BR112015006820B1 - Motores de turbina a gás e de ventilador turbo, e, método para montar um motor de turbina a gás - Google Patents

Abstract

MOTORES DE TURBINA A GÁS E DE VENTILADOR TURBO, E, MÉTODO PARA MONTAR UM MOTOR DE TURBINA A GÁS. Um motor de turbina a gás inclui uma pluralidade de pás de ventilador rotativo em torno de um eixo, em que cada uma da pluralidade de pás de ventilador inclui um bordo de ataque. O motor de turbina a gás também inclui a seção de turbina inclui uma pá de turbina traseira tendo um bordo de fuga e uma arquitetura engrenada acionada pela seção de turbina para girar a pluralidade de pás de ventilador sobre o eixo. Um centro de gravidade do motor de turbina a gás está localizado a uma primeira distância axial do bordo de fuga da pá de turbina traseira que te mentre cerca de 35% e cerca de 75% de um comprimento total entre o bordo de ataque da plural idade de pás de ventilador e o bordo de fuga da pá de turbina traseira.

Description

FUNDAMENTOS

[001] Um motor de turbina a gás normalmente inclui uma seção de ventilador, uma seção de compressor, uma seção de combustor e uma seção de turbina. O ar que entra na seção de compressor é comprimido e fornecido à seção de combustor onde é misturado com o combustível e inflamado para gerar um fluxo de gás de escape de alta velocidade. O fluxo de gás de escape de alta velocidade se expande através da seção de turbina para acionar o compressor e a seção de ventilador. A seção de compressor normalmente inclui compressores de alta e baixa pressão, e a seção de turbina inclui turbinas de alta e baixa pressão.

[002] Um dispositivo de redução de velocidade como um conjunto de engrenagem epicicloidal pode ser utilizado para acionar a seção de ventilador de forma que a seção de ventilador pode girar a uma velocidade diferente da seção de turbina, de modo a aumentar a eficiência da propulsão total do motor. Nessas arquiteturas de motor, um eixo acionado por uma das secções de turbina fornece uma entrada para o conjunto de engrenagens epicicloidais que aciona a seção de ventilador a uma velocidade reduzida de forma que a seção de turbina e a seção de ventilador podem girar em velocidades mais perto da ideal.

[003] Estruturas de um motor de turbina a gás contribuem para um peso total do motor e p ponto de equilíbrio é definido no centro da gravidade. A localização do centro de gravidade de um motor de turbina a gás influencia como um motor é montado e como estruturas de nacela circundantes são configuradas. Um centro de gravidade movido para a frente ao longo de um eixo do motor aumenta uma alavanca de momento interna e, assim, aumenta a carga sobre estruturas de montagem do motor. A localização do centro de gravidade do motor é influenciada pelas seleções de materiais e configurações de componentes.

[004] Apesar de as arquiteturas engrenadas melhorarem a eficiência da propulsão, os fabricantes de motores de turbina continuam a procurar novas melhorias para o desempenho do motor incluindo as melhorias para eficiências térmicas, de transferência e de propulsão.

SUMÁRIO

[005] Um motor de turbina a gás de acordo com uma modalidade exemplar da presente divulgação, entre outras coisas possíveis, inclui uma pluralidade de pás de ventilador rotativas em torno de um eixo, cada uma da pluralidade de pás de ventilador incluindo um bordo de ataque, uma seção de turbina incluindo uma pá de turbina traseira tendo um bordo de fuga traseira, e uma arquitetura engrenada acionada pela seção de turbina para rotação da pluralidade de pás de ventilador em torno do eixo, em que um centro de gravidade do motor de turbina a gás está localizado a uma primeira distância axial do bordo de fuga da pá da turbina traseira que é entre cerca de 35% e cerca de 75% de um comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade de pás de ventilador e o bordo de fuga da pá de turbina traseira.

[006] Em outra modalidade do motor de turbina a gás que precede, o centro de gravidade está disposto substancialmente ao longo do eixo.

