CN101163863A - 燃气涡轮喷气发动机中的风扇箱增强 - Google Patents

燃气涡轮喷气发动机中的风扇箱增强 Download PDF

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Abstract

本发明涉及燃气涡轮喷气发动机中的风扇箱的增强。在一种实施方式中，容纳环和耐热环收缩过盈配合在风扇箱的内直径上，容纳环位于大风扇叶片转动处，耐热环位于由逆火产生的加热空气对风扇箱进行加热处。在一种示例中，容纳环由超合金制成，以在风扇叶片破裂时为风扇箱提供增加的强度，将风扇叶片容纳在风扇箱内。并且，容纳环在至少各风扇叶片前缘的前方和至少各风扇叶片后缘的后方之间延伸。耐热环由钛或其它合适材料制成。另外，一个或多个增强环可收缩过盈配合在风扇箱的外直径上。容纳环和增强环能够减小风扇箱的飞行重量并降低材料成本，同时增加风扇箱的容纳强度。也对其它实施方式进行了描述并要求保护。

Description

燃气涡轮喷气发动机中的风扇箱增强
相关申请
本申请是2005年9月20日申请的待决PCT国际申请PCT/2005/33564号的部分连续申请，而PCT/2005/33564号申请是2004年9月23日申请的名称为“Method and Apparatus for Improving Fan Case Containmentand Heat Resistance in a Gas Turbine Jet Engine”的申请10/947,923号的部分继续申请。
背景技术
在燃气涡轮喷气发动机的全面测试中，通过位于风扇叶片基座处的分裂螺栓在最大发动机转速时将风扇叶片从轮毂故意地释放。这种测试用于证实发动机构架承受风扇叶片冲击和处理所产生的不平衡力的能力。这种冲击作为振动通过围绕发动机的风扇箱容纳系统吸收。风扇箱是风扇箱容纳系统中的元件，并且，由于针对容纳目的风扇箱可能具有的强度要求及其尺寸，风扇箱通常是燃气涡轮喷气发动机的最重部件。在易受逆火的燃气涡轮喷气发动机中，已加热空气从燃烧室向后行至风扇区域，增加了风扇箱内的温度并使风扇箱的温度升高。所述较高的温度可以是决定风扇箱要由什么材料构建的因素。由此，在本领域中需要维持或减轻风扇箱的重量并同时维持或改良风扇箱容纳强度且使用能够承受风扇箱温度的风扇箱材料。
附图说明
图1示出具有现有技术的典型风扇罩壳的典型燃气涡轮喷气发动机的总体结构的示意图。
图2示出用于现有技术的典型风扇罩壳的锻件的横截面图。
图3示出本发明实施方式中用于风扇箱容纳系统的风扇罩壳的锻件的横截面图。
图4示出本发明实施方式中设有收缩过盈配合到图3的风扇罩壳的两个增强环(图5A、5B和6A、6B)和容纳环(图7A、7B)的加工风扇罩壳的横截面图。
图5A示出本发明实施方式中用于图3的风扇罩壳的第一增强环的锻件的横截面图。
图5B示出本发明实施方式中将要收缩过盈配合到图3的风扇罩壳的图5A的第一增强环。
图6A示出本发明实施方式中用于图3的风扇罩壳的第二增强环的锻件的横截面图。
图6B示出本发明实施方式中将要收缩过盈配合到图3的风扇罩壳的图6A的第二增强环。
图7A示出本发明实施方式中用于图3的风扇罩壳的容纳环的锻件的横截面图。
图7B示出本发明实施方式中将要收缩过盈配合到图3的风扇罩壳的图7A的容纳环。
图8示出通过通常燃气涡轮喷气发动机的气流的示意图。
图9示出通过易受逆火的通常燃气涡轮喷气发动机的气流的示意图。
图10示出本发明实施方式中用于具有改进耐热性的风扇罩壳的锻件的横截面图。
图11示出本发明实施方式中具有收缩过盈配合到图10的风扇罩壳的耐热材料环的加工风扇罩壳的横截面图。
图12示出本发明实施方式中具有内部容纳环的风扇箱的示意性横截面图。
图13示出本发明实施方式中具有外部容纳环的风扇箱的示意性横截面图。
图14示出具有收缩过盈配合到风扇箱的两个增强环和容纳环的可替选实施方式的加工风扇罩壳的横截面图，其中所述风扇箱位于所述增强环和容纳环之间。
图15示出具有相对与外部增强环相对的内部容纳环的图14的风扇箱的示意性横截面图。
图16示出说明本发明实施方式中的叶片撞击密封区的示意图。
图17示出图16的风扇箱的风扇叶片的示意性横截面图。
具体实施方式
现在参照附图，图中相同参考标号和名称表示结构和/或功能相似的元件，图1示出具有现有技术的典型风扇罩壳的典型燃气涡轮喷气发动机的总体结构的示意图。现在参照图1，燃气涡轮喷气发动机100具有风扇102，风扇102具有容置于风扇箱106内的多个风扇叶片104。风扇102绕沿着中心线107的转动轴线转动以提供进气，且助推器(thrustbooster)108是低压压缩机，其将进气馈入到高压压缩机转子110及其附接的叶片和定子，它们迫使空气进入燃烧室112，提高了进气的压力和温度。高压涡轮转子114及其所附叶片和定子容置于高压涡轮箱116内。低压涡轮转子118及其所附叶片和定子容置于低压涡轮箱120内。低压涡轮转子118及其所附叶片和定子从由燃烧室112产生的高压、高速气体吸取能量，并将能量传输到低压涡轮轴122，低压涡轮轴122又驱动风扇102，为燃气涡轮喷气发动机100提供大部分推力。
图2示出用于现有技术的典型风扇罩壳的锻件的横截面图。现参照图2，风扇箱锻件200在加工之后产生风扇箱202，如虚线轮廓所示。在这个示例中，风扇箱锻件200由单件的钛柱体锻制成。风扇箱202设计时所基于的特定燃气涡轮喷气发动机的操作温度和负载特征要求风扇箱202用钛制成。这个特定风扇箱锻件200的锻件重量大约是3,347磅。在加工之后，风扇箱202具有大约975.2磅的飞行重量。在燃气涡轮喷气发动机上，风扇也可由铝、钢制成或复合材料制造。复合材料典型地包括型心材料、加强材料和树脂粘合剂。型心材料典型为木材、泡沫和蜂窝材料。加强材料包括玻璃纤维、碳化纤维和Kevlar。树脂成分典型地包括聚酯、乙烯基酯和环氧树脂。随着技术改进，燃气涡轮喷气发动机里的温度上升，铝箱经常用Kevlar包裹，以针对风扇箱容纳目的提供附加强度。对于不适合用铝或钢的更高操作温度，使用钛，如果需要附加强度钛也可用Kevlar包覆。
