BR102015001345A2

BR102015001345A2 - motor de turbina a gás, método para projetar um motor de turbina a gás, e, módulo de compressor

Info

Publication number: BR102015001345A2
Application number: BR102015001345A
Authority: BR
Inventors: Bruce L Morin; David A Topol
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-10-25
Also published as: EP3144473A1; JP2017198218A; CA2879244A1; RU2015101589A; EP2896785A1; RU2656171C2; CA2879244C; JP2015137649A

Abstract

motor de turbina a gás, método para projetar um motor de turbina a gás, e, módulo de compressor a motor de turbina a gás compreende um ventilador e uma seção de turbina, tendo um primeiro rotor de turbina. o primeiro rotor de turbina impulsiona um rotor de compressor. uma redução de engrenagem efetua uma redução na velocidade do ventilador em relação a uma velocidade de entrada de um rotor de turbina de impulsionamento de ventilador. o rotor de compressor tem um número de lâminas de compressor em pelo menos uma dentre uma pluralidade de linhas do rotor de compressor. as lâminas operam pelo menos alguma parte do tempo em uma velocidade de rotação. o número de lâminas de compressor em pelo menos uma linha e a velocidade de rotação são tais que a fórmula a seguir se faz verdadeira para pelo menos uma linha do rotor de compressor: (o número de lâminas × a velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) = 5500 hz; e a velocidade de rotação, sendo em rotações por minuto. um módulo de compressor e um método para projetar um motor de turbina a gás também são divulgados.

Description

“MOTOR DE TURBINA A GÁS, MÉTODO PARA PROJETAR UM MOTOR DE TURBINA A GÁS, E, MÓDULO DE COMPRESSOR” Fundamentos da Invenção [001] Esta invenção refere-se ao projeto de um rotor de motor de turbina a gás que pode ser operado para produzir ruído que é menos sensível à audição humana.

[002] Motores de turbina a gás são conhecidos e tipicamente incluem um ventilador fornecendo ar a um compressor. O ar é comprimido no compressor e entregue a jusante em uma seção do combustor onde ele foi misturado com combustível e inflamado. Produtos desta combustão passam a jusante dos rotores de turbina, impulsionando os rotores de turbina a girar.

[003] Normalmente, há um rotor de turbina de alta pressão e um rotor de turbina de baixa pressão. Cada um dos rotores da turbina incluem um número de linhas de lâminas de turbina que giram com o rotor. As aletas estão intercaladas entre as fileiras das lâminas da turbina.

[004] O rotor de turbina de alta pressão tipicamente impulsiona um rotor de compressor de alta pressão, e o rotor de turbina de baixa pressão geralmente impulsionam um rotor de compressor de baixa pressão. Cada um dos rotores de compressor também incluem um número de lâminas de compressor que giram com os rotores. Também existem aletas intercaladas entre as fileiras de lâminas de compressor.

[005] A turbina de baixa pressão ou compressor pode ser uma fonte de ruído significativa, como o ruído é produzido pela interação dinâmica fluida entre as linhas da lâmina e as linhas de aleta. Essas interações produzem tons em uma frequência de passagem de lâmina de cada um dos rotores de turbina de pressão, os rotores de compressor de baixa pressão e seus harmônicos.

[006] O ruído pode ser muitas vezes em um intervalo de frequência que é muito sensível para seres humanos. Para atenuar esse problema, no passado, uma taxa aleta para lâmina foi controlada para estar acima de um determinado número. Como exemplo, uma taxa aleta de aleta para lâmina pode ser selecionada para ser 1,5 ou maior, para impedir que um tom de passagem de lâmina fundamental se propague para o campo distante. Isso é conhecido como "corte." [007] No entanto, projetos de corte acústico podem se dar às custas de peso aumentado e eficiência aerodinâmica reduzida. Em outras palavras, ao limitar o projetista a uma aleta particular para relação da lâmina, o projetista pode ser restrito a partir da seleção de tal taxa baseada em outras características do motor pretendido.

[008] Historicamente, a turbina de baixa pressão impulsionou tanto uma seção de compressor de baixa pressão e uma seção de ventilador. Mais recentemente, uma redução de engrenagem foi fornecida tal que o ventilador e o compressor de baixa pressão podem ser impulsionados em velocidades distintas.