[007] Em uma outra modalidade de qualquer uma das modalidades do motor de turbina que precede, o centro de gravidade é determinado incluindo pesos de estruturas que compreendem o motor de turbina a gás não incluindo estruturas de montagem de motor, estruturas de capô de motor e estruturas de nacela.

[008] Em uma outra modalidade de qualquer das modalidades do motor de turbina que precede, o centro de gravidade é determinado incluindo os pesos dos fluidos contidos dentro dos sistemas de funcionamento do motor de turbina a gás.

[009] Em outra modalidade de qualquer uma das modalidades do motor de turbina que precede, a primeira distância axial está entre cerca de 40% e cerca de 70% do comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade de pás de ventilador e o bordo de fuga da pá de turbina traseira.

[0010] Em outra modalidade de qualquer uma das modalidades do motor de turbina que precede, a pluralidade de pás de ventilador é suportada em um rotor com as pás do rotor e ventilador tendo uma densidade de entre cerca de 0,0094 lbs/in3 e cerca de 0,01540 lbs/in3.

[0011] Em outra modalidade de qualquer uma das modalidades do motor de turbina que precede, a arquitetura engrenada compreende uma caixa de velocidades tendo uma densidade de entre cerca de 0,22 lbs/in3 e cerca de 0,30 lbs/in3.

[0012] Em outra modalidade de qualquer uma das modalidades do motor de turbina que precede, o centro de gravidade está localizado a uma interseção de uma linha vertical que se estende através de um ponto de elevação do motor de turbina a gás e o eixo com o eixo normal à linha vertical.

[0013] Outro motor de turbina a gás de acordo com uma modalidade exemplar dessa divulgação, entre outras coisas possíveis, inclui uma pluralidade de pás de ventilador rotativas em torno de um eixo, cada uma da pluralidade de pás de ventilador incluindo um bordo de ataque, uma seção de turbina incluindo uma pá de turbina traseira tendo um bordo de fuga traseira, e uma arquitetura engrenada acionada pela seção de turbina para rotação da pluralidade de pás de ventilador em torno do eixo, em que uma alavanca de momento do motor de ventilador turbo compreende uma razão de primeira distância do centro de gravidade do motor de ventilador turbo para o bordo de fuga da pá de turbina girando para um comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade de pás de ventilador e o bordo de fuga da pá de turbina traseira é entre cerca de 35% e cerca de 75%.

[0014] Em outra modalidade do motor de turbina a gás que precede, a razão é entre cerca de 40% e 70%.

[0015] Em outra modalidade de qualquer um dos motores de turbina a gás que precedem, a arquitetura engrenada compreende uma caixa de velocidades tendo uma densidade de entre cerca de 0,22 lbs/in3 e cerca de 0,30 lbs/in3.

[0016] Em outra modalidade de qualquer um dos motores de turbina a gás que precedem, incluindo um rotor suportando a pluralidade de pás de ventilador com o rotor as pás de ventilador tendo uma densidade de entre cerca de 0,0094 lbs/in3 e cerca de 0,01540 lbs/in3.

[0017] Em outra modalidade de qualquer dos motores de turbina a gás precedentes, o centro de gravidade é determinado incluindo os pesos dos fluidos contidos dentro dos sistemas de funcionamento do motor de ventilador turbo.

[0018] Em outra modalidade de qualquer um dos motores de turbina a gás precedentes, o centro de gravidade está localizado a uma interseção de uma linha vertical que se estende através de um ponto de elevação do motor de ventilador turbo e o eixo com o eixo normal à linha vertical.

[0019] Um método para montar um motor de turbina a gás de acordo com uma modalidade exemplar da presente divulgação, entre outras coisas possíveis, inclui suportar uma pluralidade de pás de ventilador em torno de um eixo de rotação, com cada uma da pluralidade de pás de ventilador incluindo um bordo de ataque, suportando uma seção de turbina incluindo uma pá de turbina traseira tendo um bordo de fuga traseira em torno do eixo de rotação, suportando uma arquitetura engrenada acionada pela seção de turbina para rotação da pluralidade de pás de ventilador em torno do eixo, e selecionar componentes da estrutura de motor de turbina a gás para orientar um centro de gravidade do motor de turbina a gás localizado a uma primeira distância axial do bordo de fuga da pá da turbina traseira que é entre cerca de 35% e cerca de 75% de um comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade de pás de ventilador e o bordo de fuga da pá de turbina traseira.

