BR112014016281B1

BR112014016281B1 - Motor de turbina a gás

Info

Publication number: BR112014016281B1
Application number: BR112014016281-6A
Authority: BR
Inventors: Daniel Bernard Kupratis; Frederick M. Schwarz
Original assignee: United Technologies Corporation
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2022-02-01
Also published as: EP2809938A1; BR112014016281A8; EP2809938A4; RU2633498C2; EP3628581A1; BR112014016281A2; EP2809938B1; US20140196472A1; CA2857360A1; SG11201402824RA; WO2013116257A1; CA2857360C; RU2014134425A

Abstract

MOTOR DE TURBINA A GÁS É descrito um motor de turbina a gás tipicamente que inclui uma seção da ventoinha, uma seção do compressor, uma seção do combustor e uma seção da turbina. Um dispositivo redutor de velocidade tal como um conjunto de engrenagem epicíclica pode ser utilizado para acionar a seção da ventoinha de maneira tal que a seção da ventoinha possa girar a uma velocidade diferente da seção da turbina de maneira a aumentar a eficiência propulsiva geral do motor. Em tais arquiteturas de motor, um eixo acionado por uma das seções de turbina fornece uma entrada para o conjunto de engrenagem epicíclica que aciona a seção da ventoinha a uma velocidade diferente da seção da turbina de maneira tal que tanto a seção da turbina quanto a seção da ventoinha possam girar a velocidades mais próximas da ideal, proporcionando maiores atributos de desempenho e desempenho pelas combinações desejáveis dos recursos revelados dos vários componentes do motor de turbina a gás descrito e revelado.

Description

Fundamentos da Invenção

[0001] Um motor de turbina a gás tipicamente inclui uma seção da ventoinha, uma seção do compressor, uma seção do combustor e uma seção da turbina. Ar que entra na seção do compressor é comprimido e dispensado na seção de combustão onde ele é misturado com combustível e inflamado para gerar um fluxo de gás de exaustão de alta velocidade. O fluxo de gás de exaustão de alta velocidade expande através da seção da turbina para acionar o compressor e a seção da ventoinha. A seção do compressor tipicamente inclui compressores de baixa e alta pressão, e a seção da turbina inclui turbinas de baixa e alta pressão.

[0002] A turbina de alta pressão aciona o compressor de alta pressão através de um eixo externo para formar uma bobina alta, e a turbina de baixa pressão aciona o compressor de baixa pressão através de um eixo interno para formar uma bobina baixa. O eixo interno pode também acionar a seção da ventoinha. Um motor de turbina a gás de acionamento direto inclui uma seção da ventoinha acionada pelo eixo interno de maneira tal que o compressor de baixa pressão, turbina de baixa pressão e seção da ventoinha girem a uma velocidade comum em uma direção comum.

[0003] Um dispositivo redutor de velocidade tal como um conjunto de engrenagem epicíclica pode ser utilizado para acionar a seção da ventoinha de maneira tal que a seção da ventoinha possa girar a uma velocidade diferente da seção da turbina de maneira a aumentar a eficiência propulsiva geral do motor. Em tais arquiteturas de motor, um eixo acionado por uma das seções de turbina fornece uma entrada para o conjunto de engrenagem epicíclica que aciona a seção da ventoinha a uma velocidade diferente da seção da turbina de maneira tal que tanto a seção da turbina quanto a seção da ventoinha possam girar a velocidades mais próximas da ideal.

[0004] Embora arquiteturas engrenadas tenham maior eficiência propulsiva, os fabricantes de motor de turbina continuam procurar melhorias adicionais para o desempenho do motor incluindo melhorias nas eficiências de transferência térmica e propulsiva.

Sumário da Invenção

[0005] Um motor de turbina a gás de acordo com uma modalidade exemplar desta revelação, entre outras possíveis coisas, inclui uma seção do compressor, um combustor em comunicação fluídica com a seção do compressor, e uma seção da turbina em comunicação fluídica com o combustor. A seção da turbina inclui uma turbina de acionamento da ventoinha e uma segunda turbina. A turbina de acionamento da ventoinha inclui uma pluralidade de rotores de turbina. Uma ventoinha inclui uma pluralidade de pás rotacionável em torno de um eixo geométrico e uma razão entre o número de pás de ventoinha e o número de rotores de turbina de acionamento da ventoinha é entre cerca de 2,5 e cerca de 8,5. Um sistema de mudança de velocidade é acionado pela turbina de acionamento da ventoinha para girar a ventoinha em torno do eixo geométrico. A turbina de acionamento da ventoinha inclui um primeiro rotor posterior anexado em um primeiro eixo. A segunda turbina inclui um segundo rotor posterior anexado em um segundo eixo e um espaço anular é definido entre o primeiro eixo e o segundo eixo. Um primeiro conjunto de mancal é disposto axialmente para trás de uma primeira conexão entre o primeiro rotor posterior e o primeiro eixo. Um segundo conjunto de mancal é disposto no espaço anular definido entre o primeiro eixo e o segundo eixo.

[0006] Em uma modalidade adicional do motor exposto, o primeiro conjunto de mancal e o segundo conjunto de mancal incluem mancais de rolamentos.

[0007] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, a seção do compressor inclui um primeiro compressor acionado pela turbina de acionamento da ventoinha através do primeiro eixo. Uma segunda seção do compressor é acionada pela segunda turbina através do segundo eixo. O primeiro mancal suporta uma porção posterior do primeiro eixo. O segundo mancal suporta uma porção posterior do segundo eixo no primeiro eixo.

[0008] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, uma porção dianteira de cada qual do primeiro e segundo eixos é suportada por um conjunto de mancal de empuxo.

[0009] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, a turbina de acionamento da ventoinha tem uma primeira área de saída em um primeiro ponto de saída e gira a uma primeira velocidade. A segunda seção da turbina tem uma segunda área de saída em um segundo ponto de saída e gira a uma segunda velocidade, que é maior que a primeira velocidade. Um primeiro valor de desempenho é definido como o produto da primeira velocidade ao quadrado pela primeira área. Um segundo valor de desempenho é definido como o produto da segunda velocidade ao quadrado pela segunda área. Uma razão de desempenho do primeiro valor de desempenho para o segundo valor de desempenho é entre cerca de 0,5 e cerca de 1,5.

[00010] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, a razão de desempenho é maior ou igual a cerca de 0,8.

[00011] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motoresexpostos, o primeiro valor de desempenho é maior ou igual a cerca de 4.