Resumo da Invenção [009] Em uma modalidade destacada, um motor de turbina a gás compreende um ventilador e uma seção de turbina tendo um primeiro rotor de turbina. O primeiro rotor de turbina impulsiona um rotor de compressor. Uma redução de engrenagem efetua uma redução na velocidade do ventilador em relação a uma velocidade de entrada de um rotor de turbina de impulsionamento de ventilador. O rotor de compressor tem um número de lâminas de compressor em pelo menos uma dentre uma pluralidade de fileiras do rotor de compressor. As lâminas operam pelo menos alguma parte do tempo em uma velocidade de rotação. O número de lâminas de compressor em pelo menos uma linha e a velocidade de rotação são tais que a fórmula a seguir se faz verdadeira para pelo menos uma linha do rotor de compressor: (o número de lâminas x a velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) > 5500 Hz; e a velocidade de rotação, sendo em rotações por minuto.

[0010] Em outra modalidade de acordo com a modalidade anterior, a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

[0011] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, o motor de turbina a gás é avaliado para produzir cerca de 15.000 libras de empuxo, ou mais.

[0012] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades da anteriores, a fórmula vale para a maioria das linhas da lâmina do rotor de compressor.

[0013] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, o motor de turbina a gás é classificado para produzir cerca de 15.000 libras de empuxo, ou mais.

[0014] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a redução de engrenagem tem uma relação da engrenagem maior que cerca de 2.3.

[0015] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a redução de engrenagem tem uma taxa de engrenagem maior que cerca de 2,5.

[0016] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, o ventilador fornece ar em um duto de contorno e uma parte de ar para o rotor de compressor. Uma taxa de contorno é definida como o volume de ar fornecido no duto de contorno em comparação ao volume de ar fornecido para o rotor de compressor. A taxa de contorno é maior que cerca de 6.

[0017] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a taxa de contorno é maior que cerca de 10.

[0018] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

[0019] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a velocidade de rotação é uma velocidade de aproximação.

[0020] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a seção da turbina inclui um rotor de turbina de pressão mais elevado e o primeiro rotor de turbina. O rotor de turbina de impulsionamento de ventilador é o primeiro rotor de turbina.

[0021] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, o rotor de compressor é um rotor de compressor de compressor de baixa pressão. O rotor de turbina de pressão mais elevada impulsiona um rotor de compressor de pressão mais elevada.

[0022] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades da anteriores, a redução de engrenagem é intermediária ao primeiro rotor de turbina e rotor de compressor.

[0023] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades da anteriores, a redução de engrenagem é intermediária ao rotor de compressor e ao ventilador.

[0024] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a seção de turbina inclui três rotores de turbina. O primeiro rotor de turbina e o rotor de turbina de impulsionamento de ventilador são rotores distintos.

[0025] Em outra modalidade caracterizada, um método para projetar um motor de turbina a gás compreende as etapas de incluir um primeiro rotor de turbina para impulsionar um rotor de compressor e um rotor de turbina de impulsionamento de ventilador para impulsionar um ventilador através de uma engrenagem de redução e selecionar um número de lâminas em pelo menos uma linha do rotor de compressor, em combinação com uma velocidade de rotação do rotor de compressor, tal que a fórmula a seguir se se faz verdadeira para pelo menos uma linha do rotor de compressor: (o número de lâminas x a velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) > 5500 Hz; e a velocidade de rotação, sendo em rotações por minuto.

[0026] Em outra modalidade de acordo com a modalidade anterior, a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

[0027] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, o motor de turbina a gás é avaliado para produzir cerca de 15.000 libras de empuxo, ou mais.

[0028] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a velocidade de rotação é uma velocidade de aproximação.

[0029] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a seção da turbina inclui um rotor de turbina de pressão mais elevado e o primeiro rotor de turbina. O rotor de turbina de impulsionamento de ventilador é o primeiro rotor de turbina.

[0030] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, o rotor de compressor é um rotor de compressor de compressor de baixa pressão. O rotor de turbina de pressão mais elevada impulsiona um rotor de compressor de pressão mais elevada.

[0031] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades da anteriores, a redução de engrenagem é intermediária ao primeiro rotor de turbina e rotor de compressor.