加工的风扇箱202的结构特征包括第一增强环204和第二增强环206。这两个增强环有助于防止风扇箱202在发动机操作期间所经受的负载和温度下变成椭圆形。辅助凸缘208具有穿过其的钻孔，各种发动机部件从其悬挂，所述发动机部件例如为变速箱、管、配线等。第一容纳环210环绕风扇箱202的外侧并为风扇箱容纳提供附加强度。第二容纳环212绕过风扇箱202的内侧并也为风扇箱容纳提供附加强度。风扇箱202位于第一容纳环210和第二容纳环212之间的区段是诸如风扇叶片104(图1)的风扇叶片在从其轮毂脱出时可能会撞击的风扇叶片撞击容纳区域。因风扇叶片104(图1，典型地，其为燃气涡轮喷气发动机内的最大风扇叶片)的尺寸，风扇箱202的这个区段往往设计成特别坚固。因此，第一容纳环210和第二容纳环212提供附加的强度。
图3示出本发明实施方式中用于风扇罩壳的锻件的横截面图。参照图3，在现有发动机的改型中或者新制造的发动机中，本发明的风扇罩壳可替代风扇箱202在设计该风扇箱202时所针对的气体涡轮喷气发动机中使用。本发明的特征可应用于风扇吸入空气并产生推力的各种应用场合中所使用的燃气涡轮喷气发动机的风扇箱。这样的应用场合包括航空、水路两用及其它应用场合。风扇箱锻件300在加工之后形生风扇箱302，如虚线轮廓所示。在这个示例中，风扇箱锻件300也由单件的钛柱体锻制成。在这个示例中，锻件300具有使工序简化的更为简单的形状，但可以理解，该形状可视特定应用场合而改变。在这个实施方式中，风扇箱锻件300的锻件重量大约是2,595磅，比风扇箱锻件200轻752磅。在加工之后，风扇箱302具有大约751.3磅的飞行重量，比风扇箱202轻223.9磅。可以理解，锻件300的材料、重量和特征均可视特定应用场合而改变。
加工的风扇箱302的结构特征包括位于风扇箱302的中部的第一增强环槽口304和第二增强环槽口306。由两个附加锻件(参照图5A、5B、6A和6B)形成的两个增强环将座置于第一增强环槽口304和第二增强环槽口306内(参照图4)，以辅助防止风扇箱302在发动机操作期间所经受的负载和温度条件下变成椭圆形。依据特定风扇箱的设计，可利用或多或少的增强环，且它们可位于风扇箱表面上的各个位置。虽然增强环502、602图示为座置于风扇箱302的外表面上，但可以理解，依据特定应用场合，一个或多个增强环可安装于风扇箱的内表面上。靠近风扇箱302后端的辅助凸缘308可具有穿过其或形成于其上的其它附接表面的钻孔，且例如变速箱、管、配线等的各种发动机部件由其支撑。
容纳环槽口310在前端周向绕过风扇箱302内侧。由附加锻件(参照图7A和图7B)形成的容纳环将座置于容纳环槽口310内。图12示出配有座置于内部容纳环槽口310内的容纳环702的风扇箱302的示意性横截面图。风扇箱302跨越容纳环槽口310的宽度的区段是诸如风扇叶片104(图1)的风扇叶片在从其轮毂脱出时可能会撞击的风扇叶片撞击容纳区域。在此实施方式中，风扇箱302的这个区段相对坚固，且由附加锻件所形成、加工成预定形状以匹配容纳环槽口310的容纳环提供附加强度和容纳功能。风扇箱302没有与第一容纳环210相当的结构，该结构由于容纳环702所提供的附加强度而可从本发明的风扇箱302略去。可以理解，在其它实施方式中，可视特定应用场合而添加第二或附加容纳环。
图5A示出本发明的一实施方式中用于图3的风扇罩壳的第一增强环的锻件的横截面图，且图5B示出本发明实施方式中将要收缩过盈配合到图3的风扇罩壳的图5A的第一增强环。现在参照图5A和图5B，第一增强环锻件500在加工成预定形状以匹配第一增强环槽口304之后，形成第一增强环502，如图5A的虚线轮廓所示。在这个示例中，第一增强环锻件500由单件的铝环锻制成。第一增强环锻件500的锻件重量大约是154磅。在加工之后，第一增强环502具有大约41磅的飞行重量。
在这个示例中，与风扇箱302分开制造的第一增强环502收缩过盈配合到第一增强环槽口304。在环境温度下，第一增强环502的内直径将比第一增强环槽口304的外直径略小。加热第一增强环502，致使第一增强环502膨胀，将该内直径增加到大于第一增强环槽口304的外直径的直径，产生第一环间隙504，使第一增强环502能够如图所示地定位于第一增强环槽口304内。在这个位置，使第一增强环502冷却，其直径收缩并沿周向座置于第一增强环槽口304内。在环境温度下，由于第一增强环502试图恢复到其较小的内直径，而第一增强环槽口304的较大外直径阻止如此进行，从而，产生过盈配合情况下的收缩，且径向压缩的沿圆周的力由第一增强环502施加到风扇箱302，而张性的沿圆周的力由风扇箱302施加到第一增强环502。在一种实施方式中，径向压缩力可居中于由中心线107所限定的转动轴线上。并且，该径向压缩力绕第一增强环502的整个圆周不间断地连续施加。
图6A示出本发明实施方式中用于图3的风扇罩壳的第二增强环的锻件的横截面图，且图6B示出本发明实施方式中将要收缩过盈配合到图3的风扇罩壳的图6A的第二增强环。现在参照图6A和图6B，第二增强环锻件600在加工成预定形状以匹配第二增强环槽口306之后，形成第二增强环602，如图6A的虚线轮廓所示。在这个示例中，第二增强环锻件600由单件的铝环锻制成。第二增强环锻件600的锻件重量大约是148磅。在加工之后，第二增强环602具有大约40.6磅的飞行重量。
在这个示例中，与风扇箱302分开制造的第二增强环602收缩过盈配合到第二增强环槽口306。在环境温度下，第二增强环602的内直径将比第二增强环槽口306的外直径略小。加热第二增强环602，致使第二增强环602膨胀，将该内直径增加到大于第二增强环槽口306的外直径的直径，产生第二环间隙604，使第二增强环602能够如图所示地定位于第二增强环槽口306内。在这个位置，使第二增强环602冷却，其直径收缩并沿周向座置于第二增强环槽口306内。在环境温度下，由于第二增强环602试图恢复到其较小的内直径，而第二增强环槽口306的较大外直径阻止如此进行，从而，产生过盈配合情况下的收缩，且径向压缩的沿圆周的力由第二增强环602施加到风扇箱302，而张性的沿圆周的力由风扇箱302施加到第二增强环602。在一种实施方式中，径向压缩力可居中于由中心线107所限定的转动轴线上。并且，该径向压缩力绕第二增强环602的整个圆周不间断地连续施加。并且，在一种实施方式里，各个增强环制造为实心、单体或单件的、连续或无接缝的、锻制成或加工成闭环形状的构件。在另一实施方式中，可利用开环形状的构件、通过例如焊接将端部结合到一起而形成闭环形状来制造增强环。
