CN101368511B - 带有可反向转动风扇的燃气涡轮发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带有可反向转动风扇的燃气涡轮发动机。一种可反向转动风扇式涡轮发动机(10)包括可反向转动的风扇段(112)、蜗杆气体发生器(100)和为可反向转动的风扇段(112)提供动力的低压涡轮(120)。低压涡轮(120)可为可反向转动的或者具有单一的转向，在这种情况下，它通过齿轮箱(224)给可反向转动的风扇段(112)提供动力。气体发生器(100)具有内外主体(12，14)，该内外主体(12，14)具有延伸通过核心组件(15)的第一、第二和第三段(24，26，28)的偏离的内外轴线(16，18)。至少一个主体可绕其轴线转动。内外主体(12，14)具有缠绕内外轴线(16，18)且分别向外和向内径向延伸的相互啮合的内外螺旋叶片(17，27)。螺旋叶片分别在第一、第二和第三段(24，26，28)中具有第一、第二和第三扭转斜率(34，36，38)。燃烧段(40)延伸通过第二段(26)的至少一部分。

Description

带有可反向转动风扇的燃气涡轮发动机
技术领域
本发明大体涉及带有可反向转动风扇的燃气涡轮发动机，更具体地，本发明涉及具有轴流式正排量(positive displacement)气体发生器、蜗杆(worm)压缩机和螺杆压缩机以及涡轮的这种发动机。
背景技术
按照向下游布置的关系，航空燃气涡轮发动机通常具有风扇段、压缩机段、燃烧段和涡轮段。涡轮段通常驱动压缩机段和风扇段。燃烧器段在由压缩机压缩的空气流中燃烧燃料以给涡轮提供能量。航空燃气涡轮发动机可具有一个、两个、三个或多个转子或转轴(spool)。压缩机上游的一个或两个风扇如同压缩机一样由一个或两个涡轮驱动。风扇、压缩机和涡轮通常包括径向延伸的叶片。航空燃气涡轮发动机的核心发动机或气体发生器通常包括高压压缩机、燃烧器以及给多个涡轮提供高能流体的高压涡轮，其中该多个涡轮给发动机的风扇或多个风扇提供动力。连续轴流式燃气涡轮发动机在广泛的应用范围内使用，这在很大程度上归功于所需特性的组合，诸如高比能的排出气流(每单位质量的能量)、对于给定前部面积(frontal area)的高质量流速、连续并且接近平稳的流体流以及在广泛的操作条件内的合理的效率。希望具有轻重量并且高效率的发动机。一种高效发动机包括由可反向转动的低压涡轮提供动力的可反向转动的风扇，诸如美国专利No.6,763,653和No.6,763,654中所公开的。
轴流式气体发生器在许多涡轮机械的应用中尤其有用。基于涡轮机械的气体发生器在广泛的应用范围内使用，这在很大程度上归功于所需特性的组合，诸如高比能的排出气流(每单位质量的能量)、对于给定前部面积的高质量流速、连续并且接近平稳的流体流以及在广泛的操作条件内的合理的热效率。燃气涡轮发动机制造商的目标是具有轻重量并且高效率的发动机和气体发生器。另一个目标是在气体发生器中装有尽可能少的零件，以降低气体发生器的制造、安装、整修、拆修和更换的成本。因此，希望具有气体发生器的航空燃气涡轮发动机改善燃气涡轮发动机及其气体发生器的所有这些特性。
发明内容
按照向下游顺序布置的关系，可反向转动风扇式燃气涡轮发动机包括可反向转动的风扇段、正排量轴流式气体发生器或蜗杆气体发生器、可操作地连接到可反向转动的风扇段上的低压涡轮。在发动机的一个实施例中，低压涡轮为可反向转动的低压涡轮。正排量轴流式气体发生器包括与出口轴向间隔开并且位于出口上游的进口。分别具有偏离的内轴线和外轴线的内主体和外主体从进口延伸到出口。内主体和外主体中的任一个或者两者均可以转动。在发生器的一个实施例中，内主体可在外主体中绕内轴线转动。外主体不转动或可绕外轴线转动。内主体和外主体具有分别缠绕内轴线和外轴线的相互啮合的内螺旋叶片和外螺旋叶片。内螺旋叶片和外螺旋叶片分别向外和向内径向延伸。
螺旋叶片分别在第一、第二和第三段中具有第一、第二和第三扭转斜率。扭转斜率定义为螺旋元件的截面沿着轴线在每单位距离上的转动量。第一扭转斜率小于第二扭转斜率，第三扭转斜率小于第二扭转斜率。燃烧段从第一段的末端向下游轴向延伸通过第二段的至少一部分。