[0032] Em outra modalidade acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a redução de engrenagem é intermediária ao rotor de compressor e ao ventilador.

[0033] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a seção de turbina inclui três rotores de turbina. O primeiro rotor de turbina e o rotor de turbina de impulsionamento de ventilador são rotores distintos.

[0034] Em outra modalidade caracterizada, um módulo de compressor compreende um rotor de compressor, tendo pelo menos uma primeira linha de lâmina que inclui um número de lâminas. A primeira linha de lâmina é capaz de rodar a uma velocidade de rotação, de modo que quando medir a velocidade de rotação em rotações por minuto: (o número de lâminas x a velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) > 5500 Hz.

[0035] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a velocidade de rotação é uma velocidade de aproximação.

[0036] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

[0037] Em outra modalidade de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

[0038] Em outra modalidade destacada, um método para projetar um motor de turbina a gás compreende prover um ventilador e uma seção de turbina tendo um primeiro rotor de turbina. O primeiro rotor de turbina impulsiona um rotor de compressor. Uma redução de engrenagem efetua uma redução na velocidade do ventilador em relação a uma velocidade de entrada de um rotor de turbina de impulsionamento de ventilador. O rotor de compressor tem um número de lâminas de compressor em pelo menos uma dentre uma pluralidade de fileiras do rotor de compressor. As lâminas operam pelo menos alguma parte do tempo em uma velocidade de rotação. O número de lâminas de compressor em pelo menos uma linha e a velocidade de rotação são tais que a fórmula a seguir se faz verdadeira para pelo menos uma linha do rotor de compressor: (o número de lâminas x a velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) > 5500 Hz; e a velocidade de rotação, sendo em rotações por minuto.

[0039] Estas e outras características deste pedido serão mais bem compreendidas a partir da especificação e desenhos a seguir, cuja sequência é uma breve descrição.

Breve Descrição das Figuras [0040] A Figura 1 mostra um motor de turbina a gás.

[0041] A Figura 2 mostra uma segunda modalidade.

[0042] A Figura 3 mostra ainda outra modalidade.

Descrição Detalhada [0043] A Figura 1 ilustra esquematicamente um motor de turbina a gás 20. O motor de turbina a gás 20 divulgado neste documento com um ventilador turno de duas bobinas que geralmente incorpora uma seção de ventilador 22, uma seção de compressor 24, uma seção de combustor 26 e uma seção de turbina 28. Motores alternativos podem incluir uma seção de incrementador (não mostrado) entre outros sistemas ou dispositivos. A seção de ventilador 22 impulsiona o ar ao longo de um caminho de fluxo de contorno B em um duto de contorno definido dentro de uma nacela 15 enquanto a seção de compressor 24 impulsiona ar ao longo de um caminho de fluxo de núcleo C para a compressão e comunicação na seção de combustor 26, então, expansão através da seção de turbina 28. Embora descrito como um motor de turbina a gás turbofan de duas bobinas na modalidade não limitante descrita, deve ser entendido que os conceitos aqui descritos não estão limitados à utilização com ventiladores turbo, visto que os ensinamentos podem ser aplicados a outros tipos de motores de turbina, incluindo os de arquiteturas de três turbinas.

[0044] O motor exemplar 20 geralmente inclui uma bobina de velocidade baixa 30 e uma bobina de velocidade alta 32, montada por rotação em tomo de um eixo longitudinal central de motor A em relação a uma estrutura estática de motor 36 por meio de vários sistemas de rolamento 38. Deve ser entendido que vários sistemas de rolamento 38 em várias localizações podem alternativamente ou adicionalmente ser fornecidos, e a localização de sistemas de rolamento 38 pode ser variada conforme apropriado para a aplicação.