可以理解，增强环可位于风扇箱的其它位置，视应用场合而定。进一步地，可以理解，尺寸、尺度、形状、材料和间隙可改变，视特定应用场合而定。可以理解，由于例如非理想圆度等各种因素，诸如第一增强环502等增强环可以不与风扇箱302外表面圆周的100％接合。举例而言，第一增强环502可接触风扇箱302外表面圆周的70％，但该接触总量可视特定应用场合而改变。无论如何，要考虑的是：当第一增强环502收缩过盈配合到风扇箱302时，第一增强环502沿第一增强环502内圆周表面的圆周长度施加径向压缩力。进一步地，可以理解，在一些应用场合中，可适当地在收缩过盈配合到风扇箱的增强环和风扇箱之间提供线性材料，使得增强环和风扇箱之间的压缩力通过该线性材料传递。在一种实施方式中，线性材料可由可压缩材料制成。可以理解，在其它实施方式里线性材料可相对坚硬或可具有其它性能。
图7A示出本发明实施方式中用于图3的风扇罩壳的容纳环的锻件的横截面图，图7B示出本发明实施方式中将要收缩过盈配合到图3的风扇罩壳的图7A的容纳环。现在参照图7A和图7B，容纳环锻件700在加工成预定形状以匹配容纳环槽口310之后形成容纳环702，如图7A的虚线轮廓所示。在这个示例中，容纳环锻件700由单件的诸如因科镍合金(Inconel)718的镍基超合金(super alloy)环锻制成。容纳环锻件700的锻件重量大约是467磅。在加工成预定形状之后，容纳环702具有大约138.1磅的飞行重量。可以理解，视应用场合，容纳环可位于风扇箱的其它位置。进一步地，可以理解，尺寸、尺度、形状、材料和间隙可视特定应用场合而改变。举例而言，容纳环702可由其它超合金、钢、钛或其它合适材料制成，以容纳叶片。并且，在一种实施方式中，容纳环制造为实心、单体或单件、连续或无接缝、锻制成或加工成闭环形状的构件。在另一实施方式中，可利用开环形状的构件、通过例如焊接将端部接结合到一起以形成闭环形状来制造容纳环。
在这种示例中，与风扇箱302分开制造的容纳环702收缩过盈配合到容纳环槽口310。在环境温度下，容纳环702的外直径将比容纳环槽口310的内直径略大。加热风扇箱302，致使风扇箱302膨胀，将该内直径增加到大于容纳环702的外直径的直径，并产生容纳环间隙704，使容纳环702能够如图所示定位于容纳环槽口310。在这个位置，使风扇箱302冷却，这使得直径收缩并使容纳环702沿圆周座置于容纳环槽口310内。在环境温度下，由于风扇箱302试图恢复到其较小的内直径，而容纳环702的较大外直径阻止这样进行，从而产生过盈配合情况下的收缩，且径向压缩的沿圆周的力由风扇箱302施加到容纳环702，且张性的沿圆周的力由风扇箱302施加到容纳环702。在一种实施方式中，该径向压缩力可居中于由中心线107所限定的转动轴线上，如图12所示意性表示的。在一种实施方式中，该径向压缩力绕风扇箱302的容纳环槽口310的整个圆周无间断地连续施加。可以理解，由于例如非理想圆度等各种因素，诸如容纳环702的容纳环可以不与风扇箱302内表面圆周的100％接合。举例而言，容纳环702可接触风扇箱302内表面圆周的70％，但该接触量可视特定应用场合而改变。无论如何，要考虑的是：当风扇箱302收缩过盈配合到容纳环702时，风扇箱302沿容纳环槽口310内圆周表面的圆周长度施加径向压缩力。进一步地，可以理解，在一些应用场合中，可适当地在收缩过盈配合到风扇箱的容纳环和风扇箱之间提供线性材料，使得容纳环和风扇箱之间的压缩力通过该线性材料传递。在一种实施方式中，线性材料可由可压缩材料制成。可以理解，在其它实施方式里线性材料可相对坚硬或可具有其它性能。
对于复合材料制成的风扇箱，容纳环702可用液氮冷却以减小其外直径，产生容纳环间隙704，使容纳环702能够如图所示地定位于容纳环槽口310内。在这个位置，使容纳环702升温到环境温度，增大直径并沿圆周座置于容纳环槽口310内。在环境温度下，由于容纳环702试图恢复到其较大的外直径，而容纳环槽口310的较小内直径阻止这样进行，产生过盈配合，且径向压缩的沿圆周的力由风扇箱302施加到容纳环702，且张性的沿圆周的力由容纳环702施加到风扇箱302。本领域技术人员将认识到，在某些情形下也可采用加热风扇箱302和冷却容纳环702相结合的方式以实现过盈配合。
在本发明的一种实施方式中，容纳环槽口310以倒锥形的方式沿圆周进行加工，使得风扇箱302在点A处的内直径小于风扇箱302在点B处的内直径。锥形的锥度可因风扇箱的不同而改变，范围视锥体风扇箱的具体几何尺寸而介于正好大于筒形箱的0°到适当度数之间。沿圆周在容纳环702的外表面上进行加工以匹配该同一倒锥形。即使在容纳环702收缩过盈配合到风扇箱302上时，该锥形也能够增加额外的安全性，用以阻止容纳环702在风扇箱302上轴向滑动。
另外，可沿第一方向对风扇箱302进行加工，例如沿径向，而可沿或多或少的垂直于第一方向的第二方向对容纳环702进行加工，例如沿轴向。由于加工在加工过的表面上留下螺旋形或记录曲线的连续沟槽，因此各表面上的沟槽相互间将以网状线的方式排列，增加了该两个表面之间的摩擦力，并减小了容纳环702在容纳环槽口310内的旋转可能性。例如可由镍基超合金制造的容纳环702上的多个沟槽可比可由钛制成的风扇箱302或例如可能由钢或铝制成的其它风扇罩壳中的容纳环槽口310上的多个沟槽硬。镍基超合金沟槽可凹入较软的钛、钢或铝沟槽。可替选地，容纳环702可在一个或多个位置简单点焊到容纳环槽口310，或栓接到固定于容纳环槽口310的一个或多个凸缘，以阻止容纳环702相对容纳环槽口310旋转。视应用场合，如果适当，可施加或省去沿交叉方向的加工。