可反向转动的低压涡轮的一个示范性实施例包括驱动地连接到可反向转动的风扇段中的可反向转动的上游风扇级和下游风扇级上的上游低压涡轮和下游低压涡轮。可反向转动风扇式燃气涡轮发动机的更具体的实施例包括通过低压内轴驱动地连接到上游风扇级上的下游低压涡轮和通过低压外轴驱动地连接到下游风扇级上的上游低压涡轮。
可反向转动的低压涡轮的另一个示范性实施例包括驱动地连接到可反向转动的风扇段中的可反向转动的上游风扇级和下游风扇级上的环形低压内筒(inner drum)和外筒(outer drum)。内筒包括轴向间隔开的多排周向间隔开且向外径向延伸的涡轮机叶片。外筒包括轴向间隔开的多排周向间隔开且向内径向延伸的涡轮机叶片。向内径向延伸的涡轮叶片与向外径向延伸的涡轮叶片相互交错。可反向转动风扇式燃气涡轮发动机的更具体的实施例包括通过低压外轴驱动地连接到下游风扇级上的环形低压内筒和通过低压内轴驱动地连接到上游风扇级上的外筒。
在发动机的另一个实施例中，低压涡轮为通过驱动齿轮箱(诸如行星齿轮箱)由单根低压轴驱动地连接到可反向转动的风扇段上的单向转动涡轮。
附图说明
图1是带有可反向转动的风扇段和正排量轴流式气体发生器或蜗杆气体发生器的示范性航空燃气涡轮发动机的截面图。
图2是图1中所示的气体发生器的示意性截面图。
图3是图2中所示的气体发生器的内主体和外主体的螺旋部分的示意性局部剖切透视图。
图4是图3中所示的气体发生器的内主体和外主体之间啮合的示意性截面图。
图5是图3中所示的气体发生器的内主体和外主体的螺旋部分的示意性剖切透视图。
图6是通过图4中的6-6线截取的内主体和外主体的示意性截面图。
图7-10是处于不同的内主体相对角位置的备选的内主体和外主体构造的示意性截面图。
图11是具有图7中所示的内主体和外主体的正排量气体发生器的示意性截面图。
图12是表示图2中所示的气体发生器的循环的TS温度-熵图的示意图。
图13是备选的示范性航空燃气涡轮发动机的截面图，该航空燃气涡轮发动机带有可反向转动的风扇段和正排量轴流式气体发生器或蜗杆气体发生器以及两个相互交错的低压涡轮。
图14是短进口过渡管的截面图，该短进口过渡管位于包含可反向转动风扇的风扇段与图1中所示的蜗杆气体发生器之间。
图15是短出口过渡管的截面图，该短出口过渡管位于蜗杆气体发生器与图1中所示的可反向转动的低压涡轮之间。
图16是图1中所示的可反向转动风扇的上游风扇级的透视图。
图17是图16中所示的可反向转动风扇的上游风扇级的前视后部透视图。
图18是图16中所示的可反向转动风扇的上游风扇级的侧面透视图。
图19是备选的示范性航空燃气涡轮发动机的截面图，该航空燃气涡轮发动机带有可反向转动的风扇段和正排量轴流式气体发生器或蜗杆气体发生器以及驱动地连接到可反向转动的风扇段上的单向转动涡轮。
附图标记：
4    上游风扇级
6    下游风扇级
8    发动机中心线
9    外界空气
10   燃气涡轮发动机
12    内主体
14    外主体
15    核心组件
16    内轴线
17    内螺旋叶片
18    外轴线
19    空腔
20    进口
21    内螺旋表面
22    出口
23    外螺旋表面
24    第一段
26    第二段
27    外螺旋叶片
28    第三段
34    第一扭转斜率
36    第二扭转斜率
38    第三扭转斜率
40    燃烧段
41    截面
43    (多个)圈
44    两个相邻的牙顶(crest)
47    内螺旋边缘
48    外螺旋边缘
50    空气进气(charge)
51    内轮毂
52    上游端
53    外壳
54    下游端
60    内主体瓣状物(lobe)
62    密封点
64    外主体瓣状物
68    三角形的内主体截面
69    椭圆形的内主体截面
74    转速
76    环行(orbit)速度
82    齿轮箱