[0045] A bobina de baixa velocidade 30 geralmente inclui um eixo interno 40 que interconecta um ventilador 42, um primeiro compressor de pressão (ou de baixa) 44 e uma primeira turbina de pressão 46 (ou de baixa pressão). O eixo interno 40 está ligado ao ventilador 42 através de um mecanismo de mudança de velocidade, que no motor de turbina a gás exemplar 20 é ilustrado como uma arquitetura engrenada 48 para impulsionar o ventilador 42 em uma velocidade menor do que a bobina de velocidade baixa 30. A de bobina velocidade alta 32 inclui uma haste externa 50 que interliga um segundo compressor de alta pressão 52 (ou alta) e uma turbina de pressão (ou de alta pressão) 54. Um combustor 56 é arranjado na turbina de gás exemplar 20 entre o compressor de alta pressão 52 e a turbina de alta pressão 54. Um quadro de turbina intermediária 57 da estrutura estática de motor 36 é arranjada geralmente entre a turbina de alta pressão 54 e a turbina de baixa pressão 46. O quadro de turbina intermediária 57 adicionalmente suporta sistemas de rolamento 38 na seção de turbina 28. A haste interna 40 e a haste externa do eixo 50 são concêntricas e giram por meio dos sistemas de rolamento 38 em tomo do eixo longitudinal central de motor A que é colinear com seus eixos longitudinais.

[0046] O fluxo nuclear é comprimido pelo compressor de baixa pressão 44, então, o compressor de alta pressão 52, misturado e queimado com combustível no combustor 56, então, expandiu-se sobre a turbina de alta pressão 54 e turbina de baixa pressão 46. O quadro de turbina intermediária 57 inclui aerofólios 59 que estão no caminho de fluxo de ar do núcleo C. As turbinas, 46 e 54 impulsionam rotacionalmente as respectivas bobina de velocidade baixa 30 e bobina de velocidade alta 32 em resposta à expansão. Será apreciado que cada uma das posições de seção de ventilador 22, seção de compressor 24, seção de combustor 26, seção de turbina 28 e sistema de engrenagem de impulsionamento de ventilador 48 podem ser variadas. Por exemplo, o sistema de engrenagem 48 pode ser localizado atrás da seção de combustor 26 ou até mesmo atrás da seção da turbina 28 e seção de ventilador 22 pode ser posicionada a frente ou atrás do local do sistema de engrenagem 48.

[0047] O motor 20 em um exemplo é um motor de aeronave engrenado em contorno alto. Em um exemplo adicional, a taxa de contorno de motor 20 é maior do que cerca de seis (6), com uma modalidade exemplar sendo maior do que cerca de dez (10), a arquitetura engrenada 48 é um trem de engrenagem epicíclica, tal como um sistema de engrenagem planetária ou outro sistema de engrenagem, com uma taxa de redução de engrenagem superior a cerca de 2.3 e a turbina de baixa pressão 46 tem uma relação de pressão que é maior que cerca de cinco. Em uma modalidade divulgada, a taxa de contorno do motor 20 é maior do que cerca de dez (10:1), o diâmetro do ventilador é significativamente maior do que o compressor de baixa pressão 44, e a turbina de baixa pressão 46 tem uma relação de pressão maior que 5:1. Taxa de pressão de turbina de baixa pressão 46 é a pressão medida antes da entrada da turbina de baixa pressão 46 como relacionada à pressão na saída da turbina de baixa pressão 46 antes de um bocal de exaustão. A arquitetura engrenada 48 pode ser um trem de engrenagem de epiciclo, tal como um sistema de engrenagem planetária ou outro sistema de engrenagem, com uma taxa de redução de engrenagem maior que cerca de 2,3:1 . Deve-se compreender, entretanto, que os parâmetros acima são somente exemplares de uma modalidade de um motor de arquitetura engrenada e que a presente invenção é aplicável a outros motores de turbina a gás incluindo ventiladores turbo de impulsionamento direto.

[0048] A quantidade significativa de empuxo é fornecida pelo fluxo de contorno B devido à elevada taxa de contorno. A seção de ventilador 22 do motor 20 destina-se a uma condição de voo — normalmente cruzando cerca de 0,8 Mach e cerca de 35.000 pés. A condição de voo de 0,8 Mach e 35.000 pés, com o motor no seu melhor consumo de combustível - também conhecido como" cruzeiro ideal (bucket cruise) Thrust Specific Fuel Consumption (‘TSFC’)" - é o parâmetro padrão da indústria de lbm de combustível sendo queimado dividido por lbf de empuxo que o motor produz naquele ponto mínimo. " Taxa de pressão de ventilador de baixa pressão" é a taxa de pressão em toda a lâmina de ventilador sozinha, sem um sistema de Pá Guia de Saída de Ventilador ("FEGV"). A taxa de pressão de ventilador baixa conforme divulgado neste documento de acordo com uma modalidade não limitante é menos que cerca de 1,45. "Velocidade de ponta de ventilador corrigida baixa" é a velocidade de ponta do ventilador real em pés/s dividido por uma correção de temperatura padrão da indústria de [(Tram °R)/(518,7 °R)]0,5. A "velocidade de ponta de ventilador corrigida baixa" como divulgado neste documento de acordo com uma modalidade não limitante é menos do que cerca de 1150 pés/segundo.

