] Em outro modo dè realização de acordo com qualquer dos í ; modos de realização antecedentes, a primeira seção de turbina tem pelo menos três estágios. i r: ' . [0009] I Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos modos de realização antecedentes, a primeira seção de turbina tem até seis estágios. [00010] | Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos í modos de realização antecedentes, a segunda seção de turbina tem dois ou menos estágios. i [00011] Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos modos de realização antecedentes, uma razão de pressão através da primeira .1 l - i seção de turbina é maior do que cèrca de 5:1. [00012] Em outro modo 4e realização de acordo com qualquer dos modos de realização antecedentes, uma razão entre um empuxo provido pelo j ; motor e um yolume de uma seçãó de turbina incluindo tanto a turbina de alta pressão, comjo a turbina de baixa pressão é maior ou igual a cerca de 1,5 e menor ou igual a cerca de 5,5 lbf/pol (0,07 kgf/cm ). i : ■ [00013] | Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos f i modos de realização antecedentes, a armação inclui uma rigidez lateral de armação e uma rigidez transversal de armação. O suporte flexível inclui uma rigidez transversal de suporte flexível e uma rigidez lateral de suporte í ; flexível. A rigidez lateral de süporte flexível é menor do que a rigidez transversal dá armação. [00014] j Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos i !■ J ! ' modos de realização antecedentes, um acoplamento flexível conecta pelo I : 1 menos uma da pluralidade de engrenagens a ser acionadá pela primeira seção 1 í · de turbina. ι outro modo dè realização de acordo com qualquer dos modos de realização antecedentes, o acoplamento flexível tem uma rigidez lateral de acoplamento flexível e uma rigidez transversal de acoplamento flexível. A rigidez lateral de acoplamento flexível é menor do que a rigidez lateral da amjação. A rigidez transversal de acoplamento flexível é menor do que a rigidez transversal da armação. ; [00016] j Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos modos de realização antecedentes, a pluralidade de engrenagens inclui um engrenamento de engrenagens qüe i define uma rigidez lateral de engrenamento de engrenagens e uma rigidez transversal de engrenamento de engrenagens.!A rigidez lateral de engrenamento de engrenagens é maior do \ V que a rigidez lateral de suporte flexível. A rigidez transversal de I. : ' engrenamento de engrenagens é maior dò que a rigidez transversal de suporte flexível. i i ί ■ ! . [00017] j Em outro modo de realização apresentado, um motor de I ' : turbina a gás tem um eixo de ventoinha acionando uma ventoinha, uma armação que i suporta o eixo de ventoinha, e uma pluralidade de engrenagens que aciona ò eixo de ventoinha. Um suporte flexível que, pelo 'menos parcialmente! suporta a pluralidade de engrenagens tem uma rigidez menor do í 1 que a da armação. Um turbina de alta pressão e uma turbina de baixa pressão I : são incluídas·, a turbina de baixa pressão sendo configurada para acionar uma da pluralidade de engrenagens. Uma razão de um empuxo provido pelo í ! i. · motor, e um volume de uma seção de turbina incluindo tanto a turbina de alta i 1 . . pressão como a turbina de baixa pressão é maior ou igual a cerca de 1,5 e φ ί λ 1 '2 menor ou igual a cerca de 5,5 lbf/pol (0,07 kgf/cm ). [00018] Ί Em outro modo de realização de acordo com o modo de - . t ' Ϊ realização antecedente, razão é maior ou igual a cerca de 2,0. [00019] i Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos modos de realização antecedentes, a razão é maior ou igual a cerca de 4,0. outro modo de realização de acordo com qualquer dos modos de reâlização antecedentes, o empuxo é empuxo estático global de decolagem aol nível do mar. ‘ Γ [ ' · [00021] j Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos í l ' modos de realização antecedentes, a armação inclui um rigidez lateral da armação e uma rigidez transversal da armação. O suporte flexível inclui uma rigidez transversal de suporte flexível; e uma rigidez lateral de suporte ■i ; . flexível. A rigidez lateral de suporte flexível é menor do que a rigidez lateral da armação é a rigidez transversal de suporte flexível é menor do que a I . r rigidez transversal da armação. j [00022] J Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos modos de reâlização antecedentes, o acoplamento flexível tem uma rigidez lateral de acoplamento flexível e uma rigidez transversal de acoplamento flexível. A rijgidez lateral de acoplamento flexível é menor do que a rigidez lateral da armação, e a rigidez transversal de acoplamento flexível é menor do | - ■ \ que a rigidez Itransversal da armação. [00023] | Em outro modo de realização de acordo com qualquer dos i ' í modos de reâlização antecedentes, a pluralidade de engrenagens inclui um engrenamentò de engrenagens que define uma rigidez lateral de engrenamentò de engrenagens e Uma rigidez transversal de engrenamento de engrenagens.1 A rigidez lateral de engrenamento de engrenagens é maior do que a rigidez lateral de suporte flexível. A rigidez transversal de i- engrenamentò de engrenagens é maior dp que a rigidez transversal de suporte flexível. I : [00024] j . Em outro modo de realização apresentado, um motor de j ■ ; turbina a gás|tem um eixo de ventoinha e uma armação que suporta o eixo de ventoinha. A armação define pelo menos uma de uma rigidez lateral da j . ■’ ; ' armação e uma rigidez transversal da armação. Um sistema de engrenagens aciona o eixo de ventoinha. Um suporte flexível, pelo menos parcialmente, Le engrenagens] O suporte flexível define pelo menos uma de uma rigidéz lateral de suportje flexível em relação à rigidez lateral da ! i armação e uma rigidez transversál de suporte flexível em relação à rigidez transversal da armação. Um acoplamento de entrada ao sistema de engrenagens define pelo menos uma de uma rigidez lateral da acoplamento de entrada em rejlação à rigidez lateral da armação e uma rigidez transversal de acoplamento de entrada em relação à rigidez transversal da armação.

BEVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00025] Várias características se tomarão aparentes a alguém 1 j experiente na; técnica a partir da'descrição detalhada a seguir do modo de realização não limitativo apresentado. Os desenhos que acompanham a í ■ descrição detalhada podem ser resumidamente descritos como a seguir; I a figura 1A é uma seção transversal esquemática de um motor ■} ; : de turbina a gás; . j a figura 1B mostra juma característica do motor da figura 1 A; a figura 1C mostra joutra característica; i a figura 1D mostra; ainda outra característica; ' í ; a figura 2 é seçãò transversal aumentada de uma seção do motor de turbina a gás que ilustra jum sistema de engrenagens de acionamento de ventoinha FDGS); ! a figura 3 é üma vista esquemática de um arranjo de suporte flexível para um modo de realizaçqo não limitativo do FDGS; l \ " I a figura 4 é uma Vista esquemática de um arranjo de suporte flexível para outro modo de realização não limitativo do FDGS; a figura 5 é uma vista esquemática de um arranjo de suporte flexível para outro modo de realização não limitativo de um sistema estrelar FDGS; e ; i ■ | ■ · j a figura 6 é uma vista esquemática de um arranjo de suporte í i- flexível parai outro modo de realização não limitativo de um sistema [a figura 7 é uma vista esquemática de um arranjo de suporte i : ' y ; flexível para òutro modo de realização não limitativo de um sistema estrelar i - - ' ! FDGS; e j , I a figura 8 é uma vista esquemática de um arranjo de suporte * í í · - ' flexível paraj outro modo de realização não limitativo de um sistema t; : · planetário FDGS;. ί ^ - - : j DESCRIÇÃO DETALHADA [00026] | A figura 1 ilustra esquematicamente um motor de turbina a gás Λ 20. O motor <ie turbina a gás 20 é mostrado aqui como um turbofan de dois carretéis que geralmente incorpora uma seção de ventoinha 22, uma seção de compressor 24, uma seção de combustor 26 e uma seção de turbina 28. Motores alternativos podem incluir uma seção aumentadora (não mostrada) entre outros sistemas,ou características. Á seção de ventoinha 22 impulsiona o , ar ao longo de um trajeto de fluxo de desyio B em um duto de desvio definido dentro de umk nacele 15, enquanto a seçao de compressor 24 impulsiona o ar ao longo de trajeto de fluxo pelo núcleo C para compressão e comunicação para a seção j de combustor 26e, em seguida, expansão através da seção de turbina 28. Embora ilustrado como um- motor de turbina a gás turbofan de I * · dois carretéis no modo de realização não limitativo mostrado, deve ser entendido qu}e os conceitos aqui descritos não estão limitados ao uso com turbofans de Idois carretéis, uma vez que;os ensinamentos podem se aplicados a outros tipos de motores de turbina, incluindo arquiteturas de três carretéis. ί ΐ [00027] O motor exemplificativo 20 geralmente inclui um carretei de baixa velocidade 30 e um carretei dei alta velocidade 32 montados para rotação ao redor de um eixo geométrico longitudinal central do motor A em relação a umía estrutura estática de motor 36, via vários sistemas de mancai 38. Deve ser entendido que vários sistémas de mancai 38 em vários locais podem, alternativa ou adicionalmente; ser providos, e a localização de ■ ' ■ ■■ ! ■ ■ ■ . .138 pode ser variada conforme apropriado para a aplicação. "■ · · ■ } , ' ’ · . . · [00028] O carretei de baixa velocidade 30 geralmente inclui um eixo interno 40 que interconecta umá ventojinha 42, um compressor de baixa pressão 44 e uma turbina de baixa pressão 46. O eixo interno 40 é conectado à ventoinha 42 através de um mecanismo! de mudança de velocidade que, no motor de turbina a gás exemplificativo 20 está ilustrado como uma arquitetura com engrenagens 48 para acionar a ventoinha 42 a uma velocidade menor do que o carretei de baixa velocidade 30. Ojcarretei de alta velocidade 32 inclui um eixo externo 50 que interconecta um compressor de alta pressão 52 e turbina de alta pressão 54. Um combusjtor 56 é arranjado na turbina a gás exemplificativa 20 entre o compressor dje alta pressão 52 e a turbina de alta pressão 54. Uma armação de turbina intejrmediária 57 da estrutura estática de motor 36 é arranjada geralmente entre a turbina de alta pressão 54 e a turbina de baixa pressão 46. A armação de turbina intermediária 57 suporta ainda sistemas de mancai 38 na seção de turbina 28. O eixo interno 40 e o eixo I ■ ■ ■ ■ I. externo 50 são concêntricos e giram viai sistemas de mancai 38 ao redor do f ' eixo geométrico longitudinal central de‘ motor A que é colinear com seus ; t - " - eixos geométricos longitudinais. j [00029] O fluxo de ar pelo núcleo é comprimido pelo compressor de baixa pressão 44 e, em seguida, pêlo compressor de alta pressão 52, misturado e queimado c om combustível no combústor 56 e, depois, expandido sobre a turbina de altL pressão 54 e turbina de baixa pressão 46. A armação de turbina intermediária 57 inclui aerofólios 59 qué ficam no trajeto de fluxo de núcleo C. As turbinas 46, 54 acionam rotacionalmente os respectivos carretei de baixa velociiade 30 e carretei de alta velocidade 32 em resposta à expansão. Deve ser apreciado que cada uttia das jposições da seção de ventoinha 22, seção, de compressor 24, seção de combústor 26, seção de turbina 28, e sistema de engrenagens de acionamento 4de ventoinha 48 pode ser variada. Por exemplo, o sjistema de engrenagens 48 pode ser localizado atrás da seção de nesmo atrás da seção de túrbina 28, e a seção de ventoinha t I l . . j 22 ponto de disparo ser posicionada avante ou atrás da localização do sistema i ' ' de engrenagens 48. [00030] O motor 20, em uín exemplo, é um motor de aeronave com engrenagens de alto desvio. Em outro exemplo, a relação de desvio do motor 20 é maior do que seis (6), com um modo de realização exemplificativo sendo ' f maior do que cerca de dez (10), á arquitetura com engrenagens 48 sendo um trem de engrenagens epicíclicas, cpmo um sistema de engrenagens planetárias ou outro sistema de engrenagens, com uma relação de redução de engrenagem maior do que cerca de 2,3 e a turbina de baixa pressão 46 tendo uma relação de pressão maior do que cercá de cinco. Em um modo de realização exemplificativo, a relação de desvio do motor 20 é maior do que cerca de dez | í (10:1), o diârnetro da ventoinhaj é significativamente maior do que o do | . \ compressor de baixa pressão 44 compressor