图4示出本发明实施方式中设有收缩过盈配合到图3的风扇罩壳的两个增强环(图5A、5B和6A、6B)和容纳环(图7A、7B)的加工风扇罩壳的横截面图。现在参照图4，视应用场合，容纳环702可复制相当于第二容纳环212的结构的一部分，进而能够完全地或部分地消除对第一容纳环210的利用。通过将容纳环702收缩过盈配合到风扇箱302的内直径上，与外侧相对，如果叶片脱开，容纳环702的较硬超合金能够提供最初的碰撞表面。风扇箱302位于容纳环702外侧上的较软的钛、钢或铝由于这两种材料之间的不同膨胀率而可作为减震器。当容纳环702的超合金开始移动时，其能够推抵着具有不同膨胀系数的风扇箱302的钛、钢或铝。这就象具有两张彼此靠近的网。容纳环702的超合金能够承受最初的撞击，而一部分力被传递到类似减震器的钛、钢或铝制风扇箱302。
所示第一增强环502和第二增强环602分别座置于第一增强环槽口304和第二增强环槽口306内。第一增强环502和第二增强环602提供增强作用以阻止风扇箱302在发动机操作期间的温度和负载条件下变形成非圆形或变成椭圆。
在这种特定示例中，下面的表1示出现有技术的风扇箱202和本发明的风扇箱302的锻件和飞行重量及成本的比较。
表1
Figure A20058003192900211
因此，在这个示例中，虽然锻件重量在17磅以上，但飞行重量在4.7磅以下。另外，用于风扇箱302的材料的每磅平均成本比风扇箱202低$0.72/磅，导致总共节省$2,294.00。并且在这个示例中，相信风扇箱302比风扇箱202坚硬得多。
在其它应用场合中，节省可更加显著。例如，对要求Kevlar加强的风扇罩壳而言，本发明的风扇罩壳强度足够，从而无需Kevlar加强，这使得材料成本和劳动力方面都有实质性的节省。本发明也可和Kevlar加强一起使用以获得更高的风扇箱容纳强度。对当前钢制或钛制风扇罩壳的燃气涡轮喷气发动机而言，本发明可用铝代替钢或钛，且容纳材料所需的强度也由镍基超合金或其它合适材料制成的容纳环提供。由于相同体积的铝或钛大约是相同体积的钢的重量的30％-55％，因此能够产生相当的重量减轻。这种重量减轻可转换为货物承载能力增加或燃料成本降低或两者的组合。
在燃气涡轮喷气发动机工业中，趋于将风扇叶片制作地更长以增加推力。风扇叶片的尖端可以超音速转动，而风扇叶片的基座以亚音速转动。这会在叶片里造成谐振，致使叶片尖端脱开。为了解决这种问题，代替将风扇叶片制造成笔直的，而将叶片成形为更像宽桨板。这些较宽、较长的叶片致使必须在风扇罩壳内容纳更大的质量。并且，随着发动机效率增加时，它们趋向于在更热的温度下操作，潜在地增加了解决容纳问题的困难。相信本发明能够极大地有助于满足如下要求，即，更大的风扇箱容纳强度和潜在更少的总重量及更低的成本，以及提供附加的或替代的其它特征，这视应用场合而定。
图8示出通过典型燃气涡轮喷气发动机的气流的示意性图。现参照图8，对于不易受逆火的燃气涡轮喷气发动机而言，气流824流入风扇箱806并进入增压器808。高压压缩机转子810在气流824进入燃烧室812内时压缩气流824。在通过高压涡轮机和低压涡轮机之后，气流824从燃气涡轮喷气发动机800后部流出。在燃烧室812内所加热的气流824继续行进而穿过燃气涡轮喷气发动机800并从其后部流出。
图9示出通过易受逆火的典型燃气涡轮喷气发动机的气流的示意性图。现参照图9，对照图8，燃气涡轮喷气发动机900易受逆火，这使得气流924的一部分(由虚线所表示的已加热空气926)向后流过燃气涡轮喷气发动机900并进入风扇902的区域。已加热空气926使风扇箱906内温度上升，这也提高了位于由区域928总体指示的区域内的风扇箱906本身的温度。当然，温度是决定风扇箱906由什么材料构建的主要因素之一。当风扇箱温度升到800度以上时，铝就不再适用。更昂贵的耐热材料可适用，例如钢、钛、或超合金。
图10示出本发明实施方式中用于具有改进的耐热性的风扇罩壳的锻件的横截面图。现参照图10，对于易受逆火的燃气涡轮喷气发动机而言，相信本发明的风扇罩壳能够用于解决所述热问题并改进风扇箱1002的耐热性。风扇箱锻件1000与图3所示的风扇箱锻件300类似。风扇箱锻件1000在加工之后形成风扇箱1002，如虚线轮廓所示，其类似于风扇箱302。在这种示例中，风扇箱锻件1000由单件的铝锻制成。
加工过的风扇箱1002的结构特征与图3和图4所示的类似，而且包括耐热环槽口1012，耐热环槽口1012在由图9中的区域928所总体限定的位置处沿圆周绕过风扇箱1002的内侧。在此示例中采用收缩过盈配合使耐热材料环座置于耐热环槽口1012内。风扇箱1002跨越耐热环槽口1012的区段是因逆火而被加热的空气可致使风扇箱温度增加的区域。
可以理解，耐热环可视应用场合而位于风扇箱的其它位置。进而可理解，尺寸、尺度、形状、材料和间隙均可视特定应用场合而改变。
如上所述，可沿第一方向对风扇箱1002进行加工，例如沿径向，而可沿或多或少的垂直于第一方向的第二方向对耐热环1112进行加工，例如沿轴向。由于加工能够在加工过的表面上留下螺旋形或记录下的连续沟槽，因此各表面上的沟槽相互间可以网状方式排列，增加了这两个表面之间的摩擦力并减小了耐热环1112在耐热环槽口1012内的旋转可能性。由钛制造的耐热环1112上的多个沟槽可比铝制成的风扇箱1002的耐热环槽口1012上的多个沟槽硬。钛沟槽可凹入较软的铝沟槽。可替选地，耐热环1112可在一个或多个位置简单地点焊到耐热环槽口1012，或栓接到固定于耐热环槽口1012的一个或多个凸缘，以阻止耐热环1112相对耐热环槽口1012旋转。沿交叉方向的加工在这种情况下可不是必须的或可附加地施加。
图11示出本发明实施方式中具有收缩过盈配合到图10的风扇罩壳的耐热材料环的加工风扇罩壳的横截面图。现参照图11，所示耐热环1112收缩过盈配合到风扇箱1002内直径上、位于耐热环槽口1012内。在这个示例中，耐热环1112由钛制成，但也可由结合了耐热性能和强度性能以维持风扇箱1002所需的结构完整性的其它材料制成，例如钢、钢合金、或任意数量的通用航空航天超合金。耐热环1112可由被切割、弯成筒形、沿缝焊接并形成为匹配耐热环槽口1012的内直径的钛片材制成。耐热环1112也可如上所述进行锻制。