[00012] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motoresexpostos, o sistema de mudança de velocidade inclui uma caixa de engrenagem. A ventoinha e a turbina de acionamento da ventoinha ambos giram em uma primeira direção em torno do eixo. A segunda seção da turbina gira em uma segunda direção oposta à primeira direção.

[00013] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, o sistema de mudança de velocidade inclui uma caixa de engrenagem. A ventoinha, a seção da turbina de acionamento da ventoinha e a segunda seção da turbina todos giram em uma primeira direção em torno do eixo.

[00014] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, o sistema de mudança de velocidade inclui uma caixa de engrenagem. A ventoinha e a segunda seção da turbina ambas giram em uma primeira direção em torno do eixo. A turbina de acionamento da ventoinha gira em uma segunda direção oposta à primeira direção.

[00015] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, o sistema de mudança de velocidade inclui uma caixa de engrenagem. A ventoinha é rotacionável em uma primeira direção, e a turbina de acionamento da ventoinha e a segunda seção da turbina giram em uma segunda direção oposta à primeira direção em torno do eixo.

[00016] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, o sistema de mudança de velocidade inclui uma redução de engrenagem com uma razão de engrenagem maior que cerca de 2,3.

[00017] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, a ventoinha libera uma porção de ar em um duto de desvio. Uma razão de desvio sendo definida como a porção de ar liberada no duto de desvio dividida pela quantidade de ar liberada na seção do compressor, com a razão de desvio sendo maior que cerca de 6,0.

[00018] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motoresexpostos, a razão de desvio é maior que cerca de 10,0.

[00019] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motoresexpostos, uma razão de pressão da ventoinha através da ventoinha é menos que cerca de 1,5.

[00020] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motoresexpostos, a ventoinha tem 26 ou menos pás.

[00021] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motoresexpostos, a primeira seção da turbina tem entre cerca de 3 e 6 estágios.

[00022] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, uma razão de pressão através da primeira seção da turbina é maior que cerca de 5:1.

[00023] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, é incluída uma densidade de potência maior que cerca de 1,5 lbf/in3 (407,171kN/m3) e menor ou igual a cerca de 5,5 lbf/in3 (1492,959 kN/m3).

[00024] Em uma modalidade adicional de qualquer dos motores expostos, a segunda turbina inclui pelo menos dois estágios e trabalha em uma primeira razão de pressão. A turbina de acionamento da ventoinha inclui mais de dois estágios e trabalha em uma segunda razão de pressão menor que a primeira razão de pressão.

[00025] Embora os diferentes exemplos tenham os componentes específicos mostrados nas ilustrações, modalidades desta revelação não estão limitadas a essas combinações particulares. É possível usar alguns dos componentes ou recursos de um dos exemplos em combinação com recursos ou componentes de um outro dos exemplos.

[00026] Esses e outros recursos revelados aqui podem ser mais bem entendidos a partir da especificação e desenhos seguintes, após os quais é uma breve descrição.

Breve Descrição dos Desenhos

[00027] A figura 1 é uma vista esquemática de um motor de turbina a gás exemplar.

[00028] A figura 2 é uma vista esquemática indicando rotação relativa entre seções de um motor de turbina a gás exemplar.

[00029] A figura 3 é uma outra vista esquemática indicando rotação relativa entre seções de um motor de turbina a gás exemplar.

[00030] A figura 4 é uma outra vista esquemática indicando rotação relativa entre seções de um motor de turbina a gás exemplar.

[00031] A figura 5 é uma outra vista esquemática indicando rotação relativa entre seções de um motor de turbina a gás exemplar.

[00032] A figura 6 é uma vista esquemática de uma configuração de mancal suportando rotação de bobinas alta e baixa exemplares do motor de turbina a gás exemplar.

[00033] A figura 7 é uma outra vista esquemática de uma configuração de mancal suportando rotação de bobinas alta e baixa exemplares do motor de turbina a gás exemplar.

[00034] A figura 8A é uma outra vista esquemática de umaconfiguração de mancal suportando rotação de bobinas alta e baixa exemplares do motor de turbina a gás exemplar.

[00035] A figura 8B é uma vista ampliada da configuração de mancal exemplar mostrada na figura 8A.

[00036] A figura 9 é uma outra vista esquemática de uma configuração de mancal suportando rotação de bobinas alta e baixa exemplares do motor de turbina a gás exemplar.

[00037] A figura 10 é uma vista esquemática de uma seção da turbina compacta exemplar.

[00038] A figura 11 é uma seção transversal esquemática de estágios exemplares para o motor de turbina a gás exemplar revelado.

[00039] A figura 12 é uma vista esquemática de um rotor de turbina exemplar perpendicular ao eixo geométrico de rotação.

Descrição Detalhada da Invenção

[00040] A figura 1 ilustra esquematicamente um motor de turbina a gás exemplar 20 que inclui uma seção da ventoinha 22, uma seção do compressor 24, uma seção do combustor 26 e uma seção da turbina 28. Motores alternativos podem incluir uma seção de aumento (não mostrada) entre outros sistemas ou recursos. A seção da ventoinha 22 aciona ar ao longo de um trajeto de fluxo de desvio B enquanto a seção do compressor 24 extrai ar ao longo de um trajeto de fluxo do núcleo C onde Ar é comprimido e comunicado a uma seção do combustor 26. Na seção do combustor 26, ar é misturado com combustível e inflamado para gerar uma corrente de gás de exaustão de alta pressão que expande através da seção da turbina 28 onde energia é extraída e utilizada para acionar a seção da ventoinha 22 e a seção do compressor 24.

[00041] Embora a modalidade não limitante revelada represente um motor de turbina a gás de turbofan, deve-se entender que os conceitos aqui descritos não estão limitados ao uso com turbofans, já que os preceitos podem ser aplicados a outros tipos de motores de turbina; por exemplo, um motor de turbina incluindo uma arquitetura de três boninas na qual três boninas giram concentricamente em torno de um eixo comum de maneira tal que uma bobina baixa permite que uma turbina de baixa pressão acione uma ventoinha via uma caixa de engrenagem, uma bonina intermediário permite que uma turbina de pressão intermediária acione um primeiro compressor da seção do compressor, e uma bobina alta permite que uma turbina de alta pressão acione um compressor de alta pressão da seção do compressor.

[00042] O motor exemplar 20 em geral inclui uma bobina baixa velocidade 30 e uma bobina alta velocidade 32 montados para rotação em torno de um eixo geométrico longitudinal central do motor A em relação a uma estrutura estática do motor 36 via diversos sistemas de mancal 38. Deve- se entender que vários sistemas de mancal 38 em vários locais podem alternativamente, ou adicionalmente, ser providos.