de baixa pressão 44, e a turbina de baixa pressão 46 tem uma relação de pressão maior do que cerca de 5:1. A relação de pressão turbina de baixa pressão 46 tema pressão medida antes da entrada da turbina de baixa pressão 46 em relação à pressão na saída da I ' ' turbina de baixa pressão 46 antes ide um bico de exaustão. A arquitetura com j l _ engrenagens |48 pode ser um trem de engrenagens epicíclicas, como um sistema de engrenagens planetárias ou outro sistema de engrenagens, com i uma relação de redução de engrenagem maior do que cerca de 2,3:1. Deve ser entendido, porém, que os parâmetros acima são apenas exemplificativos de | ■■ I ' um modo de realização de um motor com arquitetura com engrenagens e que a presente invenção é aplicável á outros motores de turbina a gás, incluindo | ■ ~'í r turbofans de acionamento direto. [00031] I Uma quantidade significativa de empuxo é provida pelo fluxo de desvio B j devido à alta relação de desvio. A seção de ventoinha 22 do i ■ · motor 20 é projetada para uma tíondiçãp de voo particular - tipicamente, de i > ■ cruzeiro a cejrca de 0,8 Mach e ai cerca de 35.000 pés (10,7 km). A condição ) de voo a 0,8 Mach e a 35.000 pés (10,7 km), com o motor ! í ' , em seu melhor consumo de combustível - também conhecido como “bucket i ■ t ί : cruise Thrust íSpecific Fuel Consúmption (‘TSFC’)” - é o parâmetro normal da indústria lie Ibm de combustível sendo queimada dividido por Ibf de j ; empuxo que o motor produz nesté ponto mínimo. “Relação de baixa pressão de ventoinha “éa relação de pressão através da lâmina de ventoinha apenas, sem um sistema Fan Exit Guide Vane (“FEGV”). A relação de baixa pressão • ’ f de ventoinha, como revelada aqui! de acordo com um modo de realização não limitativo, é menor do que cerca de 1,45. “ Baixa velocidade de ponta de ventoinha ccjrrigida” é a velocidade real de ponta de ventoinha em pés/segundo (1 pé — 30,5 cm) dividida por uma correção de temperatura . I ; n s normal da indústria de [(Tram°R)/(518,7°R)] ’ . A “Baixa velocidade de ponta 1 : ; de ventoinha ^corrigida” como dito! aqui de acordo com um modo de realização não limitativo é menor do que cerca de 1.150 pés (50,5 m)/segundo. [00032] i O fluxo de ar pelo núcleo é comprimido pelo compressor de baixa pressão 44 e depois pelo dompressor de alta pressão 52, misturado e f . " I : queimado com combustível no combustor, depois expandido sobre a turbina f 5 de alta pressão 54 e turbina de baixa pressão 46. As turbinas 46, 54 acionam rotacionalmente o respectivo carretei de baixa velocidade 30 e carretei de alta velocidade 32 em resposta à expansão do fluxo de ar atravessando as mesmas. [00033] A quantidade de empuxo que pode ser produzida por uma seção de turbina 28 particular em comparação a quão compacta a seção de turbina 28 é, jé referida como densidade de potência, ou densidade de força, da r ί j . seção de turbjina 28, e é derivada pelo empuxo global de Decolagem ao Nível i ; f . ; do Mar (SLTO) dividido pelo volume de toda a seção de turbina. O volume exemplificatiivo é determinado a partir de uma entrada da turbina de alta pressão 54 até uma saída da turbina de baixa pressão 46. De modo a aumentar t. a densidade de potência da seção de turbina 28, cada uma das turbinas de baixa e alta pressão 46, 54 é feita mais compacta. Ou seja, a turbina de alta Dina de baixa pressão 46 são feitas com um comprimento axial mais curto, e o espaçamento entre as turbina s 46, 54 é reduzido, diminuindo, assim, o volume da seção de turbina 28. [00034] A densidade de potência no motor de turbina a gás revelado 20, incluindo a seção de ventoinha 20 acionada por engrenagens 22 é maior do que as providas nos motores de turbina a gás da técnica anterior, incluindo ! ! uma ventoinha acionada a engrenagens. Oito motores exemplificativos mostrados, que incorporam seções de turbina e seções de ventoinha acionadas através de ujm sistema de engrenagens de redução e arquiteturas como apresentados neste relatório, são descritos na Tabela 1 a seguir: | Tabela 1 I [00035] j Em alguns modos de realização, a densidade de potência é maior ou igual a cerca de 1,5 lbf/pol (0,045 kgf/cm ). Em outros modos de realização, a densidade de potência é maior ou igual a cerca de 2,0 lbf/pol (0,06 kgf/cm3). Em outros modos de réalização, a densidade de potência é Í O * ’ maior ou igual a cerca de 3,0 lbf/pol (0,09 kgf/cm ). Em outros modos de }. . q realização, ai densidade de potência é maior ou igual a cerca de 4,0 lbf/pol u i _ A (0,12 kgEcm ). Em outros modos de realização, a densidade de potência é menor ou igual a cerca de 5,5 lbf/pol3 (0,165 kgf/cm3). [00036] j Motores feitos com a arquitetura de ventoinha acionada por engrenagens] e incluindo segunda seção de turbina como apresentado neste 1 - ■ ■ \ - - - [00037] ! Com referência à figura 1B, e ainda com referência à figura i : IA, rotaçõeá relativas entre componentes de arquitetura de motor exemplificativa revelada 100 são mostradas esquematicamente. Na arquitetura de motor exemplificativa 100 mostrada, a ventoinha 42 é conectada, através de caixa de éngrenagens 48, ao carretei de baixa velocidade 30 ao qual o compressor de baixa pressão 44 e a turbina de baixa pressão 46 estão conectados. O compressor de alta pressão 52 e a turbina de alta pressão 54 são í: f i · · ' conectados a jum eixo comum, formando o carretei de alta velocidade 32. O I ■ carretei de alta velocidade 32 gira opòstamente à direção de rotação da Ϊ ■ ' ventoinha 42 '(ilustrada na figura 1B como a direção O carretei de baixa velocidade 3Ó gira na mesma direção quê a ventoinha 42 (ilustrado na figura I ; ' 1B como a direção A turbina de alta pressão 54 e a turbina de baixa pressão 46, júntamente com a armação de turbina intermediária 57 formam a seção de turbina 28 do motor de turbina ja gás 20. Outras direções de rotação ! _ # relativas entrê os dois carretéis e a ventoinha estão dentro do escopo desta i . invenção. j [00038] | Um dispositivo de mudança de velocidade exemplificativo revelado 48 (em uma relação de redução de engrenagem excedente a 2,3:1, significando que a turbina de baixa prêssão 46 gira pelo menos 2,3 mais rápido do que a ventoinha 42. Um dispositivo de mudança de velocidade exemplificativo revelado é uma caixa i de engrenagens epicíclica do tipo planetária, onde a entrada é feita na engrenagem “solar” central 260.

