CN101117926A - 在内外翼面间的罩处具有不同翼面交错角的叶片上风扇 - Google Patents

在内外翼面间的罩处具有不同翼面交错角的叶片上风扇 Download PDF

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Abstract

一种FLADE风扇组件(60)，包括分别从绕中心线(12)在圆周上布置的环状罩(9)径向向内和向外延伸径向内翼面(61)和外翼面(62)。内翼弦(124)和外翼弦(126)分别在所述径向内外翼面(61，62)的内外翼面横截面(118，120)的内前后缘(ILE，ITE)与外前后缘(OLE，OTE)之间延伸。分别在所述管道(9)处的所述内外翼弦(124，126)和所述中心线(12)之间的内外交错角(168，170)是不同的。所述径向外翼面(62)的数目与所述径向内翼面(61)的数目比在1.5∶1至约4∶1的范围内。载荷路径(LP)或半径(R)可径向地延伸穿过所述内外翼面(61，62)和所述内外翼面(61，62)之间的所述转动罩(9)，并从内外前缘(ILE、OLE)的附近经过或从其穿过，和穿过内外后缘(ITE、OTE)。

Description

在内外翼面间的罩处具有不同翼面交错角的叶片上风扇
根据国防部颁发的合同No.F33615-03-D-2352，政府在本发明中享有权利。
技术领域
本发明涉及FLADE航空燃气轮机，尤其涉及具有可反向转动风扇的这种发动机。
背景技术
由于其在各种推力设定及亚音速和超音速的飞行速度都可有效运行的独特能力，所以设计了高性能可变循环燃气轮机。可变循环燃气轮机对其高性能作出贡献的重要特征是其在推力变化时保持基本上恒定的进气流的能力。该特征导致在小于全功率发动机设定或最大推力条件下(例如亚音速巡航期间)的重要的性能优点。
由于其独特和固有的高效运行能力，所以还设计和测试了反向转动风扇式燃气轮机。另外，由反向转动涡轮驱动的反向转动风扇消除了发动机风扇部分中定子叶片以及发动机涡轮部分中至少一个喷嘴的需要。这显著地降低了发动机的重量。关于发动机效率的一个问题是可反向转动风扇之间平衡风扇转子转矩的需求。
一种称为FLADE发动机(FLADE为“fan on blade(叶片上风扇)”的缩写)的特殊的可变循环发动机的特征为外风扇由径向内侧风扇驱动，并且将其风扇气流(flade air)排入通常围绕内风扇管道并与之一起成为环状的外风扇管道，内风扇管道围绕内风扇。Thomas等人的题为“Two Spool Variable Cycle Engine”的美国专利NO.4,043,121中公开了一种该发动机，其提供了flade风扇和外风扇管道，在外风扇管道中，可变导流叶片通过控制穿过flade外风扇管道的空气量来控制循环可变性。
已经研究了其它高性能航空可变循环燃气轮FLADE发动机，其能够在给定的亚音速飞行环境条件组(例如海拔高度和飞行马赫数)下在相对较宽的推力范围内保持基本上恒定的进气流，以避免漏逸空气阻力，并且在一定飞行条件范围上实现该目的。动力发动机运行情形的亚音速部分尤其需要该能力。题为“Spillage Drag and InfraredReducing Flade Engine”的美国专利No.5,404,713、题为“AcousticallyShielded Exhaust System for High Thrust Jet Engine”的美国专利No.5,402,963、题为“Variable Specific Thrust Turbofan Engine”的美国专利No.5,261,227、题为“Bypass Injector Valve For Variable CycleAircraft Engines”的欧洲专利No.EP0567277中公开了这些的实例。以前设计的FLADE风扇在将内部与外部或内叶片与外FLADE风扇叶片分开的过渡区域或罩处，其flade式叶片外侧部分和内侧部分的截面特性是接近于连续的。因而这导致了相同数量的内叶片和外FLADE风扇叶片。