过盈配合情况下的收缩可如上所述通过加热风扇箱1002、使其直径膨胀而使耐热环1112滑进合适位置实现，其中，在所述合适位置冷却时，风扇箱1002和耐热环1112以收缩过盈配合的方式互相施加力。可选择地，耐热环1112可用液氮冷却，减小其外直径，进而能够使耐热环1112滑进耐热环槽口1012内。也可采用加热风扇箱1002和冷却耐热环1112相结合的方式确保收缩过盈配合。耐热环1112的钛通过风扇箱温度而被结构性弱化，并由于耐热环1112和风扇箱1002这两种材料之间的不同膨胀率而用作铝质风扇箱1002的缓冲件。耐热环1112的钛处于内部风扇箱温度中，且一部分热被传递到铝质风扇箱1002。钛提供铝在较高温时缺失的所需强度。容纳环1102可由超合金制成。可以理解，由于例如非理想圆度等各种因素，诸如耐热环1112的耐热环可不与风扇箱1002外表面圆周的100％接合。例如，耐热环1112可接触风扇箱1002内表面圆周的70％，但接触量可视特定应用场合而改变。无论如何，要考虑的是：当风扇箱1002收缩过盈配合到耐热环1112时，风扇箱1002沿耐热环槽口1012内圆周表面的圆周长度施加径向压缩力。进一步地，可以理解，在一些应用场合中，可适当地在收缩过盈配合到风扇箱的耐热环和风扇箱之间提供线性材料，使得耐热环和风扇箱之间的压缩力通过该线性材料传递。在一种实施方式中，线性材料可由可压缩材料制成。可以理解，在其它实施方式中，该线性材料可相对坚硬或可具有诸如增强的热绝缘性能等其它性能以进一步保护风扇箱。
第一增强环槽口1104和第二增强环槽口1106可由例如铝、钛或钢制成。根据所考虑的具体燃气涡轮喷气发动机，容纳环和一个或多个增强环可不必与耐热环一起设置，而耐热环可不比与容纳环和一个或多个增强环一起设置。本发明给予发动机设计者关于材料、重量、强度和耐热性的多种选择，这些能够结合而针对特定发动机的目标和要求形成最优设计。例如，风扇箱302可由相对轻重量但相对低成本的材料制成，例如铝，而容纳环702可由与风扇箱材料相比具有相对较高容纳强度的材料(例如超合金因科镍合金718)制成。但是，由于容纳环702可由质量实质上小于风扇箱302的材料制成，因此容纳环702的材料会比风扇箱302的材料更贵或更重，但仍在总重或费用上或两者上获得节省，这视特定应用场合而定。类似地，风扇箱1002可由相对低耐热材料制成，例如铝，而耐热环1102可由与风扇箱材料相比具有相对较高耐热性性能的材料(例如钛)制成。但是，由于耐热环1112可由质量实质上小于风扇箱1002的材料制成，因此耐热环的材料会比风扇箱1002的材料更贵或更重，但仍在总重或费用上或两者上获得节省，这视特定应用场合而定。
如前所述，图12示意性地示出座置于形成在风扇箱302的内表面内的容纳环槽口310内的容纳环702。现参照图13，可以理解，容纳环702a可如图所示地座置于形成在风扇箱302a的外表面内的容纳环槽口310a内。在这个示例中，容纳环702a施加朝向由中心线107所限定的转动轴线的径向压缩力，如图13的箭头所示意性表示的。在一种实施方式中，绕容纳环702a的整个圆周不间断地连续施加该径向压缩力。
如前所述，增强环可置放在沿风扇箱302的多个位置。图14示出将一对增强环502、602对置于容纳环702b置放的示例。如图15的横截面图所示，增强环502和容纳环702b各自收缩过盈配合到风扇箱302，且风扇箱302定位于增强环502和容纳环702b之间。增强环602类似地收缩过盈配合到风扇箱302，且风扇箱302定位于增强环602和容纳环702b之间。除它们的增强功能之外，在此实施方式中，增强环502、602可提供进一步的容纳强度以补充容纳环702b的容纳强度。
再者，风扇箱302可由相对轻重量但相对低成本的材料制成，例如铝，而增强环502、602可由与风扇箱材料相比具有相对较高容纳强度或增强强度的材料(例如超合金因科镍合金718或其它超合金、钢、钛或其它合适材料)制成。但是，由于增强环502、602可由质量实质上小于风扇箱302的材料制成，因此增强环502、602的材料会比风扇箱302的材料更贵或更重，但仍在总重或费用上或两者上获得节省，这视特定应用场合而定。
如图16示意性示出，风扇箱302跨越容纳环702的宽度的区段是诸如风扇叶片104(图1，16)的风扇叶片或风扇叶片的一部分在从其轮毂或其余叶片部分脱出时可能会撞击的风扇叶片撞击容纳区域1600。在此实施方式里，风扇叶片撞击容纳区域1600从位于容纳环702前端的钩形部分1601延伸到容纳环702的后端1603。可通过适当的计算机建模和/或经验性地通过实验测试所分离的风扇叶片或风扇叶片部分的可能轨迹来确定容纳区域1600。可以理解，在一些实施方式中，容纳环的宽度可超过可能的撞击区域的宽度。
在风扇叶片撞击容纳区域1600内有风扇叶片或叶片部分可能首次撞击风扇箱302的区域1602。如图16所示，相信对于很多发动机设计而言，首次撞击区域1602的宽度是从风扇叶片104的前缘1604前方的线延伸到风扇叶片104后缘1608后方的线。前方方向是吸入空气的朝向风扇箱302前部的方向。后方方向是空气从发动机排出以提供向前的推力的方向。
如从风扇叶片104的图17的横截面图中最清楚看出的，前缘1604是风扇叶片104向前延伸到最远处的部分。相反，风扇叶片104的后缘1608是风扇叶片104向后延伸到最远处的部分。在所示的实施方式中，容纳环702的宽度至少跨越风扇叶片撞击容纳区域1600的宽度。因此，当安装进发动机内时，容纳环702的宽度至少从风扇叶片104前缘1604前方的线延伸到风扇叶片104后缘1608后方的线。可以理解，风扇叶片撞击容纳区域1600和容纳环702的宽度可在向前或向后或是向前与向后方向上延伸超出如图16所示的首次撞击区域1602的边界。
在所示的实施方式中，容纳环702具有厚度T(图16)。在所示的实施方式中，容纳环702的厚度T足以防止容纳环702被分离的叶片104或叶片碎片刺穿。可通过适当的计算机建模和/或基于凸出的或所观察到的叶片或叶片碎片的质量和速度以及容纳环702的材料强度的实验测试来确定该厚度。