Engrenagens!planetárias 262 (apenas uma mostrada) ao redor da engrenagem ( <■ solar 260 giram e são separadas entre si por um portador 264 que gira em uma direção comjim à engrenagem sólar 26p. Uma engrenagem anelar 266, não fixada de mcjdo rotativo à caixa estática do motor 36) mostrada na figura 1), contém todcj o conjunto de engrenagens. A ventoinha 42 é conectada e acionada peljo portador 264, de modo que a direção de rotação da ventoinha iireção de rotação do portador 264 que, por sua vez, é a I , ' mesma direção de rotação da engrenagem solar de entrada 260. í j Consequentemente, o compressor de baixa pressão 44 e a turbina de baixa pressão 46 giram contrariamente em relação ao compressor de alta pressão 52 í e à turbina de jalta pressão 54. I . , - , [00039] | A contra-rotação do compressor de baixa pressão 44 e turbina de baixa pressão 46 em relação ao compressor de alta pressão 52 e turbina de alta pressão 5;4 provê certas condições aerodinâmicas eficientes na seção de • i ; turbina 28, uma vez que o fluxo de gás dê exaustão de alta velocidade gerado j ' s se move da turbina de alta pressão 54 para a turbina de baixa pressão 46. Além disso, a armação de turbina intermediária 57 contribui para a compacidade total da seção de turbina 28. Além disso, o aerofólio 59 da armação de turbina intermediária 57 circunda as estruturas de suporte de i | mancai internas e tubos de óleo que são refrigerados. O aerofólio 59 também direciona o fluxo ao redor das estruturas de suporte de mancai internas e tubos i : de óleo paija dar aerodinâmica ao fluxo - de gás de alta velocidade.