[0049] O uso da redução de engrenagem entre a bobina de baixa velocidade e o ventilador permite um aumento de velocidade ao compressor de baixa pressão. No passado, a velocidade da turbina de baixa pressão e o compressor foram um pouco limitados pelo fato de que a velocidade do ventilador não pode ser excessivamente grande. A velocidade de ventilador máxima está em sua ponta externa e em motores maiores, o diâmetro do ventilador é muito maior que este pode ser em motores de menor potência. No entanto, o uso da redução de engrenagem deixou o projetista livre da limitação da turbina de baixa pressão e velocidades de compressor causadas por um desejo de não ter velocidades de ventilador excessivamente altas.

[0050] Foi verificado que um projeto cuidadoso entre o número de lâminas rotativas e a velocidade de rotação da turbina de baixa pressão pode ser selecionado para resultar em frequências de ruído que são menos sensíveis à audição humana. O mesmo é verdadeiro para o compressor de baixa pressão 44.

[0051] Uma fórmula foi desenvolvida como a seguir: (contagem de lâminas x velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) > 5500 Hz.

[0052] Isto é, o número de lâminas rotativas em qualquer estágio da turbina de baixa pressão, multiplicado pela velocidade rotacional da turbina de baixa pressão 46 (em rotações por minuto), dividida por (60 segundos/minutos) deve ser maior que ou igual a 5500 Hz. O mesmo é verdadeiro para os estágios de compressor de baixa pressão. Mais restritamente, as quantidades devem ser acima de 6000 Hz. Um trabalhador versado na técnica reconhecería que o fator (60 segundos/minuto) deve modificar rotações por minuto para Hertz, ou rotações por um segundo.

[0053] A velocidade operacional da turbina de baixa pressão 46 e compressor de baixa pressão 44 como utilizado na fórmula deve corresponder às condições de operação em cada ponto de certificação de ruído definido na Parte 36 dos Regulamentos de Aeronavegabilidade Federais (Federal Airworthiness Regulations). Mais particularmente, a velocidade de rotação pode ser tomada como um ponto de certificação de aproximação conforme definido na Parte 36 dos Regulamentos de Aeronavegabilidade Federais. Para fins deste pedido e suas reivindicações, o termo "velocidade de aproximação" equivale a este ponto de certificação. / [0054] E previsto que todas as linhas na turbina de baixa pressão 46 satisfazem a fórmula acima. No entanto, este pedido pode também se estender a turbinas de baixa pressão, em que a maioria das linhas de lâmina da turbina de baixa pressão satisfazem a fórmula acima, mas talvez algumas não. O mesmo é verdadeiro para compressores de baixa pressão, em que todas as linhas no compressor de baixa pressão 44 satisfazem a fórmula acima. No entanto, o pedido pode se estender a turbinas de baixa pressão, em que somente a maioria das linhas de lâmina no compressor de baixa pressão satisfazem a fórmula acima, mas talvez algumas não.

[0055] Isso resultará em ruído operacional que seria menos sensível à audição humana.

[0056] Nas modalidades pode ser que a fórmula possa resultar em um intervalo de mais que ou igual a 5500 Hz, e movendo-se mais elevadas. Assim, ao projetar cuidadosamente o número de lâminas e controlando a velocidade operacional da turbina de baixa pressão 46 (e um trabalhador ordinariamente versado na técnica reconhecería como controlar esta velocidade) o qual pode garantir que as frequências produzidas pela turbina de baixa pressão são de menos preocupação para os seres humanos.