100   蜗杆气体发生器
112   风扇段
113   上游风扇叶片排(blade row)
115   下游风扇叶片排
117   上游风扇盘
118   核心发动机
119   下游风扇盘
120   低压涡轮(LPT)
121   可反向转动的低压涡轮(LPT)
122   上游低压涡轮
124   下游低压涡轮
126   上游低压涡轮叶片
130   下游风扇叶片
132   低压外轴
133   高压转轴
134   低压外转轴
142   下游低压涡轮叶片
150   上游风扇叶片
152   低压内轴
154    低压内转轴
155    内筒
156    外筒
158    向内径向延伸的涡轮叶片
160    向外径向延伸的涡轮叶片
180    进口过渡管
182    外部进口弯曲部
184    内部进口弯曲部
186    外部进口转向导叶
188    内部进口转向导叶
190    出口过渡管
192    外部出口弯曲部
194    内部出口弯曲部
196    外部出口转向导叶
198    内部出口转向导叶
200    (多个)末端
202    风扇进口
212    翼形件(airfoil)
220    单向转动涡轮
222    单根低压轴
224    驱动齿轮箱
232    前缘
234    后缘
236    凸形吸入侧
238    凹形压力侧
246    风扇叶片平台
274    轮毂
276    进口风扇叶片末端半径
278    进口轮毂半径
A      扭转斜率
CD     轴向距离
N      内主体瓣状物的数目
M      外主体瓣状物的数目
Wcmb   蜗杆核心循环输入的功
Wcmp   循环的压缩阶段
Wtmb   蜗杆核心循环绝热地吸取的功
Qcmb   循环的等容燃烧阶段
WB     布雷顿(Brayton)循环的净功
WC     蜗杆核心循环的净功
具体实施方式
显示在图1中的是环绕发动机中心线8的可反向转动风扇式燃气涡轮发动机10中的轴流式正排量气体发生器或蜗杆气体发生器100的示范性实施例。发动机10的可反向转动的风扇段112包括可反向转动的上游风扇级4和下游风扇级6(在图16-18中进一步说明)，并接收外界空气9的进口空气流。上游风扇级4和下游风扇级6包括分别安装到上游风扇盘117和下游风扇盘119上的上游风扇叶片排113和下游风扇叶片排115。风扇段112的下游是核心发动机118，即蜗杆气体发生器100。
蜗杆气体发生器100将热气排出到给可反向转动的上游风扇级4和下游风扇级6提供动力的低压涡轮(LPT)120中。图1和图13中所示的可反向转动的低压涡轮(LPT)120是可反向转动的低压涡轮(LPT)121。蜗杆气体发生器100基本上是高压转轴133。可反向转动的LPT 121由蜗杆气体发生器100排出到可反向转动的LPT 121中的热气提供动力。如图1所示，按照向下游顺序布置的关系，可反向转动的LPT 121分别具有上游低压涡轮122和下游低压涡轮124。下游低压涡轮124在上游低压涡轮122的下游。燃烧气体从气体发生器100中排出到具有成排的上游低压涡轮叶片126的上游低压涡轮122中。上游低压涡轮叶片126通过低压外轴132驱动地连接到下游风扇级6的下游风扇叶片排115的下游风扇叶片130上，以形成环绕发动机中心线8的低压外转轴134。
燃烧气体从上游低压涡轮122中排出出到具有成排的下游低压涡轮叶片142的下游低压涡轮124中。下游低压涡轮叶片142通过低压内轴152驱动地连接到上游风扇级4的上游风扇叶片排113的上游风扇叶片150上，以形成环绕发动机中心线8的低压内转轴154。于是，下游低压涡轮124通过低压内轴152驱动地连接到上游风扇级4上，上游低压涡轮122通过低压外轴132驱动地连接到下游风扇级6上。