AdicionalmeÀte, o aerofólio 59 direciona o fluxo saindo da turbina de alta i - ; ■ pressão 54 jpara um ângulo apropriado desejado para promover maior ’ I t . eficiência da turbina de baixa pressão 46i [00040] | O fluxo saindo da turbina de alta pressão 54 tem uma componente jsignifi cativa de giro tangencial A direção de fluxo saindo da turbina de alja pressão 54 é ajustado idealmente às lâminas em um primeiro estágio da turbina de baixa pressão 46; pata uma larga faixa de ajustes de i ’ : potência do motor. Desse modo, a função de giro aerodinâmico da armação de í ’ j turbina intermediária 57 pode ser eficientemente obtida sem alinhamento adicional dramático de fluxo de ar saindo da turbina de alta pressão 54. i ■·· [00041] | Com referência à figura; 1C, o volume seção de turbina 28 j: '! . exemplificativo está esquematicamente mostrado e inclui primeiro, segundo e terceiro estágios 46A, 46B, 46C. Cada Um dos estágios 46A, 46B, 46C inclui ite pluralidade de lâminas 212 e pás 214.A seção de turbina exemplificativa inclui ainda uma pá de giro de ar exemplificativa 220 entre as turbinas de alta e baixa 54, 46 que tem uma cambagem modesta para prover um pequeno grau de redirecionamento e. obter um ângulo de fluxo desejado relativo às lâminas 212 do primeiro estágio 46a da turbina de baixa pressão 46. A pá revelada 220 podería não efetuar eficientemente a função de fluxo de ar desejada caso as turbinas de baixa e alta pressão 54, 46 girassem em uma direção comujn. [00042] j A armação de turbina intermediária 57 exemplificativa inclui múltiplas pás [de giro 220 em uma fila que direcionam o fluxo de ar saindo da turbina de alta pressão 54 e asseguram que o ar escoe na direção apropriada e com a quantidade apropriada de redemoinho. Devido à seção de turbina revelada 28 ker mais compacta do qué as seções de turbina previamente utilizadas, o ar tem menor distância de deslocamento entre sair da armação de turbina intermediária 57 e entrar na turbina de baixa pressão 46. A menor distância de jdeslocamento axial resulta; em uma redução na quantidade de redemoinho perdida pelo fluxo de ar durante a transição da armação de í 1 turbina intermediária 57 para a turbina de baixa pressão 46, e permite que as pás 220 da armação de turbina intermediária 57 funcionem como pás de guia de entrada da turbina de baixa pressão 46. A armação de turbina intermediária I ' 57 inclui ainda uma escora 221 provendo suporte estrutural tanto à armação de turbina intermediária 57, como o alojamento do motor. Em um exemplo, a t- . · i turbina interniediária é muito mais compacta pelo envolvimento da escora 221 !■ ' ; ' ·■ dentro da pá 220, diminuindo, desse modo, o comprimento da armação de turbina intermediária 57. I . ; [00043] | A uma determinada velocidade de ponta de ventoinha e nível i - ‘ - de empuxo provido por determinado tamanho de ventoinha, a inclusão do .. , f e dispositivo de mudança de velocidade 48 (mostrado nas figuras 1A e 1B) provê uma relação de redução de engrenagem e, assim, a velocidade de :bina de baixa pressão 46 e compressor de baixa pressão 44 pode ser aumentada. Mais especificamente, para determinado diâmetro e i - velocidade de ponta de ventoinha, aumentos nas relações de engrenagem ' - 1 proveem uma turbina girando mais rápido que, por sua vez, provê uma turbina cada vez mais compacta e maiores relações de empuxo e volume da seção de , r -f ' - turbina 28. Pejlo aumento da relaçao de redução de engrenagens, a velocidade J i coma qual o compressor de baixa (pressão 44 e a turbina de baixa pressão 46 giram, em reação à velocidade da yentoinha 42, é aumentada. [00044] Aumentos na velocidade rotacional conteúdo sólido ~ | · . - componentes de motor de turbina a gás 20 aumentam a eficiência global, . . f- 1 provendo, desse modo, redução no diâmetro e no número de estágios do compressor de baixa pressão 44 e da turbina de baixa pressão 46 que, de outro í | modo, seriam necessários para manter as desejadas características do ar escoando atrivés do trajeto de fluxo de núcleo C. O comprimento axial de I [ * cada compre sjsor de baixa pressão! 44 e turbina de baixa pressão 46 pode, por conseguinte, ser ainda mais reduzido devido a eficiências ganhas pela maior t l velocidade provida por uma maibr relação de engrenagens. Além disso, a redução no diâmetro e número de jestágios da seção de turbina 28 aumentam a compacidade e proveem uma diminuição global no comprimento axial requerido do motor de turbina a gás exemplificativo 20. [00045] De modo a aumeiitar ainda mais a densidade de empuxo do I . motor de turoina a gás 20, a seção de turbina 28 exemplificativa (incluindo a turbina de altja pressão 54, a armação de turbina intermediária 57 e a turbinà de baixa pressão 46) é feita mais compacta do que os projetos de motor de turbina tradicionais, diminuindo ídesse modo, o comprimento da seção de i ■ ; í ' . turbina 28 e o comprimento global do motor de turbina a gás 20. [00046] Para tomar o compacta a turbina de baixa pressão 46 I - ' exemplificativa, tomar o diâmetro da turbina de baixa pressão 46 mais compatível com a turbina de álta pressão 54 e, desse modo, tomar a pá de giro ição de turbina intermediária 57 prática, materiais mais 1 . ' . · : resistentes nos estágios iniciais da turbina de baixa pressão 46 podem ser necessários. As velocidades e força centrífuga geradas no diâmetro compacto I : ■ da turbina de baixa pressão 46 representam um desafio aos materiais usados nas turbinas de baixa pressão da técnica anterior. [00047] Exemplos de materiais e processos no âmbito contemplado por esta invenção para a pá de giro de ar 220, as lâminas de turbina de baixa pressão 212,| e as pás 214 incluem materiais com grãos direcionalmente solidificados [para prover resistência adicional em uma direção ao longo da envergadura. | Um método exemplificativo para criar uma pá 220, 214 ou I ■ : lâmina de turbina 212 tendo grãos solidificados direcionalmente pode ser encontrado nos pedidos US 13/290.667 e patentes US 7.338.259 e 7.871.247, todos aqui incorporados pela referência. Um outro modo de realização de motor utilizá uma lâmina fundida vazada 212 ou pá 214 com ar de resfriamento introduzido na borda de ataque da lâmina/pá e uma borda seguidora de descarga do ar de resfriamento. Outro modo de realização usa i - ; uma lâmina 212 ou pá 214 intemamente: resfriada com furos de resfriamento na película. Um modo de realização de motor adicional utiliza um material de alumínio-lítiJ para construção de uma porção da turbina de baixa pressão 46. A turbina de baixa pressão 46 exemplificativa pode ser construída também utilizando um! disco ou rotos de metal em1 pó. [00048] Adicionalmente, uma ou mais fileiras de lâminas de turbina 212 da turbina de baixa pressão 46 podem ser construídas pelo uso de um único material de lâmina de cristal. Construções de cristal único oxidam a maiores temperaturas em comparação a construções de cristal não único e, . ! assim, podem suportar fluxo de ar a maior temperatura. A capacidade à alta temperatura das lâminas de turbina 212 provem uma turbina de baixa pressão 46 mais eficiente que pode ser ainda mais reduzida em tamanho. [00049] | Embora a turbina de baixa pressão 46 ilustrada inclua três l 46a, 46b, 4èc, a turbina de baixa pressão 46 pode ser modificada pjara incluir até seis eètágios. O aumento no número de estágios de turbina de baixa pressão 46 Ia, 46b, 46c a empuxo constante reduz < ! · ligeiramente a densidade de empuxo da seção de turbina 28, mas também aumenta a potência disponível para acionar o compressor de baixa pressão 44 e a seção de ventoinha 22. [00050] Além disso, as lâminas de turbina exemplificativas podem ser intemamente resfriadas para permite que o material retenha uma resistência desejada a maiores temperaturas è, desse modo, funcionar conforme desejado à vista de maior força centrífuga gerada pela configuração compacta, enquanto suportando ainda as miaiores temperaturas criadas pela adição de I ! * estágios ao cpmpressor de baixa pressão 44 e aumento do diâmetro de ponta de ventoinha.J [00051] J Cada um dos modíos de realização revelados possibilita que a i '·■!·.■ turbina de bâixa pressão 46 seja mais compacta e eficiente, enquanto provê I ■■ !' também alinhamento radial pafa a turbina de alta pressão 54. Melhor alinhamento radial entre as turbihas de baia e alta pressão 54, 46 aumenta V i’ ' eficiências que pode eliminar qualquer aumento de custo de fabricação I incorrido pela inclusão de pá d.e giro de ar 220 da armação de turbina intermediária 57. [00052] À luz dos modos de realização descritos, o tamanho global da seção de turbina 28 foi grandeihente reduzido, realçando, desse modo, a densidade de potência do motor. Além disso, como resultado do aperfeiçoamento da densidade de | potência, a eficiência propulsiva global do motor foi aumentada. [00053] Uma área de saídaj400 é mostrada, na figura 1D e figura IA, í " - no local de saída para a seção de turbina de alta pressão 54. Uma área de saída S | ■ para a seção de turbina de baixa pressão é definida na saída 401 para a seção de turbina dej baixa pressão. Conforme mostrado na figura 1D, o motor de *ar ao contrário. Isto significa que a seção de turbina de ) baixa pressãó 46 e a seção de compressor de baixa pressão 44 giram em uma direção, enquanto o carretei de alta velocidade 32, incluindo a seção de I - r turbina de alta pressão 54 e seção de compressor de alta pressão 52 giram em uma direção pposta. A redução de engrenagem 48, que pode ser, por exemplo, uma transmissão epicíclica (por exemplo, com uma engrenagem solar, anelar í : e estrelar), é jselecionada de modo que á ventoinha 42 gire na mesma direção i ' : que ao carretei de alta velocidade 32: Com este arranjo, e com a outra í estrutura conjio apresentada acima, incidindo as várias quantidades e faixas operacionais,! uma velocidade muito altalpode ser provida ao carretei de baixa ( 1 velocidade. ^ operação de seção de turbina de baixa pressão 46 e seção de turbina de alta pressão é muitas vezes avaliada considerando uma quantidade J · ; de desempen|ho que está na área de saída da seção de turbina multiplicada pelo quadradb de sua respectiva velocidáde. Esta quantidade de desempenho (“PQ”) é definida como: Equação 1: Equação 2: [00054] onde Aipt é a área da seção de turbina de baixa pressão 46 em sua saída (por exemplo, em 401), onde \fipt é a velocidade da seção de turbina de baixa pressão, onde Ahpt é a área da seção de turbina de alta pressão 54 em sua saída (por exemplo, em 400), e onde Vhpt é a velocidade da seção de j turbina de baixa pressão 46. [00055] Desse modo, uma reação da quantidade de desempenho para a seção de turbina de baixa pressão 46 em comparação com a quantidade de f I ■ - desempenho para a seção de turbina de alta pressão 54 é: Equação 3: [00056] Em um modo de realização de turbina feito de acordo com o projeto acima, as áreas de seções de turbinas de baixa e alta pressão são de 557,9 pol2 (3598,5 cm2) e 90,67 pol2 (584,8 cm2) respectivamente. Além s das seções de também de baixa e alta pressão são 10.189 rpm e 24.346 rpm, respectivamente. Desse modo, usando-se as Equações 1 e j . . 2 acima, as c uantidades de desempenho para as seções de turbina de baixa e alta pressão são: ! í í I ... [00057] , e usando a Equação 3 acima, a relação da seção de turbina de baixa pressão e seção de turbina die alta pressão é: Relação = PQltp/ PQhpt = 57805157673.9 in2 rpm2/53742622009.72 in2 rpm2 = 1.075 í \ i - [00058] Em outro modo dje realização, a relação foi de cerca de 0,5 e,em outro, a relação foi de cerca de 1,5. Com relações PQitp/ PQhpt na faixa de 0,5 a 1,5, um motor de turbina à gás de grande eficiência global é obtido. í ;· .