非常需要一种反向转动风扇式航空燃气轮机，其能够调节从环绕核心发动机的风扇部分到分流(bypass stream)的旁流，以便在高风扇毂有效运行，并能调节分流压力比，以在起飞和爬升设置时提供大的比推力，并可运行在低分流压力比，以在降低功率的巡航运行期间提供良好的比燃料消耗。还需要提供一种反向转动风扇式发动机，以消除发动机风扇部分中的定子叶片，使涡轮中喷嘴或叶片的数量最少，并且平衡可反向转动风扇之间的风扇转子转矩。还需要能够设计内风扇叶片与外FLADE风扇叶片，以获得最大的效率。
发明内容
一种FLADE风扇组件，包括分别从绕中心线沿圆周方向布置的可转动环状罩径向向内和向外延伸径向内翼面和外翼面。内翼弦和外翼弦分别在所述径向内外翼面的内外翼面横截面的内前后缘与外前后缘之间延伸。分别在所述管道处的所述内外翼弦和所述中心线之间的内外交错角不同。
所述径向外翼面的数目与所述径向内翼面的数目比在1.5∶1至约4∶1的范围内。具有不同内外交错角的所述FLADE风扇组件尤其适用于FLADE反向转动风扇式航空燃气轮机。所述FLADE反向转动风扇式航空燃气轮机包括：在圆周方向绕着中心线布置的轴向间隔开的上下游或前后可反向转动风扇；至少一排FLADE风扇叶片，其具有布置在具有径向内翼面的所述前后可反向转动风扇之一的径向外侧并且与之驱动相连的径向外翼面。所述FLADE反向转动风扇式航空燃气轮机的更具体的实施例包括驱动地连接到具有径向内翼面的所述后可反向转动风扇的一排FLADE风扇叶片。
附图说明
结合附图，在下面的说明中对本发明的上述方面和其它特征进行描述，其中：
图1为FLADE式航空燃气轮机第一典型实施例的示意性横截面示图，其具有可反向转动风扇的翼弦，并且其可反向转动风扇在罩处内外翼面横截面之间具有不同的交错角；
图2为图1中所示发动机的更优选实施例的风扇部分的放大横截面示图；
图3为图1中所示风扇发动机之一的透视图；
图4为沿图2中所示风扇之一的一段的圆周方向所示的透视图；
图5为图2中所示风扇之一的一段的正视透视图；
图6为图2中所示风扇垂直于内叶片之一的一段的透视图；
图7为内外翼面横截面及各自翼弦在罩处的示意性平面图，其中外翼面与内翼面的数目比为1∶1；
图8为内外翼面横截面及各自翼弦在罩处的示意性平面图，其中外翼面与内翼面的数目比为2∶1；
图9为内外翼面横截面及各自翼弦在罩处的示意性平面图，其中外翼面与内翼面的数目比为3∶1。
具体实施方式
图1-3中示出了FLADE反向转动风扇式航空燃气轮机1，其具有通向上游和下游或通向前和后可反向转动的风扇130、132的通风进气口11。通风进气口11与前可反向转动风扇130之间布置有圆周排列的通风进气口导流叶片35。FLADE风扇组件60包括FLADE风扇2，FLADE风扇2具有布置在FLADE管道3中的至少一排FLADE风扇叶片5，FLADE气流80通过FLADE管道3由FLADE风扇叶片5排出。这排FLADE风扇叶片5布置在前可反向旋转风扇130或后可反向旋转风扇132之一的径向外侧且可操作地连接到其上，并且由其驱动。FLADE风扇叶片5布置在可变FLADE入口导流叶片6的轴向后部和下游。在图1中，后部风扇132图示为具有该排FLADE风扇叶片5的FLADE风扇。FLADE风扇2布置在到FLADE管道3的环状FLADE入口8下流。FLADE入口8与通风进气口11联合总地形成具有FLADE发动机入口区域AI的FLADE发动机入口13。FLADE气流80可用于冷却，例如冷却基本中空的中心体72，或者用于其它目的。可选择地，可将一部分FLADE气流80通过FLADE可变区域旁路喷射门144喷入发动机1的排气流122。