可反向转动的低压涡轮(LPT)121的备选实施例显示在图13中。图13中所示的可反向转动的低压涡轮121包括通过低压内轴152驱动地连接到上游风扇级4上的环形外筒156。外筒156包括轴向间隔开的多排周向间隔开且向内径向延伸的涡轮叶片158。可反向转动的低压涡轮121还包括通过低压外轴132驱动地连接到下游风扇级6上的环形的低压内筒155。内筒155包括轴向间隔开的多排周向间隔开且向外径向延伸的涡轮叶片160。向内径向延伸的涡轮叶片158与向外径向延伸的涡轮叶片160相互交错。
低压外轴132将内筒155驱动地连接到下游风扇叶片排115上。低压外轴132、内筒155和下游风扇叶片排115是低压外转轴134的主要元件。低压内轴152将外筒156驱动地连接到上游风扇叶片排113上。低压内轴152、外筒156和上游风扇叶片排113是低压内转轴154的主要元件。
参照图2-5，气体发生器100包括核心组件15，核心组件15具有从进口20延伸到出口22的内主体12和外主体14。内主体12布置在外主体14的空腔19中。内主体12和外主体14分别具有内轴线16和外轴线18。按照向下游顺序布置的关系，核心组件15具有第一、第二和第三段24，26，28。燃烧段40向下游轴向延伸通过第二段的至少一部分。如本文所示，燃烧段40从第一段24的末端向下游轴向延伸通过整个第二段26。核心组件15具有通过进口20和出口22的连续流动。
单次空气进气50在第一段14中被其所捕获。当进气50从第一段24到达第二段26时，进气50产生压缩。于是，当整个进气50分别处于第一段24和第二段26时，整个进气50经历压缩。当整个进气50离开第一段24进入第二段26之后，开始在第二段26中燃烧。第三段28是膨胀段，于是，从已燃烧的空气进气50中吸取能量，以分别为第一段24和第二段26提供动力。当进气50从第二段26到达第三段28时，进气50产生膨胀。于是，当整个进气50处于第二段26和第三段28时，整个进气50经历膨胀。
主体中的任一个或者两者均可以转动，并且，如果两个主体均可转动，则它们按照相同的周向方向以通过固定关系确定的不同转速顺时针或者逆时针转动。如果只有一个主体可转动，则另一个主体固定。在发生器的一个实施例中，内主体12可在外主体14中绕内轴线16转动，外主体14可不转动或者可绕外轴线18转动。
内主体12和外主体14具有分别缠绕内轴线16和外轴线18并相互啮合的内螺旋元件和外螺旋元件。该元件是分别具有内螺旋表面21和外螺旋表面21的内螺旋叶片17和外螺旋叶片27。使用术语蜗杆是因为它通常用来描述蜗杆压缩机或螺杆压缩机，并且它表示缠绕内轴线16和外轴线18的螺旋元件。内螺旋叶片17从内主体12的中空内轮毂51上向外径向延伸，外螺旋叶片27从外主体14的外壳53上向内径向延伸。当沿着内螺旋叶片17的内螺旋边缘47与外螺旋叶片27的外螺旋表面23彼此相对转动时，沿着内螺旋叶片17的内螺旋边缘47密封地接合外螺旋叶片27的外螺旋表面23。当沿着外螺旋叶片27的外螺旋边缘48与内螺旋叶片17的内螺旋表面21彼此相对转动时，沿着外螺旋叶片27的外螺旋边缘48密封地接合内螺旋叶片17的内螺旋表面21。
显示在图4中的是通过内主体12和外主体14截取的纵向截面图。内主体12和外主体14在图6中以轴向截面显示。内主体12在此处显示为具有两个内主体瓣状物60，这两个内主体瓣状物60对应于两个内螺旋叶片17，并产生橄榄球形或尖椭圆形的内主体截面69。外主体14具有三个外主体瓣状物64，这三个外主体瓣状物64对应于三个外螺旋叶片27(显示在图3和图4中)。注意到的是，内主体12和外主体14之间的3个密封点62显示在图6中，但是，内螺旋叶片17和外螺旋叶片17之间沿着内主体12和外主体14的长度存在连续的密封。
内主体12和外主体14的备选构造在图7-10中以截面显示。在该视图中，内主体12显示为具有三个内主体瓣状物60，这三个内主体瓣状物60对应于三个内螺旋叶片17，其产生如图7中所示的三角形内主体截面68。外主体14具有两个外主体瓣状物64，这两个外主体瓣状物64对应于两个外螺旋叶片27。通常，如果内主体12具有N个瓣状物，则外主体14将具有N+1或者N-1个瓣状物。注意到的是，内主体12和外主体14之间的5个密封点62显示在图7中，但是，内螺旋叶片17和外螺旋叶片27之间沿着内主体12和外主体14的长度存在连续的密封。