Mais particularmente, relações PQ]tp/ PQhpt acima ou igual a cerca de 0,8 são mais eficientes. Ainda mais particularmente, relações PQitp/ PQhpt acima ou igual a 1,0 são ainda mais eficientes. Como resultado destas relações PQitp/ PQhpt, em particular, a seção de turbina 28 pode ser feita muito menor do que na técnica anterior, tanto ein diâmetro como comprimento axial. ϊ Adicionalmente a eficiência global do motor é grandemente aumentada. [00059] A seção de compressor de baixa pressão é também aumentada com este arranjo., e se comporta mais como uma seção de compressor de alta pressão 52 di que uma seção de òompressor de baixa pressão 44 tradicional. S .!

Ela é mais eficiente do que a técnica anterior, e pode prover mais trabalho em menos estágilos. A seção de compressor de baixa pressão pode ser tomar menor em raio e mais curta em j comprimento, enquanto contribuindo mais para obter o projeto alvo de relação de pressão global do motor. j ' . ' · . [00060] Um trabalhador dej conhecimento normal na técnica, tomando lescrição àciijna, reconhecería que torque e velocidade elevados serão apresentados pelo carretei de baixa velocidade 30 na { í arquitetura com engrenagens 48. Desse modo, um arranjo de montagem flexível se toma importante. [00061] Com referência à Ifígura 2, a arquitetura com engrenagens 48 geralmente inclui um sistema de' engrenagens de acionamento de ventoinha (FDGS) 60 acionado pelo carretei de baixa velocidade 30 (ilustrado esquematicamente) através de uni acoplamento de entrada 62. O acoplamento ] | . ; ' de entrada 6j2 transfere torque do carretei de baixa velocidade 30 para a arquitetura com engrenagens 48 e facilita a segregação de vibrações e outros t · e transientes entre as mesmas. Na forma de realização descrita não limitante, o FDGS pode incluir um sistema de engrenagens epicíclico que pode ser, por exemplo, um sistema estrelar ou um sistema planetário. I # e [00062] O acoplamento de entrada 62 pode incluir uma estria de 1 interface 64 unida, por uma estriaj de engrenagem 66, a uma engrenagem solar 68 do FDGS 60. A engrenagem solar 68 fica engrenada com múltiplas \ ■ engrenagens planetárias 70, das quais a engrenagem planetária 70 ilustrada é í- representativa. Cada engrenagem]planetária 70 é montada giratoriamente em 1 um portador planetário 72 pòr um respectivo mancai planetário 75. í . # j ' Movimento giratório da engrenagem solar 68 solicita cada engrenagem planetária 70 a girar ao redor de Jum respectivo eixo geométrico longitudinal P. As engrenagens podem ser, de modo geral, conforme mostradas I ~ | esquematicamente na figura 1B. j [00063] Cada engrenagem ^planetária 7Ò fica também engrenada com a engrenagem anelar rotativa 74 que é mecanicamente conectado a um eixo de ventoinha 76. Uma vez que as engrenagens planetárias 70 se engrenam tanto ' . 1; ; - , . ' ' . com a engrenagem anelar rotativa! 74, como também com a engrenagem solar 68, as engrejnagens planetárias 70 giram ao redor de eu próprios eixos j _ geométricos para acionar a engrenagem anelar 74 para girar ao redor do eixo i 1 >r A. A rotaçãò da engrenagem anelar 74 é conduzida para . i - . ; a ventoinha j2 (figura 1) atravésj do eixo de ventoinha 76 para, desse modo, acionar a ventoinlia 42 a uma velpcidade menor do que a do carretei de baixa velocidade 30. Deve ser entendido que a arquitetura e engrenagens descrita 48 não é senão um modo de realização único não limitativo e que várias outras arquiteturas de engrenagens sei beneficiarão altemativamente da mesma ü forma. j i .

[00064] Com referência àjfigura 3, um suporte flexível 78 suporta o portador planetário 72 para pelo! menos suportar parcialmente o FDGS 60A , } í em relação à estrutura estática 36,J como um corpo frontal central que facilita a f segregação de vibrações e outros transientes entre eles. Deve ser entendido que várias estruturas de caixa de motor de turbina a gás podem, Alternativa ou j adicionalmente, prover a estrutujra estática e suporte flexível 78. Deve ser entendido que o termo “lateral”,| como usado aqui, se refere a uma direção í perpendicular em relação ao eixo geométrico de rotação A e o termo “transversal” se refere a uma movimentação de flexão pivotada em relação ao l ■ eixo geométrico de rotação A dej modo a absorver deflexões que podem, de outro modo, ser aplicadas ao FE)GS 60. A estrutura estática 36 pode ainda .í ' . · incluir um número 1 e 1,5 de estrutura estática de suporte de mancai 82 I comumente referida como “armajção K” que suporta os sistemas de mancai número 1 e número 1,5, 3 8A, 38B. Nótadamente, o suporte de mancai da armação K define uma rigidez lateral (representada como armação K na figura 3) e uma rigidez transversjal (representada como armação KFLEXAO ná i · . figura 3) como fatores diferenciados no modo de realização não limitativo. [00065] Neste modo de reajlização não limitativo apresentado, a rigidez lateral (KFS;KIC) de ambos o suporte flexível 78 e acoplamento de entrada 62 são, cada jum, menor do que cjerca de 11% da rigidez lateral (armação K). ■ I : j Ou seja, a rigidez lateral de todo jo FDGS 60 é controlada por esta relação de rigidez lateral. Alternativa ou adicionalmente a esta relação, a rigidez 3S o suporte flexível· 78 e acoplamento de entrada 62 é, cada uma, menor do que cerca de 11% da rigidez transversal (armação Kflexao^ qu seja? a rigidez transversal ide todo o FDGS 60 é controlada por esta relação de rigidez transversal. ■ [00066] Com referência à figura 4, outro modo de realização não limitativo de um FDGS 60B inclui um suporte flexível 78’ que suporta uma engrenagem anelar 266 fixada de modo; rotacional 74’. O eixo de ventoinha 76’ é acionado pelo portador planetário 72’ no sistema planetário esquematicamente ilustrado que, de outro modo, segue geralmente a arquitetura do sistema estrelar da figura 3. [00067] Com referência à figura 5, a relação de rigidez lateral dentro do próprio FDGS 60 (para uma arquitetura de sistema estrelar) é esquematicamente representada. A rigidez lateral (KIC) de um acoplamento ! i de entrada 6|2, uma rigidez lateral (KFS) de um suporte flexível 78, uma rigidez lateral (KRG) de uma engrenagem anelar 266 74 e uma rigidez lateral (KJB) de um mancai planetário 75 são còntroladas com relação a uma rigidez lateral (KGM) de um engrenamento dentro de FDGS 60. [00068] No modo de realização hão limitativo apresentado, a rigidez (KGM) pode ser definida pelo engrenamento entre a engrenagem solar 68 e as múltiplas engrenagens planetárias 70. A rigidez lateral (KGM) dentro de FDGS 60 é oj fator referenciado e a estrutura estática 82’ suporta rigidamente o eixo de ventoinha 76. Ou seja, o eixo de ventoinha 76 é suportado por sistemas de mancai 3 8 A, 38B que são, essencialmente, suportados rigidamente pela estrutura estática 82’. A rigidez lateral (KJB) pode ser mecanicamente definida, por exemplo, a rigidez dentro do mancai radial ' _ ϊ- . f . planetário 75j e a rigidez lateral (KRG) da engrenagem anelar 74 pode ser _ mecanicamente definida, por exemplo, á geometria das asas de engrenagem anelar 74L, 74R (figura 2). [00069] No modo de realização hão limitativo apresentadora rigidez mgrenágem anelar 74 é menor do que cerca de 12% da 1 } rigidez laterál (KGM) do engrenamento; a rigidez lateral (KFS) do suporte flexível 78 e menor do que cerca de 8% da rigidez lateral (KGM) do engrenamento; a rigidez lateral (ÍKJB) do mancai planetário 75 é menor ou t · igual à rigide z lateral (KGM) doj engrenamento; e a rigidez lateral (KIC) de um acoplamento de entrada 62 é menor do que cerca de 5% da rigidez lateral , f (KGM) do engrenamento. j • - j · - .... . ‘ [00070] Com referência àj figura 6, outro modo de realização não limitativo de uma relação de rigidez lateral dentro do próprio FDGS 60D é ■ | esquematicamente ilustrado para juma arquitetura de sistema de engrenagens í planetárias que, de outro modo, j segue geralmente a arquitetura do sistema estrelar da figura 5. j [00071] Deve ser entendido que combinações das relações de rigidez lateral acima também podem ser {utilizadas. A rigidez lateral de cada um dos i f componentes estruturais pode spr prontamente medida em comparação à rigidez de película e rigidez de estria que podem ser relativamente difíceis de determinar. [ i i [00072] Pela montagem flexível para acomodar desalinhamento dos eixos sob cargas de projeto, as cjargas de projeto de FDGS foram reduzidas por mais de 17%, o que reduz o peso global do motor. O suporte flexível facilita o alinhamento para aumentar a vida e confiabilidade do sistema. A i flexibilidade lateral no suporte flexível e acoplamento de entrada permite que l ■ o FDGS, essencialmente, “flutue’’ com o eixo de ventoinha durante manobras. ’ 1 f . .