[0020] Outra modalidade do método precedente inclui suportar a pluralidade de pás em um rotor com o rotor e as pás de ventilador tendo uma densidade de entre cerca de 0,0094 lbs/in3 e cerca de 0,01540 lbs/in3.

[0021] Outra modalidade de qualquer um dos métodos que precedem inclui a montagem de uma arquitetura engrenada como uma caixa de velocidades tendo uma densidade de entre cerca de 0,22 lbs/in3 e cerca de 0,30 lbs/in3.

[0022] Outra modalidade de qualquer um dos métodos precedentes inclui a seleção de componentes do motor de turbina a gás para orientar o centro de gravidade dentro de um intervalo de entre cerca de 40% e 70% do comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade das pás de ventilador e o bordo de fuga da pá de turbina traseira.

[0023] Embora os diferentes exemplos tenham os componentes específicos mostrados nas ilustrações, modalidades dessa divulgação não se limitam a estas combinações particulares. É possível utilizar alguns dos componentes ou características de um dos exemplos em combinação com características ou componentes de outro dos exemplos.

[0024] Estas e outras características divulgadas aqui podem ser mais bem compreendidas a partir da especificação e desenhos a seguir, cuja sequência é uma breve descrição.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] A Figura 1 é uma vista esquemática de um centro de gravidade de um motor de turbina a gás de exemplo.

[0026] A Figura 2 é uma vista esquemática de um centro de gravidade de um motor de turbina a gás de exemplo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0027] A Figura 1 esquematicamente ilustra um motor de turbina a gás de exemplo 20 que inclui 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 características. A seção de ventilador 22 aciona o ar ao longo de um caminho de fluxo by-pass B enquanto a seção de compressor 24 retira ar ao longo de um caminho de fluxo de núcleo C onde o ar é comprimido e comunicado a uma seção de combustor 26. Na seção de combustor 26, o ar é misturado com o combustível e inflamado para gerar um fluxo de gás de escape de alta pressão que se expande através da seção de turbina 28 onde a energia é extraída e utilizada para acionar a seção de ventilador 22 e a seção de compressor 24.

[0028] Embora a modalidade não limitante divulgada mostre um motor de turbina a gás de ventilador turbo, deve ser entendido que os conceitos aqui descritos não estão limitados ao uso com ventiladores turbo uma vez que os ensinamentos podem ser aplicados a outros tipos de motores de turbina; por exemplo, um motor de turbina incluindo uma arquitetura de três bobinas em que três bobinas concêntricas giram em torno de um eixo comum e onde uma bobina baixa permite que uma turbina de baixa pressão acione um ventilador através de uma caixa de velocidades, uma bobina intermediária que permite que uma turbina de pressão intermediária acione um primeiro compressor da seção de compressor, e uma bobina alta que permite que uma turbina de alta pressão acione um compressor de alta pressão da seção de compressor.

[0029] O motor de exemplo 20 geralmente inclui uma bobina de baixa velocidade 30 e uma bobina de alta velocidade 32 montada para girar em torno de um eixo longitudinal central de motor A em relação a uma estrutura estática de motor 36 através de vários sistemas de rolamento 38. Deve ser entendido que vários sistemas de rolamento 38 em vários locais podem alternativamente ou adicionalmente ser fornecidos.