参照图5，螺旋元件分别在第一、第二和第三段24，26，28中具有恒定的第一、第二和第三扭转斜率34，36，38。扭转斜率A定义为螺旋元件的截面41(诸如图6和图7中分别显示的椭圆形或三角形的内主体截面69，68)沿着轴线(诸如图5中显示的内轴线16)在每单位距离上的转动量。图5中显示的是内主体截面41的360度的转动。扭转斜率A也为360度或2π弧度除以两个相邻的牙顶44沿着螺旋元件(诸如图5中显示的内螺旋叶片17或外螺旋叶片27)的同一内螺旋边缘47或外螺旋边缘48之间的轴向距离CD。轴向距离CD是螺旋的一整圈43的距离。
内部元件的扭转斜率A在各段上均不同于外部元件的扭转斜率A。外主体14的扭转斜率A与内主体12的扭转斜率A之比等于内主体12上的内螺旋叶片17的数目与外主体14上的外螺旋叶片27的数目之比。第一扭转斜率34小于第二扭转斜率36，第三扭转斜率38小于第二扭转斜率36。还可以用螺旋角来描述螺旋元件。螺旋元件在第一、第二和第三段24，26，28中分别具有对应于恒定的第一、第二和第三扭转斜率34，36，38的恒定的第一、第二和第三螺旋角，这与利用螺距和螺距角来描述螺纹的方式完全相同。
再参照图3-5，第一段24中的内螺旋叶片17具有足够的圈数43，以在发生器的运行过程中捕获空气进气50。捕获的空气进气50允许正排量压缩，使得在下游产生的较高压力不能够迫使空气或进气从进口20中回流出。在气体发生器的一个实施例中，第一段24中的圈数43足以机械式地捕获空气进气50。在气体发生器100的另一个实施例中，第一段24中的圈数43足以动态地捕获空气进气50。机械式地捕获是指在进气50进入位于进气50的下游端54处的第二段26之前，通过与位于进气50的上游端52处的进口20隔离而捕获进气50。动态地捕获是指虽然捕获的进气的下游端54可能进入第二段26，但是进气的上游端52还没有完全关闭。然而，在进气的下游端54处，当来自第二段的压力波行进到进口20时，主体之间的相对转动在进气的上游端52处封闭已捕获的空气进气50。
对于固定的外主体14的实施例，内主体12相对于外轴线18成曲柄状，使得当内主体12绕内轴线16转动时，内轴线16绕外轴线18环行，如图7-10所示。内主体12显示为从其在图7中的位置绕内轴线16转动到其在图8中的位置，而内轴线16显示为绕外轴线18环行大约90度。内主体12和外主体14啮合在一起，使得它们始终以固定比率彼此相对转动，该固定比率如图1和图4中的联接齿轮箱的齿轮比(gearing)所示。
如果图7中的外主体14不固定，则它将绕外轴线18转动，转速为内主体12绕内轴线16转动的转速的1.5倍。内主体12以内主体转速74绕内轴线16转动，该内主体转速74等于内主体环行速度76除以内主体瓣状物的数目。内瓣状物的数目等于叶片的数目。如果内主体12以与其环行方向相同的方向转动，则使用具有2个瓣状物的外主体构造，如果内主体12以与其环行方向相反的方向转动，则使用具有4个瓣状物的外主体构造。
外主体14的扭转斜率等于内主体12的扭转斜率乘以内主体12的瓣状物数目N再除以外主体14的瓣状物的数目M。对于图7-10所示的具有三个内瓣状物或内螺旋叶片17和两个外瓣状物或外螺旋叶片27的构造，利用外主体14的900度转动以及内主体12的600度转动，以机械式地捕获一次空气进气50。内主体的扭转斜率从第一段24到第二段26显著地增加。如图2所示，该轴向位置标示为压缩平面。当整个空气进气50跨过压缩平面并且全部进入到第二段26中时，等容燃烧开始在第二段26中进行。各次进气单独地进行燃烧，并且因为内主体和外主体的扭转斜率在第二段26中保持恒定，故在第二段26中存在等容燃烧。通过比较图11与图2，尤其是关于捕获一次空气进气50所需的外主体14的转动角度和内主体12的转动角度以及第一、第二和第三段24，26，28的扭转斜率上的差异，可进一步比较具有两个内主体瓣状物60(两个内螺旋叶片17)的内主体12和外主体14的实施例。