[00043] A bobina baixa velocidade 30 em geral inclui um eixo interno 40 que conecta uma ventoinha 42 e uma seção do compressor de baixa pressão (ou primeira seção) 44 em uma seção da turbina de baixa pressão (ou primeira seção) 46. O eixo interno 40 aciona a ventoinha 42 através de um dispositivo de mudança de velocidade, tal como uma arquitetura engrenada 48, para acionar a ventoinha 42 a uma menor velocidade que a bobina baixa velocidade 30. A bobina alta velocidade 32 inclui um eixo externo 50 que interconecta uma seção do compressor de alta pressão (ou segunda seção) 52 e uma seção da turbina de alta pressão (ou segunda seção) 54. O eixo interno 40 e o eixo externo 50 são concêntricos e giram via os sistemas de mancal 38 em torno do eixo geométrico longitudinal central do motor A.

[00044] Um combustor 56 é arranjado entre o compressor de alta pressão 52 e a turbina de alta pressão 54. Em um exemplo, a turbina de alta pressão 54 inclui pelo menos dois estágios para fornecer uma turbina de alta pressão de estágio duplo 54. Em um outro exemplo, a turbina de alta pressão 54 inclui somente um único estágio. Na forma aqui usada, um compressor ou turbina de “alta pressão” experimenta uma maior pressão do que um compressor ou turbina de “baixa pressão” correspondente.

[00045] A turbina de baixa pressão exemplar 46 tem uma razão de pressão que é maior que cerca de 5. A razão de pressão da turbina de baixa pressão exemplar 46 é medida antes de uma entrada da turbina de baixa pressão 46 relacionada com a pressão medida na saída da turbina de baixa pressão 46 antes de um bocal de exaustão.

[00046] Uma armação da turbina intermediária 58 da estrutura estática do motor 36 é arranjada no geral entre a turbina de alta pressão 54 e a turbina de baixa pressão 46. A armação da turbina intermediária 58 suporta adicionalmente sistemas de mancal 38 na seção da turbina 28, bem como estabelece o fluxo de ar que entra na turbina de baixa pressão 46.

[00047] O fluxo de ar do núcleo C é comprimido pelo compressor de baixa pressão 44 e, em seguida, pelo compressor de alta pressão 52, misturado com combustível e inflamado no combustor 56 para produzir gases de exaustão de alta velocidade que são então expandidos através da turbina de alta pressão 54 e da turbina de baixa pressão 46. A armação da turbina intermediária 58 inclui paletas 60, que ficam no trajeto do fluxo de ar do núcleo e funcionam como uma paleta de guia de entrada para a turbina de baixa pressão 46. A utilização da paleta 60 da armação da turbina intermediária 58 como a paleta de guia de entrada para a turbina de baixa pressão 46 diminui o comprimento da turbina de baixa pressão 46 sem aumentar o comprimento axial da armação da turbina intermediária 58. A redução ou eliminação do número de paletas na turbina de baixa pressão 46 reduz o comprimento axial da seção da turbina 28. Assim, a compacidade do motor de turbina a gás 20 é aumentada e uma maior densidade de potência pode ser alcançada.

[00048] O motor de turbina a gás 20 revelado em um exemplo é um motor de aeronave engrenado de alto desvio. Em um exemplo adicional, o motor de turbina a gás 20 inclui uma razão de desvio maior que cerca de seis (6), com uma modalidade exemplar sendo maior que cerca de dez (10). A arquitetura engrenada exemplar 48 é um trem de engrenagem epicíclica, tal como um sistema de engrenagem planetária, sistema de engrenagem estrela ou outro sistema de engrenagem conhecido, com uma razão de redução de engrenagem maior que cerca de 2,3.

[00049] Em uma modalidade revelada, o motor de turbina a gás 20 inclui uma razão de desvio maior que cerca de dez (10:1) e o diâmetro da ventoinha é significativamente maior que um diâmetro externo do compressor de baixa pressão 44. Deve-se entender, entretanto, que os parâmetros citados são somente exemplares de uma modalidade de um motor de turbina a gás incluindo uma arquitetura engrenada e que a presente revelação é aplicável a outros motores de turbina a gás.

[00050] Uma quantidade significante de empuxo é provida pelo fluxo de desvio B por causa da alta razão de desvio. A seção da ventoinha 22 do motor 20 é projetada para uma condição de voo particular - tipicamente cruzeiro a cerca de 0,8 Mach e cerca de 35.000 pés (10.668 metros). A condição de voo de 0,8 Mach e 35.000 pés (10.668 metros), com o motor no seu melhor consumo de combustível de cruzeiro com relação ao empuxo que ele produz - também conhecido como “consumo de combustível específico a velocidade de cruzeiro (‘TSFC’)” - é o parâmetro padrão da indústria de libra- massa (lbm) de combustível por hora que é queimado dividida por libra-força (lbf) de empuxo que o motor produz nesse ponto de mínimo consumo a velocidade de cruzeiro.

[00051] “Baixa razão de pressão da ventoinha” é a razão de pressão através apenas da pá da ventoinha, sem um Sistema de Paleta de Guia da Saída da ventoinha (“FEGV”). A baixa razão de pressão da ventoinha revelada aqui de acordo com uma modalidade não limitante é menos que cerca de 1,50. Em uma outra modalidade não limitante, a baixa razão de pressão da ventoinha é menos que cerca de 1,45.

[00052] “Baixa velocidade da ponta da ventoinha corrigida” é a velocidade da ponta da ventoinha real em ft/s dividida por uma correção de temperatura padrão da indústria de [(Tram °R)/518,7)0,5]. A “Baixa velocidade da ponta da ventoinha corrigida”, aqui revelada de acordo com uma modalidade não limitante, é menos que cerca de 1.150 pés/segundo (350 m/s).

[00053] O motor de turbina a gás exemplar inclui a ventoinha 42 que compreende em uma modalidade não limitante menos que cerca de 26 pás de ventoinha. Em uma outra modalidade não limitante, a seção da ventoinha 22 inclui menos que cerca de 18 pás de ventoinha. Além disso, em uma modalidade revelada, a turbina de baixa pressão 46 inclui não mais que cerca de 6 estágios de turbina esquematicamente indicados por 34. Em uma outra modalidade exemplar não limitante, a turbina de baixa pressão 46 inclui cerca de 3 ou mais estágios de turbina. Uma razão entre o número de pás de ventoinha 42 e o número de estágios de turbina de baixa pressão é entre cerca de 2,5 e cerca de 8,5. A turbina de baixa pressão exemplar 46 fornece a potência de acionamento para girar a seção da ventoinha 22 e, portanto, o relacionamento entre o número de estágios de turbina 34 na turbina de baixa pressão 46 e o número de pás 42 na seção da ventoinha 22 revelam um motor de turbina a gás exemplar 20 com maior eficiência de transferência de potência.