在所述实施方式中，诸如环702、702a、702b、502、602、1112等环均描述为座置于相关联的槽口内。可以理解，与风扇箱302分开制造的环中的一个或多个可附装到风扇箱以增强风扇箱，而无需利用相关联的槽口。
在所述实施方式里，诸如环702、702a、702b、502、602、1112等环均描述为以与风扇箱302、302a收缩过盈配合的方式座置。可以理解，与风扇箱302分开制造的环中的一个或多个可附装到风扇箱以增强风扇箱，使得在环和风扇箱之间在没有利用收缩过盈配合的情况下施加径向压缩力。
提供了本发明后，本领域技术人员可以理解在本身未脱离本发明范围的情况下可以提出很多结构变化和区别很大的不同实施方及应用场合。

Claims (60)

1.一种方法，包括：
将燃气涡轮喷气发动机的容纳环和风扇箱的风扇叶片容纳区域中之一的外圆周表面用燃气涡轮喷气发动机的容纳环和风扇箱的风扇叶片容纳区域中另一个的内圆周表面环绕，所述燃气涡轮喷气发动机具有：涡轮箱，其具有适于在所述风扇箱内绕转动轴线转动的涡轮；以及风扇，其具有耦连到所述涡轮并适于在所述风扇箱内绕转动轴线转动的风扇叶片，每个风扇叶片均具有前缘和后缘；以及
利用所述环绕的内圆周表面，沿着所述内圆周表面的圆周长度，并沿着在至少各风扇叶片前缘的前方和至少各风扇叶片后缘的后方之间延伸的所述风扇叶片容纳区域的宽度，向所述外圆周表面施加径向压缩力。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述施加径向压缩力的步骤包括将所述容纳环收缩过盈配合到所述风扇箱。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述施加径向压缩力的步骤包括将所述容纳环座置于槽口内，所述槽口由所述风扇箱限定并成形为确保所述容纳环不会沿相对所述风扇箱的纵向方向移动。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述径向压缩力指向位于所述转动轴线上的中心。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括将容纳环槽口沿圆周加工到靠近风扇箱前端的内表面上；且其中所述环绕和施加步骤包括通过收缩过盈配合将所述容纳环座置于所述容纳槽口内。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括将容纳环槽口沿圆周加工到靠近风扇箱前端的外表面上；且其中所述环绕和施加步骤包括通过收缩过盈配合将所述容纳环座置于所述容纳槽口内。
7.如权利要求5所述的方法，其中，所述加工步骤进一步包括沿第一方向将所述容纳环加工到所述风扇箱的内表面上，其中，沿所述第一方向在所述内表面上形成并排列多个沟槽。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：
在所述的槽口加工步骤之前，单件地锻制所述容纳环；以及
将所述容纳环加工成预定形状以与所述容纳环槽口相匹配。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述容纳环由单件的容纳材料锻制，其中，所述材料选自钢、钛、镍基超合金。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述容纳环加工步骤进一步包括沿第二方向加工所述容纳环的外表面，其中，沿所述第二方向在所述外表面上形成并排列多个沟槽；
其中，当所述容纳环槽口的内表面和所述容纳环的外表面座置到一起时，位于所述容纳环槽口的内表面上的所述多个沟槽和位于所述容纳环的外表面上的所述多个沟槽相互间以网状方式排列，增大了所述容纳环槽口和所述容纳环之间的摩擦力并减小了所述容纳环在所述容纳环槽口内旋转的可能性。
11.如权利要求8所述的方法，进一步包括：
在至少一个位置将所述容纳环点焊到所述容纳环槽口，用以防止所述容纳环相对所述容纳环槽口旋转。
12.如权利要求8所述的方法，进一步包括：
将所述容纳环螺栓连接到固定于所述容纳环槽口的至少一个凸缘，用以防止所述容纳环相对所述容纳环槽口旋转。
13.如权利要求8所述的方法，其中，所述容纳环加工步骤进一步包括以倒锥形方式加工所述容纳环，其中，所述容纳环靠近前端的第一点处的第一外直径比所述容纳环远离所述前端的第二点处的第二内直径小。
14.如权利要求5所述的方法，其中，所述加工步骤进一步包括以倒锥形方式加工所述容纳环槽口，其中，所述风扇箱在靠近所述前端的所述容纳环槽口的第一点处的第一内直径比所述容纳箱在远离所述前端的所述容纳环槽口的第二点处的第二内直径小。
15.如权利要求5所述的方法，其中，所述座置步骤进一步包括：
加热所述风扇箱而使所述容纳环槽口的内直径增大到第二直径，所述第二直径比环境温度下的所述容纳环的外直径大；
将所述容纳环定位于所述容纳环槽口内；以及
使所述风扇箱冷却到所述环境温度，由此所述容纳环槽口应该从所述第二直径向所述内直径减小，但所述环境温度下的所述容纳环的外直径阻止如此进行，从而产生所述收缩过盈配合。
16.如权利要求5所述的方法，其中，所述座置步骤进一步包括：
加热所述风扇箱以使所述容纳环槽口的内直径增大到第二直径；
冷却所述容纳环以使所述容纳环的外直径减小到第二直径，其中，所述容纳环的第二直径比所述容纳环槽口的第二直径小；
将所述容纳环定位于所述容纳环槽口内；以及
使所述风扇箱冷却到环境温度，由此所述容纳环槽口从所述第二直径向所述内直径减小，并且使所述容纳环升温到所述环境温度，由此所述容纳环向所述外直径增大，从而产生所述收缩过盈配合。
17.如权利要求5所述的方法，其中，所述座置步骤进一步包括：
冷却所述容纳环以使所述容纳环的外直径向第二直径减小，其中，所述容纳环的第二直径比所述容纳环槽口的内直径小；
将所述容纳环定位于所述容纳环槽口内；以及
使所述容纳环升温到所述环境温度，由此所述容纳环向所述外直径增大，但所述环境温度下的所述容纳环的内直径阻止如此进行，从而产生所述收缩过盈配合。
18.如权利要求5所述的方法，进一步包括：
沿圆周将至少一个增强环槽口加工到所述风扇箱的表面中；以及
将增强环座置于所述至少一个增强环槽口内，其中，所述增强环阻止所述风扇箱在所述燃气涡轮喷气发动机操作期间所经受的负载和温度条件下变成椭圆形。