前后可反向旋转风扇130、132的下游和轴向后部为核心发动机18，该核心发动机18具有环状核心发动机入口17和通常向前部14和后部16延伸的大致轴向延伸轴线或中心线12。位于前后可反向旋转风扇130、132下游和轴向后部的风扇旁通管道40围绕核心发动机18。FLADE管道3围绕前后可反向旋转风扇130、132和风扇管道40。
讨论的进气性能的一个重要标准是冲压恢复因数。好的进气必须具有与发动机匹配的空气控制特征，以及低阻力和良好的流动稳定性。在发动机的超音速运行期间，如果AI太小而无法控制进气气流，那么进气冲击将向入口喉部的下游移动，并且越过冲击的压力恢复恶化，而从入口排出的修正流增大以满足发动机需求。如果AI过大，那么FLADE发动机入口13会供应比发动机能够使用的更多的空气，因为我们必须或者使过量的空气绕着发动机从旁路通过，或者使其从入口返回“溢出”，所以导致过大的阻力(漏逸空气阻力)。过多的空气或过少的空气对航空系统的性能有害。设计和操作FLADE风扇2和FLADE管道3以帮助管理由入口输送到风扇的进气气流。
风扇入口11的尺寸制成在全功率情形时，通过关闭可变FLADE入口导流叶片6而基本上关闭FLADE发动机入口13，从而接收发动机的基本上满发动机气流15。发动机还设计和操作成在预定部分功率飞行情形时完全打开flade管道的入口，而在全功率情形时，例如起飞时，基本上关闭flade管道的入口。后可反向旋转风扇132具有单排通常径向向外延伸并且在圆周向间隔开的第二风扇叶片32。FLADE风扇叶片5和第二风扇叶片32由可旋转环状罩9分开，FLADE风扇叶片5安装在罩9上。前可反向旋转风扇130具有单排通常径向向外延伸并且在圆周向间隔开的第一风扇叶片33。FLADE风扇叶片5主要用来灵活地匹配进气流需求。
现有技术中公开的FLADE风扇组件具有径向内侧风扇叶片和径向外叶片，或者在内外叶片之间flade风扇罩的过渡区域处截面特性几乎连续的FLADE风扇叶片。现有技术还公开了数量与其连接到的第一或第二风扇叶片相同的FLADE风扇叶片。在一些现有FLADE风扇组件中，认为径向外侧叶片或FLADE风扇叶片是径向内侧风扇叶片的延伸。
第二风扇叶片32和FLADE风扇叶片5包括在圆周向上环绕中心线12布置并且从径向内外基座111、112向径向内外顶端114、116径向向外延伸的径向内外翼面61、62，分别如图2-6中所示。注意，这里所示的FLADE风扇组件60为单片环，在图4-6中示出了该组件或环的一部分以进一步示出罩9和内外翼面61、62的轮廓。进一步参考图7、8和9，内外翼面61、62在罩9处具有内外翼面横截面118、120。内外翼面横截面118、120的内外翼弦124、126分别在内外翼面61、62的内前后缘ILE、ITE与外前后缘OLE、OTE之间延伸。内外交错角168、170定义为在管罩9处的内外翼弦124、126和中心线12之间的角或相对于内外翼弦124、126和中心线12的角。
为了使可反向旋转风扇(这里显示的为下游或后部可反向旋转风扇132)或径向内侧风扇叶片(这里显示的为第二风扇叶片32)中至少一个的设计和运行最优化，并且为了利用可反向旋转风扇提供的空气动力效率和低转速，内外交错角168、170是不同的。在图7中所示的FLADE风扇组件60的典型实施例中，风扇叶片5和外翼面62的数目与第二风扇叶片32和内翼面61相同。在图8和9中所示的FLADE风扇组件60的典型实施例中，风扇叶片5和外翼面62的数目比第二风扇叶片32和内翼面61多。FLADE风扇组件60的不同实施例利用的FLADE风扇叶片5和外翼面62与第二风扇叶片32和内翼面61的比可在1.5∶1至4∶1的范围内。图3-6和8中所示FLADE风扇组件60的典型实施例中，FLADE风扇叶片5和外翼面62与第二风扇叶片32和内翼面61的比为2∶1。图7中所示FLADE风扇组件60的典型实施例中，FLADE风扇叶片5和外翼面62与第二风扇叶片32和内翼面61的比为1∶1，图9中所示FLADE风扇组件60的典型实施例中，FLADE风扇叶片5和外翼面62与第二风扇叶片32和内翼面61的比为3∶1。