[00054] Maior eficiência de transferência de potência é provida em parte por causa do maior uso de materiais de pá de turbina e métodos de fabricação melhorados, tal como fundição com solidificação direcional, e materiais monocristalinos que permitem maior velocidade de turbina e um número reduzido de estágios. Além disso, a turbina de baixa pressão exemplar 46 inclui melhores configurações de discos de turbina que permitem adicionalmente durabilidade desejada nas maiores velocidades de turbina.

[00055] Referindo-se às figuras 2 e 3, um dispositivo de mudança de velocidade revelado exemplar é uma caixa de engrenagem epicíclica de um tipo planetário, onde a entrada é na engrenagem “sol” central 62. Engrenagens planetárias 64 (somente uma mostrada) em torno da engrenagem sol 62 giram e são espaçadas por um suporte 68 que gira em uma direção comum com a engrenagem sol 62. Uma engrenagem anel 66, que é fixa de forma não rotacionável na caixa estática do motor 36 (mostrada na figura 1), contém todo o conjunto de engrenagem. A ventoinha 42 é anexado e acionado pelo suporte 68, de maneira tal que a direção de rotação da ventoinha 42 é a mesma direção de rotação do suporte 68 que, por sua vez, é a mesma direção de rotação da engrenagem sol de entrada 62.

[00056] Nas figuras seguintes, é utilizada a nomenclatura para definir as rotações relativas entre as várias seções do motor de turbina a gás 20. A seção da ventoinha é mostrada com um sinal “+” indicando rotação em uma primeira direção. Rotações relativas à seção da ventoinha 22 de outros recursos do motor de turbina a gás são adicionalmente indicadas pelo uso tanto de um sinal “+” quanto de um sinal “-”. O sinal “-” indica uma rotação que é contrária à de qualquer componente indicado com um sinal “+”.

[00057] Além disso, a expressão turbina de acionamento da ventoinha é utilizada para indicar a turbina que fornece a potência de acionamento para girar as pás 42 da seção da ventoinha 22. Adicionalmente, a expressão “segunda turbina” é utilizada para indicar a turbina antes da turbina de acionamento da ventoinha que não é utilizada para acionar a ventoinha 42. Neste exemplo revelado, a turbina de acionamento da ventoinha é a turbina de baixa pressão 46, e a segunda turbina é a turbina de alta pressão 54. Entretanto, deve-se entender que outras configurações de seção de turbina que incluem mais que as turbinas de alta e baixa pressão 54, 46 mostradas estão dentro da contemplação desta revelação. Por exemplo, uma configuração do motor de três bobinas da turbina pode incluir uma turbina intermediária (não mostrada) utilizada para acionar a seção da ventoinha 22 e está dentro da contemplação desta revelação.

[00058] Em uma modalidade exemplar revelada (Figura 2) a turbina de acionamento da ventoinha é a turbina de baixa pressão 46 e, portanto, a seção da ventoinha 22 e a turbina de baixa pressão 46 giram em uma direção comum indicada pelo sinal comum “+” indicando rotação tanto da ventoinha 42 quanto da turbina de baixa pressão 46. Além disso, neste exemplo, a turbina de alta pressão 54 ou segunda turbina gira em uma direção comum com a turbina de acionamento da ventoinha 46. Em um outro exemplo mostrado na figura 3, a turbina de alta pressão 54 ou segunda turbina gira em uma direção oposta à turbina de acionamento da ventoinha (turbina de baixa pressão 46) e da ventoinha 42.

[00059] Contrarrotação do compressor de baixa pressão 44 e da turbina de baixa pressão 46 em relação ao compressor de alta pressão 52 e à turbina de alta pressão 54 proporciona certas condições aerodinâmicas eficientes na seção da turbina 28 já que o fluxo de gás de exaustão de alta velocidade gerado muda da turbina de alta pressão 54 para a turbina de baixa pressão 46. As rotações relativas nas seções do compressor e da turbina fornecem aproximadamente os ângulos de fluxo de ar desejados entre as seções, que melhora a eficiência geral na seção da turbina 28, e proporcionar uma redução no peso geral da seção da turbina 28 pela redução ou eliminação dos aerofólios ou de toda uma fileira de paletas.

[00060] Referindo-se às figuras 4 e 5, um outro dispositivo de mudança de velocidade revelado exemplar é uma caixa de engrenagem epicíclica referida como uma caixa de engrenagem tipo estrela, onde a entrada é na engrenagem “sol” central 62. Engrenagens estrelas 65 (somente uma mostrada) em torno da engrenagem sol 62 giram em uma posição fixa em torno da engrenagem sol e são espaçadas por um suporte 68 que é fixo em uma caixa estática 36 (mais bem mostrada na figura 1). Uma engrenagem anel 66 que é livre para girar contém todo o conjunto de engrenagem. A ventoinha 42 é anexado e acionado pela engrenagem anel 66, de maneira tal que a direção de rotação da ventoinha 42 é oposta à direção de rotação da engrenagem sol de entrada 62. Dessa maneira, o compressor de baixa pressão 44 e a turbina de baixa pressão 46 giram em uma direção oposta à rotação da ventoinha 42.

[00061] Em uma modalidade exemplar revelada mostrada na figura 4, a turbina de acionamento da ventoinha é a turbina de baixa pressão 46 e, portanto, a ventoinha 42 gira em uma direção oposta à da turbina de baixa pressão 46 e do compressor de baixa pressão 44. Além disso, neste exemplo, a bobina alta 32 incluindo a turbina de alta pressão 54 e o compressor de alta pressão 52 gira em uma direção contrária à da ventoinha 42 e comum com a bobina baixa 30 incluindo o compressor de baixa pressão 44 e a turbina de acionamento da ventoinha 46.

[00062] Em um outro motor de turbina a gás exemplar mostrado na figura 5, a turbina de alta pressão ou segunda turbina 54 gira em uma direção comum com a ventoinha 42 e contrária à bobina baixa 30 incluindo o compressor de baixa pressão 44 e a turbina de acionamento da ventoinha 46.

[00063] Referindo-se à figura 6, os conjuntos de mancais próximos da extremidade dianteira dos eixos no motor nos locais 70 e 72, cujos mancais suportam rotação do eixo interno 40 e do eixo externo 50, opõem as forças de empuxo líquidas em uma direção paralela ao eixo geométrico A que são geradas pela carga para trás da turbina de baixa pressão 46 e da turbina de alta pressão 54, menos o compressor de alta pressão 52 e o compressor de baixa pressão 44, que também contribuem para as forças de empuxo que agem na bobina baixa 30 e na bobina alta 32 correspondentes.