19.如权利要求18所述的方法，其中，在所述风扇箱的外表面中加工所述增强环槽口且所述座置增强环的步骤进一步包括：
加热所述增强环以使所述增强环的第一内直径增大到第二内直径，所述第二内直径大于环境温度下的所述至少一个增强环槽口的外直径；
将所述增强环定位于所述至少一个增强环槽口内；以及
使所述增强环冷却到所述环境温度，由此所述增强环从所述第二内直径向所述第一内直径减小，但所述至少一个增强环槽口的外直径阻止如此进行，从而产生所述的收缩过盈配合。
20.如权利要求1所述的方法，其中，所述风扇箱由具有第一容纳强度的第一材料制成，所述容纳环由具有第二容纳强度的第二材料制成，其中所述第二材料的第二容纳强度比所述第一材料的第一容纳强度高。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述第一材料是铝，所述第二材料是镍基超合金。
22.如权利要求18所述的方法，其中，所述风扇箱由具有第一强度的第一材料制成，所述增强环由具有第二强度的第二材料制成，其中所述第二材料的第二容纳强度比所述第一材料的第一容纳强度高。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所述第一材料是铝，所述第二材料是镍基超合金。
24.如权利要求1所述的方法，其中，所述容纳环具有足以防止所述容纳环被已分离的叶片刺穿的厚度。
25.一种用于在燃气涡轮喷气发动机内使用的装置，所述燃气涡轮喷气发动机具有：涡轮箱，其具有适于在风扇箱内绕转动轴线转动的涡轮；以及风扇，其具有耦连到所述涡轮并适于在所述风扇箱内绕转动轴线转动的风扇叶片，每个风扇叶片均具有前缘和后缘；
所述装置包括：
风扇箱，其具有包括风扇叶片容纳区域的内圆周表面；以及
容纳环，其具有外圆周表面，所述容纳环绕所述风扇箱定位于所述风扇箱容纳区域内，以在所述风扇叶片与所述风扇分离时容纳所述风扇叶片，所述容纳环在至少各风扇叶片前缘的前方和至少各风扇叶片后缘的后方之间延伸；
其中，所述风扇箱的风扇叶片容纳区域适于沿着所述内圆周表面的风扇叶片容纳区域的圆周长度向所述容纳环的外圆周表面施加的径向压缩力。
26.如权利要求25所述的装置，其中，所述密封环具有足以防止所述容纳环被已分离的叶片刺穿的厚度。
27.一种用于在燃气涡轮喷气发动机内使用的装置，所述燃气涡轮喷气发动机具有：涡轮箱，其具有适于在风扇箱内绕转动轴线转动的涡轮；以及风扇，其具有耦连到所述涡轮并适于在所述风扇箱内绕转动轴线转动的风扇叶片，每个风扇叶片均具有前缘和后缘；
所述装置包括：
风扇箱，其具有包括风扇叶片容纳区域的内圆周表面、靠近所述风扇箱前端的内表面和外表面，其中所述内表面和外表面之一限定有沿圆周加工到其中且位于所述风扇叶片容纳区域内的容纳环槽口；以及
容纳环，其适于座置在所述容纳环槽口内，并且在至少各风扇叶片前缘的前方和至少各风扇叶片后缘的后方之间延伸，以从所述风扇箱和所述容纳环之一向所述风扇箱和所述容纳环中另一个施加径向压缩力。
28.如权利要求27所述的装置，其中，所述容纳环适于通过收缩过盈配合座置。
29.如权利要求28所述的装置，其中，将所述容纳环槽口沿圆周加工到靠近风扇箱前端的所述风扇箱内表面中。
30.如权利要求27所述的装置，其中，所述容纳环由单件的容纳材料锻制成并加工成预定形状，其中，所述材料选自钢、钛、镍基超合金。
31.如权利要求29所述的装置，其中，在环境温度下，所述容纳环的外直径比所述容纳环槽口的内直径略大，加热所述风扇箱而使所述容纳环槽口的内直径增大到比所述容纳环的外直径大的第二直径，使得所述容纳环能够定位在所述容纳环槽口中，当所述风扇箱冷却到所述环境温度时产生所述收缩过盈配合。
32.如权利要求31所述的装置，其中，所述容纳环槽口以倒锥形方式进行加工，使得该风扇箱在靠近所述前端的第一点处的第一内直径比所述风扇箱在远离所述前端的第二点处的第二内直径小，进一步地，对所述容纳环的外表面沿圆周进行加工以匹配所述倒锥形。
33.如权利要求29所述的装置，其中，在环境温度下，所述容纳环的外直径比所述容纳环槽口的内直径略大，加热所述风扇箱而使所述容纳环槽口的内直径增大到第二直径，并且冷却所述容纳环而使所述容纳环的外直径减小到第二直径，其中，所述容纳环的第二直径比所述容纳环槽口的第二直径小，使得所述容纳环能够定位在所述容纳环槽口内，当所述风扇箱冷却到所述环境温度且所述容纳环升温到所述环境温度时产生所述收缩过盈配合。
34.如权利要求29所述的装置，其中，在环境温度下，所述容纳环的外直径比所述容纳环槽口的内直径略大，冷却所述容纳环而使所述容纳环的外直径减小到第二直径，其中，所述容纳环的第二直径比所述容纳环槽口的内直径小，使得所述容纳环能够定位在所述容纳环槽口内，当所述容纳环升温到所述环境温度时产生所述收缩过盈配合。
35.如权利要求29所述的装置，进一步包括：
沿第一方向在所述容纳环槽口的加工内表面上排列的多个沟槽；以及
沿第二方向在所述容纳环的加工外表面上排列的多个沟槽；
其中，当所述容纳环槽口的内表面和所述容纳环的外表面收缩过盈配合到一起时，位于所述容纳环槽口的内表面上的所述多个沟槽和位于所述容纳环的外表面上的所述多个沟槽彼此间以网状方式排列，增加了所述容纳环槽口和所述容纳环之间的摩擦力并减小了所述容纳环在所述容纳环槽口内旋转的可能性。
36.如权利要求27所述的装置，进一步包括：
位于至少一个位置处的点焊，所述点焊将所述容纳环焊接到所述容纳环槽口以防止所述容纳环相对所述容纳环槽口旋转。
37.如权利要求27所述的装置，进一步包括：
固定到所述容纳环槽口的至少一个凸缘，其中，所述容纳环螺栓连接到所述的至少一个凸缘以防止所述容纳环相对所述容纳环槽口旋转。
38.如权利要求27所述的装置，进一步包括：
沿圆周加工到所述风扇箱的表面上的至少一个增强环槽口；以及
座置于所述至少一个增强环槽口内的增强环，其中，所述增强环通过收缩过盈配合座置，其中，所述增强环阻止所述风扇箱在所述燃气涡轮喷气发动机操作期间所经受的负载和温度条件下变成椭圆形。
39.如权利要求38所述的装置，其中，所述增强环由单件的铝锻制成。