线性径向载荷路径LP沿着半径R从中心线12和后可反向旋转风扇132的盘25径向延伸穿过内外翼面61、61及其之间的转动罩9。图3-6和7中所示的FLADE风扇组件60的典型实施例对于每个内翼面61具有两个外翼面62，而图8中所示的FLADE风扇组件60的典型实施例对于每两个内翼面61具有三个外翼面62。径向延伸的线性载荷路径LP的第一部分134从内外前缘ILE、OLE的附近经过或从其穿过，径向延伸的线性载荷路径LP的第二部分136从内外后缘ITE、OTE的附近经过或从其穿过。
图8中所示的FLADE风扇组件60的实施例对于每两个内翼面61具有三个外翼面62，并且还包括分别沿着内外翼弦124、126穿过内外后缘ITE、OTE之间内外点148、150的径向延伸线性载荷路径LP的第三部分140。通常，具有分别沿着内外翼弦124、126穿过内外后缘ITE、OTE之间内外点148、150的径向延伸线性载荷路径LP的多个部分。内外点148、150无需靠近内后缘ITE和/或外后缘OTE。
典型FLADE风扇组件60可具有一个或多个圆周排列的半径R。图7、8和9中所示的FLADE风扇组件60的典型实施例至少包括从中心线12并且垂直于中心线12径向向外延伸的半径R的第一圆周排列152，第一圆周排列152中的每个半径R都与内翼弦124中的一个和外翼弦126中的一个相交。更特别地，半径R的第二圆周排列154从中心线12并且垂直于中心线12径向向外地延伸，并且第一圆周排列152的半径R经过内外前缘ILE、OLE的附近或从其穿过，第二圆周排列154的半径R经过内外后缘ITE、OTE的附近或从其穿过。图8中示出了从中心线12并且垂直于中心线12径向向外延伸的半径R的第三圆周排列156，其中第三圆周排列156的半径R分别沿着内外翼弦124、126穿过内外后缘ITE、OTE之间。通常，可具有分别与内外翼弦124、126相交的多排半径R。半径R的排列无需在内后缘ITE和/或外后缘OTE或其附近与内外翼弦124、126相交。
控制进入FLADE风扇叶片5及其外翼面62的涡流的可变FLADE入口导流叶片6、罩9的轮廓、内翼弦124设计成获得内外翼面横截面118、120的内外翼弦124、126之间所需的角度和径向布置、所需的内外交错角168、170以及所需的内翼弦124与一个外翼弦126之间的交叉。这导致在第二风扇叶片32的径向内顶端114处获得有助于降低第二风扇叶片32的冲击损失的独特混流流路构造。这里所示的具有不同内外交错角168、170的FLADE风扇组件60的实施例对于后可反向转动风扇132具有特定的应用。
再参考图1，核心发动机18沿下游轴向顺序关系包括，具有一排核心从动风扇叶片36的核心从动风扇37、高压压缩机20、燃烧室22和具有一排高压涡轮叶片24的高压涡轮23。绕着发动机1的中心线12同轴布置的高压轴26将高压压缩机20与高压涡轮叶片24固定地互相连接。核心发动机18可有效产生燃烧气体。来自高压压缩机20的增压空气与燃烧室22中的燃料混合并点燃，因此产生燃烧气体。这些气体通过高压涡轮叶片24做功，驱动核心从动风扇37和高压压缩机20。高压轴26转动具有单排在圆周上间隔开的核心从动风扇叶片36的核心从动风扇37，核心从动风扇叶片36具有通过环状风扇罩108从通常位于径向内侧的叶片毂部分39分开的通常位于径向外侧的叶片顶端部分38。
燃烧气体从核心发动机18排入可反向旋转的第一和第二低压涡轮19、21，其中第一和第二低压涡轮19、21分别具有第一排低压涡轮叶片28和第二排低压涡轮叶片29。第二低压涡轮21通过第一低压轴30驱动地连接到前可反向向转动风扇130，其组合或组件由第一低压卷筒240表示。第一低压涡轮19通过第二低压轴31驱动地连接到后可反向向转动风扇132，其组合或组件由第二低压卷筒242表示。高压涡轮23包括将气流从燃烧室22导向该排高压涡轮叶片24的一排高压涡轮(GPT)喷嘴定子叶片110。