[00064] Nesta modalidade exemplar, um primeiro conjunto de mancal dianteiro 70 é suportado em uma porção da estrutura estática mostrada esquematicamente por 36 e suporta uma extremidade dianteira do eixo interno 40. O primeiro conjunto de mancal dianteiro exemplar 70 é um mancal de empuxo e controla o movimento do eixo interno 40 e por meio disto a bobina baixa 30 em uma direção axial. Um segundo conjunto de mancal dianteiro 72 é suportado pela estrutura estática 36 para suportar rotação da bobina alta 32 e impedir substancialmente movimento ao longo de uma direção axial do eixo externo 50. O primeiro conjunto de mancal dianteiro 70 é montado para suportar o eixo interno 40 em um ponto à frente de uma conexão 88 de um rotor do compressor de baixa pressão 90. O segundo conjunto de mancal dianteiro 72 é montado à frente de uma conexão referida como um cubo 92 entre um rotor do compressor de alta pressão 94 e o eixo externo 50. Um primeiro conjunto de mancal posterior 74 suporta a porção posterior do eixo interno 40. O primeiro conjunto de mancal posterior 74 é um mancal de rolamentos e suporta rotação, mas não fornece resistência ao movimento do eixo 40 na direção axial. Em vez disso, o mancal posterior 74 permite que o eixo 40 expanda termicamente entre sua localização e o mancal 72. O primeiro conjunto de mancal posterior exemplar 74 é disposto atrás de um cubo de conexão 80 entre um rotor da turbina de baixa pressão 78 e o eixo interno 40. Um segundo conjunto de mancal posterior 76 suporta a porção posterior do eixo externo 50. O segundo conjunto de mancal posterior exemplar 76 é um mancal de rolamentos e é suportado por uma estrutura estática correspondente 36 através da armação da turbina intermediária 58 que transfere a carga radial do eixo através do trajeto de fluxo da turbina para o terreno 36. O segundo conjunto de mancal posterior 76 suporta o eixo externo 50 e por meio disto a bobina alta 32 em um ponto atrás de um cubo de conexão 84 entre um rotor da turbina de alta pressão 82 e o eixo externo 50.

[00065] Neste exemplo revelado, o primeiro e segundo conjuntos de mancais dianteiros 70, 72 e o primeiro e segundo conjuntos de mancais posteriores 74, 76 são suportados no lado de fora de qualquer dos cubos de conexão do compressor ou turbina correspondentes 80, 88 para prover uma configuração de suporte acavalada do eixo interno 40 e eixo externo 50 correspondentes. O suporte acavalado do eixo interno 40 e do eixo externo 50 fornece um suporte e rigidez desejados para operação do motor de turbina a gás 20.

[00066] Referindo-se à figura 7, uma outra configuração de suporte de eixo exemplar inclui o primeiro e o segundo conjuntos de mancais dianteiros 70, 72 dispostos para suportar a porção dianteira do eixo interno 40 e do eixo externo 50 correspondentes. O primeiro mancal posterior 74 é disposto atrás da conexão 80 entre o rotor 78 e o eixo interno 40. O primeiro mancal posterior 74 é um mancal de rolamentos e suporta o eixo interno 40 em uma configuração acavalada. A configuração acavalada pode exigir comprimento adicional do eixo interno 40 e, portanto, uma configuração alternativa referida como uma configuração suspensa pode ser utilizada. Neste exemplo, o eixo externo 50 é suportado pelo segundo conjunto de mancal posterior 76 que é disposto para a frente da conexão 84 entre o rotor da turbina de alta pressão 82 e o eixo externo 50. Dessa maneira, o cubo de conexão 84 do rotor da turbina de alta pressão 82 no eixo externo 50 é suspenso atrás do conjunto de mancal 76. Este posicionamento do segundo mancal posterior 76 em uma orientação suspensa potencialmente proporciona um comprimento reduzido do eixo externo 50.

[00067] Além disso, o posicionamento do mancal posterior 76 pode também eliminar a necessidade de outras estruturas de suporte tal como a armação da turbina intermediária 58 já que tanto a turbina de alta pressão 54 é suportada no conjunto de mancal 76 quanto a turbina de baixa pressão 46 é suportada pelo conjunto de mancal 74. Opcionalmente, a escora da armação da turbina intermediária 58 pode prover um mancal de rolamentos opcional 74A que pode ser adicionado para reduzir modos vibratórios do eixo interno 40.

[00068] Referindo-se às figuras 8A e 8B, uma outra configuração de suporte de eixo exemplar inclui o primeiro e o segundo conjuntos de mancais dianteiros 70, 72 dispostos para suportar porções dianteiras correspondentes de cada qual do eixo interno 40 e do eixo externo 50. O primeiro mancal posterior 74 fornece suporte do eixo externo 40 em um local atrás da conexão 80 em uma configuração de montagem acavalada. Neste exemplo, a porção posterior do eixo externo 50 é suportada por um conjunto de mancal de rolamentos 86 suportado em um espaço 96 definido entre uma superfície externa do eixo interno 40 e uma superfície interna do eixo externo 50.

[00069] O conjunto de mancal de rolamentos 86 suporta a porção posterior do eixo externo 50 no eixo interno 40. O uso do conjunto de mancal de rolamentos 86 para suportar o eixo externo 50 elimina as exigências das estruturas de suporte que levam de volta à estrutura estática 36 através da armação da turbina intermediária 58. Além disso, o conjunto de mancal exemplar 86 pode prover tanto um reduzido comprimento do eixo quanto suporte do eixo externo 50 em uma posição substancialmente em alinhamento axial com o cubo de conexão 84 para o rotor da turbina de alta pressão 82 e o eixo externo 50. Conforme pode-se perceber, o conjunto de mancal 86 é posicionado atrás do cubo 82 e é suportado através da seção mais traseira do eixo 50. Referindo-se à figura 9, uma outra configuração de suporte de eixo exemplar inclui o primeiro e o segundo conjuntos de mancais dianteiros 70, 72 dispostos para suportar porções dianteiras correspondentes de cada qual do eixo interno 40 e do eixo externo 50. O primeiro conjunto de mancal posterior 74 é suportado em um ponto ao longo do eixo interno 40 para a frente da conexão 80 entre o rotor da turbina de baixa pressão 78 e o eixo interno 40.