参照图2-4，在第二段26中的等容燃烧之后，进气或工作流体在第三段28中经历接近于等熵的膨胀过程，并且从第三段28中吸取功。膨胀可在等温下完成。当高温和高压进气的前缘跨过膨胀平面之后，空气进气50的容积开始膨胀并且沿着径向增加。该膨胀从流体中吸取能量，从而提供驱动第一段24和第二段26并且维持气体的发生过程所需的功。在膨胀之后，流体跨过后平面排出到相对于流体的初始状态而言温度和压力显著提高的下游增压室(plenum)中。
图12显示了标注为蜗杆核心循环的蜗杆发动机的循环相对于布雷顿循环的温度-熵图(T-S图)。蜗杆核心循环向循环的压缩阶段输入功(标注为Wcmp)用于压缩。蜗杆核心循环向循环的等容燃烧阶段输入功(标注为Wcmb)并输入热量(标注为Qcmb)用于燃烧。蜗杆核心循环在循环的膨胀阶段绝热地吸取功(标注为Wtmb)。蜗杆核心循环可以等温地吸取功。在此处所显示的蜗杆核心循环发动机的示范性实施例中，第三段28作为具有发动机中心线8的涡轮，并且将功输入到第一段24和第二段26中。
图12中显示的蜗杆核心循环发动机的净功为WC，布雷顿循环的净功为WB。此处所示的蜗杆循环的净功和布雷顿循环的净功参考通过图12中的等压线表示的发动机中心线8的进口压力。此处所示的蜗杆循环还包括贯穿整个第二段26的燃烧。在净功和热效率方面，用于正排量发动机或气体发生器的这种循环提供显著优于布雷顿循环发动机的性能。增加净功而超越布雷顿循环净功的能力将允许使用更小型的发动机或气体发生器来满足同样动力需求，从而使得这种组合对于重量和尺寸敏感的应用尤其具有吸引力。
显示在图1和13中以及更为详细地显示在图14中的是在风扇段112与核心发动机118或蜗杆气体发生器100之间的短进口过渡管180。短进口过渡管180具有两个大约为90度的外部进口弯曲部182和内部进口弯曲部184。分别布置在外部进口弯曲部182和内部进口弯曲部184中的环形外部进口转向导叶186和环形内部进口转向导叶188提供通过该弯曲部的在空气动力学上高效的流动。显示在图15中的是在蜗杆气体发生器100与可反向转动的LPT 121之间的短出口过渡管190。短出口过渡管190具有两个径向间隔开的大约为90度的弯曲部，其标注为外部出口弯曲部192和内部出口弯曲部194。布置在外部出口弯曲部192和内部出口弯曲部194中的径向间隔开的环形外部出口转向导叶196和环形内部出口转向导叶198提供通过该弯曲部的在空气动力学上高效的流动。
上游风扇叶片150更为具体地显示在图14和图16-18中。各上游风扇叶片150包括从上游盘117向外径向延伸到翼形件212的末端200的翼形件212。翼形件212包括分别在前缘232和后缘234之间轴向延伸的大致凸形的吸入侧236和大致凹形的压力侧238。可反向转动的上游风扇级4设计成以便具有大约为850英尺/秒的较小的末端速度、处于大约0.10-0.15的范围内的较小的进口半径比以及大约为44.5磅/秒的较大的进口设计比流量。较小的进口半径比提供每单位前部面积的较大的流量。
参照图14，风扇进口半径比定义为进口轮毂半径278除以进口风扇叶片末端半径276。进口轮毂半径278和进口风扇叶片末端半径276相对于发动机中心线8进行测量。进口风扇叶片末端半径276从中心线8到位于风扇段112的风扇进口202处的风扇叶片末端200之间进行测量。进口轮毂半径278从中心线8到轮毂274与风扇叶片平台246的相交处之间进行测量。
风扇级显示为具有10个上游风扇叶片150。下游风扇级6设计成具有与其适合于低噪音的压力比要求相符合的末端速度和常规的0.3级(class)进口半径比。轴流式正排量气体发生器100是具有与速度或进口流量无关的接近于等压力比的等排量高压转轴。
显示在图19中的是发动机10的另一个实施例，低压涡轮120具有通过单根低压轴222驱动地连接到可反向转动的风扇段112上的单向转动涡轮220。低压轴222通过驱动齿轮箱224(诸如行星齿轮箱)驱动地连接到上游叶片排113和下游风扇叶片排115上。