[0030] A bobina de baixa velocidade 30 geralmente inclui um eixo interno 40 que conecta um ventilador 42 e um compressor de baixa pressão (ou primeiro) 44 para uma seção de turbina de baixa pressão (ou primeira) 46. A haste interna 40 aciona o ventilador 42 através de um dispositivo de mudança de velocidade como uma arquitetura engrenada 48, para conduzir o ventilador 42 em uma velocidade menor do que a bobina de velocidade baixa 30. A bobina de alta velocidade 32 inclui um eixo externo 50 que intercomunica uma seção de compressor de alta pressão (ou segundo) 52 e uma seção de turbina de alta pressão (ou segunda) 54. A haste interna 40 e a haste externa 50 são concêntricas e giram por meio dos sistemas de rolamento 38 em torno do eixo longitudinal central do motor A.

[0031] 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, duas fases para fornecer uma turbina de alta pressão de fase dupla 54. Em outro exemplo, a turbina de alta pressão 54 inclui apenas uma única fase. Como aqui utilizado, um compressor ou turbina de "alta pressão" experimenta uma pressão maior do que um compressor ou turbina de "baixa pressão" correspondente.

[0032] A turbina de baixa pressão de exemplo 46 tem uma razão de pressão que é maior do que cerca de 5. A razão de pressão da turbina de baixa pressão de exemplo 46 é medida antes de uma entrada da turbina de baixa pressão 46 como relacionado à pressão medida na saída da turbina de baixa pressão 46 antes de um bocal de exaustão.

[0033] Um quadro de turbina intermediária 58 da estrutura estática de motor 36 é arranjado geralmente entre a turbina de alta pressão 54 e a turbina de baixa pressão 46. O quadro de turbina intermediária 58 ainda suporta os sistemas de rolamento 38 na seção de turbina 28 bem como define o fluxo de ar que entra na turbina de baixa pressão 46.

[0034] O fluxo de ar através do caminho de fluxo de núcleo C é comprimido pelo compressor de baixa pressão 44 então o compressor de alta pressão 52, misturado e queimado no combustor 56 para produzir gases de exaustão de alta velocidade que são então expandidos através da turbina de alta pressão 54 e turbina de baixa pressão 46. O quadro da turbina intermédia 58 inclui palhetas 60, que estão no caminho de fluxo de ar de núcleo e funcionam como uma palheta de guia da entrada para a turbina de baixa pressão 46. O uso da palheta 60 do quadro de turbina intermediária 58 como a palheta de guia da entrada para a turbina de baixa pressão 46 diminui o comprimento da turbina de baixa pressão 46, sem aumentar o comprimento axial do quadro de turbina intermediária 58. A redução ou eliminação do número de palhetas na turbina de baixa pressão 46 encurta o comprimento axial da seção de turbina 28. Deste modo, a compacidade do motor de turbina a gás 20 é aumentada e uma maior densidade de potência pode ser alcançada.

[0035] O motor de turbina a gás 20 divulgado em um exemplo é um motor de aeronave engrenado com alto by-pass. Em outro exemplo, o motor de turbina a gás 20 inclui uma razão de by-pass maior do que cerca de seis (6), com uma modalidade exemplar sendo maior do que cerca de dez (10). A arquitetura engrenada de exemplo 48 é um trem de engrenagem epicicloidal, como um sistema de engrenagem planetário ou outro sistema de engrenagem conhecido, com uma taxa de redução de engrenagem maior do que cerca de 2,3.

[0036] Em uma modalidade divulgada, o motor de turbina a gás 20 inclui uma razão de by-pass maior do que cerca de dez (10:1), e o diâmetro do ventilador é significativamente maior do que um diâmetro externo do compressor de baixa pressão 44. Deve-se compreender, entretanto, que os parâmetros acima são somente exemplares de uma modalidade de um motor de turbina a gás incluindo uma arquitetura engrenada e que a presente divulgação é aplicável a outros motores de turbina a gás.

[0037] Uma quantidade significativa de empuxo é fornecida pelo fluxo de by-pass B devido à elevada razão de by-pass. A seção de ventilador 22 do motor 20 destina-se a uma condição de voo particular -- 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 "velocidade de cruzeiro Thrust Specific Fuel Consumption (‘TSFC’)" - é o parâmetro padrão de libra-massa (lbm) de combustível por hora sendo queimado dividido por libra-força (lbf) de empuxo que o motor produz nesse ponto mínimo.