Isto permite©a) que as transmissões de torque no eixo de ventoinha, o acoplamento de entrada e o suporte flexível permaneçam constantes durante manobras; (t) que cargas laterais jinduzidas por manobra no eixo de ventoinha (que pode, de outro modo, desalinhar potencialmente engrenagens e danificar dentes) reaja principalmente atrjavés do suporte de armação K de mancai número 1 e aúmero 1,5; (c) quej ambos o suporte flexível e acoplamento de pequenas quantidades de cargas laterais para o FDGS. As estrias, rigidez de dente de engrenagem, mancais e ligamentos de engrenagem anelar 266 são especificamente projetados para minimizar variações de I 'í -■ tensões no dente de engrenagem durante manobras. As outros conexões ao FDGS são suportes flexíveis (acoplamento de turbina, suporte flexível de caixa). Essas taxas de mola de suporte foram determinadas por análise e provadas em testes no chão e voo como isolantes das engrenagens em relação às cargas de manobra de motor. Adicionalmente, a taxa de mola do mancai planetário também pode ser controlada pára suportar flexibilidade de sistema. [00073] A figura 7 é similar à figura 5, mas mostra as relações de rigidez transversal dentro do FDGS 60C (para uma arquitetura de sistema nv a estrelar). A rigidez transversal (KIC . ) do acoplamento de entrada 62, - ' .· PT A /—V í uma rigidez transversal (KFS ) do suporte flexível 78, uma rigidez transversal (ILRGflexã0) da engrenagem anelar 74 e uma rigidez transversal (KJBflexao) do mancai radial planetário 75 são controladas em relação a uma rigidez transversal (KGMFLEXÃO) do engrenamento dentro do FDGS 60. [00074] No modo de realização hão limitativo apresentado, a rigidez (KGM pode ser definida pelo engrenamento entre a engrenagem solar 68 e as múltiplas engrenagens planetárias 70. A rigidez transversal (KGMFLEXÃO| dentro do FDGS 60 é o fator referenciado e a estrutura estática I i 82’ suporta rigidamente o eixo de ventoinha 76. Ou seja, o eixo de ventoinha ·. . f , ' 76 é suportado pelos sistemas de mancai 3 8A, 38B que são, essencialmente, rigidamente suportados pela estrutura i estática 82’. A rigidez transversal (KJBflexao) pode ser mecanicamente definida, por exemplo, pela rigidez dentro do mancai planetário 75 e a rigidez transversal (KRGFLEXAO) da engrenagem anelar 74 pode ser mecaniÇamente definida, por exemplo, pela geometria das asas de engrenagem anelar 74L, 74R (figura 2). [00075] No modo de realização não limitativo apresentado, a rigidez transversal (KRGFLEXA0) engrenagem anelar 74 é menor do que cerca de 12% Έ?Τ ΤΊ'ΛΤ' Α sal (KGM ] ) do engrenamento; a rigidez transversal (KFSflexão) <|lo suporte flexível 78 é menor do que cerca de 8% da rigidez transversal (KGMFLEXÃO) do engrénamento; a rigidez transversal (KJBFLEXÃO) do mancai planetário 75 é menor ou igual à rigidez transversal (KGMFLEXÃO) do engrenamento; e a rigidez trarisversal (KICFLEXÃO) de um acoplamento de entrada 62 é menor do que 5% da rigidez transversal (KGMFLEXÃO) do 1 . engrenamento. j [00076] A figura 8 é similar à figura 6, mas mostra a relação de rigidez transversal dentro do FDGS 60D par a arquitetura de sistema de engrenagens t · ' planetárias. [00077] Deve ser entendido que os termos posicionais relativos, como “a frente”, “atrás”, “superior”, “inferior”, “acima”, “abaixo” etc. se referem à atitude operacional normal do veículo e não devem ser considerados limitativos. ; [00078] Deve ser entendido que números de referência iguais identificam elementos correspondentes ou similares em todos os desenhos. Deve ser entendido ainda que, embora um arranjo de componentes particular seja revelado no modo de realização ilustrado, outros arranjos se beneficiarão i · do mesmo modo. [00079] Embora sequências de etapas particulares sejam mostradas, í descritas e reivindicadas, deve) ser entendido que s etapas podem ser executadas em qualquer ordem, j separadas ou combinadas, a não ser que indicado de cutro modo e se beneficiarão ainda da presente invenção. [00080] O arranjo combinado da alta densidade de potência e turbina de acionamento de ventoinha com a quantidade de alto desempenho AN2, todas incorporadas à montagem flexível, proveem um motor de turbina a gás muito robusto e eficiente. [ ! . [00081 ] A descrição apresentada é exemplificativa, em vez de definida pelas limitações contidas. Vários modos de realização não limitativos são í alguém expèriente na técnica reconhecerá que várias modificações e variações à luz dò ensinamento acima estão entro do escopo das reivindicações anexas. Portanto, deve ser entendido que, dentro do escopo t i das reivindicações anexas, a invenção pode ser praticada diferentemente do que aqui eSpecificamente descrito. Por esta razão, as reivindicações anexas devem ser examinadas para se detèrminar o verdadeiro escopo e conteúdo.