[0057] O mesmo se faz verdadeiro para projetar o número de lâminas e controlar a velocidade do compressor de baixa pressão 44. Novamente, um trabalhador ordinariamente versado na técnica reconhecería como controlar a velocidade.

[0058] Nas modalidades pode estar apenas o rotor de turbina de baixa pressão 46, ou o rotor de compressor de baixa pressão 44 que é projetado para satisfazer a fórmula acima. Por outro lado, também é possível assegurar que tanto a turbina de baixa pressão 46 e o compressor de baixa pressão 44 satisfazem a fórmula acima.

[0059] Esta invenção é mais aplicável aos motores a jato classificados para produzir 15,000 libras de empuxo, ou mais. Neste intervalo de empuxo, motores a jato do estado da técnica normalmente tinham intervalos de frequência de cerca de 4000 hertz. Assim, os problemas de ruído, como mencionados acima, já existiam.

[0060] Motores de empuxo mais baixo (< 15.000 libras) podem ter operado sob condições que às vezes passaram acima do número de 4.000 Hz e até mesmo se aproximaram de 6000 Hz, no entanto, este não estava em combinação com a arquitetura engrenada, nem nos motores alimentados que têm os maiores ventiladores, e, assim, as maiores limitações na turbina de baixa pressão ou velocidade de compressor de baixa pressão.

[0061] A Figura 2 mostra uma modalidade 200, em que há uma turbina de impulsionamento de ventilador 208 que impulsiona uma haste 206 a conduzir um rotor de ventilador 202, por sua vez. Uma redução de engrenagem 204 pode ser posicionada entre a turbina de impulsionamento de ventilador 208 e o rotor de ventilador 202. Esta redução de engrenagem 204 pode ser estruturada, montada e operar como a redução de engrenagem divulgada acima. Um rotor de compressor 210 é impulsionado por uma turbina de pressão intermediária 212 e um segundo rotor de compressor de estágio 214 é impulsionado por um rotor de turbina 216. Uma seção de combustão 218 é posicionada intermediária ao rotor de compressor 214 e a seção de turbina 216.

[0062] A Figura 3 mostra ainda outra modalidade 300 em que um rotor de ventilador 302 e um primeiro compressor de estágio 304 gira a uma velocidade comum. A redução de engrenagem 306 (que pode ser estruturada, montada e operada conforme divulgado acima) é intermediária ao rotor de compressor 304 e um eixo 308, que é conduzido por uma seção de turbina de baixa pressão.

[0063] Embora uma modalidade desta invenção ter sido divulgada, um trabalhador ordinariamente versado nesta técnica reconhecería que certas modificações estariam dentro do escopo da presente invenção. Por essa razão, as reivindicações seguintes devem ser estudadas para determinar o escopo verdadeiro e conteúdo da presente invenção.

REIVINDICAÇÃO

Claims

1. Motor de turbina a gás, caracterizado pelo fato de que compreende: um ventilador e uma seção de turbina, tendo um primeiro rotor de turbina, o primeiro rotor de turbina para impulsionar um rotor de compressor; uma redução de engrenagem efetuando uma redução na velocidade do ventilador em relação a uma velocidade de entrada de um rotor de turbina de impulsionamento de ventilador; o rotor de compressor tendo um número de lâminas de compressor em pelo menos uma dentre uma pluralidade de linhas do rotor de compressor e as lâminas operando pelo menos alguma parte do tempo em uma velocidade de rotação, e o número de lâminas de compressor em pelo menos uma linha e a velocidade de rotação sendo tais que a fórmula a seguir se se faz verdadeira para a pelo menos uma linha do rotor de compressor: (o número de lâminas x a velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) > 5500 Hz; e a velocidade de rotação, sendo em rotações por minuto.

2. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

3. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o motor de turbina a gás é classificado para produzir cerca de 15.000 libras de empuxo, ou mais.

4. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fórmula se faz verdadeira para a maioria das linhas de lâmina do rotor de compressor.

5. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor de turbina a gás é classificado para produzir cerca de 15.000 libras de empuxo, ou mais.

6. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a redução de engrenagem tem uma taxa de engrenagem maior que cerca de 2,3.

7. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a redução de engrenagem tem uma taxa de engrenagem maior que cerca de 2,5.

8. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ventilador fornece ar em um duto de contorno e uma porção do ar no rotor de compressor, com uma taxa de contorno, definida como o volume de ar fornecido no duto de contorno em comparação ao volume de ar fornecido para o rotor de compressor e a taxa de contorno, sendo maior que cerca de 6.

9. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a taxa de contorno é maior que cerca de 10.

10. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

11. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a velocidade de rotação ser uma velocidade de aproximação.

12. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção de turbina, incluindo um rotor de turbina de pressão mais elevada e o primeiro rotor de turbina e, o rotor de turbina de impulsionamento de ventilador sendo o primeiro rotor de turbina.

13. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o rotor de compressor é um rotor de compressor de pressão mais baixa e o rotor de turbina de pressão mais elevada impulsionando um rotor de compressor de pressão mais elevada.

14. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a redução de engrenagem é intermediária ao primeiro rotor de turbina e rotor de compressor.

15. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a redução de engrenagem é intermediária ao rotor de compressor e ao ventilador.

16. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção de turbina inclui três rotores de turbina, com o primeiro rotor de turbina e o rotor de turbina de impulsionamento de ventilador sendo rotores distintos.

17. Método para projetar um motor de turbina a gás, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: incluir um primeiro rotor de turbina para impulsionar um rotor de compressor e um rotor de turbina de impulsionamento de ventilador para impulsionar um ventilador através de uma engrenagem de redução; e, selecionar um número de lâminas em pelo menos uma linha do rotor de compressor, em combinação com uma velocidade de rotação do rotor de compressor, tal que a fórmula a seguir se se faz verdadeira para pelo menos uma linha do rotor de compressor: (o número de lâminas x a velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) > 5500 Hz; e a velocidade de rotação, sendo em rotações por minuto.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

19. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o motor de turbina a gás é classificado para produzir cerca de 15.000 libras de empuxo, ou mais.

20. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a velocidade de rotação é uma velocidade de aproximação.

21. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a seção de turbina, incluindo um rotor de turbina de pressão mais elevada e um primeiro rotor de turbina, e o rotor de turbina e de impulsionamento de ventilador sendo o primeiro rotor de turbina.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o rotor de compressor é um rotor de compressor de pressão mais baixa e o rotor de turbina de pressão mais elevada impulsiona um rotor de compressor de pressão mais elevada.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a redução de engrenagem é intermediária ao primeiro rotor de turbina e ao rotor de compressor.

24. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a redução de engrenagem é intermediária rotor e ao ventilador.

25. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a seção de turbina inclui três rotores de turbina, com o primeiro rotor de turbina e o rotor de turbina de impulsionamento de ventilador sendo rotores distintos.

26. Módulo de compressor, caracterizado pelo fato de que compreende: um rotor de compressor tendo pelo menos uma primeira linha de lâmina que inclui um número de lâminas, a primeira linha de lâmina sendo capaz de rodar em uma velocidade de rotação, de modo que quando se mede a velocidade de rotação em rotações por minuto: (o número de lâminas x a velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) > 5500 Hz.

27. Módulo de compressor de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a velocidade de rotação é uma velocidade de aproximação.

28. Módulo de compressor de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

29. Módulo de compressor de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a fórmula resulta em um número maior que ou igual a cerca de 6000 Hz.

30. Método para projetar um motor de turbina a gás, caracterizado pelo fato de que compreende: prover um ventilador e uma seção de turbina, tendo um primeiro rotor de turbina, o primeiro rotor de turbina para impulsionar um rotor de compressor; prover uma redução de engrenagem efetuando uma redução na velocidade do ventilador em relação a uma velocidade de entrada de um rotor de turbina de impulsionamento de ventilador; o rotor de compressor tendo um número de lâminas de compressor em pelo menos uma dentre uma pluralidade de linhas do rotor de compressor e as lâminas operando pelo menos alguma parte do tempo em uma velocidade de rotação, e o número de lâminas de compressor em pelo menos uma linha e a velocidade de rotação sendo tais que a fórmula a seguir se se faz verdadeira para a pelo menos uma linha do rotor de compressor: (o número de lâminas x a velocidade de rotação)/(60 segundos/minuto) > 5500 Hz; e a velocidade de rotação sendo em rotações por minuto.