[00070] Posicionamento do primeiro mancal posterior 74 para a frente da conexão 80 pode ser utilizado para reduzir o comprimento geral do motor 20. Além disso, posicionamento do primeiro conjunto de mancal posterior 74 para a frente da conexão 80 fornece suporte através da armação da turbina intermediária 58 para a estrutura estática 36. Além disso, neste exemplo, o segundo conjunto de mancal posterior 76 é desdobrado em uma configuração de montagem acavalada para trás da conexão 84 entre o eixo externo 50 e o rotor 82. Dessa maneira, neste exemplo, tanto o primeiro quanto o segundo conjunto de mancais posteriores 74, 76 compartilham uma estrutura de suporte comum com a estrutura externa estática 36. Conforme pode-se perceber, um recurso de suporte comum como este proporciona uma construção de motor menos complexa junto com redução do comprimento geral do motor. Além disso, a redução ou estruturas de suporte exigidas reduzirão o peso geral para fornecer uma melhoria adicional na eficiência de queima de combustível de aeronave.

[00071] Referindo-se à figura 10, uma porção da seção da turbina exemplar 28 é mostrada e inclui a turbina de baixa pressão 46 e a turbina de alta pressão 54 com a armação da turbina intermediária 58 disposta entre uma saída da turbina de alta pressão e a turbina de baixa pressão. A armação da turbina intermediária 58 e a paleta 60 são posicionadas para ficar à montante do primeiro estágio 98 da turbina de baixa pressão 46. Embora esteja ilustrada uma única paleta 60, deve-se entender que essas poderiam ser diversas paletas 60 espaçadas circunferencialmente. A paleta 60 redireciona o fluxo à jusante da turbina de alta pressão 54 à medida que ele aproxima-se do primeiro estágio 98 da turbina de baixa pressão 46. Como pode-se perceber, é desejável melhorar a eficiência para ter fluxo entre a turbina de alta pressão 54 e a turbina de baixa pressão 46 redirecionado pela paleta 60 de maneira tal que o fluxo de gases em expansão fique alinhado da maneira desejada quando entra na turbina de baixa pressão 46. Portanto, a paleta 60 pode ser um aerofólio real com cambagem e giro, que alinha o fluxo de ar da maneira desejada para a turbina de baixa pressão 46.

[00072] Incorporando uma verdadeira paleta de rotação de ar 60 na armação da turbina intermediária 58, em vez de uma escora aerodinâmica e uma fileira de paleta do estator depois da escora, o comprimento e volume geral das seções de turbina combinadas 46, 54 são reduzidos em virtude de a paleta 60 servir a diversas funções incluindo modernizar a armação da turbina intermediária 58, proteger qualquer estrutura estática e qualquer tubo de óleo que serve a um conjunto de mancal de exposição ao calor, e girar o fluxo que entra na turbina de baixa pressão 46 de maneira tal que ele entre no aerofólio rotativo 100 em um ângulo de fluxo desejado. Adicionalmente, incorporando esses recursos entre si, o conjunto e arranjo gerais da seção da turbina 28 têm o volume reduzido.

[00073] Os recursos citados conseguem um volume da seção da turbina mais ou menos compacto em relação à tecnologia anterior incluindo ambas as turbinas de alta e baixa pressão 54, 46. Além disso, em um exemplo, os materiais para formar a turbina de baixa pressão 46 podem ser melhorados para prover um volume reduzido. Tais materiais podem incluir, por exemplo, materiais com maiores capacidades térmica e mecânica de acomodar tensões potencialmente maiores induzidas pela operação da turbina de baixa pressão 46 na maior velocidade. Além disso, as elevadas velocidades e maiores temperaturas operacionais na entrada da turbina de baixa pressão 46 permitem que a turbina de baixa pressão 46 transfira uma maior quantidade de energia, mais eficientemente para acionar tanto uma ventoinha de maior diâmetro 42 através da arquitetura engrenada 48 quanto um aumento no trabalho do compressor realizado pelo compressor de baixa pressão 44.

[00074] Alternativamente, materiais mais baratos podem ser utilizados em combinação com recursos de resfriamento que compensam maiores temperaturas dentro da turbina de baixa pressão 46. Em três modalidades exemplares, uma primeira pá rotativa 100 da turbina de baixa pressão 46 pode ser uma pá fundida solidificada unidirecionalmente, uma pá fundida monocristalina ou uma pá oca internamente resfriada. O material melhorado e melhores propriedades térmicas do material de pá de turbina exemplar proporcionam operação a maiores temperaturas e velocidades, que, por sua vez, proporcionam maiores eficiências em cada estágio que, por meio disto, permitem o uso de um número reduzido de estágios de turbina de baixa pressão. O número reduzido de estágios de turbina de baixa pressão por sua vez proporciona um volume da turbina geral que é reduzido, e que acomoda aumentos desejados na velocidade da turbina de baixa pressão.

[00075] Os estágios reduzidos e volume reduzido proporcionam maior eficiência do motor e queima de combustível da aeronave em virtude de o peso geral ser menor. Além do mais, como existem menos fileiras de pás, tem: menos trajetos de vazamento nas pontas das pás; menos trajetos de vazamento nas vedações de ar internas das paletas; e reduzidas perdas através dos estágios do rotor.

[00076] A seção da turbina compacta revelada exemplar inclui uma densidade de potência, que pode ser definida como empuxo em libras força (lbf) produzido dividido pelo volume de toda a seção da turbina 28. O volume da seção da turbina 28 pode ser definido por uma entrada 102 de uma primeira paleta de turbina 104 na turbina de alta pressão 54 para a saída 106 do último aerofólio rotativo 108 na turbina de baixa pressão 46, e pode ser expresso em polegadas cúbicas. O empuxo estático na condição de decolagem no nível do mar nominal plana do motor dividido por um volume da seção da turbina é definido como a densidade de potência, e uma maior densidade de potência pode ser desejável para reduzido peso do motor. O empuxo estático nominal de decolagem plana no nível do mar pode ser definido em libras- força (lbf), enquanto o volume pode ser o volume da entrada anular 102 da primeira paleta de turbina 104 na turbina de alta pressão 54 para a saída anular 106 da extremidade à jusante do último aerofólio 108 na turbina de baixa pressão 46. O máximo empuxo pode ser empuxo de decolagem no nível do mar “empuxo SLTO” que é normalmente definido como o empuxo estático nominal plano produzido pelo turbofan no nível do mar.