然后来自该排高压涡轮叶片24的气流分别导入可逆向转动第二和第一低压涡轮21、19和第二排和第一排低压涡轮叶片29、28。图1-2中所示发动机1的典型实施例在第二排低压涡轮叶片29与第一排低压涡轮叶片28之间包括一排低压定子叶片66。具有可变喷嘴喉部A8的可变喉部面积的发动机喷嘴218位于可反向旋转的第二低压涡轮21和风扇旁路管道40的下游和轴向后部。
参考图1和2，到风扇旁路管道40的第一旁路入口42在轴向上布置在后可反向旋转风扇132与到核心发动机18的环状核心发动机入口17之间，因此提供了从前后可反向转动风扇130、132进入风扇旁路管道的两个同轴的旁路流径。前可反向转动风扇130的第一风扇叶片33与后可反向转动风扇132的第二风扇叶片32径向地布置成越过第一风扇管道138。在圆周上间隔开的该排风扇入口导流叶片35在前后可反向转动风扇130、132上游和轴向前部径向地布置成越过第一风扇管道138。第一风扇管道138包括前后可反向转动风扇130、132，前后可反向转动风扇130、132包括第一第二风扇叶片33、32和那排在圆周上间隔开的风扇入口导流叶片35。核心从动风扇37的那排核心从动风扇叶片36径向地布置成越过环状第二风扇管道142。第二风扇管道142由第一旁路入口42的轴向后部起始，布置在风扇旁路管道40的径向内侧。第一旁路入口42与第二风扇管道142之间径向地布置有环状第一气流分流器45。
满发动机气流15在FLADE入口8与风扇入口11之间分流。风扇气流50穿过风扇入口11，然后穿过前后可反向转动风扇130、132。当第一旁路入口42中的前可变面积旁路喷射器(VABI)门44打开时，风扇气流50的第一旁路空气部分52穿过风扇旁路管道42中的第一旁路入口42，剩余的空气部分54穿过核心从动风扇37及其那排核心从动风扇叶片36。那排第二风扇叶片32与核心从动风扇37的核心从动风扇叶片36之间轴向布置有位于第二风扇管道142中的一排在圆周上间隔开的核心从动风扇定子叶片34。那排核心从动风扇定子叶片34与核心从动风扇37的核心从动风扇叶片36径向地布置为越过第二风扇管道142。叶片罩106将核心从动风扇定子叶片34分别分成径向叶片毂部分85和叶片顶端部分84。风扇罩108将核心从动风扇叶片36分别分成径向叶片毂部分39和叶片顶端部分38。
第二旁路气流部分56被引导通过风扇顶端管道146，越过核心从动风扇定子叶片34的叶片顶端部分84和核心从动风扇叶片36的叶片顶端部分38，进入第二旁路管道58的第二旁路入口46至风扇旁路管道40。在第二旁路管道58的后端可布置可选的中间可变面积旁路喷射器(VABI)门83，来调节通过第二旁路入口46到风扇旁路管道40的气流。在风扇旁路管道40的后端布置有后可变面积旁路喷射器(VABI)门49，以将旁路空气78与核心排气70混合。
风扇顶端管道146包括叶片和风扇罩106、108和在风扇管道106前端的第二气流分流器55。设有第一和第二改变装置91、92以分别独立地改变叶片毂部分85和顶端部分84的流通面积。典型的第一和第二改变装置91、92分别包括独立可变的叶片毂部分85和顶端部分84(参见美国专利No.5,806,303)。独立可变叶片毂部分85和顶端部分84的设计可包括整个叶片毂部分85与顶端部分84是可独立枢转的。美国专利No.5,809,772和5,988,890中公开了其它可能的设计。
如图1中所示，独立可变叶片毂部分85和顶端部分84的另一个实施例包括独立可变叶片毂部分85和顶端部分84的可枢转后缘毂活门86和顶端活门88。第一和第二改变装置91、92可包括独立枢转活门。非枢转风扇定子叶片设计的可选改变装置包括移动的调和环(unison ring)和在喷气发动机用于机械间隙控制的那些已知装置(即，将圆周上环绕的罩段朝着或远离一排转子叶片顶端机械地径向移动，以便不管不同的热膨胀率和收缩率都保持恒定的间隙)。用于非枢转风扇叶片设计的其他这种改变装置包括在飞机等上伸展或缩回翅翼的那些已知装置。