Claims (20)

1. Motor de turbina ai gás, caracterizado pelo fato de compreender: um eixo de ventoinha acionando uma ventoinha; uma armação que suporta 6 mencionado eixo de ventoinha; uma pluralidade de engrenagens para acionar o mencionado eixo de ventoinha; um suporte flexível que, pelo menos parcialmente, suporta a - , ϊ mencionada pluralidade e engrenagens, ó mencionado suporte flexível tendo uma rigidez menor do que a da mencionada armação; uma primeira seção de turbina provendo uma entrada de acionamento à mencionada pluralidade de engrenagens; e uma segunda seção de turbina; onde a mencionada primeira seção de turbina tem uma primeira área de saída em um primeiro ponto de saída e gira a uma primeira velocidade; onde a mencionada segunda seção de turbina tem uma segunda área de saída em um segundo ponto de saída e gira a uma segunda velocidade mais rápida do que a primeira velocidade; onde uma primeira quantidade de desempenho é definida como o produto do quadrado da primeira; velocidade e a primeira área, onde uma segunda quantidade de desempenho é definida como o produto do quadrado da segunda velocidade e a segunda área; è onde uma relação entre a primeira quantidade de desempenho e a segunda c uantidade de desempenho fíca entre cerca de 0,5 e cerca de 1,5.

2. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a mencionada; relação ser acima ou rgüal a cerca de 0,8.

3. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, fato de a mencionada primeira seção de turbina ter pelo menos 3 estágios.

4. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado [pelo fato de a mencionada'primeira seção de turbina ter até 6 estágios.

5. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado [pelo fato de a mencionada segunda seção de turbina ter 2 ou menos estágios. |

6. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma relação de pressão através da primeira seção de turbina ser maior do que cerca de 5:1.;

7. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir uma relação entre um empuxo provido pelo mencionado motor e um volume de uma; seção de turbina, incluindo ambas a mencionada turbina de alta pressão e a mencionada turbina de baixa pressão, ser maior ou igual a cerca de 1.5 e menor ou igual a cerca de 5,5 lbf/pol (0,07 . kgf/cm2).

8. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a mencionada armação incluir uma rigidez lateral de armação e uma rigidez transversal de armação, e o mencionado suporte flexível incluir uma rigidez transversal de suporte flexível e uma rigidez lateral de suporte flexível, e a mencionada rigidez lateral de suporte flexível ser menor do que a mencionada rigideZ lateral da armação e a mencionada rigidez transversal do suporte flexível ser menor do que a mencionada rigidez transversal da armação.

9. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de um acoplamento flexível conectar pelo menos uma da mencionada pluralidade de engrenagens a ser acionada pela mencionada primeira seção de turbina.

10. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o mencionado acoplamento flexível ter uma rigidez lateral de acoplamento flexível e uma rigidez transversal de acoplamento flexível, a melicionada rigidez lateral de acoplamento flexível sendo menor do que a menciLnada rigidez lateral de 'armação e a mencionada rigidez transversal de acoplamento flexível sendo menor do que a mencionada rigidez transversal de armação.

11. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a mençionadá pluralidade de engrenagens incluir um engrenamento que define uma rigidez lateral de engrenamento e uma rigidez transversal de engrenamento, f a mencionada rigidez lateral de engrenamento sendo maior do que a mencionada rigidez lateral de suporte flexível e a mencionada rigidez transversal de engrenamento ser maior do que a mencionada rigidez transversal de suporte flexível.

12. Motor de turbina à gás, caracterizado pelo fato de compreender: um eixo de ventoinha acionando uma ventoinha; uma armação que suportai o mencionado eixo de ventoinha; uma pluralidade de engrenagens para acionar o mencionado eixo de ventcjinha; um suporte flexível que, J pelo menos parcialmente, suporta a mencionada pluralidade de engrenagens, o mencionado suporte flexível tendo uma rigidez menor do que a da mencionada armação; uma turbina de alta pressão; uma turbina de baixa pressão, a mencionada turbina de baixa pressão sendo configurada para acionar uma da mencionada pluralidade de engrenagens ■ ' uma relação de um emptixo provido pelo mencionado motor e um volume de uma seção de turbina incluindo ambas a mencionada turbina de ina de baixa pressão sendo maior ou igual a cerca de 1,5 e menor ou iguaíl a 5,5 lbf/pol2 (0,07 kgf/cm2).

13. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a mencijonada relação ser maior ou igual a cerca de 2,0. '

14. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a mencibnada relação ser maior ou igual a cerca de 4,0.

15. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o mencionado empuxo ser empuxo estático global de decolagem ao nível do mar.

16. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a mencionada armação incluir uma rigidez lateral de armação e uma rigidez transversal de armação, e o mencionado suporte flexível incluir uma rigidez transversal de suporte flexível e uma rigidez lateral de suporte flexível, e ao mencionada rigidez lateral de suporte flexível ser menor do que a mencionada rigidez lateral da armação e a mencionada rigidez transversal do suporte flexível ser menor do que a mencionada rigidez transversal dc. armação.

17. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de um acoplamento flexível conectar pelo menos uma da mencionada pluralidade de engrenagens a ser acionada pela mencionada primeira seção de turbina.

18. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o mencionado acoplamento flexível ter uma rigidez lateral de acoplamento flexível je uma rigidez transversal de acoplamento flexível, e a mencionada rigidez lateral de acoplamento flexível ser menor do que a mendionada rigidez lateral de armação, e a mencionada rigidez transversal dp acoplamento flexível ser menor do que a rigidez transversal da

19. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 12, caracterizado Ipelo fato de a mencionada^ pluralidade de engrenagens incluir um engrenamjento que define uma rigidez lateral de engrenamento e uma rigidez transversal de engrenamento, ía mencionada rigidez lateral de engrenamento sendo maior do que a mèncionada rigidez lateral de suporte flexível e a mencionada rigidez transversal de engrenamento sendo maior, do que a mencionada rigidez transversal do suporte flexível.

20. Motor de turbina á gás, caracterizado pelo fato de compreender: um eixo de ventoinha; um armação que suporta jo mencionado eixo de ventoinha, a mencionada armação definir pelo menjos uma de uma rigidez lateral de armação e unja rigidez transversal, de armação; um sistema de engrenagens que aciona o mencionado eixo de ventoinha; um suporte flexível que, pelo menos parcialmente, suporta o mencionado sistema de engrenagens, o mencionado suporte flexível definindo pelo menos jima de uma rigidez lateral de suporte flexível com relação à mencionada rigidez lateral de armação è uma rigidez transversal de suporte flexível com relação à mencionada rigidez transversal de armação; eum acoplamento de entrada para o mencionado sistema de engrenagens, o mencionado acoplamento de entrada definindo pelo menos uma de uma rigidez lateral de acoplamento de entrada com relação à mencionada rigidez lateral da armaçjão e uma rigidez transversal de acoplamento de entrada com relação à mencionada rigidez transversal de armação.