[0038] "Taxa de pressão de ventilador baixa" é a taxa de pressão em toda a pá de ventilador sozinha, sem um sistema de Palheta Guia de Saída de Ventilador ("FEGV"). A taxa de pressão de ventilador baixa conforme divulgado aqui de acordo com uma modalidade não limitante é menos do que cerca de 1,50. Em outra modalidade não limitante, a razão de pressão de ventilador baixa é menor do que cerca de 1,45.

[0039] "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 menor do que cerca de 1150 pés/segundo.

[0040] O motor de turbina a gás exemplo de exemplo inclui o ventilador 42 que compreende em uma modalidade não limitante menos do que cerca de 26 pás de ventilador. Em outra modalidade não limitante, a seção de ventilador 22 inclui menos do que cerca de 20 pás de ventilador. Além disso, em uma modalidade descrita, a turbina de baixa pressão 46 inclui não mais do que cerca de 6 rotores de turbina esquematicamente indicados em 34. Em outra modalidade de exemplo não limitante, a turbina de baixa pressão 46 inclui cerca de 3 rotores de turbina. Uma razão entre o número de pás de ventilador 42 e o número de rotores de turbina de baixa pressão está entre cerca de 3,3 e cerca de 8,6. A turbina de baixa pressão de exemplo 46 fornece a potência de acionamento para girar a seção de ventilador 22 e, por conseguinte, a relação entre o número de rotores de turbina 34 na turbina de baixa pressão 46 e o número de lâminas 42 na seção do ventilador 22 divulga um motor de turbina a gás de exemplo 20 com o aumento da eficiência de transferência de energia.

[0041] Fazendo referência à Figura 2, com referência continuada à Figura 1, um centro de gravidade indicado em 62 é transferido radialmente para uma linha central de motor disposta ao longo do eixo A. O centro de gravidade 62 está posicionado em uma primeira distância XCG entre as extremidades dianteira e posterior do motor 20. No exemplo divulgado, a extremidade dianteira é um bordo de ataque 66 das pás de ventilador 42 e a extremidade posterior é um bordo de fuga traseira 68 de uma pá de turbina rotativa 70 traseira. Um comprimento total XL é definido entre o bordo de ataque 66 e o bordo de fuga 68.

[0042] A posição do centro de gravidade 62 ao longo do eixo A é disposta na primeira distância XCG e influencia a configuração para suportar motores em uma fuselagem e é, portanto, motivo de preocupação para fabricantes de motor e projetistas de aeronaves.

[0043] No exemplo descrito, uma estrutura de montagem indicada esquematicamente em 64 suporta o motor de turbina a gás de exemplo 20 em uma fuselagem (não mostrada). Deve ser entendido, que a localização da estrutura de montagem 64 pode variar para cada aplicação de motor e essas variações estão dentro do escopo desta divulgação.

[0044] O motor de turbina a gás de exemplo 20 inclui a arquitetura engrenada 48 para acionar a seção do ventilador 22 a uma velocidade diferente do que a de uma turbina de acionamento de ventilador. Neste exemplo, a turbina de acionamento de ventilador é a turbina de baixa pressão 46.

[0045] A seleção de materiais e configurações de componentes definem o peso total do motor 20 juntamente com a distribuição de peso para determinar a localização do centro de gravidade 62. Estruturas como a seção de ventilador 22 e a arquitetura engrenada 48, juntamente com a seção de compressor 24 e a seção de turbina 28 combinam-se para definir não só o peso total do motor 20, mas também a distribuição de peso que determina que a localização do centro de gravidade 62.

[0046] A arquitetura engrenada 48 é uma estrutura localizada na frente no motor 20 juntamente com a seção de ventilador 22 e, portanto, a seleção de material e configurações de estrutura influenciam a localização do centro de gravidade 62. Além disso, muitas estruturas dentro das estruturas de motores de turbina a gás influenciam e determinam em parte o posicionamento e localização do centro de gravidade 62.