图1中示出的典型第一和第二改变装置91、92包括同轴布置在外轴96之中的内轴94。内轴94通过由第一调和环100致动的第一杠杆臂98转动。外轴96通过由第二调和环104致动的第二杠杆臂102转动。内轴94连接到风扇定子叶片34的叶片毂部分85的可枢转后缘毂活门86。外轴96连接到风扇定子叶片34的叶片顶端部分84的可枢转后缘顶端活门88。注意，杠杆臂98、102和调和环100、104都布置在风扇定子叶片34的径向外侧。
反向转动风扇式发动机中的前后可反向转动风扇130、132允许消除发动机风扇部分中可反向转动风扇之间的一排定子叶片，还有助于使涡轮中喷嘴或叶片的数量最小。由于风扇定子叶片的去除节省的重量和成本抵消了增加第三卷筒的复杂性，第三卷轴即前后可反向转动低压卷筒中的一个。反向转动风扇式发动机通常其后可反向转动风扇132的轮转速稍微低于前可反向转动风扇130的轮转速。这是选择在后可反向转动风扇132上安装那排FLADE风扇叶片5的一个原因。由于通过前可反向转动风扇130引起的反向涡流，所以提高了进入后可反向转动风扇132的相关马赫数，从而后可反向转动风扇132的轮转速较低。后可反向转动风扇132的较低轮转速表示在其上面具有减小的功的百分率，以平衡净风扇转子转矩。如此，来自后可反向转动风扇132的出口涡流足够小，使得无需下游校直叶片。后可反向转动风扇132与前可反向转动风扇130的典型速比(转子2的速度/转子1的速度)为0.75，也是两个风扇的功之比。产生的功分配(work split)为前可反向转动风扇130为57.5％，后可反向转动风扇132为42.5％。当前的研究表明那排FLADE风扇叶片5的能量需求在总风扇能量的15％至30％的范围内。
可反向转动风扇的一个问题是越过第一低压涡轮9的面积比需求。谨慎的设计实践建议在涡轮转子上面的向外倾斜很小或不倾斜，以减轻随涡轮转子的轴向移动引起的涡轮叶片顶端的间隙移动。设计实践还约束涡轮叶片毂的斜度小于约30度，以避免在该区域中过大的空气动力损失。还需要避免第一低压涡轮具有超过约1.45的转子压力比。涡轮转子压力比定义为涡轮叶片入口压力除以涡轮叶片出口压力。现有可反向转动风扇式发动机设计显示第一低压涡轮具有约1.9的压力比。这远远超出需要。
第二低压卷筒242上的总功为由后可反向转动风扇132做的功加上FLADE风扇叶片5做的功的和。驱动地连接到后可反向转动风扇132的第一低压涡轮19做的总功需要第一低压涡轮19压力比大大超过上述无涡轮喷嘴的结构的限制。该问题的解决方案是将后可反向转动风扇132的做功需求减至符合约1.45的第一低压涡轮19压力比的点。然后将降低的后可反向转动风扇132的功加到前可反向转动风扇130所需的功，从而恢复了风扇的总功。
由于修正分级压力比的需求，所以必须保留适当的风扇失速余量。前后可反向转动风扇130、132的转子速度由其各自的压力比需求确定。后可反向转动风扇132的转子速度由其压力比需求确定，或者可选择地由FLADE风扇叶片5的压力比需求确定。图1-3中所示发动机中后可反向转动风扇132获得的做功比为大约0.43，其速比为约0.73。
叶片气流80可使用可变FLADE入口导流叶片6调节，以便在起飞运行条件时提供最大的发动机气流容量，从而实现飞行期间的噪声控制或发动机入口气流匹配。在超音速巡航情形下，可将叶片气流减至其最小能量吸收气流，以允许可达到的最高的可实现的比推力。叶片气流调节可改变第二低压卷筒242的第一低压涡轮19的做功需求。但是，第一低压涡轮19及其第一排低压涡轮叶片28嵌在高压涡轮23的那排高压涡轮叶片24与第二低压涡轮21及其第二排低压涡轮叶片29之间。