[00077] O volume V da seção da turbina pode ser mais bem entendido pela figura 10. Como mostrado, a armação da turbina intermediária 58 é disposta entre a turbina de alta pressão 54 e a turbina de baixa pressão 46. O volume V é ilustrado por uma linha tracejada, e estende-se de uma periferia interna I até uma periferia externa O. A periferia interna é definida pelo trajeto de fluxo dos rotores, mas também pelos trajetos de fluxo de uma plataforma interna de paletas. A periferia externa é definida pelas paletas do estator e estruturas de vedação de ar externas ao longo do trajeto de fluxo. O volume estende-se de uma extremidade mais à montante da paleta 104, tipicamente sua borda de avanço, e até a borda mais à jusante do último aerofólio rotativo 108 na seção da turbina de baixa pressão 46. Tipicamente, isto será a borda traseira do aerofólio 108.

[00078] A densidade de potência no motor de turbina a gás revelado é muito maior que na tecnologia anterior. Oito motores exemplares são mostrados a seguir que incorporam seções de turbina e sistemas e arquiteturas de acionamento de motor gerais apresentados neste pedido, e podem ser encontrados na Tabela I seguinte:

[00079] Assim, em modalidades exemplares, a densidade de potência seria maior ou igual a cerca de 1,5 lbf/in3 (407,171 kN/m3). Mais estritamente, a densidade de potência seria maior ou igual a cerca de 2,0 lbf/in3 (542,894 kN/m3). Ainda mais estritamente, a densidade de potência seria maior ou igual a cerca de 3,0 lbf/in3 (814, 341 kN/m3). Mais estritamente, a densidade de potência é maior ou igual a cerca de 4,0 lbf/in3 (1085,788 kN/m3). Também, em modalidades, a densidade de potência é menor ou igual a cerca de 5,5 lbf/in3 (1492,959 kN/m3).

[00080] Motores feitos com a arquitetura revelada, e incluindo seções de turbina apresentadas neste pedido, e com modificações dentro do escopo desta revelação, assim proporcionam operação com eficiência muito alta, e maior eficiência de combustível e baixo peso em relação à sua capacidade de empuxo.

[00081] Uma área de saída 112 é definida no local de saída para a turbina de alta pressão 54 e uma área de saída 110 é definida na saída 106 da turbina de baixa pressão 46. A redução de engrenagem 48 (mostrada na figura 1) proporciona uma faixa de diferentes velocidades rotacionais da turbina de acionamento da ventoinha, que, nesta modalidade exemplar, é a turbina de baixa pressão 46, e da ventoinha 42 (figura 1). Dessa maneira, a turbina de baixa pressão 46 e, por meio desta, a bobina baixa 30 incluindo o compressor de baixa pressão 44 podem girar a uma velocidade muito alta. A operação da turbina de baixa pressão 46 e da turbina de alta pressão 54 pode ser avaliada visando um valor de desempenho que é a área de saída para a respectiva seção da turbina multiplicada por sua respectiva velocidade ao quadrado. Este valor de desempenho (“PQ”) é definido como:EQUAÇÃO 1: PQltp = (Alpt x Vlpt2)EQUAÇÃO 2: PQhpt = (Ahpt x Vhpt2)onde Alpt é a área 110 da turbina de baixa pressão 46 na saída 106, Vlpt é a velocidade da seção da turbina de baixa pressão; Ahpt é a área da turbina de alta pressão 54 na saída 114, e onde Vhpt é a velocidade da turbina de alta pressão 54.

[00082] Assim, uma razão do valor de desempenho para a turbina de baixa pressão 46 para o valor de desempenho para a turbina de alta pressão 54 é:EQUAÇÃO 3: (Alpt x Vlpt2)/(Ahpt x Vhpt2) = PQltp/PQhpt

[00083] Em uma modalidade de turbina feita de acordo com o projeto anterior, as áreas das turbinas de baixa e alta pressão 46, 54 são 557,9 in2 e 90,67 in2, respectivamente. Adicionalmente, as velocidades da turbina de baixa e alta pressão 46, 54 são 10.179 rpm e 24.346 rpm, respectivamente. Assim, usando as Equações 1 e 2 anteriores, os valores de desempenho para as turbinas de baixa e alta pressão exemplares 46,54 são:EQUAÇÃO 1: PQltp = (Alpt x Vlpt2) = (557,9 in2)(10.179 rpm) 2 = 57.805.157.673,9 in2rpm2EQUAÇÃO 2: PQhpt = (Ahpt x Vhpt2) = (90,67 in2)(24.346 rpm) 2 = 53.742.622.009,72 in2rpm2e, usando a Equação 3 anterior, a razão para a seção da turbina de baixa pressão para a seção da turbina de alta pressão é:RAZÃO = PQltp/PQhpt = 57.805.157.673,9 in2 rpm2/53.742.622.009,72 in2 rpm2 = 1,075

[00084] Em uma outra modalidade, a razão é maior que cerca de 0,5 e, em uma outra modalidade, a razão é maior que cerca de 0,8. Com razões PQltp/PQhpt na faixa de 0,5 a 1,5, obtém-se um motor de turbina a gás no geral muito eficiente. Mais estritamente, razões PQltp/PQhpt maiores ou iguais a cerca de 0,8 proporcionam maior eficiência geral da turbina a gás. Ainda mais estritamente, razões PQltp/PQhpt maiores ou iguais a 1,0 são ainda mais termodinamicamente eficientes e proporcionam uma redução em peso que melhora a eficiência de queima de combustível da aeronave. Em decorrência dessas razões PQltp/PQhpt, em particular, a seção da turbina 28 pode ser feita muito menor que na tecnologia anterior, tanto no diâmetro quanto no comprimento axial. Além do mais, a eficiência do motor geral é bastante aumentada.

[00085] Referindo-se à figura 11, porções do compressor de baixa pressão 44 e a turbina de baixa pressão 46 da bobina baixa 30 são mostradas esquematicamente e inclui rotores 116 da turbina de baixa pressão 46 e rotores 132 do compressor de baixa pressão 44. Cada qual dos rotores 116 inclui um raio do furo 122, um raio do disco vivo 124 e uma largura do furo 126 em uma direção paralela ao eixo A. O rotor 116 suporta pás da turbina 118 que giram em relação às paletas da turbina 120. O compressor de baixa pressão 44 inclui rotores 132 incluindo um raio do furo 134, um raio do disco vivo 136 e uma largura do furo 138. O rotor 132 suporta pás do compressor 128 que giram em relação às paletas 130.

[00086] O raio do furo 122 é o raio entre uma superfície mais interna do furo e o eixo. O raio do disco vivo 124 é a distância radial do eixo geométrico de rotação A e uma porção do rotor que suporta as pás do aerofólio. A largura do furo 126 do rotor neste exemplo é a maior largura do rotor e é disposta a uma distância radial espaçada do eixo A determinada para prover propriedades de desempenho físico desejadas.