[0047] Neste exemplo revelado, componentes da arquitetura de engrenagens 48, tais como, por exemplo, jactos de mancais de lubrificação, e uma calha em torno epicicloidais componentes são selecionados para proporcionar uma redução de peso e uma redução de tamanho axial que definem um peso global da arquitetura do redutor 48 e assim, fator na definição do centro de gravidade 62. Em um exemplo divulgado, o peso da arquitetura engrenada é indicado como uma densidade para relacionar o tamanho ou volume total da arquitetura engrenada para um peso. Neste exemplo, a arquitetura engrenada de exemplo é uma caixa de velocidades tendo densidade de cerca de 0,22 lbs/in3 e cerca de 0,30 lbs/in3. A densidade das partes da caixa de velocidades é uma consideração que influencia a posição do centro de gravidade 62.

[0048] Além disso, a seção do ventilador 22 é um dos mais componentes para frente do motor de exemplo e, por conseguinte, também tem uma influência significativa sobre a localização final do centro de gravidade 62 em um motor completo 22. Por conseguinte, a seleção de partes que constituem a seção de ventilador 22 é considerada não apenas em vista da eficiência de propulsão, mas também em relação à estrutura total do motor de turbina a gás 20.

[0049] No exemplo divulgado, a seção de ventilador 22 inclui um rotor 72 que suporta a pluralidade de pás de ventilador 42 para rotação em torno do eixo A. O arranjo do rotor 72 que se dobra radialmente para trás ao redor dos rolamentos 38 fornece um benefício de peso e, assim, fornece outros meios para modificar e posicionar o centro de gravidade do motor 62. Além disso, o rolamento do rotor 38 pode incluir rolamentos de rolos cônicos que fornecem ainda um efeito benéfico sobre a estrutura da seção de ventilador sem adicionar peso adicional para influenciar ainda mais a localização do centro de gravidade 62.

[0050] Uma densidade do rotor de ventilador pode ser ainda selecionada para utilizar estruturas mais leves que ainda correspondem e afetam a localização do centro de gravidade 62. Neste exemplo, a seção do ventilador 22, incluindo o rotor 72 e a pluralidade de pás de ventilador se combinam para fornecer uma densidade dentro de um intervalo de entre cerca de 0,0094 lbs/in3 e cerca de 0,01540 lbs/in3.

[0051] Além disso, um ventilador do gabinete de contenção 16 é necessário para conter as pás 42 e é fabricado a partir de um material compósito para reduzir o peso e é uma seleção que determina a localização do centro de gravidade 62.

[0052] Utilizando estes e outros parâmetros de configuração e opções de seleção de materiais, o motor de ventilador turbo engrenado de exemplo tem um braço de momento interno que é uma medida da localização do centro de gravidade do motor 62. O braço de momento interno de está dentro de um intervalo de entre cerca de 40% e 70% do comprimento do motor 20 de acordo com a seguinte relação.

[0053] O braço de momento interno MA é definido como:

Nesse exemplo MA= XCG/XL.

[0054] Por conseguinte, para um motor de turbina a gás de ventilador turbo, a posição do centro de gravidade 62 está relacionada como um braço de momento de acordo com a equação acima e está dentro de um intervalo entre cerca de 35% e cerca de 75% do comprimento total XL entre o bordo de ataque 66 das pás de ventilador 42 e o bordo de fuga 68 da pá de turbina rotativa 70 traseira. Em outra modalidade divulgada, o braço de momento MA de exemplo para o motor de exemplo 20 está dentro de um intervalo de entre cerca de 40% e cerca de 70% do comprimento total entre XL o bordo de ataque 66 das pás de ventilador 42 e o bordo de fuga 68 da pá de turbina rotativa 70 traseira.

[0055] A localização do centro de gravidade 62 para o motor de turbina a gás engrenado divulgado é apenas cerca de 30% mais longo do que os motores de turbina a unidade de acionamento direto da técnica anterior. A Tabela 1 abaixo inclui modalidade de exemplos divulgados de braços de momento MA de motor de ventilador turbo.