期望第一低压涡轮19入口气流功能在其稳定状态的运行空间内保持相对地恒定。还期望第二低压涡轮21入口气流功能在其稳定状态的运行期间保持相对地恒定。因此，期望第一低压涡轮19的压力比保持相对地恒定。在压力比恒定时，第一低压涡轮19的功输出将保持相对地恒定。由于可变FLADE入口导流叶片6的封闭，以及那排FLADE风扇叶片5，第一低压涡轮19的恒定功输出结合第一低压卷筒240的功输出需求会产生转矩不均衡并引起低压卷筒240的加速。必须调节横过第一低压涡轮19的压力比，以防止该过大的转矩。通过改变第一和第二排低压涡轮叶片28、29之间的那排可变低压定子叶片66以调节第二排低压涡轮叶片29的入口气流，可实现该调节。可变喉部面积A8有助于避免第一低压涡轮19做功过量。
尽管这里已经描述了本发明的优选和典型实施例，但是根据本文的教导，本发明的其它修改对于本领域的技术人员是显而易见的，因此，所附权利要求中需要保护落入本发明的精神和范围内的所有这种修改。从而，需要保护的是在所附权利要求中限定和区分的发明。
附图标记
1FLADE反向转动风扇式航空燃气轮机
2FLADE风扇
3FLADE管道
5FLADE风扇叶片
6FLADE入口导流叶片
8FLADE入口
9罩
11风扇入口
12中心线
13FLADE发动机入口
14前部
15全部的发动机气流
16后部
17核心发动机入口
18核心发动机
19第一低压涡轮
20高压压缩机
21第二低压涡轮
22燃烧室
23高压涡轮
24高压涡轮叶片
25盘
26高压轴
28第一排低压涡轮叶片
29第二排低压涡轮叶片
30第一低压轴
31第二低压轴
32第二风扇叶片
33第一风扇叶片
34核心从动风扇定子叶片
35风扇入口导流叶片
36核心从动风扇叶片
37核心从动风扇
38叶片顶端部分
39叶片毂部分
40风扇旁路管道
42第一旁路入口
44前VABI门
45第一气流分流器
46第二旁路入口
49后VABI门
50风扇气流
52第一旁路空气部分
54剩余空气部分
55第二气流分流器
56第二旁路气流部分
58第二旁路管道
60 FLADE风扇组件
61内翼面
62外翼面
66低压定子叶片
70核心排气
72中心体
78旁路空气
80FLADE气流
83中间VABI门
84叶片顶端部分
85叶片毂部分
86毂活门
88顶端活门
91第一改变装置
92第二改变装置
94内轴
96外轴
98第一杠杆臂
100第一调和环
102第二杠杆臂
104第二调和环
106叶片罩
108风扇罩
110HPT喷嘴定子叶片
111内基座
112外基座
114内顶端
116外顶端
118内翼面横截面
120外翼面横截面
122排气流
124内翼弦
126外翼弦
130前可反向转动风扇
132后可反向转动风扇
134第一部分
136第二部分
138第一风扇管道
140第三部分
142第二风扇管道
144后FLADEVABI门
146风扇顶端管道
148内点
150外点
152第一圆周向排列
154第二圆周向排列
156第三圆周向排列
168内交错角
170外交错角
172插头
218发动机喷嘴
232两级第二可反向转运风扇
240第一低压卷筒
242第二低压卷筒
250第一级叶片
252第二级叶片
AO-自由流量面积
AI-FLADE发动机入口面积
A8-喉部面积
A9-喷嘴出口面积
LP-线性径向载荷路径
R-半径
LE-前缘
TE-后缘
ILE-内前缘
OLE-外前缘
ITE-内后缘
OTE-外后缘

Claims (12)

1.一种叶片上风扇式风扇组件(60)，包括：
径向内翼面(61)和外翼面(62)，其分别从绕中心线(12)在圆周上布置的环状罩(9)径向向内和向外延伸；
内翼弦(124)和外翼弦(126)，其分别在所述径向内外翼面(61，62)的内外翼面横截面(118，120)的内前后缘(ILE，ITE)与外前后缘(OLE，OTE)之间延伸；
内交错角(168)和外交错角(170)，其分别在所述罩(9)处的所述内外翼弦(124，126)和所述中心线(12)之间；并且
所述内外交错角(168，170)不同。
2.如权利要求1所述的组件(60)，还包括所述径向外翼面(62)的数目超过所述径向内翼面(61)的数目。