尽管本文描述了被认为是本发明优选并且示范性的实施例，根据本发明所教导的内容，本发明的其它变型对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，因此，希望使所有这种属于本发明的本质精神和范围的变型在所附的权利要求中得到保护。因此，希望通过美国的专利证书得到保护的是以下权利要求中所限定和区分的发明。

Claims (8)

1.一种具有可反向转动风扇的燃气涡轮发动机(10)，按照向下游顺序布置的关系，所述燃气涡轮发动机(10)包括
可反向转动的风扇段(112)；
蜗杆气体发生器(100)；
可操作地连接到所述可反向转动的风扇段(112)上的可反向转动的低压涡轮(121)；
其特征在于：所述具有可反向转动风扇的燃气涡轮发动机(10)还包括：
在所述可反向转动的风扇段(112)与所述气体发生器(100)之间的进口过渡管(180)，
在所述进口过渡管(180)中径向间隔开的外部进口弯曲部(182)和内部进口弯曲部(184)，和
分别布置在所述外部进口弯曲部(182)和所述内部进口弯曲部(184)中的径向间隔开的环形外部进口转向导叶(186)和环形内部进口转向导叶(188)。
2.根据权利要求1所述的发动机(10)，其特征在于，所述发动机(10)还包括：
所述气体发生器(100)包括与出口(22)轴向间隔开并且位于所述出口(22)上游的进口(20)，
核心组件(15)，其包括布置在外主体(14)中的内主体(12)，所述内主体(12)和所述外主体(14)从所述进口(20)延伸到所述出口(22)，
所述内主体(12)和所述外主体(14)分别具有偏离的内轴线(16)和外轴线(18)，
所述内主体(12)和所述外主体(14)中的至少一个可绕所述内轴线(16)和所述外轴线(18)中的相应的一个转动，
所述内主体(12)和所述外主体(14)具有分别缠绕所述内轴线(16)和所述外轴线(18)并相互啮合的内螺旋叶片(17)和外螺旋叶片(27)，
所述内螺旋叶片(17)和所述外螺旋叶片(27)分别向外径向延伸和向内径向延伸，
按照向下游顺序布置的关系，所述核心组件(15)具有在所述进口(20)和所述出口(22)之间延伸的第一段(24)、第二段(26)和第三段(28)，
所述内螺旋叶片(17)和所述外螺旋叶片(27)分别在所述第一段(24)、所述第二段(26)和所述第三段(28)中具有第一扭转斜率(34)、第二扭转斜率(36)和第三扭转斜率(38)，
所述第一扭转斜率(34)小于所述第二扭转斜率(36)，所述第三扭转斜率(38)小于所述第二扭转斜率(36)，和
向下游轴向延伸通过所述第二段(26)的至少一部分的燃烧段(40)。
3.根据权利要求2所述的发动机(10)，其特征在于，所述发动机(10)还包括，所述外主体(14)能绕所述外轴线(18)转动以及所述内主体(12)能绕所述内轴线(16)转动。
4.根据权利要求3所述的发动机(10)，其特征在于，所述发动机(10)还包括，所述内主体(12)和所述外主体(14)以固定传动比啮合在一起。
5.根据权利要求2所述的发动机(10)，其特征在于，所述发动机(10)还包括，所述外主体(14)相对于所述外轴线(18)不转动以及所述内主体(12)能绕所述外轴线(18)环行。
6.根据权利要求5所述的发动机(10)，其特征在于，所述发动机(10)还包括，所述内主体(12)和所述外主体(14)以固定传动比啮合在一起。
7.根据权利要求1所述的发动机(10)，其特征在于，所述发动机(10)还包括，所述可反向转动的低压涡轮(121)包括上游低压涡轮(122)和下游低压涡轮(124)。
8.根据权利要求1所述的发动机(10)，其特征在于，所述发动机(10)还包括，所述可反向转动的风扇段(112)包括可反向转动的上游风扇级(4)和下游风扇级(6)，所述上游风扇级(4)和所述下游风扇级(6)分别具有处于0.10-0.15的范围内的较小的上游进口半径比和下游进口半径比。
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