Tabela 1

[0056] O braços de momento MA divulgados representam a localização do centro de gravidade 62 como uma porcentagem do comprimento do motor XL(Figura 1), medido entre o bordo de ataque 66 da pá de ventilador 72 e o bordo de fuga 68 da última pá de turbina rotativa 70 na turbina de baixa pressão 46.

[0057] Fazendo referência à Figura 2, embora os cálculos complexos possam ser utilizados para determinar a localização física do centro de gravidade 62 de todo o motor, existe outro meio para determinar esta localização para qualquer motor. Um ponto de elevação 74 localizado no motor 20 será axialmente localizado no centro de gravidade 62 quando a linha central do motor ou eixo A é normal a uma linha vertical 76 que se estende através do ponto de elevação 74 e intersectando o eixo A. Por conseguinte, neste exemplo, o centro de gravidade 62 pode, em um exemplo, ser determinado como o ponto em que a linha vertical 76 intersecta a linha central do motor ou eixo A em um ângulo direito quando suportado em um único ponto de elevação 74.

[0058] O centro de gravidade do motor de exemplo 62 é considerado ao longo da linha central do motor ou eixo A, embora o centro de gravidade real 62 possa ser ligeiramente inclinado em relação ao eixo A devido a componentes acessórios montados localmente.

[0059] O centro de gravidade divulgado 62 inclui fluidos contidos dentro de sistemas de funcionamento do motor de ventilador turbo 20. No entanto, o centro de gravidade de exemplo não inclui algumas estruturas como, por exemplo, tubos típicos, suportes e arreios, como aquelas provenientes da estrutura que não têm quase nenhum efeito sobre a localização do centro de gravidade 62. Além disso, o centro de gravidade de exemplo 62 é determinado por um motor puro apenas que não inclui suportes do motor, a tampa do ventilador, um reversor de empuxo, uma entrada, bocal ou plugue. Em outras palavras, o centro de gravidade de exemplo 62 não é determinado incluindo pesos de estruturas que compreendem o motor de turbina a gás não incluindo estruturas de montagem de motor, estruturas de capô de motor e estruturas de nacela.

[0060] Assim, através da seleção dos materiais e modelos de estruturas como a seção de ventilador e arquitetura engrenada, o centro de gravidade 62 pode ser localizada em um local estruturalmente desejável para aumentar a eficiência de propulsão e reduzir os requisitos de estrutura de montagem. Embora uma modalidade de exemplo tenha sido divulgada, um especialista na técnica reconheceria que certas modificações estariam dentro do escopo da presente divulgação. Por essa razão, as reivindicações seguintes devem ser estudadas para determinar o escopo e conteúdo dessa divulgação.

Claims (18)

1. Motor de turbina a gás, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de pás de ventilador rotativas em torno de um eixo longitudinal do motor, em que cada uma dentre a pluralidade de pás de ventilador inclui um bordo de ataque; uma seção de turbina incluindo uma pá de turbina traseira tendo um bordo de fuga traseira; e uma arquitetura engrenada acionada pela seção de turbina para girar a pluralidade de pás de ventilador em torno do eixo; em que um centro de gravidade do motor de turbina a gás está localizado a uma primeira distância axial do bordo de fuga traseira da pá de turbina traseira que está entre 35% e 75% de um comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade de pás de ventilador e o bordo de fuga traseira da pá de turbina traseira.

2. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o centro de gravidade está disposto ao longo do eixo.

3. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o centro de gravidade é determinado incluindo pesos de estruturas que compreendem o motor de turbina a gás não incluindo estruturas de montagem de motor, estruturas de capô de motor e estruturas de nacela.

4. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o centro de gravidade é determinado incluindo pesos de fluidos contidos dentro de sistemas de funcionamento do motor de turbina a gás.

5. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira distância axial está entre 40% e 70% do comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade de pás de ventilador e o bordo de fuga traseira da pá de turbina traseira.

6. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de pás de ventilador encontram-se suportadas em um rotor com o rotor e as pás de ventilador tendo uma densidade entre 260,19 kg/m3 (0,0094 lbs/in3) e 426,27 kg/m3 (0,01540 lbs/in3).

7. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a arquitetura engrenada compreende uma caixa de velocidades tendo uma densidade entre 6089,57 kg/m3 (0,22 lbs/in3) e 8303,97 kg/m3 (0,30 lbs/in3).

8. Motor de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o centro de gravidade está localizado em uma interseção de uma linha vertical que se estende através de um ponto de elevação do motor de turbina a gás e o eixo com o eixo normal à linha vertical.

9. Motor de ventilador turbo, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de pás de ventilador rotativas em torno de um eixo longitudinal do motor, em que cada uma dentre a pluralidade de pás de ventilador inclui um bordo de ataque; uma seção de turbina incluindo uma pá de turbina rotativa traseira tendo um bordo de fuga traseira; e uma arquitetura engrenada acionada pela seção de turbina para girar a pluralidade de pás de ventilador em torno do eixo longitudinal do motor; em que um braço de momento interno do motor de ventilador turbo compreende uma razão de primeira distância a partir do centro de gravidade do motor de ventilador turbo para o bordo de fuga traseira daquela pá de turbina rotativa traseira em relação a um comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade de pás de ventilador e o bordo de fuga traseira da pá de turbina traseira que está entre 35% e 75%.

10. Motor de ventilador turbo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a razão está entre 40% e 70%.

11. Motor de ventilador turbo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a arquitetura engrenada compreende caixa de velocidades tendo uma densidade entre 6089,57 kg/m3 (0,22 lbs/in3) e 8303,97 kg/m3 (0,30 lbs/in3).

12. Motor de ventilador turbo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que inclui um rotor suportando a pluralidade de pás de ventilador com o rotor e as pás de ventilador tendo uma densidade entre 260,19 kg/m3 (0,0094 lbs/in3) e 426,27 kg/m3 (0,01540 lbs/in3).

13. Motor de ventilador turbo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o centro de gravidade é determinado incluindo pesos de fluidos contidos dentro de sistemas de funcionamento do motor de ventilador turbo.

14. Motor de ventilador turbo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o centro de gravidade está localizado em uma interseção de uma linha vertical que se estende através de um ponto de elevação do motor de ventilador turbo e o eixo com o eixo normal à linha vertical.

15. Método para montar um motor de turbina a gás, o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende: suportar uma pluralidade de pás de ventilador em torno de um eixo de rotação com cada uma dentre a pluralidade de pás de ventilador incluindo um bordo de ataque; suportar uma seção de turbina incluindo uma pá de turbina traseira tendo um bordo de fuga traseira em torno do eixo de rotação; suportar uma arquitetura engrenada acionada pela seção de turbina para girar a pluralidade de pás de ventilador em torno do eixo; montar componentes da estrutura do motor de turbina a gás para posicionar um centro de gravidade do motor de turbina a gás localizado a uma primeira distância axial do bordo de fuga traseira da pá de turbina traseira que está entre 35% e 75% de um comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade de pás de ventilador e o bordo de fuga traseira da pá de turbina traseira.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que inclui suportar a pluralidade de pás em um rotor com o rotor e as pás de ventilador tendo uma densidade entre 260,19 kg/m3 (0,0094 lbs/in3) e 426,27 kg/m3 (0,01540 lbs/in3).

17. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que inclui montar uma arquitetura engrenada como uma caixa de velocidades tendo uma densidade entre 6089,57 kg/m3 (0,22 lbs/in3) e 8303,97 kg/m3 (0,30 lbs/in3).

18. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que é definido ainda pela seleção de componentes do motor de turbina a gás para orientar o centro de gravidade dentro de um intervalo entre 40% e 70% do comprimento total entre o bordo de ataque da pluralidade de pás de ventilador e o bordo de fuga traseira da pá de turbina traseira.

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