40.如权利要求27所述的装置，其中，所述增强环加工到所述风扇箱的外表面上，且所述增强环的内直径在环境温度下比所述至少一个增强环槽口的外直径略大，加热所述增强环以使所述增强环的内直径向比所述至少一个增强环槽口的外直径大的第二直径增大，使得所述增强环能够定位在所述至少一个增强环槽口内，当所述增强环冷却到所述环境温度时产生所述收缩过盈配合。
41.如权利要求27所述的装置，其中，所述风扇箱由钢、钛和铝其中之一锻制。
42.如权利要求27所述的装置，其中，所述风扇箱由钢、钛和铝其中之一制造。
43.如权利要求27所述的装置，其中，所述风扇箱由复合材料制造。
44.如权利要求43所述的装置，其中，在环境温度下，所述容纳环的外直径比所述容纳环槽口的内直径略大，冷却所述容纳环以使所述容纳环的外直径减小到比所述容纳环槽口的内直径小的第二直径，使得所述容纳环能够定位在所述容纳环槽口内，当所述容纳环升温到所述环境温度时产生所述收缩过盈配合。
45.如权利要求27所述的装置，其中，所述风扇箱由具有第一容纳强度的第一材料制成，所述容纳环由具有第二容纳强度的第二材料制成，其中所述第二材料的第二容纳强度比所述第一材料的第一容纳强度高。
46.如权利要求45所述的装置，其中，所述第一材料是铝，所述第二材料是镍基超合金。
47.如权利要求38所述的装置，其中，所述风扇箱由具有第一强度的第一材料制成，所述增强环由具有第二强度的第二材料制成，其中所述第二材料的第二强度比所述第一材料的第一强度高。
48.如权利要求47所述的装置，其中，所述第一材料是铝，所述第二材料是镍基超合金。
49.一种燃气涡轮喷气发动机，包括：
风扇箱，其具有包括风扇叶片容纳区域的内圆周表面；
涡轮箱，其具有适于在所述风扇箱内绕转动轴线转动的涡轮；
风扇，其具有耦连到所述涡轮并适于在所述风扇箱内绕转动轴线转动的风扇叶片，每个风扇叶片均具有前缘和后缘；以及
容纳环，其具有外圆周表面，所述容纳环绕所述风扇定位以在所述风扇叶片与所述风扇分离时容纳所述风扇叶片，所述容纳环在至少各风扇叶片前缘的前方和至少各风扇叶片后缘的后方之间延伸；
其中，所述风扇箱的风扇叶片容纳区域适于沿着所述内圆周表面的风扇叶片容纳区域的圆周长度向所述容纳环的外圆周表面施加的径向压缩力。
50.如权利要求49所述的发动机，进一步包括：
固定于所述风扇箱的至少一个凸缘，其中，所述容纳环螺栓连接到所述至少一个凸缘以防止所述容纳环相对所述风扇箱旋转。
51.如权利要求50所述的发动机，进一步包括：
沿圆周加工到所述风扇箱的表面上的至少一个增强环槽口；以及
座置于所述至少一个增强环槽口内的增强环，其中，所述增强环通过收缩过盈配合座置，其中，所述增强环防止所述风扇箱在所述燃气涡轮喷气发动机操作期间所经受的负载和温度条件下变成椭圆形。
52.如权利要求49所述的发动机，其中，所述风扇箱具有中部，所述中部具有内表面，所述中部的内表面限定有沿圆周加工到所述风扇箱表面上的耐热环槽口，所述发动机进一步包括适于座置在所述耐热环槽口内以提供从所述风扇箱向所述耐热环施加的径向压缩力的耐热环。
53.如权利要求52所述的发动机，其中，所述耐热环适于通过收缩过盈配合而座置。
54.一种改制燃气涡轮喷气发动机的方法，包括：
从所述喷气发动机移除风扇箱；以及
将替代风扇箱安装在所述喷气发动机上，其中，所述替代风扇箱具有通过收缩过盈配合座置于该替代风扇箱的内圆周表面内的容纳环，所述容纳环在至少各风扇叶片前缘的前方和至少各风扇叶片后缘的后方之间延伸。
55.如权利要求54所述的方法，进一步包括在安装所述替代风扇箱之前，通过收缩过盈配合将所述容纳环座置于所述替代风扇箱的内圆周表面的周向槽口内。
56.一种操作燃气涡轮喷气发动机的方法，包括：
利用涡轮绕转动轴线转动容置在风扇箱中的风扇以提供进气和推力；以及
利用环绕着容纳环和所述风扇箱的风扇叶片容纳区域之一的外圆周表面的所述容纳环和风扇箱的风扇叶片容纳区域中另一个的内圆周表面向所述外圆周表面施加径向压缩力，所述径向压缩力沿着所述内圆周表面的圆周长度以及在至少各风扇叶片前缘的前方和至少各风扇叶片后缘的后方之间延伸的所述风扇叶片容纳区域的宽度施加并指向位于所述转动轴线上的中心。
57.如权利要求56所述的方法，进一步包括利用环绕着所述风扇箱的外圆周表面的增强环的内圆周表面向所述风扇箱的外圆周表面施加径向压缩力。
58.如权利要求56所述的方法，进一步包括利用环绕着所述耐热环的外圆周表面的所述风扇箱的内圆周表面向所述耐热环的外圆周表面施加径向压缩力。
59.一种用于在燃气涡轮喷气发动机中使用的装置，所述燃气涡轮喷气发动机具有：涡轮箱，其具有适于在风扇箱内绕转动轴线转动的涡轮；以及风扇，其具有耦连到所述涡轮并适于在所述风扇箱内绕转动轴线转动的风扇叶片，每个风扇叶片均具有前缘和后缘；
所述装置包括：
风扇箱，其具有前端和靠近该风扇箱前端的内表面和外表面，其中，所述内表面限定有风扇叶片容纳区域和可逆火加热区域，其中，所述风扇箱由具有第一容纳强度和第一耐热性的第一材料制成；
容纳环，其具有外圆周表面，所述容纳环定位在所述风扇箱容纳区域内，以在所述风扇叶片与所述风扇分离时容纳所述风扇叶片，所述容纳环在至少各风扇叶片前缘的前方和至少各风扇叶片后缘的后方之间延伸，其中，所述风扇箱的风扇叶片容纳区域适于箱所述容纳环的外圆周表面施加径向压缩力，其中，所述容纳环由具有第二容纳强度的第二材料制成，该第二材料的第二容纳强度比所述第一材料的第一容纳强度高；
增强环，其适于座置在所述容纳环后方的风扇箱外表面上，以提供从所述增强环向所述风扇箱外表面施加的径向压缩力，其中，所述增强环由强度比所述第一材料高的材料制成；以及
耐热环，其适于座置在位于所述可逆火加热区域内的风扇箱内表面上，以提供从所述风扇箱可逆火区域向所述耐热环施加的径向压缩力，其中，所述耐热环由具有第二耐热性的第三材料制成，该第三材料的第二耐热性比所述第一材料的第一耐热性高。
60.如权利要求59所述的装置，其中，所述第一材料是铝，所述第二材料是镍基超合金，所述增强环是镍基超合金，且所述第三材料是钛。
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