3.如权利要求2所述的组件(60)，还包括所述径向外翼面(62)的数目与所述径向内翼面(61)的数目比在1.5∶1至约4∶1的范围内。
4.如权利要求2所述的组件(60)，还包括所述径向外翼面(62)的数目与所述径向内翼面(61)的数目比为2∶1。
5.如权利要求2所述的组件(60)，还包括所述径向外翼面(62)的数目与所述径向内翼面(61)的数目比为1.5∶1。
6.如权利要求2所述的组件(60)，还包括径向延伸的线性载荷路径(LP)，其沿着半径(R)从所述中心线(12)径向地延伸穿过所述内外翼面(61，62)和所述内外翼面(61，62)之间的所述转动罩(9)。
7.如权利要求6所述的组件(60)，还包括：
所述内外翼面(61，62)在所述环状罩(9)处的内外翼面横截面(118、120)；
内翼弦(124)和外翼弦(126)，其分别在所述内外翼面横截面(118，120)的内前后缘(ILE，ITE)与外前后缘(OLE，OTE)之间延伸；
所述径向延伸的线性载荷路径(LP)的第一部分(134)，其从所述内外前缘(ILE、OLE)的附近经过或从其穿过；以及
所述径向延伸的线性载荷路径(LP)的第二部分(136)，其从所述内外后缘(ITE、OTE)的附近经过或从其穿过。
8.如权利要求6所述的组件(60)，还包括：
所述内外翼面(61，62)在所述环状罩(9)处的内外翼面横截面(118、120)；
内翼弦(124)和外翼弦(126)，其分别在所述内外翼面横截面(118，120)的内前后缘(ILE，ITE)与外前后缘(OLE，OTE)之间延伸；
所述径向延伸的线性载荷路径(LP)的第一部分(134)，其从所述内外前缘(ILE、OLE)的附近经过或从其穿过；
所述径向延伸的线性载荷路径(LP)的第二部分(136)，其从所述内外后缘(ITE、OTE)的附近经过或从其穿过；以及
所述径向延伸线性载荷路径(LP)的第三部分(140)，其分别沿着所述内外翼弦(124、126)穿过所述内外后缘(ITE、OTE)之间的内外点(148、150)。
9.如权利要求6所述的组件(60)，还包括：
所述内外翼面(61，62)在所述环状罩(9)处的内外翼面横截面(118、120)；
内翼弦(124)和外翼弦(126)，其分别在所述内外翼面横截面(118，120)的内前后缘(ILE，ITE)与外前后缘(OLE，OTE)之间延伸；以及
所述径向延伸的线性载荷路径(LP)的多个部分(134，136，140)，其分别沿着所述内外翼弦(124、126)穿过所述内外后缘(ITE、OTE)之间的内外点(148、150)。
10.一种叶片上风扇反向转动风扇式航空燃气轮机(1)，包括：
在圆周上绕着中心线(12)布置的轴向间隔开的前后可反向转动风扇(130、132)；
至少一排FLADE风扇叶片(5)，其具有布置在具有径向内翼面(61)的所述前后可反向转动风扇(130，132)之一的径向外侧并且与之驱动相连的径向外翼面(62)；
环状罩(9)，其布置在所述径向内外翼面(61，62)之间；
所述径向内外翼面(61，62)分别从所述环状罩(9)径向向内和向外地延伸；
内翼弦(124)和外翼弦(126)，其分别在所述径向内外翼面横截面(118，120)的内前后缘(ILE，ITE)与外前后缘(OLE，OTE)之间延伸；
内交错角(168)和外交错角(170)，其分别在所述罩(9)处的所述内外翼弦(124，126)和所述中心线(12)之间；并且
所述内外交错角(168，170)不同。
11.如权利要求10所述的航空燃气轮机(1)，还包括驱动地连接到所述后可反向转动风扇(132)的FLADE风扇叶片(5)。
12.如权利要求10所述的航空燃气轮机(1)，还包括驱动地连接到所述前可反向转动风扇(130)的FLADE风扇叶片(5)。
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