[00087] Os rotores para cada qual do compressor de baixa pressão 44 e da turbina de baixa pressão 46 giram a uma maior velocidade comparada com configurações da bobina baixa da tecnologia anterior. A forma geométrica incluindo o raio do furo, raio do disco vivo e a largura do furo são determinados para proporcionar desempenho do rotor desejado em vista das tensões mecânicas e térmicas selecionadas para ser impostas durante operação. Referindo-se à figura 12, continuando com referência à figura 11, um rotor de turbina 116 está mostrado para ilustrar ainda mais o relacionamento entre o raio do furo 126 e o raio do disco vivo 124. Além disso, os relacionamentos revelados são providos dentro de uma faixa conhecida de materiais normalmente utilizados para construção de cada qual dos rotores.

[00088] Dessa maneira, os maiores atributos de desempenho e desempenho são providos pelas combinações desejáveis dos recursos revelados dos vários componentes das modalidades de motor de turbina a gás descritas e reveladas.

[00089] Embora uma modalidade exemplar tenha sido revelada, versados na técnica devem perceber que certas modificações se enquadrariam no escopo desta revelação. Por este motivo, as reivindicações seguintes devem ser estudadas para determinar o escopo e conteúdo desta revelação.

Claims

1. Motor de turbina a gás compreendendo:uma seção do compressor(24);um combustor (56) em comunicação fluídica com a seção do compressor (24);uma seção da turbina (28) em comunicação fluídica com o combustor (56), a seção da turbina (28) incluindo uma turbina de acionamento da ventoinha (46) e uma segunda turbina (54), a turbina de acionamento da ventoinha (46) tendo exatamente três estágios de turbina (34);uma ventoinha (22) incluindo uma pluralidade de pás (45) rotacionáveis em torno de um eixo geométrico (A); eum sistema de mudança de velocidade (48) acionado pela turbina de acionamento da ventoinha (46) para girar a ventoinha (22) em torno do eixo geométrico (A);em que a turbina de acionamento da ventoinha (46) inclui um primeiro rotor posterior (78) anexado em um primeiro eixo (40) e a segunda turbina (54) inclui um segundo rotor posterior (82) anexado em um segundo eixo (50) e um espaço anular (96) é definido entre o primeiro eixo (40) e o segundo eixo (50), em que a seção de compressor (24) compreende um primeiro compressor (44) acionado pela turbina de acionamento de ventoinha (46) através do primeiro eixo (40) e um segundo compressor (52) acionado pela segunda turbina (54) através do segundo eixo (50),caracterizado pelo fato de que:um primeiro conjunto de mancal (74) é disposto axialmente para trás de uma primeira conexão (80) entre o primeiro rotor posterior (78) e o primeiro eixo (40), em que o primeiro conjunto de mancal (74) suporta uma porção posterior do primeiro eixo (40), um segundo conjunto de mancal (86) é disposto no espaço anular (96) definido entre o primeiro eixo (40) e o segundo eixo (50), em que o segundo conjunto de mancal (86) suporta uma porção posterior do segundo eixo (50) no primeiro eixo (40);a ventoinha (22) tem 18 ou menos pás;uma razão entre o número de pás de ventoinha e o número de rotores de turbina de acionamento da ventoinha é entre 2,5 e 8,5.

2. Motor (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro conjunto de mancal (74) e o segundo conjunto de mancal (86) compreendem mancais de rolamentos.

3. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma porção dianteira de cada um dos primeiro e segundo eixos (40, 50) é suportada por um conjunto de mancal de empuxo (70, 72).

4. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a turbina de acionamento da ventoinha (46) tem uma primeira área de saída em um primeiro ponto de saída e gira a uma primeira velocidade, a segunda seção da turbina (54) tem uma segunda área de saída em um segundo ponto de saída e gira a uma segunda velocidade, que é maior que a primeira velocidade, em que um primeiro valor de desempenho é definido como o produto da primeira velocidade ao quadrado pela primeira área, um segundo valor de desempenho é definido como o produto da segunda velocidade ao quadrado pela segunda área, e uma razão de desempenho do primeiro valor de desempenho para o segundo valor de desempenho é entre cerca de 0,5 e cerca de 1,5.

5. Motor (20) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a razão de desempenho é maior ou igual a cerca de 0,8; e/ou, a primeira quantidade de desempenho é maior ou igual a 4.

6. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de mudança de velocidade (48) compreende uma caixa de engrenagem, a ventoinha (22) e a turbina de acionamento da ventoinha (46) ambos giram em uma primeira direção em torno do eixo geométrico (A) e a segunda turbina (54) gira em uma segunda direção oposta à primeira direção.

7. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de mudança de velocidade (48) compreende uma caixa de engrenagem, e a ventoinha (22), a seção da turbina de acionamento da ventoinha (46) e a segunda turbina (54) todas giram em uma primeira direção em torno do eixo geométrico (A).

8. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de mudança de velocidade (48) compreende uma caixa de engrenagem, a ventoinha (22) e a segunda turbina (54) ambas giram em uma primeira direção em torno do eixo geométrico (A) e a turbina de acionamento da ventoinha (46) gira em uma segunda direção oposta à primeira direção .

9. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de mudança de velocidade (48) compreende uma caixa de engrenagem, a ventoinha (22) é rotacionável em uma primeira direção, e a turbina de acionamento da ventoinha (46) e a segunda turbina (54) giram em uma segunda direção oposta à primeira direção em torno do eixo geométrico (A).

10. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o sistema de mudança de velocidade (48) compreende uma redução de engrenagem com uma razão de engrenagem maior que 2,3.

11. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a ventoinha (22) libera uma porção de ar (B) em um duto de desvio, e uma razão de desvio sendo definida como a porção de ar (B) liberada no duto de desvio dividida pela quantidade de ar liberada na seção do compressor (24), com a razão de desvio sendo maior que 6,0 ou maior que 10,0.

12. Motor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que uma razão de pressão da ventoinha através da ventoinha (22) é menos que 1,5.

13. Motor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a razão de pressão através da da turbina de acionamento da ventoinha (46) é maior que 5:1.

14. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que inclui uma densidade de potência maior que 407,171 kN/m3 (1,5 lbf/in3) e menor ou igual a 1492, 959 kN/m3 (5,5 lbf/in3) .

15. Motor (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a segunda turbina (54) inclui pelo menos dois estágios e trabalha em uma primeira pressão e a turbina de acionamento da ventoinha (46) inclui mais de dois estágios e trabalha em uma segunda pressão menor que a primeira pressão.